Способ получения пенопластов

оц 703027 Союз Советских Социалистических РеспубликГосударствеяиый комитет СССР по делам изобретений и открытий(71) Заявитель Иностранная фирма Хеми Линц АГ (Австрия)(54) спОсОБ пОлучеНия пенОплАстОВ Изобретение относится к получению,пенопластов на основе предконденсатов формальдегида и мочевины и/илимеламина и органического изоцианата,используемых в различных отраслях про-фмышленности, особенно там, где требуются огнестойкие легкие материалы.Известен способ получения пейопластов путем взаимодействия предконденсата на основе и/или меламина и фор- Омальдегида с органическим по крайнеймере двухфункциональным изоцианатомв присутствии катализатора при 20,100 С. В качестве катализатора используют основной катализатор (1 . Приме- вняемый по этому способу предконденсатдолжен содержать незначительное количество воды, для чего его надо предварительно подвергать выпариванию.Кроме того, для придания полученньм вопо этому способу пенопластам достаточной огнестойкости их надо дополнительно доотверждать,Цель изобретения - упрошение технологического процесса и повышение ф 5огнестойкости пенопластов.Эта цель достигается тем, что поэтому способу получения пенопластовпутем взаимодействия предконденсатана основе мочевины и/или меламина и Ж формальдегида с органическим по крайней мере двухфункциональным изоцианатом в присутствии катализатора при 20-100 С в качестве предконденсата ;используют водный раствор, содержащий 0,5-20 вес.ч. предконденсата на 1 вес.ч, воды, в качестве катализатора применяют кислый катализатор, причем кислый катализатор добавляют к изоцианату отдельно от предконденсата, весовое соотношение предконденсата и изоцианата составляет 0,3- 15,0:1 и количество кислого катализатора составляет 0,01-2 вес.ч., предпочтительно 0,05-1, на 1 вес.ч. изоцианата.Предпочтительно процесс проводят в присутствии многоатомного спирта и весовое соотношение многоатомного спирта и изоцианата составляет 0-201, предпочтительно 1-15 г 1.Под предконденсатом понимают растворимые в воде И-метилольные соединения, которые известны как исходные материалы для получения мочевинои/или меламинформальдегидных смол и продаются под различными фирменными названиями. Среди этих применяемых в соответствии с изобретением продуктов форконденсации речь вдет о таких прошивания компонентов предпочтительно при температуре 20-70 С, прйчем внесение отвердителя должно осуществляться отдельно от предконденсата. Этообязательное условие должно соблюдаться независимо от того, смешивают ли сначала раствор предконденсата сполиизоцианатом и затем добавляюткислый отвердитель, или кислый отвердитель совместно с полииэоцианатом прибавляют к предконденсату. Приэтом в зависимости от желаемого качества конечного продукта и типа подающего устройства получение пенопласта может быть Осуществлено различными вариантами. В случае введения в реакцию конденсации многоатомного спирта в соокись фосфора и т. ц,), хлористый ответствукцей изобретению системе под50тионил, такие хлорангицриды Органи- " воздействием. кислого катализатора ческих карбоновый кйбМот;, как хлорис- йзоцианатнйй коМпонентможет быть тйй, бенэойл, сульфокислоты; а таПИ"- смешан"с"многоатомньм.спиртом й лишь ангйдриды неорганических и органи- . затем добавлен раствор предконденсаеских кислот. указанные соединения 55 та, Можно также многоатомный спир смешивать с предконденсатом, и полученную смесь добавлять к полииэоцианату,"в котороМ уже содержится кислый отвердитель, В рамках изобретения можно исходить из Форполимераизоцианата и многоатомного спирта,Поучение соответствующего иэобретенио пенопласта в большом промышленном масштабе производят с помощью маШин, обычно применяемых в промышдуктах, которые неограниченно растворимы в воде или растворимы по крайнеймере в соответствующем изобретению ко: личестве" воды," т. е. продукты, ймеющие относительно низкий молекулярныйВес и свободные метилольные группы,причем подобные продукты получают,например, в результате конденсациипри значениях рК среды от нейтральной до слабощелочной.