ES2298026B1 - Nuevas composiciones de polioles y uso de las mismas. - Google Patents
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Abstract
Nuevas composiciones de polioles y uso de las
mismas.
La presente invención se refiere a una
composición estable a la decantación de una organoarcilla
modificada en polioles, donde dicha composición incluye al menos un
compuesto poliol, al menos una organoarcilla modificada por
intercalación de grupos amonio cuaternario y al menos un fosfato o
fosfonato orgánico. Dicha composición estable comprende un
porcentaje en peso de organoarcilla modificada entre el 0,5% y el
10%; un porcentaje en peso de compuesto o compuestos poliol del 30%
al 70% y un porcentaje en peso de fosfato o fosfonato orgánico
entre el 30% y el 70%.
La invención también se refiere a un componente
poliol para formulaciones de espumas de poliuretano que comprende
la composición estable de organoarcilla modificada en polioles y a
las espumas de poliuretano obtenidas.
Description
Nuevas composiciones de polioles y uso de las
mismas.
La presente invención se refiere a nuevas
composiciones de polioles y organoarcillas modificadas y al uso de
dichas composiciones para constituir el componente poliol de un
sistema de poliuretano. La invención también se refiere a
formulaciones para espumas rígidas y flexibles de poliuretano que
comprenden el nuevo componente poliol.
La espuma de poliuretano se obtiene por reacción
de un compuesto poliisocianato con un compuesto poliol. Un poliol es
un compuesto que comprende varios grupos hidroxilo en su estructura
molecular y los más comúnmente empleados en las formulaciones de
espumas de poliuretano suelen ser poliéteres y/o poliésteres.
En el medio de la reacción para la obtención del
poliuretano se prevé la presencia de: retardantes de llama,
catalizadores de la reacción de polimerización del compuesto
poliisocianato con el compuesto poliol (o catalizadores de
gelificación), catalizadores de la reacción del compuesto
poliisocianato con el agua (o catalizadores de espumación),
surfactantes de silicona y agentes espumantes físicos (por ejemplo
HFC) y químicos (el agua). Todos estos elementos presentes en el
medio de reacción acostumbran a estar mezclados juntamente con el
compuesto poliol en lo que se conoce como el componente poliol o
poliol formulado.
Se conoce como sistema de poliuretano al
conjunto formado por el componente poliisocianato más el componente
poliol.
Con la finalidad de mejorar las propiedades de
las espumas de poliuretano, tales como su resistencia al fuego o
sus propiedades mecánicos y superficiales, así como para mejorar
los efectos de la nucleación, se empiezan a utilizar recientemente
aditivos tales como organoarcillas modificadas que, si se exfolian
correctamente en la matriz de poliuretano, favorecen dichas
mejoras.
Las organoarcillas utilizadas son arcillas
modificadas por intercalación de grupos amonio cuaternario.
Proceden de arcillas, esto es, de minerales compuestos
principalmente de alumino-silicatos hidratados que
incluyen en su estructura cationes y que se estructuran de muchas
formas, por ejemplo en forma de láminas. Un ejemplo de arcilla o
filosilicato es la montmorillonita (MMT). En la MMT modificada, los
cationes Na^{+} y Ca^{2+} que en su estructura original se
encuentran situados entre las láminas de silicatos, han sido
sustituidos químicamente por compuestos de amonio cuaternario que
permiten la expansión entre las capas laminares del silicato. El
estado de la técnica del empleo de tales materiales en espumas de
poliuretano, ha sido descrito recientemente por X. Cao (Polymer
46,2005, 775-783) y L. James Lee (Composites Science
and Technology 65,2005, 2344-2363).
En el estado de la técnica existen, igualmente,
algunas patentes donde aparecen composiciones adaptadas para
sistemas de espumas de poliuretano que contienen en su seno
organoarcillas modificadas por intercalación de grupos amonio
cuaternario.
