Способ получения пеноматериалов

 

Союз Советскик . Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

<1850009 (Ю) Дополнительный и патенту (22) Заявлено 190376 (21) 2335244/23-05 (23) Приоритвт — (32) 20. 03. 75 (31) Р 2512170.4 (33) ФРГ

Опубликовано 23р781,Бюллетень М? 27 (я)М. Кл.8

С 08 G 18/14

Государетвеииый «оееитет

СССР по делам изобретений и от«рыли и (5З) УДК 678. 664-405.8(088.8) Дата опубликования описания 25.0781

Иностранцы

Петер Маркуш, .Дитер Дитерих и Манфред дитрих (ФРГ)

? (72) АвторЫ изобретения

Иностранная фирма

"Байер АГ" (ФРГ) (71) Заявитель

?

l (54 ) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПЕНОМАТЕРИАЛОВ

Изобретение относится к производству пеноматериала и может быть использовано в различных областях промьааленности при изготовлении изоляционных покрытий, строительных элементов., многослойных материалов и теде

Известны способы получения пеноматериалов, применяемых при изготовлении строительных элементов, покрытий, многослойных материалов, на основе водного раствора щелочного силиката и низкомолекулярного полиизоцианата общей Формулы

ОСМ"R-МСО„ где R — алкиленовый, аралкиленовый или ариленовый радикал.

Таким же образом могут применяться другие полиизоцианаты, полиизотиоцианаты и их производные. Пригодны также диизоцианаты жирных кислот общей Формулы

NC0

1 (сн )

+a сн,(сн )„сн (сн )„мсо, где х + у в целом составляет 6«22 и z означает число 0-2, .например

:изоцианатостеарилизоцианат.Из указан ных соединений п,n -дифенилметандиизоцианат оказывается наиболее пригодным при их практическом использовании. Толуилендиизоцианат, например 2,4 в и 2,6 -иэомеры, также легко получаются и пригодны для использования (1) .

Согласно изобретению в качестве

10 растворов щелочных силикатов предпочтительно применяются растворы силиката натрия. О количественном соотношении примененного иэоцианата к щелочному силикату делаются следующие указания.

15 Относительные каличества щелоч ного силиката и нзоцианата можно из.менять, в результате чего, как указано ранее, получаются продукты с различными физическими свойствами и вероятно с отклоняющейся химической структурой.

Целесообразно и желательно применять избыток силиката, т.е. большее количество, чем стехиометрически эквивалентное количество.

Однако смеси иэ водного раствора силиката натрия .и используемого ниэковязкого полиизоцианата образуют крупнодисперсные эмульсии, в результате чего необходимо в систему вво850009 дить эмульгирующие.добавки и стабилизаторы пены.

Полученный в результате пеноматериал хрупок н непрочен, имеет трещины и раковины в структуре.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ получения пеноматериалов, предусматривающий использование в качестве изоцианатного компонента полиизоцианатов с ионными группами, которые обеспечивают лучшую эмульгируемость между органической и неорганической фазами Г2f.

Однако одновременно повышается реакционная способность и чувствительность по отношению к влаге воздуха.

Цель изобретения — получение пеноматериала с улучшенными механическими свойствами.

Поставленная цель достигается тем, 20 что в качестве изоцианатного компонента используют продукт фосгенирования анилин-формальдегидного конденсата с вязкостью при 25 С, равной

400-10000 спз, преимущественно 50010000 спз, и со средней функциональностью, равной более, чем 2; причем весовое соотношение изоцианатного компонента к водному раствору силиката составляет от 70:30 до 20:80.

ЗО

Пригодными для осуществления предлагаемого способа являются и форполимеры, которые получают путем взаимодействия избытка продукта фоегенирования анилин-формальдегидного конден35 сата с различными соединениями, содержащими активный атом водорода, удовлетворяющие критериям, согласно изобретению, относительно вязкости и функциональности.

Под водными растворами силикатов 40 предполагается использование растворов силиката натрия и/или калия в воде. Могут быть также использованы сырые технические растворы, которые дополнительно содержат силикат кальция, силикат магния, бораты H алюминаты.

Молярное соотношение Ие 0/Si0 2(Ие металл) не критическое и может колебаться в широких пределах; предпочTHTB71bH0 OHO составляет 4-0 ° 2, B OCO- gg бенности 1,5-0,3.

Можно применять нейтральный силикат натрия, из которого приготовляются 25-35 вес.Ф-ные растворы. Предпочтительно, применяются 32-54 вес.Ъ-ные растворы силикатов, которые только при достаточной щелочности обладают необходимой для обработки вязкостью ниже 500 пуаз. Также могут использо-ваться растворы силиката аммония, например, растворы гуанидинсиликата, 60 правда, они менее предпочтительны.

Речь может идти об истинных или также о коллоидных растворах.

Выбор концентрации зависит прежде всего от желательного целевого про- 65 дукта. Компактные или закрытоячеистые материалы предпочтительно приготовляются с помощью концентрированных растворов силикатов, которые в случае необходимости получаются путем добавки гидроокиси щелочного металла с низкой вязкостью. Таким образом приготавливают 40-70 вес.%-ные растворы. С другой стороны, для приготовления открытоячеистых легких пенопластов предпочтительны растворы силикатов с 20-40%-ным содержанием.

