Полиизоцианатная сшивающая композиция и способ ее получения
Изобретение относится к области производства смеси полифункциональных изоцианатов и использования ее в качестве изоцианатного компонента и одновременно сшивающего агента при получении как жестких, так и эластичных пенополиуретанов. Заявляется способ получения полиизоцианатной сшивающей композиции для получения пенополиуретанов, содержащей полиизоцианат и 2,4,6-триизоцианатотолуол, заключающийся в том, что к раствору фосгена в хлорбензоле прибавляют раствор сплавленной смеси полиамина с 2,4,6-триаминотолуолом в хлорбензоле при массовом соотношении 85-98 : 2-15 соответственно, при 0-10°С с последующим фосгенированием при повышении температуры до 130°С до исчезновения образующейся в реакции суспензии хлоргидрата амина. Изобретение позволяет сразу получать смесевой изоцианатный компонент, соответствующий существующим нормам и стандартам, без удорожания производства. 7 табл.
Изобретение относится к области производства смеси различных полифункциональных изоцианатов и использования ее в качестве изоцианатного компонента и одновременно сшивающего агента при получении пенополиуретанов, а именно к полиизоцианатной сшивающей композиции, содержащей полиизоцианат и 2,4,6-триизоцианатотолуол и к способу ее получения.
Изоцианатная смесь состоит из полиизоцианата (ПИЦ) и 2,4,6-триизоцианатотолуола (ТИЦТ). ПИЦ представляет собой смесь изоцианатов: 4,41-метандифенилдиизоцианата, триизоцианата и полиизоцианата. Присутствующие три- и полиизоцианаты создают сетчатую структуру, тем самым выполняя роль сшивающих агентов, однако каждая дополнительная функциональная группа в ПИЦ приводит к увеличению молекулярного веса. Наличие в смеси трехфункционального мономера (2,4,6-ТИЦТ) позволяет получать более регулярную структуру, а варьирование его количества позволяет предсказывать и коррелировать физико-механические свойства полимера.В качестве прототипа была выбрана полиизоцианатная композиция, представляющая собой смесь ПИЦ и триизоцианата, полученную в результате частичной тримеризации ПИЦ [патент США №4382125, МКИ кл. С 08 G 18/14, НКИ 521/160. Isocianurate-modified polymethylen polyphenylene polyicocyanate compositions. //Narayan Т., Kan P.T., Patton J.T. - Заяв. 30.11.81. Опубл. 03.05.83]. Смесь ПИЦ и трис-2,4,6-(изоцианатофенилметилфенил)-1,3,5-триазина получают превращением части ПИЦ под действием третичных аминов при температуре 30-60°С в течение 1-12 ч в вышеназванный триазин с содержанием последнего от 19.7 до 32.3%. Перед последующим использованием изоцианатной смеси для получения жестких ППУ катализатор дезактивируют бензоилхлоридом. Таким образом, получение этой полиизоцианатной композиции, содержащей триизоцианатный сшивающий агент, требует дополнительной химической стадии тримеризации с последующей дезактивацией катализаторов, что усложняет процесс получения изоцианатного компонента ППУ и, кроме того, этот способ непригоден для получения предлагаемой коппозиции, содержащей ПИЦ и ТИЦТ.Для получения 2,4,6-триизоцианатотолуола, который является составной частью разработанной композиции, известны несколько способов. Наиболее отработанными и часто используемыми являются: метод горячего фосгенирования гидрохлорида триаминотолуола в среде хлорбензола [Заявка ФРГ №3132923, МКИ кл. С 07 С 119/048. Verfahren zur Herstellung von 2,4,6-Triisocyanato-toluol. //Schuster L. - 3аяв. 20.08.81. Опубл. 03.03.83], второй метод - двухстадийное фосгенирование триаминотолуола, причем первая стадия осуществляется при температурах, близких к 0°С, а вторая - при кипении растворителя [Siefken W. Mono- und Polyisocianate. //Annalen der Chemie, - 1949, - Bd.562, Heft 2. - S.75-136]. Из-за плохой растворимости триаминотолуола в органических растворителях, используемых обычно для реакции фосгенирования, двухстадийный способ мало пригоден.В качестве прототипа получения полиизоцианатной сшивающей композиции был выбран способ образования 2,4,6-триизоцианатотолуола методом горячего фосгенирования хлоргидрата триаминотолуола [Заявка ФРГ №3132923]. Процесс, который предусматривает получение чистого ТИЦТ, ведут при температуре 110-130°С при постоянном барботаже фосгена в течение 36-48 часов до полного исчезновения осадка (хлоргидрата триаминотолуола). Затем разгоняют реакционную смесь. Длительность процесса, а также образование значительных количеств продуктов осмоления осложняют процесс. Осуществление метода требует получения хлоргидрата амина, что является лишней технологической стадией. К перечисленным недостаткам следует отнести и тот факт, что ТИЦТ является твердым продуктом, поэтому его непосредственное использование в пенополиуретановых (ППУ) композициях, технология получения которых предполагает дозировку жидкого изоцианатного компонента, невозможно.Задачей настоящего изобретения являются создание новой полиизоцианатной сшивающей композиции и разработка способа ее получения, предусматривающего сокращение количества стадий процесса, ускорение реакции фосгенирования, сокращение количества образования смолистых продуктов и одновременно приготовление раствора ТИЦТ в ПИЦ в жидкой форме, удобной для переработки его в ППУ.