Способ получения пенополиуретанов

(33) ВНР рствеииый комитетСССРелам изобретенийи открытий Госуд(088,8) Опубликовано Дата опублик 1 5.0 6. и и я о и и с 72) Авторы изобретения Инос то Бекефи, Карол йош Лако, Золтан(В 4) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПЕНОПОЛИУРЕТАНО о что в проц епятс Изобпенополчестве к получению уемых в каяционногоаслях проотноситсяов, использзвукоизолзличных от м 10 ретениеиуретантепло- иатериала в ра ренности.Известной и широко распространенной технологией изготовления пенопласта является проводимое в одну ста дию вспенивание жидких смесей. Характерными представителями получаемых по этой технологии так называемых блочных пенопластов являются полиуретановые пены, получаемые из много- атомных спиртов с молекулярным весом 250-7000 и с 2-6 гидроксильными группами или активным водородом и органических изоцианатов, содержащих по меньшей мере две свободные изоцианатные группы, в присутствии поверхностно-активных веществ, преимущественно модифицированных за счет алифатической боковой цепи кремний- органических полимеров и катализаторов, целесообразно третичных аминов и/или соединений олова с применением образующегося при реакции изоцианата с водой углекислого газа и/или другого вспенивающего агента, предпочтительно трихлорфторметана. Под свободным вспениванием здесь 06,79. Бюллетень 22 анцыКадар, Ласло Качмарикаламон и Шандор ТотР) следует понимать т поверхность реакционной смеси ессе вспенивания может беспр твенно подниматься 1).По этой технологии можно работать как непрерывно, так и периодически. При периодическом процессе реакционную смесь заливают в открытую форму и эта форма в процессе вспенивания заполняется материалом. В непрерывно работающих устройствах под совершающей переменное движение смесительной головкой расположена движущаяся под прямым углом к линии (направлению) переменного движения транспортерная лента, первый отрезок которой установлен слегка наклонно, На транспортерной ленте смонтирована имеющая в основном прямоугольное сечение и движущаяся вместе с лентой мульда из картона,в которую реакционная смесь во время вспенивания на первом участке пути течет также под действием силы тяжести, в то время, как на горизонтальном участке пути продвигается вместе с формой.Однако при осуществлении этого способа можно лишь частично заранее задавать форму и размер блоков. Размеры блоков в горизонтальной плоскостипри периодическом процессе получениямогут обусловливаться размерами формы,при непрерывном процессе изготовления в поперечном направлении - расстоянием между боковыми стенками Мульды, а в продольм направлении - скбростью движения транспортера и, соответственно, удалением режущих элементов друг от друга или их рабочим циклом, Высота блоков йри периодическомпроцессе может более или менее точнорегулироваться количеством заливаемой 10в форму реакционной смеси, а при непрерывном процессе - отнесенным ковремени удельным количеством вносимой в движущуюся мульду реакционнойсмеси и/или модификацией реакционно-кинематических параметров вспениваемой системы. В непрерывно работающих устройствах высота блоковможет модифицироваться при сохранеяии постоянного количества реакцион Оной смеси в единицу времени изменением ширины мульды или скоростью движения транспортера.Недостатки, связанные с отклонением размеров блоков по высоте, усу- д 5губляются еще и тем, что с помощьюклассических устройств можно получатьлишь блоки с выпуклой поверхностью.Полученные заготовки блоков последующей обработкой расщеплением или щснятием выпуклой поверхности преобразуют в пластины или листы желаемойтолщины, Из-за отклонения размеров,и соответственно выпуклых поверхностей при расщеплении 16-18 пено 35пласта идет в отходы,а при снятии выпуклой поверхности до 32-40, чтосущественнО снижает экОнОмичнОстьпроцесса изготовления,Используемые для устранения этогонедостатка методы опираются на ту 4 Озакономерность, что образование присвободном вспенивании веществ выпуклой поверхности основано на известном в реологии явлении вязко-эластичного течения материалов: поверхность 45вспененного в картонной мульде блокаможет с хорошим приближением рассматриваться как утвержденная картиналаминарного течения заключенной вформу, поднимающейся вверх жидкости. 