Также при использовании высокодисперсных наполнителей в больших количествах предпочтительны растворы силикатов с 20-44%-ным содержанием.

Смесь необходимых компонентов не стабильная. "Жизнеспособность", во время которой перерабатываются смеси, зависит прежде всего от реакционноспособности, от общего количества освобождаквцегося силикатного раствора, а также от концентрации силикатного раствора. Она составляет от

0,2 с до примерно 15 ч.

Предпочтительна жизнеспособность от 1 с до 20 мин.

Из этого следует, что смешивание осуществляется непосредственно перед формованием.

Получение пеноматериала на основе изоцианатного компонента и геля кремневой кислоты можно осуществлять по известной технологии, например вспенивания полиуретаны, причем взаимодействие должно протекать в отсутствие связывающего воду неорганического наполнителя. Так как вследствие этого жизнеспособность чаще всего ниже и реакция часто протекает спонтанно уже при -20ОС, воэможность периодического получения ограничивается. Практически такой способ применяют для получения более мелких фасонных деталей максимально до 10 кг.

Предпочтительно .по обычной для получения полиуретановых пен технологии компоненты непрерывно смешиваются в смесительной камере с низким временем пребывания и затем отверждаются при формовании. Для этого жидкую или пастообразную смесь выливают, например в форьы, наносят на поверхность или заполняют этой смесью углубления, швы, щели и т.п.

При смешении соотношение между полиизоцианатом и щелочными силикатами может колебаться в широких пределах, например от 90 до 10 вплоть от 10 до 90. Предпочтительно соотношение между полиизоцианатом и щелочным силикатом составляет между 7525 и 15-85. Оптимальные эксплуатационные свойства, в особенности высокая изолирующая способность, а также высокая эластичность, устойчивость форма при нагревании и трудная воспламеняемость, получают при соотношении смеси от 60 -40 до 18-82.

850009

Согласно изобретению используют катализаторы. В качестве используемых катализаторов применяют третичные амины, например триэтиламин, трибутиламин, й-метил-морфолин, й-этилморфолнн ° и кокоморфолин, й,N é,й

I тетраметилэтилендиамин, 1,4-диаза-бицикло-(2,2,2)-октан, й-метил-И-диметиламиноэтилипиперазин, И,й-диметилбензиламин, бис-(й,й-диэтиламиноэтил -адипат, й,й.-диэтилбензиламин, пентаметилдиэтилентриамин, И,й-диметилциклогекстламин,й,й,й,й

-тетраметил-1,3-бутандиамин, N,й-диметил- -фенилэтиламин, 1,2-диметилимидазол, 2-метилимидазол.

Третичными аминами, обладающими активными по отношению к изоцианатным группам атомами водорода, являются, например триэтаноламин, триизопропаноламин, й-метил-диэтаноламин, -этил-диэтаноламин, й,й-диметил- . 20

-этаноламин, а также их продукты взаимодействия с алкиленоксидами, как пропиленоксидом и/или этиленоксидом, кремнийорганические амины с углерод-кремний-связями. Иапример, 2

2,2.4-триметил-2-силаморфолин, 1,3-диэтиламинометил-тетраметилдисилоксан.

В качестве катализаторов применяют.также азотсодержашие основания, как тетраалкиламмонийгидроокиси, далее гидроокиси щелочных металлов, как гидроокись натрия, феноляты щелочных металлов, как Фенолят натрия, или алкоголяты щелочных металлов, как метилат натрия. Также могут использоваться в качестве катализаторов гексагидротриазины.

В качестве катализаторов могут также применяться органические соединения металлов, в особенности оловоор-40 ганические соединения, такие, как соли олова-(I1) карбоновых кислот, как ацетат олова-(II), октоат олова-(II}, этилгексоат олова-(1I) и лаурат олова-(II) и соли диалкилолова карбоно- 4 вых кислот, налример дибутнлоловодиацетат, дибутилоловодилаурат, дибутилоловомалеат, или диоктилоловодиацетат.

Катализаторы, как правило, исполь- 50 эуются в количестве 0,001-1 вес.Ъ по отношению к количеству соединений по.меньшей мере с двумя реакционноспособными по отношению к изоцианатам атомами водорода с молекуляРным весом 400-10000.

Можно также одновременно применять поверхностно-активные добавки (эмульгаторы и пеностабилизаторы).

В качестве эмульгаторов применяют затриевые соли сульфонатов касторо- 40 ваго масла или жирных кислот или соли жирных кислот с аминами, как олеиновокислый диэтиламин или стеариновокислый диэтаноламин, а также соли щелочных металлов и аммония сульфо- 5 кислот, например додецилбензолсульфокислоты или динафтилметандисульфокислоты, или также жирных кислот, как рицинолевой кислоты, или полимерных жирных кислот.

В качестве пеностабилизаторов применяют прежде всего водорастворимые полиэфиросилоксаны. Эти соединения в общем построены так, что сополимер окиси этилена с окисью пропилена связан с полидиметилсилоксановым остатком.