В качестве Оргайических иэоцианатов по изобретению могут быть применены все известные иэ литературы изо-цианаты, в особенности такие, применение которых в качестве компонентов" пейбпластов описано. Однако из соображений экономичности и доступностипредпочтительны такие соединения,как 2,4- и 2,б-толуилендиизоцианаты,в особенности неочищенный 4,4-дифенилметандиизоцианат и полиметиленполифениленизоцианат. Эти продукты вразличных документах характеризуютсясодержанием в них изоцианатных групп,вязкостью и т. д. Если возможны изомеры, как в случае толуилендиизоциа-,:ната, то также указывают количествен- ное соотношение иэомеров. Этихдан.ных достаточно специалисту для того чтобы йрименять указанные соединения в рамках предлагаемого способа30В качестве кислого катализаторамогут быть применены, в частности,минеральные кислоты, например соляная, серная и Фосфорная, средней силыили сильные органичекие кислоты, 35например паратолуолсульфокислота,муравьиная и щавелевая кислоты, атакже соли мйогоосновных неорганических и органических кислот, напримермоноаммонийфосфат или мононатриевая 40соль лимонной кислоты, так называемыелатейтййеотвердители, йапример хлористый аммоний,а также такие кислотй Льюиса;, как трехфтористый бор йт. Д, ХрОме тогО, могут быть"примеиены все те соединения, которые после добавления содержащей воду реак,ционной смеси образуют кислоты, на"пример галогенсодержащие соединенияфосфора (треххлористый Фосфор", Хлорчмогут быть йспользованы в комбинации друг с другом. Принимая во внимание простоту в обращенииили реакцибнную способность, особенно предпочтительны Фосфорная кислота, хлористый ам моний и треххлористый фосфор,для получения соответствующего изобретениюпенопласта достаточно трех компонентов: изоцианата-,водного раствора аминоцластового продукта 65 форконденсации и кислого каталиэатора, С цельк улучшения механическихсвойств конечного продукта во многихслучаях желательно добавлять в качестве других реакционных компонентовмногоатомные спирты, известные в химии полиуретанов, в качестве которыхмогут быть применены, например, многоатомные простые полиэфироспиртыили сложные полизфироспирты в отдельности или в смеси, хотя следовало бы:ожидать, чтосоответствующее изобрете/нию использование кислого отвердителябудет тормозить реакцию конденсациимежду изоцианатом и многоатомнымспиртом. Весовое соотношение многоатомного спирта и изоцианата составляет до 20 вес.ч, многоатомного спирта на 1 вес.ч. изоцианата, преиму 1 цественно 1-15:1, В большинстве слу.чаев вводят также добавки такие, каки при получении пенопластов, т, е,стабилизаторы пены, регуляторы размера ячеек, загустители, пластификаторы, пигменты, нанолнители и т, д., атакже физические вспениватели, могутбыть применены смешиваемые а водойорганические растворители, напримерацетон, диметилформамид или подобныерастворители,Получение соответствующих изобретению пенопластов целесообразно провоцить посредством простого перемепенности пенопластов, например на машине для получения двухкомпонентных уретановых пеноматериалов и т, д.П р и м е р 1. Раствор, содержащий 1,6 вес,ч, продукта форконденсации меламина и формальдегида на 5 1 вес.ч. воды (молярное соотношение меламина и формальдегида 1:2), смешивают с дифенилметандииэоцианатом (30 иэоцианатных групп) и непосредственно после этого к полученной смеси добавляют катализатор (хлористый аммоний, Смесь нагревают до температуры 78 С и при применении механической мешалки производят вспенивание. Яа 1 вес,ч, иэоцианата применяют 6 вес.ч. предконденсата в расчете на безводный продукт и 0,03 вес.ч. катализатора, Далее проводят процесс вспенивания. Время инициирования 2,5 мин, время подъема 10 мин, время появления нелипкости приблизительно 12 мин, объемный вес 110 кг/см.Данные об огнестойкости пенопласта приведены в таблице.П р и м е р 2, Раствор, содержа" щий 1,6 вес,ч, продукта форконденса ции меламина и формальдегида навес,ч. воды (молярное соотношение ,меламина и формальдегида 1:2), смешивают с многоатомным простым полиэфироспиртом (гидрокчильное число 30 420) и дифенилметандииэоцианатом (30 иэоцианатных групп) и непосредственно после этого:примешивают катализатор (фосфорную кислоту) . Смесь нагревают до температуры 40 С. Вспенива ние производят при применении меха.