58Это течение обусловлено перепадомдавления, имеющим место между давлением освобождающихся из реакционнойсмеси газов и окружающим внешним давлением, 55При исследовании действующих начастицы вспениваемой смеси сил можноконстатировать, что равнодействующаясила, обусловленная, с одной стороны,вызванной различием давлений подъемной силой и противодействующей ей60силой тяжести и силой трения, а также силой, вызванной давлением воздуха,с другой стороны, определяет состояние равновесия частиц. В процессевспенивания действующая на частицы 65 подъемная сила больше суммы трех,направленных вниз сил, и поверхностьпены только тогда перестает подни-.маться, когда подъемная сила и проти-водействующие ей силы равны. Для образования выпуклой поверхности решающим является то, что сила трениямежду отдельными частицами друг сдругом меньше, чем силы трения междустенкоймульды или стенкой формы иприлегающими к ним частицами; частицы внутри блока, следовательно, могут в процессе вспенивания быстрееподниматься вверх, чем соприкасающиеся со стенкой частицы. Вследствиеэтого так называемого пристеночногоэффекта, с одной стороны, пена в середине поверхности всегда поднимаетсявверх быстрее, чем это имеет местовдоль стенок, а, с другой стороны,подъем поверхности пены у стенок также быстрее заканчивается,Так как из упомянутых сил силыгравитации и давления воздуха постоянны, то в предшествующих экспериментах для формирования поверхностипостоянно пытались компенсировать локальную зависимость силы трения механическим воздействием или механическим путем уменьшить краевой эффект.Ближайшим по технической сущностик изобретению является известныйспособ получения пенополиуретана путем взаимодействия в открытой формеизоцианата с гидроксилсодержащимсоединением в присутствии катализатора, вспенивающего агента и эмульгатора.Для формирования поверхности компенсируют локальную зависимость силытрения тем, что используют картоннуюмульду, обе боковые стенки которойтрапециевидно наклонены друг к другу,благодаря чему скорость подъема поверхности пены повышается вдоль боковых стенок 21 .Недостатком этого способа изменения поверхности пены является то,что он может осуществляться лишь спомощью сконструированных специальнодля этой цели устройств, т,е. ужеимеющимися устройствами не реализуется, Далее следует считать недостатком и то, что этим способом могутбыть изготовлены лишь блоки с ровнойповерхностью, т.е, блоки, имеющиепрямоугольное сечение, хотя на применение отличных от упомянутого сечений, и прежде всего блоков с круговым поперечным сечением, наблюдаетсяпостоянно возрастающий спрос.Целью изобретения является получение пенополиуретанов любого сечения в любых устройствах.Эта цель достигается тем, что приполучении пенополиуретанов путем взаимодействия в открытой форме изоциаката с гидроксилсодержащим соединением в присутствии катализатора,вспенивающего агента и эмульгаторг,над поверхностью реакционной смесиперпендикулярно ограничивающим стенкам формы создают принудительныйпоток воздуха, вызывающий перепаддавления 0,03-0,15 кг/см-.Вызываемый таким образом локгльный перепад давлений может изменять скорость движения частиц в реакционной смеси и тем самым сформировать поверхность пены в широкомдиапазоне форм, 10П р и м е р 1. Из толуилендиизоцианата (соотношение изомеров 80:20)и простого полиэфира с трехатомнымспиртом с молекулярным весом 3500в присутствии октоата олова и диметилэтаноламина в качестве катализатора получают мягкую полиуретановуюпену, при этом в качестве вспенивающего средства добавляют воду. Рецептура (соотношение компонентов взято ввес.ч.):Толуилендиизоцианат 38Многоатомный спирт 100Вода 3Силиконовый эмульгатор 0,7525Октоат олова 0,26ДиметилэтаноламинСмесь указанных веществ смесительной головкой обычного вспенивателядозируют и подают в движущуюся с равномерной скоростью картонную мульду 30заданного сечения, при этом над участком пены мульды вдоль стенки на расстоянии 50 мм от нее по обеим сторонам устанавливают по одному направляющему профилюИз щелей между стенкой 35и направляющим профилем отсасываютвоздух с помощью вентилятора с номинальной мощностью 3000 м /ч. Под действием местного разрежения 0,15 кг/смФормируется ровная поверхность пены,П р и м е р 2. Из толуилендиизоцианата (соотношение изомеров 65:35)и простого полиэфира с трехатомнымспиртом с молекулярным весом между4200 и 5600 в присутствии октоатаолова, бис-(2-диметиламиноэтил)-эфираи триэтилендиамина в качестве катализатора получают мягкую полиуретановуюпену. Рецептура (соотношение компонентов взято в вес.