Согласно изобретению также могут применяться ингибиторы реакции,,реагирующие как кислоты вещества, как соляная кислота или органические галоидангидриды кислот, далее регуляторы ячеек — парафины или жирные спирты или диметилполиснлоксаны, а также пигменты или красители и огнезащитные средства: трис-хлорэтилфосфат, или фосфат алюминия и полифосфат алюминия, стабилизаторы против влияния погодных условий и старения, мягчители (пластификаторы) и фунгистатически и бактерностати-. чески действующие вещества, наполнители, такие как сульфат бария, кизельгур, сажа или флотированный мел.

Особое значение имеет введение огнезащитных средств, в особенности галогенированные парафины и неорганические соли фосфорной кислоты, метафосфорной кислоты или полифосфорной кислоты.

Получение пенопластов осуществляется таким образом, что в периодически или непрерывно работающем смесителе описанные реакционные компоненты смешивают друг с другом в одну стадию или в несколько стадий и образующуюся смесь чаще всего вне смесителя подвергают вспениванию и застыванию в формах. При этом составляющих примерно 0-200оС, предпочтительно 30-160оС реакционных температур можно достигать либо тем, что одйн или несколько реакционных компонентов предварительно подогревают уже до процесса смешения, либо нагревают в смесительном аппарате. либо приготовленную реакционную смесь нагревают после смешения. Пригодны также комбинации того или другого варианта способа для установления регулирования реакционной температуры.

В большинстве случаев .во время самой реакции выделяется достаточно тепла, так что реакционная температура после начала реакции или вспенивания может повышаться до значения выше ЗООС.

Особенно ценные пластмассы получают, когда отверждение происходит при температурах выше 20ОС, в особенности 30-100ОС. При комбинациях из полиизоцианатов с 10-40% йСО-групп . и растворов силикатов щелочных металлов без наружного подвода тепла

850009 извне выделяется столько тепла, что содержащаяся вода начинает испаряться. Внутри блоков пенопласта могут достигаться температуры свыше 100 С.

При таких условиях происходят особенно ярко выраженные взаимодействия или особенно тесное связывание межцу неорганическим и органическим полимером, так что материалы получаются в результате, с одной стороны, твердыми, однако с другой стороны высокоэластичными и поэтому черезвычайно нечувствительными к удару и устойчивыми к излому.

Поскольку выделяющегося при реакции между компонентами количества теплоты недостаточно, смесь можно сразу подвергать повышенной температуре, например 40-100 С. В особых случаях также можно смешивать при температуре выше 100 С вплоть до

150ОС под давлением, так что при выходе материала наступает снятие напряжения с пенообразованием.

Для получения пенопластов при повышенной температуре можно также работать с высококипящими вспенивающими агентами, например гексаном, дихлорэтаном, трнхлорэтаном, четыреххлористым углеРодом, легкими бензинами в качестве добавок. Содержащаяся в смеси. вода также может. выполнять функцию вспенивающего агента. Далее, тонкие металлические порошки, например кальция, магния, алюминия или цинка благодаря выделению водорода с помощью достаточно щелочного жидкого стекла могут служить в качестве вспенивающего агента, причем они одновременно оказывают отверждающееои усиливающее действие.

Пенопласты можно получать также при помощи инертных газов, в особенности воздуха. Например, одну из обеих реакционных компонентов можно предварительно вспенивать воздухом и затем смешивать с другой. Также можно достичь смешения компонентов, например, с помощью сжатого, воздуха, так что непосредственно образуется

° пена, которая затем отверждается при помещении в Форму.

Свойства образующихся пенопластов, например их плотность во влажном состоянии, несколько зависят при данной рецептуре от процесса смешения, например формы и числа оборотов мешалки, строения смесительной камеры и т.д., а также от выбранной реакционной температуры при начале вспенивания. Плотность во влажном состоянии изменяется примерно от 0,005 до 0,6 г/см, чаще всего получают плотности влажных свежих пен от 0,02 до 0,4 г/см . Высушенные пены могут иметь открытоячеистый или закрытоячеистый характер, чаще всего они имеют QTKpEilToH÷eHñòûé характер и об5 !

О

ЬО

65 ладают плотностями от 0,01 до

0,2 г/см

Согласно предпочтительному варианту, раствор полиизоцианата в жидком вспенивающем агенте смешивают с водным раствором силиката щелочного металла и таким образом при вспенивании отверждают.

Вместо вспенивающих агентов для получения пенопластов могут применяться также неорганические или органические высокодисперсные полые тела, как.раздутые полые шарики иэ пластмассы, соломы и т.п.

Таким образом, доступные пены могут применяться в сухом или влажном состоянии, при известных условиях после процесса сжатия или температурной обработки, под давлением, в качестве изолирующих материалов, заполнителей полостей, упаковочных материалов, строительных материалов с хорошей устойчивостью к растворителям и благоприятным поведением при горении. Они применимы также в качестве легких структурных элементов, в форме многослойной структуры, например с металлическими покровными слоями, в строительстве домов, автомобйлестроении.

Особенный интерес представляют собой получаемые по предлагаемому способу легкие неорганически-органические пенопласты с кажущейся плотностью 10-80 кг/с .

