CS210081B1 - Způsob výroby polyuretanové pěny - Google Patents

Abstract

Při výrobě polyuretanové pěny se jako pěnící katalyzátor používá terciární amin. Je známá celá řade vhodných terciárních aminů, stále jsou však nacházeny nové, které buč samy, nebo v kombinaci s dalšími aminy vytvářejí vhodnější podmínky technologické reakce nebo se projevují ve výsledných hodnotách vyrobené pěny. Vynález řeší použití dietylaminoetanolu jako pěnícího katalyzátoru u měkké, polotvrdé a tvrdé polyuretanové pěny a uvádí reakční časy tvorby pěny i fyzikálně mechanické hodnoty pěny, dokazující sladěnost technologické reakce. Pěny připravené tímto způsobem jsou plně použitelné ve svých hlavních aplikačních oblastech - stavebnictví, automobilovém a nábytkářském průmyslu apod.

Description

Vynález řeší způsob výroby měkké, polotvrdé a tvrdé polyuretanové pěny za přítomnosti nového katalyzátoru na bázi aminu.

Pod pojmem polyuretanové pěny rozumí se produkty, připrevené ediční reakcí bifunkčníeh nebo vícefunkčních izokyanétů s polyeterpolyoly a polyesterpolyoly.

Reakce vedoucí ke tvorbě polyuretanové pěny probíhají za normální teploty pomalu.

Aby bylo dosaženo technicky reálných Sasů musí se tyto reakce urychlit a vzájemně harmonisovat. Dosahuje se toho pomocí katalyzátorů.

Přesto, že katalyticky mohou působit také zásady a kovy přítomné v polyolu a dalších složkách receptury, je přítomnost katalyzátorů v receptuře nutná. Je jimi možné při tvorbě pěny regulovat rychlost sííovacích reakcí mezi výchozími komponenty a umožňují sladit jednotlivé dílčí reakce tak, aby došlo k optimálnímu napěnění. Sladění těchto reakcí je velmi důležité, neboí uvolnění plynu a růst molekul polymeru musí probíhat takovou rychlostí, aby plyn zůstal v polymeru a polymer měl na konci napěňování dostatečnou stabilitu, aby nedošlo ke zborcení pěny.

Jako katalyzátory se většinou používají terciární aminy a sloučeniny organických kovů. · «

Katalytické působeni terciárních aminů je založené na tvorbě komplexu izokyanát amin. Podle mechanizmu Bakera by se dalo očekávat, že čím je katalyzátor zásaditější, tím aktivnější by měl být jeho účinek, protože sila zásady je^- mírou lehkostí, s jakou dává amin svůj volný pér elektronu protonu. Dnes je známé, že aktivita terciárního aminu jeko katalyzátoru je určována také jeho strukturou, přičemž platí, že čím menší je sterická zábrena aminu, tím je amin jako katalyzátor aktivnější. Jakmile se vytvoří totiž komplex mezi izokyanátem a aminem, je mezisložka NCO v lepším postavení aby mohla reagovat s polyolem nebo vodou, čímž dochází k vytvoření uretanu, močoviny nebo kysličníku uhličitého. Snadnost, s jakou se tento komplex tvoři pomáhá určovat rychlost katalyzované reakce. Toto dokazuje, jak jsou sterické faktory důležité při určování terciárního aminu. Exponovaný dusík, bez sterické zábrany, umožňuje, aby k vytvoření komplexu došlo snadno.

Tuto teorii potvrzuje a jako nejvhodnější terciární amin pro katalýzu vzniku polyuretanové pěny se jeví trietylendiamin.

V praxi se však prokázalo, že není vždy žádoucí používat velice silné, tzv. primerní katalyzátory, projevující se v prvním stadiu vysokou exothermičností s rychlým postupem polymerace a malým.vývojem kysličníku uhličitého v tomto období. V mnohé případech je výhodnější kombinovat tyto katalyzátory s tzv. sekundárními katalyzátory a tím zajistit ještě plynulejší a vyváženější katalýzu polyuretanové pěny.

Vynélez řeší použití dietylaminoetanolu jako aminového katalyzátoru.

Je to katalyzátor s nízkou aktivační energií, u něhož se nové, vyšší účinky projevily v zajištěnosti plynulosti a vyváženosti katalýzy zejména tam, kde se požadují krátké startovací časy pěny a rychlé napěněni a to zejména při kombinování se silnými katalyzátory.

Krátké startovací časy jsou závislé právě na nízké aktivační energii dietyleminoetanolu při reakci se sekundárními hydroxylovými skupinami a částečně i na přítomnosti vysoce reaktivních primárních hydroxylových skupin. Malá aktivační energie se sekundárními hydroxylovými skupinami je využívána k preventivnímu neutralisování stopových množství kyselin v různých surovinách a k ochraně silného katalyzátoru, jako je např. trietylendiamin. Relativně nízké aktivační energie dovoluje použít většího množství aminu s malým vlivem na charakter růstu pěny; ale s velkou kapacitou na neutralisování stopových množství kyselin.