Así, en EP 1209189 se describe una composición
de espuma rígida de poliuretano, que contiene hasta un 10% de
organoarcillas modificadas por intercalación de grupos amonio
cuaternario dispersas en un agente espumante seleccionado del grupo
de los hidrofluorocarbonos (HFC), hidroclorofluorocarbonos (HCFC) e
hidrocarburos. Para la fabricación de la espuma rígida de
poliuretano se mezcla el agente espumante con la composición de
polímero o sus precursores, de modo que alguno de los componentes
para la fabricación de la espuma contenga hasta el 10% de
organoarcilla respecto del peso total del polímero. Preferentemente,
la organoracilla se dispersa en la solución de agente espumante
utilizándose un baño de ultrasonidos. Con una composición de este
tipo pueden fabricarse espumas rígidas de poliuretano, sin embargo,
no es adecuada industrialmente por el empleo de ultrasonidos y por
la falta de estabilidad de la mezcla con el agente espumante.
Además, la mezcla con las organoarcillas no está incluida en el
componente poliol.
De WO 2005/082993 se desprende que, la
organoarcilla modificada por intercalación de grupos amonio
cuaternario está en el componente isocianato y para conseguir una
dispersión homogénea, deben ser sometidas igualmente a sonificación
por ultrasonido. La organoarcilla no es estable en el componente
isocianato, produciendo un aumento de viscosidad durante el
almacenamiento. El empleo de sonificación dificulta su aplicación
industrial.
En WO 2006/003421 se detalla una mezcla para
formar espumas de poliuretano que está constituida por los agentes
necesarios para formar tales espumas junto con partículas de
organoarcillas modificadas por intercalación de grupos amonio
cuaternario y al menos un agente acoplante del tipo
neoalcoxititanato o neoalcoxicirconato, como el Lica 12. La mezcla
también comprende un agente retardante de llama, como el
trietilfosfato o tris-(cloropropil)fosfato. Paree la
obtención de la mezcla final, debe agitarse la misma de un modo
vigoroso mediante agitación mecánica asistida por el empleo de
ultrasonidos. El empleo de ultrasonido dificulta su aplicación
industrial, a parte del elevado coste de estos agentes
acoplantes.
Otro de los documentos que menciona el empleo de
organoarcilla modificada en alguno de los componentes necesarios
para la fabricación de espumas de poliuretano, es la patente
alemana DE 10351268, donde se reivindica el empleo de
organoarcillas modificadas por intercalación de grupos amonio
cuaternario, en el que al menos dos de tales grupos son
carboxílicos, como Nanofil 784, de la casa Süd Chemie.
Posteriormente, el Nanonfil 784 se vuelve a modificar por la
esterificación de estos grupos carboxilo con dioles o polioles.
Aunque en este documento se describen mezclas para poliuretano,
donde el componente poliol que comprende la organoarcilla es en
principio estable, las mismas son obtenibles solo a escala
laboratorio, dado que el Nanofil 784 no se comercializa y la
complejidad de su elaboración y su elevado coste, lo hace inadecuado
para su uso industrial, empleándose además como agente espumante el
ciclopentano.
En WO 03059817 las composiciones descritas están
dirigidas a la obtención de elastómeros, es decir, materiales no
espumados de naturaleza termoplástica, y no son aplicables en
espumas rígidas que deban ser proyectadas. Además, debe destacarse
que las composiciones descritas en esta patente, presentan problemas
de estabilidad, concretamente, de decantación de la organoarcilla
modificada y precisan elevada agitación para su mezcla.
En todos los documentos hasta ahora mencionados,
la problemática básica es la de la decantación de la organoarcilla
modificada por intercalación de grupos amonio cuaternario,
dispersada en uno de los componentes que se utilizan para la
reacción que da lugar a espumas de poliuretano.