Пенопласты можно получать в форме непрерывных или прерывистых блоковых материалов, при производстве с помощью двойного ленточного транспортера в виде ламинированного или не ламинированного листового материала или также непосредственно на строительной площадке с помощью смешения.

Особенно ценные для конструктивной области в секторе строительства легкие строительные материалы могут приготовляться благодаря тому, что загрузки неорганических гранулятов с низкими кажущимися плотностями, например, вспученное стекло, вспученные глины (керамзит), вспученйый сланец (шифер) пемза и т.д. вспенивают вместе с вышеуказанными пенопластами.

Таким образом, можно рационально изготовлять элементы стен и Фасадов, которые на основании незначительного содержания органических частей во всем многослойном материале по

ДИН 4102 достигают клаоса (по горению) недорючих строительных материалов (A2 ) .

Реакционные смеси можно также диспергировать в капельной форме, например в бензине, или во время свободного падения и т.п. доводить до вспенивания и отверждения, причем образуются вспененные шарики.

Можно также во вспенивающиеся реакционные смеси, пока они еще жид850009

10 нПример 2. Иэ сырого продукта фосгенирования анилин-формальдегид60 ного конденсата отгоняется столько диизоцианато-дифенилметана, что остаток после перегонки при 250С обладает вязкостью 50 сантипуаз (2-ядерная часть 68 вес.Ъ," 3-ядерная часть а &S 16 вес.В» часть с более высоким содеркотекучие, добавлять органические и/или неорганические, способные к вспениванию или уже вспененные частицы, например вспученные глины, вспученное стекло, древесину, микрогели, корковую пробку, полые шарики из пластмасс, например из полимеров винилхлорида. полиэтилена, полистиролов или пенопластовых частиц из них или из полисульфоновых, полиэпоксидов, полиуретанов, олимочевин, поли-. формальдегида, полифенолформальдеги» да, полиимидов, или вспенивать путем встряхивания этих частиц в реакционных смесях, .и, таким образом, получать изоляционные материалы, которые отличаются благоприятным поведением при горении.

Если в смеси, содержащие при известных условиях неорганические добавки водных растворов силикатов и отвердителей, при заданной температуре одновременно добавляется способный испаряться или выделять газы при этих температурах вспенивающий агент, например (галоид)-углеводород, образующуюся при этом жидкую смесь можно применять не только для изготовления однородных пенопластов или других, содержащих вспененные или невспененные наполнители пенопластов, а можно также вспенивать вместе с помещенными в нее холстом, тканью, сеткой, конструктивными элементами или прочими проницаемыми структурами из вспененного материала, при этом получаются многослойные материалы со специальными свойствами, например благоприятным поведением при горении, которые применимы при известных условиях непосредственно в качестве . койструктивных элементов в секторе строительства, изготовлении мебели или в автомобиле- и самолетостроении.

Предлагаемые пенопласты можно примешивать к грунту в форме комков при известных условиях вместе с удобрениями и средствами защиты растений, чтобы улучшить аграрную консистенцию грунта. Еще водосодержащие пены могут применяться в качестве субстрата для размножения ростков, черенков и растений или срезанных цветов. Путем разбрызгивания смесей на непроходимые или рыхлые территории, например дюны или болота (трясины), можно достичь ощутимого укрепления, которое спустя короткое время проходимо или защищает от эрозии.

Представляет интерес и нанесение разбрызгиванием предлагаемых реакцио ных смесей в случае пожаров и катаст роф на защищаемые предметы, причем содержащаяся вода на поверхности защищаемого тела не стекает или быстро не может испаряться, благодаря чему достигают особенно активной защиты против горения или жары или облучения, так как отвержденная смесь, пок она еще содержит воду, несущественно может нагреваться выше 100 С или поглощает ИК -или ядерное излучение.

На основании хорошей способности к распылению смеси тем, что их напыляют, например, на ткань, прочие плоскости, решетки или .только на стены, могут образовывать защитные перегородки и защитные слои при горных работах, в несчастных случаях и т.д.

Вспенивающиеся смеси также могут

1© применяться при строительстве надземных и подземных сооружений, s дорожном строительстве для изготовления стен, уплотнений, для заделки швов, штукатурения, изготовления ос15 нований для изолирования, отделок, в качестве покровных материалов для бесшовного пола и материалов для облицовки. Также возможно их применение в качестве адгеэивов или строительных растворов или литьевых масс (литейных шликоров) при известных условиях в наполненной форме, причем принимают во внимание неорганические или органические наполнители.

Вследствие того, что отвержденные предлагаемые пенопласты после высыхания могут обладать значительной пористостью они пригодны в качестве сушителей, так как они снова могут поглощать воду. Однако они могут такЗ0 же нести биологически активные вещества или применяться в качестве носителей катализаторов или в качестве фильтров и абсорбентов.

Пенопласты в водосодержащем или высушенном или импрегнированном состоянии можно дополнительно лакировать, металлизировать, покрывать, ламинировать, гальванизировать, наносить на них покрытие путем напыления, Щ склеивать или флокировать. Формованные изделия можно далее формовать в водосодержащем или высушенном состоянии, например путем фрезерования, распиловки, строгания, полирования

4 и про4х способов обработки.

Примеры применяемых полиизоцианатов.