Dietylaminoetanol vlivem své hydroxylové skupiny se váže na polymerní struktuře.

Tím zabraňuje tvorbě oblastí uzavřených pórů, pěnové struktury.

Jeho dávkování se volí v rozmezí 0,08 až 12,0 hmot. dílů.

Způsob aplikace dietylaminoetanolu je patrný z příkladů.

Příklad 1.

Pěnové směs obsahující 100 hmot. d, polyeterpolyolu /č. OH 49, molek. h. 3500/, připraveného z glycerinu, propylenoxidu a etylenoxidu, 3,1 hmot. d. vody, O až 0,1 hmot. d. trietylendiaminu, 0,6 až 0,01 hmot. d. dietylaminoetanolu, 0,9 hmot. d. polysiloxanového povrchově aktivního činidla, 0,2 hmot. d. oktoatu cínu při dávkování toluylendiisokyanátu v hodnotě indexu 105 měla reakční časy - začátek pěnění 14 s, ukončení pěněni 90 s - a vytvořila pěnu o objemové hmotnosti 30 kg/m·^, odporu proti stlačení ČSN 64 5441, 40 % 4 kPa, pevnosti v tlaku a tažnosti ČSN 64 5431 0,12 MPa, 280 %, trvalé deformaci ČSN 64 5442 2,7 %.

Reakční časy tvorby pěny byly v celém průběhu vyvážené, projevující se v dostatečně dlouhé době tekutosti pěny a v technicky odpovídajícím začátku pěnění i ukončení pěnění, plně použitelném při výrobě blokové polyuretanové pěny.

Příklad 2.

Pěnová směs obsahující 100 hmot. d. polyeterpolyolu /6. OH 450, molek, h. 1300, funkčnost 3/, 0 až 0,7 hmot. d, trietylaminu, 4,2 až 0,06 hmot. d. dietylaminoetanolu, 1,5 hmot. d. polysiloxenového povrchově aktivního činidla, 25 hmot. d. monofluortrichlormetanu při dávkování difenylmetandiisokyanátu v hodnotě indexu 105 měla reakční časy - začátek pěnění 55 s, ukončení pěnění 320 s - a vytvořila pěnu o objemové hmotností 45 kg/m^ a uzavřenosti pórů 99 % s dalších parametrů podle použité technologie tvrdé polyuretanové pěny.

Příklad 3.

Pěnová směs obsahující 100 hmot. d, polyeterpolyolu /č, OH 35, molek. h. 4500, cca 50 % primárních hydroxylových skupin/, 2,6 hmot. d. vody, 1,0 hmot. d, trietanolaminu, 0 až 0,2 hmot. d. trietylendiaminu, 1,2 a? 0,02 hmot. d. dietylaminoetanolu, 1,0 hmot. d. polysiloxanového povrchově aktivního činidla, 0,2 hmot. d. dibutylcíndilauratu při dávkování směsi difenylmetandiisokyanátu a toluylendiisokyanátu v poměru 1 : 1 v hodnotě indexu 105 měla reakční časy - začátek pěnění 16 s, ukončení pěněni 110 s - a vytvořila pěnu o obj. hmotnosti 40 kg/m-\ odporu proti stlačení ČSN 64 5441, 40 % 0,45 kPa, pev3 nosti v tahu a tažnoati ČSN 64 5431 0,17 MPa a 140 %, trvalé deformaci ČSN 64 5442 2,4 %· Byla dosažena vyvážené reekce vhodné pro průmyslovou výrobu studené tvarované polyuretanové pěny,

Příklad 4.

Pěnová směs obsahující 100 hmot. d. polyesterpolyolu /č. OH 50, molek. h. 2700/, připraveného z dietylenglykolu, kye. edipové a triolu, 3,7 hmot. d. vody, 1,4 hmot. d. N-metylmorfolinu, 0,05 hmot. d. Deemorapidu PP, 1,0 až 0,02 hmot. d. dietyaminoetanolu, 1 hmot. d. polysiloxanového povrchově aktivního činidla při dávkování toluylendiiaokyanétu v hodnotě indexu 95 měla reakční čaay - začátek pěnění 12 a, ukončení pěnění 80 8 - a vyt vořila pěnu o objemové hmotnosti 30 kg/m³, odporu proti otlačení ČSN 64 5441, 40 % 6 kPa, pevnosti v tahu a tažnosti ČSN 64 5431 0,12 MPa a 270 %, trvalé deformaci ČSN 64 5442 5 % Reakce byla dostatečně sladěná, žádné defekty v pěně se nevyskytly; pěna svým charakterem plně odpovídale jejímu použití na laminování textilii.

Claims (1)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   Způsob výroby měkké, polotvrdé a tvrdé polyuretanové pěny reakci bifunkčních nebo vícefunkčníeh izokyanátů s polyeterpolyoly a polyesterpolyoly za přítomnosti katalyzátorů na bázi aminů, vyznačující se tím, že se jako katalyzátoru použije dietylaminoetanol v množství 0,08 až 12,0 hmot. dílů na polyeterpolyol nebo polyeaterpolyol.