Para evitar la decantación, tal y como de
describe en JP 2005-248146, la organoarcilla
modificada debe ser mezclada con el componente poliol justo antes de
realizar la reacción con el componente isocianato. Ese hecho dota de
complejidad al sistema, haciendo engorrosa la preparación de la
mezcla que deberá reaccionar finalmente para producir la espuma
deseada.
En los casos en los que no se produce
decantación, por ejemplo como se describe en DE 10351268, deben
emplearse equipos y etapas en el procedimiento de fabricación de
estas composiciones que hacen impracticable su extrapolación a
escala industrial, por ejemplo, el empleo de baños de
ultrasonidos.
Las composiciones objeto de la presente
invención, no presentan los problemas planteados por el estado de la
técnica, porque son composiciones estables y, además, permiten
obtener espumas de poliuretano con propiedades altamente
mejoradas.
Las composiciones de organoarcillas modificadas
por intercalación de grupos amonio cuaternario en polioles objeto de
la invención, se caracterizan porque sorprendentemente son
estables, esto es, no presentan los problemas del estado de la
técnica y, además, se caracterizan porque comprenden al menos un
compuesto poliol; al menos una organoarcilla o filosilicato
modificarlas por intercalación de grupos amonio cuaternario y al
menos un fosfato o fosfonato orgánico.
La composición estable según la invención, se
caracteriza también porque el porcentaje en peso del compuesto o
compuestos poliol está comprendido entre el 30% y el 70%; el
porcentaje en peso de organoarcilla modificada está comprendido
entre el 0,5% y el 10%; y el porcentaje en peso de fosfato o
fosfonato orgánicos está comprendido entre el 30% y el 70%.
Como organoarcillas modificadas por
intercalación de compuestos o grupos de amonio cuaternario se
emplea preferentemente organoarcillas del tipo montmorillonita
modificada (MMT) por intercalación de grupos amonio cuaternario
donde los sustituyentes del átomo de nitrógeno son sebo
hidrogenado, metil, metil y bencil.
La composición estable según la invención, está
caracterizada porque el compuesto poliol se escoge
independientemente de entre un poliéster, un poliéter o una base de
Mannich no alcoxiladas.
Según otra característica de las composiciones
estables a la decantación objeto de la invención, el fosfato o
fosfonato orgánico se escoge independientemente y de forma
preferente entre trietilfosfato (TEP) y
tris-(2-butoxietil) fosfato (TBEP).
Otro objeto de la presente invención es un
componente poliol para sistemas de espumas de poliuretano,
caracterizado porque comprende una composición estable de
organoarcilla en polioles, que está formulada con al menos un
compuesto poliol, al menos una organoarcilla o filosilicato
modificado por intercalación de grupos amonio cuaternario y al menos
un fosfato o fosfonato orgánico.
En esencia, el componente poliol comprende una
composición estable de organoarcillas en polioles que representa un
porcentaje en peso, respecto el total del componente poliol, del
10% al 70%.
Dicha dispersión estable de organoarcillas en
polioles contiene, a su vez, entre el 30% y el 70% en peso de
compuesto o compuestos polioles, entre el 0,5% y el 10% en peso de
organoarcilla y entre el 30% y el 70% en peso de fosfato o
fosfonato orgánico.
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En dicho componente poliol el fosfato orgánico
se selecciona, independientemente de entre el trietilfosfato (TEP) o
el tris-(2-butoxietil) fosfato (TBEP).
Según otra característica del componente poliol
objeto de la invención, la composición de organoarcillas en
polioles comprende preferentemente como organoarcilla
montmorillonita modificada (MMT) por intercalación de grupos amonio
cuaternario donde los sustituyentes del átomo de nitrógeno son sebo
hidrogenado, metil, metil y bencil.
Otro objeto de la presente invención es una
formulación para espumas rígidas de poliuretano, caracterizada
porque comprende un componente poliisocianato y un componente
poliol, donde dicho componente poliol es una composición estable de
organoarcilla modificada en polioles que está formulada con al menos
un compuesto poliol, al menos una organoarcilla modificada, también
denominada filosilicato modificado por intercalación de grupos
amonio cuaternario, y al menos un fosfato o fosfonato orgánico.