Пример 1. Дистиллят продукта фосгенирования анилинформальдегидного конденсата, состоящий из

90 вес.В 4,4 -дифенилметандиизоцианата, 8 вес.Ъ 2,4 -дифенилметандиизоцианата, а также 2 вес.% 3-ядерных полифенил-полиметиленполиизоцианатов, вязкость при 40оС 7 сантипуаз, при комнатной температуре частично кристаллизация," ИСО-содержание 33 вес.Ъ.

850009

5 !

0 !

30 жанием ядер полиизоцианатов 16 вес.%;

NCO-содержание 32 вес.%).

Пример 3. Соответственно полученный полиизоцианат с вязкостью

100 сантипуаэ при 25оC (2"ядерная часть 59 вес.Ъ, 3-ядерная часть

21,3 вес.Ъ; доля многоядерных полииэоцианатов 19,0 вес.В; МСО-содержание 31,4 вес.Ъ).

П:,р„и м е р 4. Соответственно полученный полииэоцианат с вязкостью

200 сантипуаз при 25оC (2-ядерная часть 44,3 вес.Ъ; 3-ядерная часть

23,5 вес.Ъ доля многоядерных полиизоцианатов 32,2 вес.ii, NCO-содержание 31,4 вес.%).

Пример 5. Соответственно полученный полиизоцианат с вязкостью при 250 С 400 сантипуаэ (2-ядерная часть 45 вес.Ъ, 3-ядерная часть

22,3 вес.Ъ; доля,многоядерных полиизоцианатов 32,6 вес.Ъ; NCÎ-содержание 31,0 вес.%I.

Пример б. Соответственно полученный полииэоцианат с вязкостью при 25 С 800 сантчпуаэ (2-ядерная часть 40,6 вес.%; 3 ядерная часть

27,2 вес.Ъ, доля многоядерных полиизоцианатов 32,2 вес.Ъ; МСО-содержание 30,5 вес.%), Пример 7. Полииэоцианат П 6 и полиизоцианат П 8 смешиваются таким образом, что иэ них получается полиизоцианат с вязкостью 1100 сантипуаэ при 25 С.

Пример 8. Соответственно полученный полиизоцианат с вязкостью при 25 С 1700 сантипуаз (2-ядерная часть 40,3 вес.В; 3-ядерная часть

34,0 вес.Ъ; доля многоядерных палиизоцианатов 25,7 вес.Ъ; МСО-содержание 30,4 вес.Ъ).

Пример 9. Полу-форполимер, полученный из 1000 вес.ч. полиизоцианата П 5 и 15 вес.ч. бутандиола—

1,4.

Вязкость при 25ОС 940 сантипуаэ, NC0-содержание 28,2 вес.%.

Пример 10. Полу форполимер, полученный из 1000 вес.ч.полиизоциана та П 5 и 30 вес.ч. гександиола — 1,6.

Вязкость при 25ОС 30000 сантипуаэ,"

МСО-содержание 27 вес.%.

Пример 11. Полу-форполимер, пЬлученный иэ 1000 вес.ч. полиизоцианата П 5 и 15 вес.ч. гександиола—

1,6. Вязкость при 2NC 1400 сантипуаз",NCO-содержание 28,6 вес.Ъ.

Пример 12. Полу-форполимер, полученный из 1000 вес.ч. полииэоцианата П 5 и 30 вес.ч. глицерина.

Вязкость при 25 С 7500 сантипуаз, NCO-содержание 26,2 вес.Ъ.

Пример 13. Продукт взаимодействия 100 вес.ч. П 3 с 1 вес.ч. воды. Вязкость при 25 С 19900 сантипуаэ; МСО-содержание 26,7 вес.%.

Пример 14. Полииэоцианат

П 3 нагревают 2 ч при 220 С. Получают полиизоцианат с вязкостью 1450 сантипуаз при 25 С и содержанием NCO

24,2 вес.Ъ.

Пример 15. Смесь изомеров и.

80 вес.Ъ 2,4 — толуилендиизоцианата и 20 вес.Ъ 2,б-толуилендииэоцианата вводят во взаимодействие с водой при условиях биуретиэирования. Вязкость при 25оС 6500 сантипуаз, NCO-содержание 32,5 вес.Ъ.

Пример 16. Твердый технический остаток после перегонки, который получается при перегонке технических смесей толуилендиизоцианатов. МСО-содержание 17 вес.Ъ. Содержание мономера примерно 10 вес.% °

Пример 17. Жидкий технический остаток после перегонки, который получается при перегонке 1,6-гексаметилендииэоцианата. Вязкость при

25 С 95 сантипуаэ, МСО-содержание

35 вес.В.

О

Пример 18. 2250 вес.ч. П 17 и 250 вес.ч. тонко размолотого П 16 нагревают вместе при перемешивании в течение 5 ч при 120ОС, причем П 16 растворяется в П 17. Полученный в результате полиизоцианат П 18 имеет вязкость 800 сантипуаэ нри 25ОС и

МСО-содержание 31,9 вес.Ъ.

Пример 19 ° Полученный соответственно П 18 полииэоцианат иэ

2000 вес.ч. П 17 и 500 вес.ч. П 16.

