Способ получения интегрального эластичного пенополиуретана

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 630874 С 08618 ПИСАНИЕ РЕТЕ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ чающполученобъемным циеи при сжатии при сохранении высоких прочностных показателей, в качестве квазипредполимера используютпродукт реакции полиизоцианата, содержащего 50-603 дифенилметандиизоцианата, и толуилендиизоцианата, взятых в весовом соотношении 0,6:1-1 6:1соответственно, с 5-157. от веса квазипредполимера полиоксиалкиленполиола молекулярного веса 400-5000. Ь тоГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕКИЙ И ОТКРЫТИЙ(54)(57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИНТЕГРАЛНОГО ЭЛАСТИЧНОГО ПЕНОПОЛИУРЕТАНА.,путем взаимодействия квазипредполимра с концевыми НСО-группами с гидсилсодержащим соединением в присуствии сшивающего агента, катализара и вспенивающего агента, о т л и с я тем, что, с целью генополиуретана с низким есом и остаточной деформ630874 Изобретение относится к областиполучения интегральных эластичных пенополиуретанов (ИЭП), которые в настоящее время находят все более широкоеприменение в различных областях промышленности - автомобильной, обувнойи др. и представляют собой пенопластыс ячеистой сердцевиной и плотной монолитной коркой.Применение материалов подобноготипа позволяет получать готовое изделие за один рабочий прием путем залиыки в специальное герметично закрытые формы с нанесенным на поверхностьформы тиснением, имитирующим рисуноккожи,Готовое изделие воспроизводит нанаружной поверхности этот рисуноки не требует дополнительной обтяжкикожей или другими материалами.Известно также применение в рецептурах ИЭП в качестве изоцианатного.компонента предполимеров или квазипредполимеров с концевыми НСО-группами.Известен способ получения пенополиуретана через форполимер на основеполифурита с концевыми НСО-группами,который приводит к получению материала с высоким объемным весом (порядка 700-800 кг/м э), Известен способ,основанный на применении предполимера из толуилендиизоцианата (ТДИ)и полиоксипропиленгликоля м.в. 1000,однако для получения пенополиуретана (ППУ) с хорошими физико-механическими свойствами в качестве удлинителей цепи использованы полиядерныеароматические диамины, которые, какизвестно, являются высокотоксичнымиканцерогенными веществами.Известен способ получения ИЭП сиспользованием предполимера на основе ТДИ и трехатомного спирта. Недостатком этого способа является сравнительно высокий объемный вес получающегося материала (200 кг/м ), аЪтакже высокий показатель остаточнойдеформации при сжатии (10-147), в товремя как для некоторых возможныхобластей применения, например, в автомобильной промышленности, а такжев производстве мотоциклов (для изготовления сидений) от материала требуются хорошие прочностные свойствав сочетании с возможно более низкимобъемным весом и низкой .остаточнойдеформацией при сжатии, которая характеризует упругость материала. 2Ближайшим по технической сущностик данному изобретению является известный способ получения интегрально-.го эластичного пенополиуретана путемвзаимодействия квазипредполимера сконцевыми ИСО-группами с гидроксилсодержащим соединением в присутствиисшивающего агента, катализатора ивспенивающего агента, по которому в10 качестве квазипредполимера, используют продукт реакции чистого дифенилметандиизоцианата и низкомолекулярных полиоксиалкиленгликолей.Однако при осуществлении этого15 способа нельзя получить пенополиуретан с низким объемным весом, хорошейупругостью и эластичностью,Например при использовании квазипредполимера на основе чистого ди 20 фенилметандиизоцианата и полиоксипропилентриола с мол.