En esencia, el componente poliol de la
formulación para espumas rígidas de poliuretano comprende una
composición estable de organoarcillas en polioles que representa un
porcentaje en peso, respecto el total del componente poliol, del 10%
al 70%. Dicha dispersión estable de organoarcillas en polioles
contiene, a su vez, entre el 30% y el 70% en peso de compuesto o
compuestos polioles, entre el 0,5% y el 10% en peso de
organoarcilla; y entre el 30% y el 70% en peso de fosfato
orgánico.
Preferentemente, la formulación para espumas
rígidas de poliuretano se emplea para espumas que deben ser
aplicadas por proyección.
Otro objeto de la presente invención es una
formulación para espumas flexibles de poliuretano, caracterizada
porque comprende un componente poliisocianato y un componente
poliol, donde dicho componente poliol es una composición estable de
organoarcilla en polioles que está formulada con al menos un
compuesto poliol; al menos una organoarcilla, también denominada
filosilicato modificado por intercalación de grupos amonio
cuaternario, y al menos un fosfato o fosfonato orgánico.
En esencia, el componente poliol de la
formulación para espumas flexibles de poliuretano comprende una
composición estable de organoarcillas en polioles que representa un
porcentaje en peso, respecto el total del componente poliol, del
10% al 70%. Dicha dispersión estable de organoarcillas en polioles
contiene, a su vez, entre el 30% y el 70% en peso de compuesto o
compuestos polioles, entre el 0,5% y el 10% en peso de
organoarcilla; y entre el 30% y el 70% en peso de fosfato
orgánico.
Preferentemente, la formulación para espumas
flexibles de poliuretano se emplea para la obtención de espumas
flexibles microcelulares.
La formulación para espumas flexibles
microcelulares es para calzado.
De un modo preferido, la formulación para
espumas flexibles de poliuretano es aplicable a espumas flexibles
microcelulares de densidad menor a 300 gramos/litro.
A continuación, y a modo de ejemplo no
limitativo, se incluyen dos figuras, un gráfico y una imagen
respectivamente, que pretenden demostrar que la organoarcilla
modificada estabilizada en alguna composición poliol según la
invención, se exfolia convenientemente en espumas de
poliuretano.
Así, en la Fig. 1 se presenta un gráfico con
curvas de difracción de rayos X de espumas de poliuretano
proyectado obtenidas a partir de formulaciones que comprenden un
componente poliol con una composición estable a la decantación de
organoarcilla modificada en polioles según la invención; y
en la Fig. 2, se presenta una imagen de
microscopia electrónica de rastreo (SEM de Scanning Electronic
Microscopy) a 50 X, obtenida usando un voltaje de 15 V y que
pretende demostrar que las composiciones estable con organoarcillas
modificadas presentan un tamaño de celda reducido.
Con la finalidad de ejemplificar la estabilidad
de las composiciones de organoarcillas modificadas por intercalación
de grupos amonio cuaternario en polioles objeto de la invención,
que comprenden al menos un compuesto poliol tal como el poliéster
poliol, al menos un tipo de organoarcilla modificada y al menos un
fosfato o fosfonato orgánico, se presentan a continuación tres
ejemplos de dispersiones estables y sus propiedades.
En todos estos Ejemplos 1 a 3 las materias
primas empleadas se listan a continuación:
Poliéster 1: poliéster Hoopol
F-1398 de Synthesia Española S.A., de IOH (índice de
hidroxilo): 230-250 mg KOH/g y de viscosidad a 60ºC
de 200 cps.
\global\parskip1.000000\baselineskip
Poliéster 2: poliéster Hoopol
FR-441 de Synthesia Española S.A., de IOH:
75-80 mg KOH/g y viscosidad a 60ºC de 1000 cps.