нической мешалки. На 1 вес.ч, изоцианата применяют 13 вес,ч, предконденрата в расчете на безводный продукт, 1,5 вес,ч, многоатомного спирта и 40 0,5 вес.ч. катализатора.Далее проводят процесс вспенива-.- ния. Время инициирования 3 мин, вре,мя подъема 15 мин, объемный вес 120 кг/мАналогичным способом и .1 ри измене= нйи молярного соотношения отдельных компонентов, в частности предконденсата и изоцианата, в,пределах указан ных границ при времени инициирования от 1 до 2 мин и времени подъема 50 от 5 до 10 мин получают конечные продукты с объемным весом, менее 25 кг/м3П р и м е р 3, Толуилендиизоцианат (45 изоцианатных групп) и много- атомный простой полиэфироспирт (гид роксильное число 420) перемешивают с помощью механической мешалки в течение 30 с при температуре 40 С. Затем, по аналогии с описанным в примерах 1 и 2, прибавляют продукт форконденсации меламина и формальдегида и непосредственно после этого производятвспенивание. На 1 вес.ч. изоцианата применяют 5,6 вес,ч. предконденсата в расчете на безводный продукт и 1,5 вес,ч. многоатомного спирта, атакже 0,15 вес,ч, катализатора. Далее проводят процесс вспенивания.Время инициирования 0,5 мин, времяподъема температуры 5 мин, объемныйвес 42 кг/м.Данные об огнестойкости пенопластаприведены в таблице.П р и м е р 4, Водный растворпродукта конденсации мочевины и формальдегида с 3 вес.ч. продукта конденсации на 1 вес.ч. воды и водныйраствор продукта конденсации меламина и формальдегида с 1,5 вес,ч. продукта конденсации на 1 вес.ч. водысмешивают с многоатомным простым по"лиэфироспиртом (гидроксильное число420), а также небольшим количествомэмульгатора и небольшим количествомводы. Затем к указанной вьме смесиприбавляют смесь дифенилметандиизо"цианата (30 изоцианатных групп) с0,05 вес,ч. треххлористого фосфора врасчете на 1 вес,ч. изоцианата, после чего в лабораторном сосуде производят интенсивное перемешивание прикомнатной температуре.Ма 1 вес.ч, изоцианата применяют1,21 вес,ч. продукта форконденсациимочевины и формальдегида, 0,32 вес.ч.продукта форконденсации меламииа иформальдегида в, расчете на безводный продукт, 0,5 вес.ч. многоатомного спирта, 0,05 вес,ч. катализатора,0,2 вес,ч. добавленной воды и0,01 вес.ч. эмульгатора. Далее проводят процесс вспенивания.Время инициирования 3 мин, время подъема 7 мин,объемный вес 22 кг/мЗ.Время появления нелипкости в примерах 2, 3 и 4, как и в примере 1,одного порядка со временем подъема.Данные об огнестойкости пенопласта приведены в таблице.П р и м е р 550 г предконденсата",состоящегоиз 57 формальдегида,23 мочевины и 20 воды, 94 г мочевины и 50 г параформальдегида, на;гревают до 90 С, Раствор содержит19 вес.ч. метилольного соеДиненияна 1 вес.ч. воды,2 вес.ч. этого предконденсата (врасчете на безводный продукт) смешивают с 1 вес,ч, дйфенилметандиизоцианата (30 изоцианатных групп),1 вес.ч. простого полиэфира на основе полиспирта (гидроксильное число420) и 0,1,вес.ч. треххлористого фосфора при 70 С, и проводят процессвспенивания. Время инициирования1 мин, время подъема 7 мин, объемный вес 60 кг/мДанные об огнестойкости пенопласта приведены в таблице.П р и м е рб. Раствор предконденсата получают путем нагревания631,5 г формальдегида, 214,В г мочевины, 25 г воды в течение 30 мин приЖ1703027 Огнестойкость по 7 7 6 4 7температуре 90 ОС, установления затемзначения рН смеси 7,2 и добавления63,5 г мочевины. Полученный предконденсат разбавляют таким образом, чтобы на 1 вес.ч, воды приходилось0,6 вес,ч. метилольного соединения.4 вес,ч. этого предконденсата (врасчете набезводный продукт) смешивают при комнатной температуре с1 вес,ч, толуилендиизоцианата (45.иэоцианатных групп), 1 вес,ч, полиола(см, выше) и 0,2 вес.ч. Фосфорной кислоты, и проводят процесс вспенивания.Время инициирования 1 мин, время подьема 5 мин, объемный вес 120 кг/мэ.Данные об огнестойкости пенопласта приведены в таблице.П р и м е р 7. Раствор предконденсата. готовят путем нагревания смеси 696 г меламина и 904 г 36,7-ногораствора формальдегида при 90 С втечение 45 мин при рН 7, В полученном растворе на 1 вес.