Способ получения эластичного пенополиуретана

:36 Ю С 08 С 18/14 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ с.,СРЩОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЙ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) 1. Заявка фРГ Р 2547697,кл. С 08 а 18/66, опублик. 197.7.2. Патент Японии Р 8878/77,кл. С 08 С 18/14, опублик. 1977.3. Авторское свидетельство СССРпо заявке М 3345714,кл, С 08 О 18/14, 1981 (прототип).(54)(57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЭЛАСТИЧНОГО ПЕНОПОЛИУРЕТАНА взаимодействием изоцианата с гидроксилсодержащимпростым олигоэфирполиолом в присут-ствии катализатора, вспенивающегоагента и поверхностно-активного вещества, о т л и ч а ю щ и и с ятем, что, с целью увеличения прочности продукта при растяжении иуменьшения остаточной деформациипри сжатии, в качестве олигоэфирполиола используют олигооксипропилен-,триол, в качестве поверхностно-активного вещества смесь полидиметилсилоксана и оксиэтиленоксипропилендиметилсилоксанового блок-сополимера с молекулярной массой силоксановой части 4000-5000, молекулярноймассой одного оксиэтиленоксипропиленового блока 2000-2500 при среднемчисле их 5-6, молярном соотношенииоксиэтиленовой и оксипропиленовойчастей 45:55-50:50 при общем содержании указанной смеси 1,0 мас.ч.на 100 мас.ч. олигоэфирполиола исоотношении полидиметилсилоксана иоксиэтиленоксипропилендиметилсилоксанового .блок-сополимера в смеси0,25:0,75 - .0,10:0,90.Изобретение относится к способу получения эластичного пенополиуретана. (ППУ), который может использоваться в качестве амортизационного, звуко- и теплоизоляционного материала, 5Известен способ получения эластичного ППУ взаимодействием полиизоцианатов или их смесей с полиметиленполифениленизоцианатами с простыми полиэфирами (полиоксиалкилен полиолами) в присутствии воды, катализаторов (амины), ПАВ., В качестве ПАВ используют силиконы, предпочтительно полидиметилсилоксан, Плотность получаемого ППУ 43 кг/м прочность при растяжении О, 95 кг/см(1 Известен способ получения эластичного ППУ взаимодействием простых полиэфирполиолов с полиизоцианатами. 20 в присутствии катализаторов,пенообра- зователей,а также ПАВ.ПАВ состоит из смеси кремнийорганического ПАВ (оксиал.килендиметилсилоксанового блок-сополимера ) и неионогенного ПАВ. В оксилендиметилсилоксановом блок-сополимере мол.мас. силоксанового блока составляет 1500, мол. мас. одного оксиалкиленового блока - статистического сополимера На основе окиси этилена и окиси пропилена - 1500 при сред 30 нем числе оксиалкиленовых блоков, равном 3.Молярное соотношение оксиэтиленот вых и оксипропиленовых групп в оксиалкиленовом блоке 1:1. Неионогенное ПАВ - продукт этерификации полиэфирдикарбоновой кислоты спиртом, содержащим блоки оксиэтиленовых и оксипропиленовых звеньев. Согласно известному способу используют смесь 40 из 0,35 мас.ч. оксиалкилендиметилсилоксанового блок-сополимера и 1,0 мас.ч. неионогенногоПАВ на 100 мас.ч. олигоэфирполиола.(олигооксипропилентриола) . Получают эластичный ППУ с кажущейся плотностью 27 кг/мЗ, пределом прочности при растяжении 0,83 кг/см 2 .Недостатком указанных способов получения эластичного ППУ являются низкие значения предела прочности при растяжении.Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемым результатам является способ получения эластичного ППУ взаимодей" ствием изоцианата с гидроксилсодержащим простым олигоэфирполиолом (представляющим собой статистический сополимер окиси этилена и окиси пропилена с содержанием оксиэтиленовой 60 части 70) в присутствии катализатора, вспенивающего агента и ПАВ. В качестве ПАВ при этом используют ок. сиэтиленоксипропилендиметилсилоксановый блок-сополимер с мол.мас. си локсанового блока 4000, среднимчислом оксиалкиленовых блоков 6, сконцевыми ацетоксигруппами в оксиалкиленовых блоках, мол.мас. одногооксиалкиленового блока 2500 и содержанием оксиэтиленовых групп в оксиалкиленовом блоке 60-70. Кажущаясяплотность получаемого ППУ 27,430 кг/мЗ, предел прочности при растяжении 0,74-0,92 кг/см, эластичностьпо отскоку 30-40., остаточная деформация при сжатии на 50 за 72 чсоставляет 2,5-4.,19 3 3.Недостатком этого способа является невысокая прочность при растяжении получаемого эластичного ППУ, атакже высокая остаточная деформацияпри сжатии.Цель изобретения - увеличениепрочности продукта при растяжении иуменьшение остаточной деформации присжатии.Поставленная цель достигаетсятем, что согласно способу полученияэластичного пенополиуретана взаимодействием изоцианата с гидроксилсодержащим простым олигоэфирполиолом в присутствии катализатора,вспенивающего агента и поверхностно-активного вещества, в качествеолигоэфирполиола используют.олигооксипропилентриол, а в качестве поверхностно-активного вещества смесьполидиметилсилоксана и оксиэтиленоксипропилендиметилсилоксанового блок"сополимера с мол.мас. силоксановойчасти 4000-5000, мол. мас. одногооксиэтиленоксипропиленового блока2000-2500 при среднем их числе5-6, молярном соотношении оксиэтиленовой и оксипропиленовой частей45:55 - 50:50 при общем содержанииуказанной смеси 1,0 мас.ч. на100 мас.ч. олигоэфирполиола и соотношении полидиметилсилоксана иоксиэтиленоксипропилендиметилсилоксанового блок-сополимвра в смеси0,25:0,75 - 0,10;0,90.В качестве олигоэфирполиола наоснове окиси .пропилена по изобретению можно применять олигооксипропилентриол мол. мас. 3000, напримерЛапрол 3003,В.качестве изоцианатиого компонента применяют толуилендиизоцианат ссоотношением 2,4- и 2,6-изомеров80:20 (ТДИ 80/20). В качесТве катализаторов используют октоат оловаи мочевину. Полидиметилсилоксан используют с мол. мас. 1600-1800.Использование смеси ПАВ и олигооксипропилентриола по изобретениюпозволяет повысить предел прочностиэластичного ППУ при растяжении с0,74-0,92 кг/см,Г 33.до 1,2-1,4 кг/см , при этом остаточная деформация (присжатии на 50 за72 ч ) уменьшается с 2,5-4,19 ГЗ 11077899 Остаточная деформация при сжатии .на 50 за 72 ч,Пример Эластичностьпо отскоку,Предел прочности прирастяжении,кг/см 2 Кажущаяся плотность, кг/м 3 1 30 1,4 40 .2 31 1,4 353 28 1,2 45 0,8 1,2 0,6 1,3 45 0,9 1,2 28 0,6 30. бф Дефектная структура пены, малая высота подъема 7 Коллапс в процессе вспенивания (разрушение пены) 0,6 8 29 1,3 9 Малая высота подъема, укрупнение ячеек пены 10+ 2,0 29 31 0,6 1,2 30 0,7 40 2,8 12 27.25 0,8 до 0,6-1,2. Эластичность по отскоку для ППУ, полученного по предлагаемому способу, составляет 35-45,для ППУ по способу-прототипу .3040.По предлагаемому способу в лабораторных условиях ППУ получают одностадийным смешением всех компонен-,тов в определенной последовательности.Применяемая, рецептура ППУ, мас.