Nanofil 2 y Nanofil 32: organoarcillas
modificadas por intercalación de grupos amonio cuaternario
fabricados por Süd Chemie. Corresponden a organoarcillas del tipo
montmorillonita modificada en la que los átomos de sodio y calcio
han sido reemplazados por grupos o compuestos de amonio cuaternario
donde los sustituyentes del átomo de nitrógeno son sebo
hidrogenado, metil, metil y bencil.
En un reactor esférico de 2 litros se mezclaron
562,5 g de trietilfosfato y 62,5 g de Nanofil 2. La mezcla se
calentó con agitación de 500 RPM a 90ºC. Luego se mantuvo a 90ºC
durante 1 hora, agregando a continuación 375 gramos del poliéster
poliol Hoopol F 1398 (poliéster 1), procediendo simultáneamente a su
enfriamiento, hasta alcanzar la temperatura de 30ºC.
Se obtuvo una dispersión de organoarcilla
modificada en poliol, de índice de hidroxilo (IOH) de 90 mg KOH/g y
viscosidad a 25ºC de 300 cps. La dispersión es estable a 3000 RPM
durante media hora, sin decantación alguna.
En un reactor esférico de 2 litros se mezclaron
320 g de trietilfosfato, 80 g de Nanofil 32 y 300 gramos de Hoopol
F 1398 (poliéster 1). Se calentó con agitación de 500 RPM a 90ºC.
Luego se mantuvo a 90ºC durante 1 hora, agregando a continuación 300
gramos del poliéster poliol Hoopol F 1398, procediendo
simultáneamente a su enfriamiento, hasta alcanzar la temperatura de
30ºC.
Se obtuvo una dispersión de IOH 144 mg KOH/g y
viscosidad a 25ºC: 500 cps. La dispersión es estable a 3000 RPM
durante media hora, sin decantación alguna.
En un reactor esférico de 2 litros se mezclaron
84,3 g de tris-(2-butoxietil)fosfato y
9,37 g de Nanofil 2. La mezcla se calentó con agitación de 500 RPM
a 90ºC. Luego se mantuvo a 90ºC durante 1 hora, agregando a
continuación 56,25 g del poliéster poliol Hoopol FR441 (poliéster
2), procediendo simultáneamente a su enfriamiento, hasta alcanzar la
temperatura de 30ºC.
Se obtuvo una dispersión de IOH de 30 mg KOH/g y
una viscosidad a 25ºC de 640 cps. La dispersión es estable a 3000
RPM durante media hora, sin decantación alguna.
Con las composiciones de los Ejemplos 1 a 3 se
obtuvieron componentes poliol para sistemas de espumas de
poliuretano que se emplearon en formulaciones para espumas rígidas
y par espumas flexibles. Dicho componente poliol se denomina
comúnmente componente poliol con carga estabilizada, entendiéndose
por carga a las dispersiones de organoarcillas modificadas
comprendidas en el seno del mismo.
Estos componentes poliol de los ejemplos
comprendían además de las dispersiones de organoarcilla modificada
por intercalación de grupos amonio cuaternario en polioles
descritas, los compuestos ya conocidos por un experto en la materia,
tal como poliéteres, compuestos con propiedades retardantes de
llama; agente surfactantes; catalizadores de espumación y de
gelificación, agentes espumantes, etc.
Las organoarcillas que pueden emplearse de un
modo preferido en las composiciones estables a la decantación de
organoarcilla modificada en polioles, son aquellas que poseen
tamaños de partícula de 8 a 35 micras y que, tal y como se ha
indicado anteriormente, han sido fabricadas por modificación química
o intercalación de grupos amonio cuaternario que sustituyen a los
origina es iones sodio de la montmorillonita.
Por ejemplo, pueden emplearse organoarcillas
modificadas de la casa Süd Chemie tales como: Nanofil 2, Nanofil 5,
Nanofil 8, Nanofil 9, Nanofil 15, Nanofil 32, Nanofil 106, Nanofil
919, Nanofil 948, Nanofil SE3000 o Nanofil SE3010.