весом 5000 получают материал с объемным весом 250300 кг/м , относительным удлинением35% и высокой величиной остаточнойдеформации,Такой материал в ряде случаев применять нельзя, например, для получения седел мотоциклов, саней.Целью изобретения является полу 30 чение пенополиуретана с низкимиобъемным весом и остаточной деформацией при сжатии при сохранении высоких прочностных показателей.Эта цель достигается тем, что вкачестве квазипредполимера используют продукт реакции полиизоцианата,содержащего 50-603 дифенилметандиизоцианата, и толуилендиизоцианата,взятых в весовом соотношении 0,6;140 -1,6;1 соответственно, с 5-157 отвеса квазипредполимера полиоксиалкиленполиола молекулярного веса 4005000.Содержание полиоксиалкиленполио 45 лов в квазипредполимера выше 15% делает последние вязкими и неудобнымидля переработки, при содержании полиоксиалкиленполиолов ниже 57, резковозрастает 7 ИСО-групп в квазипред 50 полимере, что также неудобно припереработке таких систем машиннымспособом, так как соотношение компонентов при заливке резко меняетсяв сторону увеличения полиэфирного55 компонента,Содержание свободных МСО-групп вквазипредполимере составляет 28-36%.630874 30,6:1 до 1,6:1. При изменении соотношения ПИЦ и ТДИ в составе квазипредполимера в сторону еще большего снижения содержания ПИЦ существенноувеличивается время отверждения ИЭПв форме, что неприемлемо с технологической точки зрения,Увеличение содержания ПИЦ вышеуказанного предела приводит к ухудшению прочностных свойств материала. 10В качестве гидроксилсодержащегокомпонента при получении ИЭП по данному способу используют простые полиэфиры, типа гомополимеров или сополимеров окисей алкиленов. 15В качестве сшивающего агента могут быть использовано многоатомныеспирты, например, 1,4-бутандиол,этиленгликоль, триметилпропан и т,п.,а также олигомерные гидроксилсодержа щие соединения, типа полиоксиалкиленгликолей. Предпочтительное количество сшивающего агента 10-15 вес.ч.на 100 вес.ч. основного полиэфирногокомпонента. 25В качестве вспенивающего агентаиспользуют низкокипящие галоидсодержащие углеводороды, например метиленхлорид, трихлормонофторметан (фреон1), и др. Предпочтительные количества 20-40 вес.ч. на 100 вес,ч. основного полиэфирного компонента.В качестве катализатора могутбыть использованы третичные амины,например диазабициклооктан (ДАБКО),взятый в количестве от 0,5 до1,0 вес.ч. на 100 вес.ч. основногополиэфирного компонента.П р и м е р 1. К 400 вес,ч, сополимера окиси пропилена и окиси этилена (содержание окиси этилена 103)молекулярного веса 5000 добавляют51,20 вес.ч. 1,4-бутандиола,3,38 вес.ч. ДАБКО, 48 вес.ч. метиленхлорида, 48 вес.ч. фреона. Массуперемешивают со скоростью 1400 об/минв течение 30-40 с, затем при работающей мешалке добавляют 184 вес.ч.квазипредполимера на основе 2,4-изомера ТДИ, ПИЦ, и полиоксипропиленгликоля (ПОПГ) мол.в. 500. Составквазнпредполимера (вес,ч.): ТДИ,0,ПИЦ 46,0, ПОПГ(7 ИСО-гр = 38,0).Смесь перемешивают в течение10"15 с, быстро выливают в металлическую форму, имеющую й = 20-40 С,размером 300200100 мм и герметизируют. 4Выдерживают при комнатной температуре в течение 10 мнн и извлекаютиз формы готовое изделие, имеющееячеистую сердцевину и плотную наружную корку.Изделие выдерживают 24 ч при комнатной температуре, после чего испытывают.В этом примере и последующих синтез квазипредполимера проводился вреакторе емкостью 50 л из нержавеющейстали, снабженным якорной мешалкой(иоб/мин), термопарой, рубашкойдля обогрева и охлаждения, загрузочным люком и сливным вентилем.В реактор загружают рассчитанныеколичества ТДИ и ПИЦ, включается .мешалка и обогрев аппарата,Смесь перемешивают до достижениятемпературы 55 С +5, По достиженииуказанной температуры добавляют рассчитанное количество соответствующего полиоксиалкиленполиола, далеесмесь перемешивают при температурео60 С"5 в течение 1 ч, после чегоберется проба на содержание ИСО-групп,которое должно быть близким к рассчитанному теоретически.