ч.:Оолигооксипропилентриол (Л100;толуилендииэоцианат (ТДИ 80/20345,0; активаторная смесь 1 - 5,5активаторная смесь 2 - 3,3Состав активаторной смеси 1,мас.ч.: вода 3,5; мочевина 1,0;ПАВ 1,0, Состав активаторной смеси2, мас.ч,: Л = 3003 3,0 у октоат олова 3,0.П р и м е р 1. В металлическомстакане с внутренним диаметром ф77 мм и высотой 120 мм. взвешивают100 г олигооксипропилентриола (Л =- 3003 ) и 3,3 г активаторной смеси2. Смесь перемешивают при комнатнойтемпературе с помощью рамной мешалки (1400 об/мин ) в течение 10 с.Затем при той же температуре вводят 45 г толуилендиизоцианата (ТДИ .80/20), перемешивают с помощью той же мешалки в течение 5 с, Затем вводят 5,5 г активаторной смеси 1 перемешивают в течение 7 с и.выливают в картонную коробку ( 200 х х 180 х 100 мм ), выложенную изнутри целлофаном, где происходит вспенивание смеси и отверждение вспененной массы. В качестве ПАВ в активаторной смеси 1 берут 0,90 вес,ч. оксиэтиленоксипропилендиметилсилоксанового блок-сополимера с мол. мас. силоксановой части 4000, мол. мас. одного оксиалкиленового блока 2500,. со средним числом оксиалкиленовых бло". ков 6, с молярным соотношением оксиэтиленовой и оксипропиленовой частей в оксиалкиленовом блоке 50 : 50 и 0,10 вес, ч. полидиметилсилоксана.Вспенивание композиции происходит эа счет углекислого газа, выделяющегося при реакции изоцианата с водой. Полученный ППУ выдерживают в течение 1 сут при комнатной температуре для завершения реакции ИСО- групп, физико-механические показатели ППУ даны в таблице.1077899 Продолжение таблицы 28 14 1,3 15 31 29 0,7 2,0 33 0,65 2,7 0,8 17 1,3 35 2,5 18 1,0 33 19+ 29 1,9 35 0,7 Прототип 25-4,19 30-40 60 274-30,0 0,74-0,92 Контрольный пример.П р ие р 2, ППУ получают, как в примере 1, В качестве ПАВ в активаторной смеси 1 берут 0,80 вес.ч. оксиэтиленоксипропилендиметилсилок санового блок-сополимера с мол.мас. силоксановой части 4000, мол. мас, одного оксиалкнленового блока 2500 со средним числом оксиалкиленовых блоков 6, с.молярным соотношением 30 оксиэтиленовой и оксипропиленовой частей в оксиалкиленовом блоке 50:50 и 0,20 вес,ч. полидиметилсилоксана.П р и м е р . 3. ППУ получают, 35 как в примере 1. В качестве ПАВ в активаторной смеси 1 берут 0,75 вес.ч. оксиэтиленоксипропилендиметилсилоксанового блок-сополимера с мол.мас, силоксановой части 4000, мол. мас. одного оксиалкиленового блока 2500 со средним числом оксиалкиленовых блоков 6, с молярным соотношением оксиэтиленовой и оксипропиленовой частей в оксиалкиленовом блоке 50:50 и 0,25 вес.ч, полидиметилси локсана.П р и м е р 4, ППУ получают, как в примере 1. В качестве ПАВ в активаторной смеси 1 берут 0,70 вес.ч оксиэтиленоксипропилена диметилсилоксанового блок-сополимера с мол. мас. силоксановой части 4000, мол. мас. одного оксиалкиленового блока 2500 со средним числом оксиалкиленовых блоков 6 с молярным соотношением оксиэтиленовой и оксипрониленовой частей в оксиалкиленовом блоке 50 : 50 и 0,30 вес.ч. полидиметилсилоксана.П р и м е р 5, ППУ получают, как в примере 1, В качестве ПАВ в активаторной смеси 1 берут 0,50 вес.ч. оксиэтиленоксипропилендиметилсилоксанового блок-сополимера с мол. мас. силоксановой б 5 части 4000, мол. мас, одного оксиалкиленового блока 2500 со средним числом оксиалкиленовых блоков 6, с молярным соотношением оксиэтиленовой и оксипропиленовой частей в оксиалкиленовом блоке 50:50 и 0,50 вес.