Вязкость 1800 сантипуаз при 25 С;

МСО-содержание 30,6 sec.t.

Пример 20. Полученный соответственно П 18 полииэоцианат иэ

1750 вес.ч. П 17 и 750 вес.ч. П 16.

Вязкость 6200 сантипуаз при 25ОС;

МСО-содержание 29,2 вес.В.

Пример ы 1-14. При постоянной рецептуре, которая по составу

40 основных компонентов, как и примененного активатора соответствует примеру 1, используются полиизоцианаты различной вязкости и функциональности и обрабатываются при одинаковых условиях. Основная рецептура следующая: 250 вес.ч. жидкого стекла на основе силиката натрия (48% твердого вещества, мольное соотношение Na>0 г SiОа 1: 2, 50 1,5 вес.ч. стабилизатора (полиэфирополисилоксан). 4 вес.ч. аминного катализатора (состоящего из 75 вес.ч.

N,N-диметиламиноэтанола и 25 вес.ч. диазабициклооктана) 100 вес.я. по55 лиизоцианата (компонента l), 25 вес.ч. трихлорфторметана (компонета ii).

Компоненты 1 и 1.1 смешивают, за-. тем объединяют, перемешивают интенсивно с помощью скоростной мешалки

d0 в течение 15 с и затем выливают в бумажные пакетики, где реакционная смесь спустя короткое время начинает вспениваться н при .действии тепла отверждается в неорганячески-орга65 нический пенопласт. Время реакции и

850009 физические свойства полученных пенопластов представлены в табл. 1.

Введены обозначения .

t< — время перемешивания, время смешения смеси из компонентов I и II;

t — время выдержки, промежуток времени от начала смешивания до на. чапа вспенивания; — время схватывания, промежуток времени от начала смешивания до начинающе.ося отверждения; с — время подьема, промежуток времени от начала смешения до окончания процесса вспенивания.

Объемный вес и предел прочности при сжатии определяют всегда спустя день после получения.

Как следует иэ примеров 1-4 табл.1, пенистая смесь ослабевает (пена оседает), поскольку вязкость примененных полифенил-полиметилен-полииэоциана- 20 тов составляет ниже 400 сантипуаэ при 25оC (П 1 — П 4). Высоковяэкие полифенил-полиметилен-полииэоцианаты

П 5 — П 8 дают неорганически-органические пенопласты, которые при при- 25 мерно одинаковом объемном весе обладают тем более высокими пределами прочности при сжатии, как показывает более тонкопористая и более регулярная картина пор (ячеек), чем более высоковяэкий и более высокофункциональный примененный полиизоцианат.

Преимущество использования высоковязких полиизоцианатов (П 6—

П В) отчетливо проявляется в том, что эти полииэоцианаты примерно одинакового химического строения дают, как и более низковязкие П 5 пенопласты, которые при более низком объемном весе обладают эначительно более высокими прочностями при сжа- 40 тии.

Продукты взаимодействия П 5 с незначительными количествами ниэкомолекулярных диолов (П 9 — П 11), в случае которых вязкость по сравне- 45 нию с П 5 сильно повыаена, однако функциональность может быть только незначительно выше, приводят к пенопластам с улучшенными свойствами.

Пример ы 9-11. Решительно улучшаются свойства пенопластов, если в качестве полиизоцианата применяется полу-форполимер (например

П 12), в котором как функциональность, так и вязкость повьиаены, как это имеет место в примере 12.

Примеры 13 и 14 показывают, что сам по себе непригодный низковязкий полиизоцианат (П 3) путем простого нагревания (П 14) или путем взаимодействия с незначительНыми количест- ф)

,вами воды (П 13) может превращаться в высоковязкий .полиизоцианат, из которого можно получать по прилагаемой .рецептуре необходимые неорганически! органические пенопласты, 65

Пример ы 15-23. 200 вес.ч. .жидкого стекла на основе силиката натрия (44% " .твердого вещества, мольное соотношение йа, 0: SIO> 1:2), (компонента I ), 1,5 вес.ч. стабилизатора согласно примерам 1-14. 2 вес.ч. аминного катализатора согласно примерам 1-14 100 вес.ч. полиизоцианата (П 1 — П 8, П 14) (компонента !I)

5 вес.ч. дйфенилкреэилфосфата, 40 вес.ч. трихлорфторметана.

Смешение компонентов, а также получение пенопластов осуществляют согласно примерам 1-14. Результаты представлены в табл. 2, примененные сокращения в которой соответствуют таковым табл. 1. В этой серии примеров также отчетливо показано, что полииэоцианаты с вязкостью более 400 сантипуаз при 25 С превосходят соответствующие ниэкомолекулярные типы. При примерно одинаковом объемном весе полученных в результате неорганическиорганических пенопластов получают продукты, которые с.возрастакщей вязкостью полииэоцианатов показывают более высокие вязкости, более регулярную и более тонкую ячеистую структуру, а также более высокую прочность при сжатии. (Примеры являются сравнительными).

По сравнению с указанными в табл.1 примерами, приведенные в табл. 2 пенопласты отличаются более высокими вязкостями, Это объясняется, кроме измененного состава основных компонентов, и дополнительно совместно используемым в качестве огнезащитного средства дифенилкрезилфосфатом.

