Способ получения жесткого пенополиуретана

 

Изобретение относится к области получения жестких пенополиуретанов или пеноизоциануратов теплоизоляционного назначения, используемых для изоляции тепло-, газо- и нефтепроводов, холодильных установок и различных строительных объектов. Описывается способ получения жесткого пенополиуретана взаимодействием смеси полиэфирполиолов, включающей оксипропилированную сахарозу, оксипропилированный глицерин, оксипропилированный этилендиамин, полиизоцианат, кремнийорганический пеностабилизатор, вспенивающие агенты, а в качестве катализатора вводят глицидол и компоненты берут в следующем соотношении, мас.ч.: эксипропилированная сахароза 30-50; оксипропилированный глицерин 20-30; оксипропилированный этилендиамин 30-40; вода 1,5-3,0; кремнийорганический пеностабилизатор 1,2-1,8; перфторпентан (хладон 141 В) 2-15; глицидол 3-5; полиизоцианат 200-280. Изготавливаемые по предлагаемому способу жесткие пенополиуретаны обладают высокими прочностными характеристиками, высокой теплостойкостью до 220°С, низким водопоглощением. 1 табл.

Изобретение относится к области получения жестких пенополиуретанов или пеноизоциануратов теплоизоляционного назначения, которые используются для изоляции тепло-, газо- и нефтепроводов, холодильных установок и различных строительных объектов.

Известен способ получения жесткого пенополиуретана теплоизоляционного назначения (авт. св. СССР N 1773918, кл. C 08 G 18/61) путем взаимодействия гидроксилсодержащего компонента, включающего смесь оксипропилированной сахарозы, оксипропилированного глицерина и оксипропилированного этилендиамина в соотношении 80:15:5, полиизоцианата, катализатора и кремнийорганического пеностабилизатора.

Получаемый по указанному авторскому свидетельству пенополиуретан обладает хорошими теплоизоляционными свойствами, коэффициент теплопроводности составляет 0,0154 - 0,0156 ккал/мч^oC.

Недостатком способа получения является использование в качестве катализатора диметилэтаноламина и других третичных аминов, которые являются летучими соединениями, что создает трудности при переработке композиций, кроме того, композиция имеет малое время старта - 13-17 сек.

Известен способ получения жесткого пенополиуретана или пенополиизоцианурата (патент РФ N 2048482, кл. C 08 G 18/48). Пенополиуретаны, полученные по указанному способу, имеют достаточно высокие прочностные характеристики. Недостатком является использование в композиции двух катализаторов, один из которых летучий третичный амин.

Наиболее близко по технической сущности к настоящему изобретению относится способ получения жесткого пенополиуретана (патент РФ N 2026312, кл. C 08 G 18/08) на основе полиэфирполиолов, таких как, оксипропилированная сахароза, оксипропилированный глицерин, оксипропилированный этилендиамин и других катализаторов, воды, кремнийорганического стабилизатора, полиизоцианата и других компонентов. Пенополиуретаны, полученные по указанному способу, имеют повышенную теплостойкость. Недостатком также является использование в качестве катализаторов третичных аминов или аминоэфирных комплексов сложного строения.

Целью настоящего изобретения является упрощение технологического процесса и получение жесткого пенополиуретана с высокой прочностью при сохранении повышенной теплостойкости.

Поставленная цель достигается тем, что в композицию для получения пенополиуретана, включающую оксипропилированную сахарозу, оксипропилированный глицерин, оксипропилированный этилендиамин, полиизоцианат, кремнийорганический пеностабилизатор, вспенивающие компоненты (вода, перфторпентан), в качестве катализатора вводят глицидол (эпигидрин), а компоненты берут в следующем соотношении, мас.ч.: Оксипропилированная сахароза - 30 - 50 Оксипропилированный глицерин - 20 - 30 Оксипропилированный этилендиамин - 30 - 40 Вода - 1,5 - 3 Кремнийорганический стабилизатор - 1,2 - 1,8 Перфторпентан (хладон 141 В) - 2 - 15 Глицидол - 3 - 5 Полиизоцианат - 200 - 280 При получении пенополиуретанов, содержащих изоцианатную структуру в качестве катализаторов, чаще всего, используют каталитическую пару: третичный амин - эпоксидное соединение.

Однако двухкомпонентные системы неудобны из-за сложности соблюдения точности дозировки и летучести низкомолекулярных аминов.

В предлагаемом изобретении роль катализаторов уретанообразования и циклотримеризации выполняет один из полиэфирполиолов: оксипропилированный этилендиамин, содержащий в структуре атомы третичного амина, а роль эпоксидного соединения - глицидол.