ч, полидиметилсилоксана,П р и м е р 6. ППУ получают как в примере 1. В качестве ПАВ в активаторной смеси 1 берут 0,40 вес.ч. оксиэтиленоксипропилендиметилсилоксанового блок-сополимера с мол. мас. силоксановой части 4000, мол. мас. одного оксиалкиленового блока 2500, со средним числом оксиалкиленовых блоков 6, с молярным соотношением оксиэтиленовой и оксипропиленовой частей в оксиалкиленовом блоке 50:50 и 0,10 вес,ч, полидиметилсилоксана.П р и м е р 7. ППУ получают, как в примере 1. В качестве ПАВ в активаторной смеси 1 берут 1,Овес.ч. оксиэтиленоксипропилеидиметилсилоксанового блок-сополимера с мол.мас, силоксановой части 4000, мол .мас. одного оксиалкиленового блока 2500, со средним числом оксиалкиленовых блоков 6, с молярным соотношением оксиэтиленовой и оксипропиленовой частей в оксиалкиленовом блоке 50: 0 и 1,0 вес,ч. полидиметилсилоксана.П р и м е р 8. ППУ получают, как в примере 1. В качестве ПАВ в активаторной смеси 1 берут 0,75 вес.ч, оксиэтиленоксипропилендиметилсилоксанового блок-сополимера с мол. мас. силоксановой части 5000, мол, мас, одного оксиалкиленового блока 2500, со средним числом оксиалкиленовых блоков 6, с молярным соотношением оксиэтиленовой и оксипропиленовой частей в оксиалкиленовом блоке 50 : 50 и 0,25 вес.ч, полидиметилсилоксана.П р и м е р 14. ППУ.получают,как в примере 1. В качестве ПАВ 65 П р и м е р 9. ППУ получают, как в примере 1. В качестве ПАВ в активаторцой смеси 1 берут 0,75 вес.ч, оксиэтиленоксипропилендиметилсилоксанового блок-сополимера с мол.мас. силоксановой части5 6000,.мол, мас; одного оксиалкиленового блока 2500, со средним числом оксиалкиленовых блоков б, с молярным .соотношением оксиэтиленовой и оксипропиленовой частей в окси алкиленовом блоке 50 : 50 и ,25 вес.ч. полидиметилсилоксана.П р и м е р10. ППУ получают, как в примере 1. В качестве ПАВ в активаторной смеси 1 берут 15 0,75. вес.ч. оксиэтиленоксипропилендиметилсилоксанового блок-сополимера с мол,мас, силоксановой части ЗООО, мол. мас. одного оксиалкиленового блока 2500, со средним чис лом оксиалкиленовых блоков 6, с молярным соотношением.оксиэтиленовой и оксипропиленовой частей в оксиалкиленовом.блоке 50:50 и 0,25 вес,ч. полидиметилсилоксана. 25П р и м е р 11. ППУ получают, как в примере 1. В качестве ПАВ в активаторной смеси 1 берут 0,80 вес .ч . оксиэтиленоксипропилендиметилсилоксановрго блок-сополимера с мол, мас. силоксановой части 4000, мол. мас. одного оксиалкиленового блока 2000, со средним числом оксиалкиленовых блоков б, с молярным .соотношением оксиэтиленовой и оксипропиленовой частей в оксиалкиленовом блоке 50:50 и 0,20 вес.ч, полидиметилсилоксана.П р и м е р 12ППУ получают, как в примере 1. В качестве ПАВ в активаторной смеси 1 берут . 40 0,80 вес.ч. оксиэтиленоксипропилендиметилсилоксанового блок-сополимера с мол.мас, силоксановой части 4000, мол. мас. одного оксиалкиленового блока 1500, со средним чис лом оксиалкиленовых блоков 6, с молярным соотношением оксиэтиленовой и оксипропиленовой частей в оксиалкиленовом блоке 50: 50 и О, 20 вес.ч. полидиметилсилоксана 50П р и м е р 13, ППУ получают, как в примере 1. В качестве ПАВ в активаторной смеси 1 берут 0,80 вес.ч. оксиэтиленоксипропилендиметилсилоксанового блок-сополимера с мол.