Поставленная задача достигается полиизоцианатной сшивающей композицией, содержащей полиизоцианат и полиизоцианатоарен и отличающейся тем, что в качестве полиизоцианатоарена она содержит 2,4,6-триизоцианатотолуол при следующем соотношении компонентов, мас.%:ПИЦ 97.5-82ТИЦТ 2.5-18и способом ее получения путем фосгенирования смеси полиамина и полиаминоарена в хлорбензоле при температуре 0-10°С с последующим повышением температуры до 130°С; отличающимся тем, что в качестве полиаминоарена берут триаминотолуол и фосгенированию подвергают сплавленную смесь полиамина и триаминотолуола при соотношении (мас.%) 98-85 : 2-15 соответственно.Предлагаемый способ предусматривает получение сразу смесевого изоцианатного компонента методом совместного фосгенирования полиамина (ПА) и 2,4,6-триаминотолуола (ТАТ). Смесь аминов готовят сплавлением необходимых количеств ПА и ТАТ. Расплавленную смесь вводили в хлорбензол и проводили фосгенирование сначала при температуре 0-10°С, а затем постепенно нагревали реакционную массу до 130°С и кипятили ее при постоянном барботаже фосгена. Затем отгоняли растворитель, а продукт подвергали "закаливанию" и анализировали в соответствии с ТУ 113-03-413-89. Полученный таким образом продукт может быть использован для синтеза ППУ без дальнейшей переработки. Предлагаемый способ позволяет получать новый изоцианатный смесевой компонент без дополнительной разработки технологии, так как этим методом в отечественной промышленности получают ПИЦ. Плохая растворимость 2,4,6-триаминотолуола в органических растворителях в данном случае не является помехой для осуществления процесса, добавка ТАТ к полиамину не превышала 15% (максимальное количество сшивающего агента в рецептурах), смесь аминов полностью растворялась в хлорбензоле. Полученный смесевой изоцианатный компонент жидкий. Предлагаемое нами использование смеси полиизоцианата с 2,4,6-триизоцианатотолуолом, получение которой вписывается в технологию получения самого полиизоцианата без особых усложнений процесса, не приводит к удорожанию изоцианатного компонента.Пример 1. Фосгенирование смеси аминов.Сплавляют 2.5 г ТАТ и 47.5 г ПА. Расплав выливают в 350 мл сухого хлорбензола. В четырехгорлой колбе, снабженной мешалкой, термометром и капельной воронкой, захолаживают на ледяной бане 150 мл сухого хлорбензола и приливают туда же 54 мл (79.5 г) сконденсированного фосгена (1.5-кратный избыток). К раствору фосгена в хлорбензоле при постоянном перемешивании добавляют по каплям приготовленный раствор аминов с такой скоростью, чтобы температура реакционной массы не поднималась выше 10°С. После окончания прикапывания капельную воронку заменяют на барботер, а ледяную баню - на масляную. Температуру реакционной массы медленно поднимают до 130°С и подают фосген. Завершение реакции определяют по исчезновению суспензии хлоргидрата амина, образующегося в ходе реакции. Подачу фосгена прекращают и, не охлаждая реакционную массу, отдувают избыток фосгена сухим азотом. Затем под вакуумом отгоняют хлорбензол. Полученный продукт "закаливают", для этого нагревают баню до 90-100°С, подставляют ее под реакционную колбу и постепенно снижают температуру до 20°С. Операция "закаливания" снижает способность изоцианатной смеси к самополимеризации и фазовому разделению, стабилизируя качество продукта при хранении. Далее анализируют полученный продукт на NCO-группы и хлор (см. табл.1).![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/80/807601.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/80/807602.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/964.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/964.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/964.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/961.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/80/807603.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/176.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/80/807604.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/176.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/964.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/964.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/964.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/961.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/80/807605.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/80/807606.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/964.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/964.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/961.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/949.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/963.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/963.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/949.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/80/807607.gif)
Формула изобретения
Способ получения полиизоцианатной сшивающей композиции для получения пенополиуретанов, содержащей полиизоцианат и 2,4,6- триизоцианатотолуол, заключающийся в том, что к раствору фосгена в хлорбензоле прибавляют раствор сплавленной смеси полиамина с 2,4,6-триаминотолуолом в хлорбензоле при массовом соотношении 85-98:2-15 соответственно, при 0-10![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/176.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/176.gif)