При применении полииэоцианатов

П 1 — П 4, которые обладают вязкостью ниже 400 сантипуаэ при 25 С, пеносмесь ослабева6т эти полиизо.цианаты, хотя они имеют функциональность более 2, из-эа своей низкой вязкости непригодны для способа изобретения.

Г

Полиизоцианаты П 5 и П 8, которые имеют такого же рода химическое строение и наряду с незначительно повышенной функциональностью прежде всего отличаются вязкостью ; 400 сантипуаз при 25оС, пригодны для получения неорганически-органических пенопластов. При этом, нак показывают примеры 19-22, с возрастающей вязкостью полиизоцианатов получаются пенопласты с более регулярной, высоконористой (ячеистой) структурой, как и с сильно улучшенными почти при одинаковом объемном весе прочностями при сжатии. Дсли сравнивать пример 19 .с примером 22, то прочность при сжатии даже)удваивается.

Пример 23 показывает, что ниэковязкий, сам по себе непригодный полииэоцианат (П 3) путем термической обработки можно перевести в высоковязкий, пригодный согласно изобl5

850009

16 с ретению продукт, который можно перерабатывать в пригодный пенопласт.

Пример 24. 200 вес.ч. жидкого стекла на основе силиката натрия, согласно примеру 1, 2 вес.ч. аминного катализатора согласно примеру 1 (компонента I) 100 вес.ч. полиизоцианата П 15, 1 вес.ч. стабилизатора (полиэфирополиоксан), 10 вес.ч. дифенилкрезилфосфата

40 вес.ч. трихлорфторметана (компонента 11).

Приготовление пенопластов осуществляется согласно примерам 1-14.

15 с

tb 30 с

tA 50 с

t 60 с

Получают высокопористый хрупкий, неорганически-органический пеноматериал с регулярной ячеистой структурой, который в свежем состоянии обладает Объемным весом 33 кг/м .

Пример 25. 400 вес.ч. жидкого стекла на основе силиката натрия согласно примеру 1, 4 вес.ч. аминного катализатора согласно примеру 1, (компонента 1) 100 вес.ч. полииэоцианата П 8, 0,5 вес.ч. стабилизатора согласно примеру 24, 40 вес.ч. трихлорфторметана (компонента II).

Приготовление пенопластов осуществляется согласно примерам 1-14.

15 с

45 с с 65 с

115 с

Получают твердый, неорганическиорганический пеноматернал со средним размером пор и регулярной ячеистой структурой с объемным весом 81 кг/м .

Ъ и предметом прочности при сжатии

0,6 кгс/см . На основании содержания высокой неорганической части этот пенопласт обладает превосходным пожароустойчивым поведением и легко может быть отнесен к классу В 1 (трудно воспламеняемым) по ДИН 4102.

Пример 26. 100 вес.ч. жидкого стекла на основе силиката натрия согласно примеру 1, 2 вес.ч.аминного катализатора согласно примеру 1 (компонента l), 300 вес.ч. полиизоцианата П 8, 1 вес.ч ° стабилизатора согласно примеру 24, 20 вес.ч. три-. хлорфторметана (компонента 11,).

Приготовление пеноматериала осуществляется согласно примеру 1-14.

15 с

t< 60 с

tA 90 с

95 с

Получают высокопористый неорганически-органический пеноматериал регулярной ячеистой структуры, который непосредственно после получения обладает объемным весом 12 кг/м и преде2 лом прочности при сжатии 0,2 кгс/см

На основании его низкой кажущейся плотности этот пенопласт особенно пригоден в качестве дешевого изоляционного пеноматериала.

Пример 27. 200 вес ч, жидкого стекла на основе силиката натрия согласно примеру 1, 2 вес.ч. аминного катализатора- согласно примеру 1 (компонента 1), 100 вес.ч. полиизоцианата П 8, 0,5 вес.ч. ста билизатора согласно примеру 24, 5 вес.ч. дифенилкрезилфосфата, 3 вес.ч. хлорированной смеси парафинов 40 вес.ч. трихлорфторметана (компонента II), 100 вес.ч. 40%-ного водного раствора дикалийгидрофосфата (компонента 111).

Компоненты сначала сами по себе хорошо смешивают, затем интенсивно перемешиваемую с помощью скоростной

20 мешалки компоненту 11 последовательно добавляют в компоненту Т и компоненту 1 11. После 15 .с времени перемешивання реакционную смесь выливают в бумажные пакетики, где она спустя д5 55 с (рассчитано от момента соединения компонентов) начинает вспениваться и спустя 135 с (рассчитано с момента объединения компонентов) застывает в твердый, неорганическиорганический пеноматериал с регулярной ячеистой структурой и тонким размером пор. Спустя день после приготовления определяют объемный вес и предел прочности при сжатии. Объем35 ный вес 37 кг/и Предел прочно при сжатии 0,3 кгс/см .

Полученный пенопласт особенно пригоден для применений в качестве изоляции, при которой одновременно требуется хорошая иегорючесть. Иэготов40 ленные по указанной рецептуре плиты выдерживают испытание на горение в шахте по ДИН 4102 и получили классификацию "трудно воспламеняемые (Bl)".