Igualmente, pueden usarse nanoarcillas
modificadas como las de la casa Southern Clay con grupos
intercalados de similar naturaleza tales como: Cloisita 10A,
Cloisita 11B, Cloisita 15A, Cloisita 20A, Cloisita 25A, Cloisita 30B
y Cloisita 93A.
Preferentemente, son consideradas más adecuadas
aquellas que han sufrido un intercambio del ión sodio por un grupo
amonio cuaternario donde los sustituyentes del átomo de nitrógeno
son: sebo hidrogenado, metil, metil y bencil. Poseen estas
características el Nanofil 2, Nanofil 32 (que difiere del Nanofil 32
en el tamaño de partícula), Cloisita 10A y Cloisita11B. Más
preferentemente, se selecciona el Nanofil 2.
El compuesto o compuestos poliol de las
composiciones estables de organoarcilla en polioles pueden ser de
tipo poliéter o de tipo poliéster.
Los de tipo poliéter son productos de adición de
óxido de propileno u óxido de etileno, o mezcla de ambos,
catalizada en medio básico, sobre un compuesto polihidroxilado que
actúa como iniciador. El peso molecular de los poliéteres utilizados
en la presente invención están comprendidos entre 250 y 12000, y
preparados por alcoxilación según los métodos ampliamente tratados
y descritos en la literatura especializada. Pueden usarse de igual
forma polioles no alcoxilados conocidos como bases de Mannich.
Los poliésteres pueden ser todos aquellos
productos procedentes de la reacción de un ácido policarboxílico, o
una mezcla de ellos, con compuestos polihidroxilados,
preferentemente, se utilizan ácidos dicarboxílicos y glicoles
(compuestos dihidroxilados) aunque pueden añadirse diferentes
proporciones de componentes tri o tetrafuncionales para conseguir
una funcionalidad superior a dos, conveniente para ciertas
aplicaciones. También se pueden emplear poliésteres basados en PET
reciclado y polioles basados en aceite vegetales. El peso molecular
de los poliésteres utilizados en la presente invención está
comprendido entre 400 y 5000, y preparados por el procedimiento de
fusión o por cualquier otro de los métodos ampliamente tratados y
descritos en la literatura especializada.
Estos polioles (polieteres y poliesteres) están
descritos en "The Huntsman Polyurethanes Book", editado por
D.Randall y S. Lee, paginas: 89-112, John Wiley
(2002).
Según otra característica de la composición
estable de arganoarcillas en polioles objeto de la invención, el
fosfato o fosfonato orgánico es del tipo de los empleados en
ignifugantes para espumas rígidas de poliuretano, como por ejemplo,
trietilfosfato (TEP), dimetilpropilfosfonato (DMPP),
dihidroxietilmetilaminodietilfosfonato, TCPP. De igual forma,
son aptos como materiales fosfato o fosfonato, aquellos materiales
no clorados empleables con éxito en espumas flexibles para calzado,
tales como el cresil difenilfosfato y el
tris-(2-butoxietil) fosfato (TBEP). Se
prefiere el trietilfosfato (TEP) para las espumas rígidas y el
tris-(2-butoxietil) fosfato (TBEP) para las
espumas
flexibles.
flexibles.
Poliéster 1: poliéster Hoopol F2441 de Synthesia
Española. S.A., de IOH: 75-80 y viscosidad a 60ºC:
900 cps.
Poliéster 2: poliéster Hoopol
F110-1000 de Synthesia Española S.A., de IOH: 56 y
viscosidad a 60ºC: 1100 cps
Prepolímero 1: prepolímero de
MDI(4,4'-difenilmetanodiisocianato)
modificado con poliéster de funcionalidad superior a 2 y NCO= 22,2
-23,3. Corno por ejemplo Isocianato P-822 fabricado
por Synthesia Española S.A.