мас. силоксановой части 4000, мол, мас. одного оксиалкиле- . нового блока 3000, со средним числом оксиалкиленовых блоков б, с молярным соотношением оксиэтиленовой и оксипропиленовой частей в оксиалки леновом блоке 50:50 и 0,20 вес.ч, полидиметилсилоксана. в активаторной смеси 1 берут . 0,80 вес.ч. оксиэтиленоксипропилендиметилсилоксанового блок-сополимера с мол.мас. силоксановой части 4000, мол. мас. одного оксиалкиленового блока 2500, со средним числом оксиалкиленовых блоков 5, с молярным соотношением оксиэтиленовой и оксипропиленовой частей в оксиалкиленовом блоке 50 : 50 и 0,20 вес.ч. полидиметилсилоксана.П р и м е р 15. ППУ получают, как в примере 1. В качестве ПАВ в активаторной смеси 1 берут 0,80 вес.ч. оксиэтиленоксипропилендиметилсилоксанового блок-сополиме" ра с мол. мас. силоксановой части 4000, мол, мас. одного оксиалкилено" вого блока 2500, со средним числом оксиалкиленовых блоков 4, с молярным соотношением оксиэтиленовой и оксипропиленовой частей в оксиалкиленовом блоке 50:50 и 0,20 вес.ч. полидиметилсилоксана.П р и м е р 16. ППУ получают, как в примере 1. В качестве ПАВ в активаторной смеси 1 берут 0,80 вес.ч оксиэтиленоксипропилендиметилсилоксанового блок-сополимера с мол.мас. силоксановой части 4000, мол.мас. одного оксиалкиленового блока 2500, со средним числом оксиалкиленовых блоков 7, с молярным соотношением оксиэтиленовой и оксипропилЬновой частей в оксиалкиленовом.блоке 50 : 50 и 0,20 вес.ч. полидиметилсилоксана.П р и м е р 17. ППУ получают, как в примере 1. В качестве ПАВ в активаторной смеси 1 берут оксиэтиленоксипропилендиметилсилоксановый блок-сополимер с мол.мас. силок сановой части 4000, мол. мас. одногооксиалкиленового блока 2500, со средним числом оксиалкиленовых блоков 6, с молярным соотношением оксиэтиленовой и оксипропиленозой частей в оксиалкиленовом блоке 45 : 55 и 0,20 вес.ч. полидиметилсилоксана.П р и м е р 18, ППУ получают, какв примере 1. В качестве ПАВ в активаторной смеси 1 берут 0,80 вес.ч. оксиэтиленоксипропилендиметилсилоксанового блок-сополимера с мол.мас. силоксановой части 4000, мол,мас. ,одного оксиалкиленового блока 2500, со средним. числом оксиалкиленовых блоков 6, .с молярным соотношением оксиэтиленовой и оксипропиленовой частей в оксиалкиленавом блоке 40 : 60 и 0,20 вес.ч, полидиметилсилоксана.1077899 10 Составитель И.СтояченкоРедактор Т.Колб Техред В.далекорей КорректорА. ференц Заказ 861/16 Тщ)аж 469Подписное ВНИИПИ государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва; Ж, Раушская наб д. 4/5Филиал ППП "Патентф, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 блок-сополимер с мол,мас. силоксановой части 4000, мол, мас, одногооксиалкиленового блока 2500, сосредним числом оксиалкиленовых блоков 6, с молярным соотношением оксиэтиленовой и оксипропиленовой частей в оксиалкиленовом блоке 60 : 40и 0,20 вес.ч. полидиметилсилоксана. Как видно из данных таблицы впредлагаемом способе получения элас тичного ППУ предел прочности ППУпри растяжении повышается с 0,74О, 92 кг/смпо ГЗ 1 до 1, 2-1, 4 кг/см.остаточная цеформация при сжатиина 50 за 72 ч ) при этом уменьшается с 2,5-4,19 по ГЗ 1 до 0,6-1,2для предлагаемого ППУ. Эластичностьпо отскоку для ППУ, полученногопо предлагаемому способу, составляет 35-45, для ППУ по способу-прототипу 30-40.