Глицидол представляет собой глицидный спирт, который, кроме эпоксидных групп, содержит ~21,5% гидроксильных групп.

Глицидол является подвижной жидкостью и первоначально снижает вязкость композиции и повышает ее жизнеспособность.

В процессе смешения композиции и последующего прохождения реакции, глицидол вместе с оксипропилированным этилендиамином катализирует реакцию циклотримеризации изоцианатов и, одновременно, благодаря наличию гидроксильных групп, вступает в реакцию с изоцианатными группами полиизоцианата, обеспечивая тем самым высокие прочностные свойства и повышенную теплостойкость готового пенополиуретана.

Для получения жесткого пенополиуретана в соответствии с предлагаемым изобретением берут навески оксипропилированной сахарозы, оксипропилированного глицерина и оксипропилированного этилендиамина, смешивают их с водой, кремнийорганическим пеностабилизатором и глицидолом, и добавляют перфторпентан (компонент А).

Затем полученный компонент А тщательно смешивают с полиизоцианатом в соотношении 1: 1,4 - 1,5, после чего выливают в форму, где происходит вспенивание и образование жесткого пенополиуретана. Смешение компонентов можно проводить вручную или в специальных литьевых машинах.

В соответствии с предлагаемым изобретением используют следующие компоненты:
Полиэфирполиолы:
Оксипропилированная сахароза - олигомерный продукт с концевыми гидроксильными группами - лапрол 564 ЭС (ТУ 2226-019-104-88057-94).

Оксипропилированный глицерин - олигомерный продукт с концевыми гидроксильными группами - лапрол 373 (ТУ 2226-017-10488057-94).

Оксипропилированный этилендиамин - олигомерный продукт с концевыми гидроксильными группами, содержит в структуре атомы третичного амина - лапромол 294 (ТУ 2226-010-10488057-94).

Вспенивающие агенты: вода дистиллированная ГОСТ 6708 или питьевая ГОСТ 2874, перфторпентан (хладон 141 В).

Кремнийорганический пеностабилизатор: КЭП-2А или КЭП-6.

Глицидол - продукт эпоксидирования аллилового спирта перекисью водорода (эпигидрин), содержит не менее 21,5% гидроксильных групп (ТУ 38102132-78).

Полиизоцианат (ТУ 113-03-38-106-90).

В таблице приведены технологические характеристики и свойства пенополиуретанов, полученных согласно предлагаемого изобретения, а также по аналогу и прототипу.

Сопоставительный анализ технического решения с прототипом показывает, что, благодаря использованию в качестве одного из катализаторов глицидола, а вторым катализатором является один из основных компонентов, значительно упрощается способ получения пенополиуретанов.

Одновременно полученные материалы из жесткого пенополиуретана обладают высокими прочностными характеристиками и теплостойкостью, низким водопоглощением. Компоненты, взятые в определенном весовом соотношении по предлагаемому способу, обеспечивают более высокое, по сравнению с аналогом время старта композиции, которое составляет порядка 37-42 сек.

Повышенное время старта позволяет одновременно изготавливать теплоизоляцию из жесткого пенополиуретана труб тепловых сетей, имеющих большие диаметры (до 700 мм) и длины (до 12 м).

Увеличение количества глицидола и оксипропилированного этилендиамина нежелательно, т. к. снижает время старта, а уменьшение их содержания значительно замедляет реакцию, т.е. увеличивает время старта. Уменьшение содержания глицидола, кроме того, повышает вязкость композиции.

На базе предлагаемого способа разработаны новые марки жесткого пенополиуретана типа ППУ-Т, применяемые в настоящее время для изготовления теплоизоляции труб тепловых сетей по способу "труба-форма" или "труба в трубе".

Формула изобретения

Способ получения жесткого пенополиуретана взаимодействием смеси полиэфирполиолов, включающей оксипропилированную сахарозу, оксипропилированный глицерин и оксипропилированный этилендиамин, с полиизоцианатом в присутствии кремнийорганического пеностабилизатора, воды, перфторпентана и катализатора, отличающийся тем, что в качестве катализатора используют глицидол при следующем соотношении компонентов, мас.ч:
Оксипропилированная сахароза - 30 - 50
Оксипропилированный глицерин - 20 - 30
Оксипропилированный этилендиамин - 30 - 40
Вода - 1,5 - 3,0
Кремнийорганический пеностабилизатор - 1,2 - 1,8
Перфторпентан - 2 - 15
Глицидол - 3 - 5
Полиизоцианат - 200 - 280

РИСУНКИ

Рисунок 1