En la Tabla 1 se listan los componentes de una
formulación de espuma flexible microcelular identificada como
(1).
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
(Tabla pasa a página
siguiente)
Los datos de tabla 1 muestran unos resultados de
dureza Asker para la espuma microcelular superiores a los que se
obtendrían en ausencia de la adición de una composición estable de
organoarcilla modificada en suelas de densidad equivalente.
De igual forma, se han observado ventajas
importantes en el desmoldeo con desmoldeantes convencionales, así
como en el aspecto, piel y estabilidad de la pieza moldeada. Como
dato importante cabe indicar que una formulación de este tipo no
puede ser realizada y colapsa en ausencia de la composición descrita
en el ejemplo 3 objeto de esta invención.
En la Tabla 2 adjunta se listan los compuestos
que integran varios componentes poliol (1) y (2), adaptados para
reaccionar con un respectivo compuesto con grupos isocianato con la
finalidad de obtener una espuma rígida de poliuretano adaptada para
ser aplicada por proyección.
En dicha Tabla 2 el componente poliol formulado
1 contiene la composición descrita en el ejemplo 1. El poliol
formulado 2 contiene la composición descrita en el ejemplo 2.
Además, ambos polioles formulados contienen un poliol tipo base de
Mannich con un índice de hidroxilo de 490 mg KOH/g (Synthanol
MT-480, producto comercial de Synthesia Española),
un poliéster aromático iniciado en PET (polietilentereftalato) con
un índice de hidroxilo de 240 mg KOH/g (Hoopol
F-1394, producto comercial de Synthesia Española),
un poliéter propoxilado iniciado en glicerina con índice de
hidroxilo 380 (por ejemplo Voranol CP-450 de The Dow
Chemical Company), un retardante de llama (por ejemplo
tris-(2-cloropropil) fosfato, TCPP),
glicerina, un surfactante de silicona estándar para estabilizar
espuma rígida de poliuretano (por ejemplo Tegostab
B-8453, de Degussa), catalizadores de espumación
(aminas terciarias aromáticas o alifáticas: pentametil dietilen
triamina (PMDTA), dimetil ciclohexilamina (DMCHA) y dimetil
benzilamina (DMBA), un catalizador de gelificación
(dibutildilaureato de estaño), un hidrofluorocarbono (365mfc/227ea)
y agua.
\vskip1.000000\baselineskip
Tal y como se desprende del Ejemplo 5 (Tabla 2,
componentes 1 y 2), las nuevas composiciones estables de
organoarcillas en polioles que no decantan, donde de forma
preferente se emplea montmorillonita modificada comercial tipo
Nanofil 2 y Nanofil 32 de Süd Chemie, permiten obtener formulaciones
de espumas de poliuretano rígidas que cumplen con la normativa
española en relación con parámetros tales como la reacción al fuego
(UNE-EN ISO 13501.1, EUROCLASE E), o bien con
alturas de llama reducidas respecto del estado de la técnica
(EN-ISO 11925-2) según la tabla 2.
Además, las propiedades y el aspecto de la espuma obtenida son
mejorados presentando mayor estabilidad dimensional y resistencia a
la compresión que idéntica fórmula sin dispersión de
organoarcilla.
Tal y como puede apreciarse en la Fig. 1, las
curvas de difracción de rayos X (WAXD) realizadas con un Siemens
D_500 difractómetro da rayos X, permiten presumir que la carga de
tipo oraganoarcilla modificada se ha exfoliado convenientemente en
el seno de la matriz de la espuma. Así, la ausencia de picos de
difracción en las curvas (b) (0,9% de organoarcilla modificada en la
espuma) y (c) (1,6% de organoarcilla modificada en la espuma), es
indicación de la exfoliación de la carga (organoarcilla) frente a la
organoarcilla modificada pura descrita en la curva (a).