П р и м е р 2. Рецептура соответ-ственно примеру Ф 1, но заливка проводилась на машине "1-63" в формуседла мотоцикла Ирбитского машзавода.,Соотношение компонентов А:Б=3,0:1.В состав компонента А входят гидроксилсодержащее соединение, сшивающий агент, катализатор, вспенивающий агент, Компонент Б представляетсобой квазипредполимер.П р и м е р 3. Пенополиуретанполучают по примеру У 1, но в качестве иэоцианатного компонента берут184 вес.ч. квазипредполимера на основе ТДИ с содержанием изомеров: 2,4657, 2,6-353 (ТДИ/35), ПИЦ и полиоксипропиленгликоля сол.в. 500.Состав квазипредполимера (вес.ч.):ТДИ 65/35-44,0, ПИЦ 46,0, ПОПГ.(Е ИСО-гр. = 33,0).П р и м е р 4, Рецептура соответственно примеру В 3, но залйвкапроводилась на машине "1-10", в формуседла мотоцикла Ирбитского машзавода. Соотношение компонентов А:Б ==3,0:1.П р и м е р 5. Пенополиуретан получают по примеру 1, но в качествеизоцианатного компонента берут198,0 вес,ч. квазипредполимера на основе ТДИ с содержанием изомеров:(НСО-гр. = 30,0). 5П р и м е р 6. Пенополиуретанполучают по примеру 1, но в качествеизоцианатного компонента берут184,75 вес.ч. кваэипредполимера наоснове 2,4-изомера ТДИ, ПИЦ и полиоксипропиленгликоля мол.в. 500. Состав кваэипредполимера (вес,ч.):ТДИ,85, ПИЦ,15, ПОПУ(ИСО-гр. = 34,00).П р и м е р 7. Пенополиуретан получают по примеру 1, но в качествеизоцианатного компонента берут165,60 вес.ч. кваэипредполимера наоснове ТДИ с содержанием изомеров:2 в 4 65 ф 2 э 6 35 . (ТДИ 65/35), ПИЦ 20и полиоксиэтиленгликоля (ПОЭГ)мол.в, - 400.Состав кваэипредполимера (вес. ):ТДИ 65/35-46,5, ПИЦ 48,5, ПОЭГ,0(ИСО-гр, 36,50),П р и м е р 8. Пенополиуретан получают по примеру 1, но в качествеизоцианатного компонента берут180,70 вес.ч, квазипредполимера наоснове ТДИ с содержанием изомеров:2,4-65 , 2,6-35 ТДИ 65/35. Составкваэипредполимера (вес.ч.): ТДИ 65/(Х БСО-гр. = 33,40),П р и м е р 9. Пенополиуретан получают по примеру 1, но в качестве РУ примеров 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Виды испы-.таний Объемныйвес, кг/мз 104 126 109 118 95 96 88 94 100 92 90 Предел прочности прирастяжении,кгс/см 1,53 1,60 1,14 1,04 0,80 1,00 1,00 1,03 1,10 1,17 0,80 Относительное удлинение,106 114 105 145 90 110 100 100 100 100 108 3,45 1,2 2,2 1,6 1,28 1,18 1,3 1,91 1Тираж 438 ВНИИПИ Заказ 1329/2 Подписное г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Произв.-полигр. пр-тие,Остаточнаядеформацияпри сжатии,3,08 2,7 1,89 4 6изоцианатного компонента берут201,78 вес,ч. квазипредполимера наоснове ТДИ с содержанием изомеров:2,4-65 , 2,6-35(ТДИ 65/35), ПИЦи полиоксиэтиленгликоля мол,в, 400,Состав кваэнпредполимера (вес.ч,):ТДИ 65/35-41,58, ПИЦ 43,42, ПОЭГ-15,0 (ысо-зо,о),П р и м е р 10Пенополиуретанполучают по примеру 1, но в качестве изоцианатного компонента берут188,90 вес.ч. квазипредполиь;ера наоснове ТДИ с содержанием изомеров:2,4-65 , 2,6-35(ТДИ 65/35), ПИЦ иполиоксиалкилентриола мол,в. 5000.Состав квазипредполимера (вес.ч.):ТДИ 65/35 - 44,0; ПИЦ 46,0, полиоксиалкилентриол - 10 (МСО,0).П р и м е р 11. Пенополиуретанполучают по примеру 1, но в качестве изоцианатного компонента берут176,00 вес.ч. квазипредполимерана основе ТДИ с содержанием изомеров:2,4-65 ., 2,6-35(ТДИ 65/35), ПИЦи полиоксиалкилентриола, мол,в, 3000,Состав кваэипредполимера (вес.ч.):ТДИ 65/35-44,0, ПИЦ 46,0, полиоксиалкилентриол(МСО,35). Свойства образцов, полученных в соответствии с примерами, сведены в таблицу.Из таблицы видно, что образцыИЭП, полученные по предлагаемому способу, обладают хорошими прочностнымисвойствами низкой остаточной деформацией (не более 5 ) при сниженномобъемном весе (не более 130 кг/мэ).