ч.):Толуилендиизоцианат 34Многоатомный спирт 100Вода 2,4Трихлорфторметан 8,0Силиконовый эмульгатор 0,40Октоат олова 0,50 55бис- (2-Диметиламиноэтил) -эфир 0,06Триэтилендиамин 0,06Смесь указанных веществ дозируютс помощью смесительной головки Обычного вспенивателя в движущуюся с равномерной скоростью картонную мульдузаданного сечения, при этом надучастком пены мульды вдоль обеих сторон монтируют по одному нгправляюще 65му профилю длиной 2000 мм каждый,В щели между поверхностью пены и направляющим профилем нагнетают воздухс помощью вентилятора производительностью 3000 мз/ч. Повышенным давлением 0,1 кгс/см формируют ровнуюповерхность пены.П р и м е р 3, Из толуилендиизоцианата (соотношение изомеров 80:20)и простого эФира с трехатомным спиртом с молекулярным весом от 3500до 4000 в присутствии октоата цинка,диметилэтаноламина в качестве катализатора получают мягкую полиуретановую пенупри этом вспенивающимсредством служит вода и трихлорфторметан. Рецептура (соотношение компонентов взято в вес.ч.):Толуилендиизоцианат 38Многоатомный спирт 100Вода 3Трихлорфторметан 7,00Силиконовый эмульгатор 1,00Октоат олова 0,30Диметилэтаноламин 0,40Смесь указанных веществ дозируют смесительной головкой обычного устройства для получения пены в движущуюся с постоянной скоростью картонную мульду заданного сечения, при этом нгд участком пены мульды вдоль стенки по обеим сторонам устанавливают по одному направляющему профилю длиной 2000 мм, Из щелей между поверхностью пены и направляющего профиля отсасывают воздух с помощью вентилятора с номинальной производительностью 3000 м/ч, Возникающим разрежением 0,05 кгс/см формируют2поверхность пены в виде полуокружности.П р и м е р 4. Из толуилендиизоцианатг (отношение изомеров 80:20) и простого полиэфира с многогтомным спиртом с молекулярным весом между 2800 и 3400 в присутствии 1 чМ-диметилциклогексиламина и И-этилморфолина в качестве катализатора получают мягкую полиуретановую пену, при этом в качестве вспенивгющего средства примешивают воду. Рецептура (соотношение компонентов взято в ьес.ч,):Толуилендиизоцианат 4,10Многоатомный спирт 100Вода 3,60Силиконовый эмульгатор 1,00И,1)-Диметилциклогексиламин 0,30И-Зтилморфолин 1 50Смесь из перечисленных выше веществ с помощью смесительной головки обычного вспенивгющего устройства дозируют в движущуюся с постоянной скОростью картонную мульду заданного сечения, при этом над участком пены мульды вдоль стенки на расстоянии 50 мм От нее по Обеим сторонам устанавливают по одному направляющему профилю длиной 2000 мм. В щели между стенкой и направляющим профилем с помощью вентилятора номп 1 гньнОЙ668615 1 О Формула изобретения 15 Составитель И. ПростоваРедактор Р, Денятко. Рехред М, Келемеш Корректор Е ПаппЗаказ 3333/35. Тираж 584 ПодписноеЦНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035 Москва ЖРа,шская наб. д.4/5 с сФилиал ППППатент , г. Ужгород, Ул, Проектная, 4 производительностью ЗООО м/ч откачивают воздух. Возникающий разрежением0,03 кгс/см формируют поверхностьпены в форме полукруга.Свойства полученных по примерам1-4 пенополиуретанов приведены нижеФизико-механические свойства 5Объемный вес, кгс/мз 25-40Предел прочности нарастяжение, минимум, кгс/см0,9Прочность при раздирании, минимум,кгс/см 0,2Степень разтяжения,минимум,Ъ 120Эластичность, % 35-55Остаточная деформация,максимум, Ъ 10Удельная ячеистость,ячеек/см 18Таким образом, преимущество предлагаемого способа состоит в том,что его можно применить с любым ужеимеющимся классическим устройством,с любым формовочным инструментомпутем простых операций. Способ пригоден также для получения блоковс круглым поперечным сечением, онпозволяет также регулировать плотность получаемых блоков, При последующей обработке полученных блоковили полукруглых профилей отходы умень- ЗОшаются на 6-8 или на 5-10, соответстненно, в сравнении с таковыми получаемыми известными методами.другое преимущество способа состоит в том, что поступающие в окружающую среду вредные для здоровья газы, образующиеся и выделяющиеся при осуществлении способа, например углекислый газ, трихлорфторметан и другие, разбавляются принудительно циркулирующим воэдухом, при этом их концентрации уменьшаются. Способ получения пенополиуретановпутем взаимодействия в открытой форме изоцианата с гидроксилсодержащимсоединением в присутствии катализатора, вспенивающего агента и эмульгатора, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью получения пенополиуретанов любого сечения в любых устройствах, над поверхностью реакционнойсмеси перпендикулярно ограничивающимстенкам формы создают принудительныйпоток воздуха, вызывающий перепаддавления 0,03-0,15 кг/смИсточники информации, принятые вовнимание при экспертизе1, Патент США Р 3509077,кл. 260-2,5, 1970.2. Патент Австралии 9 428451,кл. 09;4-79, 1973,