Пример ы 28-41. Состав, вре4 мя реакции, а также объемный вес и пределы прочности при сжатии полученных неорганически-органических пенопластов представлены в табл. 3. Получение пенопластов осуществляется согласно примерам 1-14, употребляемые сокращения соответствуют таковым в табл. 1. Все применяемые смеси веществ указаны в r. Получают твердые неорганически-органические пеноматериалы с регулярной ячеистой структурой и размером пор от среднего до

Я грубого .с объемным весом 120-250 кг/м, которые на основании высоких пределов прочности и хорошего поведения при горении особенно хорошо пригодны для изготовления легких, самонесущих, предварительно изготовляемых строительных деталей с превосходными теплоиэоляционными свойствами.

850009

18

Таблица .1

Пеносмесь ослабевает спустя 40 с

15 20

Пеносмесь ослабевает спустя 40 с

15 20

Пеносмесь ослабевает спустя 45 мнн

15 20

15 20 45 70 77 0,50

15 20 40 85 75 0,90

15 20 45 60 63 1,00 б П 6

7 П 7

8 Ef 8 15 20 40 54 69 1,00

15 20 45 75 63 0,88

9 П 9

10 П 10 15 20 40 60 66 0,74

11 П 11 15 30 70 100 77

0,66

12 П 12 15 25 45 60 93

2,30

13 П 13 15 30 45 60 94

1,6

66 15

15 30 50 600

14 П 14

Таблица 2

15 35

15 50

15 45

15 45

15 50 120

160 29

0,27 Вязко-хрупкий, грубый, нерегулярный

0,36 Вязкий, среднепористый, слегка нерегулярный

20 Пб

1 П 1

2 П 2

3 П 3

4 П 4

5. П5

15 П 1

16 П2

17 ПЗ

18 П4

19 П5

15 25 - - 7

15 40 105 150 29

Пеносмесь ослабевает частично спустя 50 с

Вязко-хрупкий, грубопористый, нерегулярный

Вяэ ко-мягкий, среднепористый, слегка нерегулярный г

Вязко-мягкий, среднепористый, регулярный

Вязко-мягкий, тонкопористый, регулярный

Вязкий тонкопористый регулярный

Вязко-хрупкий, среднепористый, слегка нерегулярный

Вязко-хрупкий, грубопористый, слегка нерегулярный

Вязкий, тонкопористый, регулярный

Вязкий, тонкопористый, регулярный

Вязко-хрупкий, тонкопористый, регулярный

Пена ослабевает спустя 65 с

Пена ослабевает спустя 100 с

Пена ослабевает спустя 110 с

Пена ослабевает спустя 110 с го

850009

19 зо

0,34 Вяэкий, среднепористнз, регулярный

0,54 Вяэкий, тонкопористый, регулярный

0,60 Вяэко хрупкий, среднепористый, регулярный

0,2

0,2

0,2

0,2

0,2

0,2

0,2

20 150

20 150

20 а150

28 50 100

29 75 . 75

30 100 50

150 20

31

100 30

75 30

33 - 75

34 20 130

35 20 130

" 30

0,2

0,2

0,3

0,4

0,2

0,2

36

37

38

39

150

150

150

150 25

200 25

100 30

П р и м е ч а н и е . 1) Эмульгатор, 50%-ный водный раствор натриевой соли сульфохлорированной смеси парафинов С -C

2) е

3) Объемный вес и предел прочности при сиатии определялись спустя 1 день после получения пенопласта.

22 П 8 15 40 90 130 28 !

23 П 14 15 65 115 130 35

200

2,0 20

1,5 20

2, 0,20

2,0 20

2,0 20

5,0 30

5,0 30

5,0 20

5,0 25

5,0 25

3,0 20

3,0 20

2,0 20

37 46

32 48

34 54

36 48

38 65

50 80

42 55

46 60

38 55

40 58

38 57

30 40

28 40

43 75

130 9г б

123 6i8

125 7,5

194 26,3

123 6,6

173 21 3

246 38,2

213 26фО

193 14у5

187 17, 7

190 18,9

161 16,2

154 14,5

170 6., 3

850009

22

Формула изобретения

Составитель С. Пурина

Редактор Т. Кугриыева Техред М.Голинка Корректор . О. Билак

Заказ 6147/83

Тираж 530 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета CCCP по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб, д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Способ получения пеноматериалов путем взаимодействия водного раствора силиката щело.-ного металла с изоцианатным компонентом в присутствии катализатора и пеностабилиэатора, о тлич а ющи и с я тем, что, с целью улучшения физико-механичес ких свойств конечного продукта., в качестве изоцианатного компонента ис пользуют продукт фосгенирования ани- © лин-формальдегидного конденсата с вязкостью при.25еС, равной 40010000 спз, преимущественно 50010000 спз, и со средней функциональностью, равной более, чем 2, причем весовое соотнощение изоцианатного компонента к водному раствору снликата составляет от 70:30 до 20:80.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Неакцептованная заявка ФРГ

В 1770384, кл. 39 вз 31/17, опублик.

1971.

2. Неакцептованная заявка ФРГ

В 2227147, кл. 39 вз 31/06, опублик.

1973 (прототип).