ч, воды приходится 1,6 вес.ч. предконденсата.0,7 вес.ч. предкоиденсата (в расчете на безводный продукт) смешиваютс 1 вес.ч. дифенилметандиизоцианата(30 иэоцианатных групп), 0,67 вес.ч.полиэфира на основе полиспирта (гидроксильное число 420) и 0,.01 вес.ч.Фосфорной кислоты при 40 Си проводятпроцесс вспенивания. Время инициирования 2 мин, время подъема 4 мин,объемный вес 38 кг/м.Данные об огнестойкости пенопласта приведены в таблице,П р и м е р 8, Водный раствор продукта конденсации меламина и формальдегида с .2 вес.ч. продукта конденсации на 1 вес.ч. воды смешивают с полиэфиром на основе полиспирта (гидроксильное число 420), дифенилметандиизоцианатом (30 иэоцианатных групп) и 85-ной фосфорной кислотой в качестве катализатора в указанной последовательности. На 1 вес.ч. иэоцианата применяют2 вес.чпродукта конденсации,1 вес,ч. полиола и 2 вес,ч. катализатора. Далее проводят процесс вспенивания, Время инициирования 10 с,время подъема 5 мин, объемный вес48 кг/мДанные об огнестойкости пенопласта приведены в таблице.П р и м е р 9. Пример весовогосоотношения предконденсата и изоцианата 15:1.Из 696 г меламина и 904 г 37-ного раствора формальдегида путем нагревания до 90 С в течение 45 мин ипри рН 7 приготавливают раствор предконденсата, который содержит 1,6 вес.ч,последнего на 1 вес.ч. воды, 15 вес.ч.предконденсата, в пересчете на безводный продукт, прибавляют к 1 вес.ч.20дифенилметандииэоцианата (30 изоцианатных групп), 2 вес.ч. простого эфира многоатомного спирта (гидроксильное число 420) и 0,3 вес,ч, Фосфорнойкислоты при 50 ОС, смешивают и вспенивают.75.5Время активирования 3 мин, времяподъема 13 мин, объемчый вес 135 кг/мДанные об огнестойкости пенопласта приведены в таблице.П р и м е р 10, Пример весового3 О соотношенияпредконденсата и изоцианата 0,2:10,2 вес.ч. предконденсата, указанного в примере 1, в пересчете на без- водный продукт, прибавляют к 1 вес.ч,дифенилметандийзоцианата (30 изоцианатных.групп), 0,84 вес.ч, простогоэфира многоатомного спирта (гидроксильное число 420) и 0,03 вес.ч. Фос-,форной кислоты при 40 С смешивают и4 О вспенив аютВремя активирования 1 мин, времяподъема 5 мин, объемный вес пеноплас-:та 25 кг/мэ.Данные об огнестойкости пенопласта приведены в таблице,Та блицаАЯТМ - 1692 - 67 Т10703027Продолжение таблицы40705030108075н)измеренное с момента начала продолжающегосяв течение 60 с воспламенения.н)определяют по изменению окраски пламени.Таким образом, способ по изобре-створ, содержащий 0,5-20 вес,ч. пред,тению более прост в технологическом конденсата на 1 вес.ч. воды, в качест-отношении, предусматривает использо- ве катализатора применяют кислый кавание предконденсатов с большим коли-. тализатор, причем кислый катализаторчеством воды, получаемые при этом 20 добавляют к изоцианату отдельно от ф пенопласты самозатухающие без допол- предконденсата, "весовое соотношенйенительного доотверждения. " предконденсата иизоцианата составляет 0,2-15,0:1 и количество кислогокатализатора составляет 0,01-2 вес.ч.Формула изобретения . 75 предпочтительно 0,05-1, на 1 вес,ч.изоцианата.1. Способ получения пенопластов 2. Способ по п. 1, о т л и ч апутем взаимодействия предконденсата ю щ и й с я тем, что процесс провона основе мочевинй и/или меламина и дят в присутствии многоатомного:спирформальдегида с органическим по край-,ЗО та и весовое соотношение многоатомноней мере двухфункциональным иэоциа- го спирта и изоцианата составляетнатом в присутствии катализатора при"0-20:1, предпочтительно 1-15:1,20-100 С, о т л и ч а ю щ и йс я Источники информациитем, что, с целью упрощения техноло- принятые во вйймание при экспертизегического процЕсса и повышения"огве З 1, Патент Франции Р 2082270,стойкости пенопластов, в качестве кл. С 08 д 22/00, опублик. 15,11,71предконденсата используют водный ра-( прототип).Составитель Я. ПростороваРедактор Л. Ушакова Техред,М,Петко Корректор М. НигулаЗаказ 7626/58 Тираж 585ПодписноеЦЛИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретенийи открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5Филиал ППП Патентф, г. Ужгород, ул. Проектная, 4