Tal como puede apreciarse en la Fig. 2, donde
aparece una imagen obtenida por microscopía electrónica de rastreo
(SEM) a 50 X, las espumas rígidas aplicadas por proyección y que
comprenden un componente poliol con composiciones que incluyen
dispersiones o composiciones de organoarcillas modificadas en
polioles, presentan una estructura celular más fina que las
realizadas sin tales dispersiones. Ello acredita el efecto de
nucleación importante de tales dispersiones estables, causante de
la reducción de tamaño de la celda.
La ventaja de la introducción de las
composiciones estables de organoarcilla modificada por
intercalación de grupos amonio cuaternario en polioles, tales como
las descritas en Ejemplo 5 (Tabla 2, componentes 1 y 2) en espumas
rígidas de poliuretano aplicadas por proyección pueden entonces
resumirse en: buena resistencia al fuego, mejores propiedades
mecánicas (resistencia a la compresión), mejor estabilidad
dimensional, reducción de la altura de la llama, reducción de la
generación de humo, reducción del tamaño de la celda, evidencia de
exfoliación de la carga en la matriz de la espuma.
Claims (14)
1. Composición estable a la decantación de una
organoarcilla modificada en polioles, que comprende al menos un
compuesto poliol; al menos una organoarcilla modificada por
intercalación de grupos amonio cuaternario y al menos un fosfato o
fosfonato orgánico.
2. Composición estable según la
reivindicación 1, caracterizada porque el porcentaje en peso
del compuesto o compuestos poliol está comprendido entre el 30% y
el 70%; el porcentaje en peso de organoarcilla modificada por
intercalación de grupos amonio cuaternario está comprendido entre
el 0,5% y el 10%; y el porcentaje en peso de fosfato o fosfonato
orgánico está comprendido entre el 30% y el 70%.
3. Composición estable según la
reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque la organoarcilla
es montmorillonita modificada (MMT) por intercalación de grupos
amonio cuaternario donde los sustituyentes del átomo de nitrógeno
son sebo hidrogenado, metil, metil y bencil.
4. Composición estable según la
reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque el compuesto
poliol se escoge independientemente de entre un poliéster, un
poliéter o una base de Mannich no alcoxilada.
5. Composición estable según la
reivindicación 1 ó 2, donde el fosfato orgánico es
trietilfosfato.
6. Composición estable según la
reivindicación 1 ó 2, donde el fosfato orgánico es
tris-(2-butoxietil)fosfato.
7. Componente poliol para sistemas de espumas
de poliuretano, caracterizado porque comprende una
composición estable de una organoarcilla modificada en polioles
según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6 anteriores.
8. Componente poliol para sistemas de espumas
de poliuretano según la reivindicación 7, caracterizado
porque comprende una composición estable de organoarcilla modificada
por intercalación de grupos amonio cuaternario en polioles según
una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6 anteriores en un
porcentaje en peso respecto el total del componente poliol del 10%
al 70%.
9. Formulación para espumas rígidas de
poliuretano, caracterizada porque comprende un componente
poliisocianato y un componente poliol, donde dicho componente
poliol consiste en el componente según una cualquiera de las
reivindicaciones 7 a 8 anteriores.
10. La formulación para espumas rígidas de
poliuretano según la reivindicación 9, caracterizada porque
es aplicable por proyección.
11. Formulación para espumas flexibles de
poliuretano, caracterizada porque comprende un componente
poliisocianato y un componente poliol, donde dicho componente
poliol consiste en el componente según una cualquiera de las
reivindicaciones 7 a 8 anteriores.
12. La formulación para espumas flexibles
según la reivindicación 11, caracterizada porque es aplicable
a espumas flexibles microcelulares.
13. La formulación para espumas flexibles
según la reivindicación 12, caracterizada porque es aplicable
a espumas flexibles microcelulares para calzado.
14. La formulación para espumas flexibles
según la reivindicación 13, caracterizada porque es aplicable
a espumas flexibles microcelulares de densidad menor a 300
gramos/litro.
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