PL102494B1 - A method of obtaining rigid polyurethane foams - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywania sztywnych pianek poliuretanowych stosowanych jako rdzen izolacyjny i konstrukcyjny.

Znane dotychczas sposoby otrzymywania sztywnych pianek poliuretanowych polegaja na reakcji poliaddycji polieteroli z poliizocyjanianami prowadzonej w obecnosci katalizatorów aminowanych lub metaloorgonicznych z czynnikiem spieniajacym np. trójchlorofluorometanem.

Zadaniem katalizatorów w procesie wytwarzania poli¬ uretanów jest przyspieszenie wzrostu lepkosci ukladu reagujacego oraz przyspieszenie procesu spieniania.

Brak selektywnosci dzialania katalizatorów aminowych na poszczególne reakcje przebiegajace w procesie spie¬ niania takie jak reakcje wydzielenia dwutlenku wegla, reakcje tworzenia wiazan poliuretanowych oraz reakcje sieciowania powstajacego poliuretanu przez tworzenie wiazan mocznikowych, alofanianowych i biuretowych stwarza trudnosci wypelnienia pianka skomplikowanych przestrzeni w trakcie spieniania. Konieczne jest wtedy za¬ pewnienie takiego postepowania wedlug którego proces zelowania rozpocznie sie nie wczesniej niz przy 90 %-owym wypelnieniu wymaganej przestrzeni.

Znany z polskiego opisu patentowego nr 89558 sposób otrzymywania pianek poliuretanowych prowadzony jest wylacznie wobec katalizatorów aminowych, a zastoso¬ wanie ich w znanym zakresie nie zapewnia odpowiedniego dystansu pomiedzy parametrami procesu spieniania unie¬ mozliwiajac calkowite wypelnienie formy, w której jest dluga droga wzrostu pianki wynoszaca do 1,5 m. Stoso¬ wanie katalizatorów aminowych w wyzszych zakresach przyspiesza w znacznym stopniu czas kremowania unie¬ mozliwiajac przy zastosowaniu aparatów dwukomponen- towych wdozowanie odpowiedniej porcji mieszaniny rea¬ gujacej do form, w których nalezy wypelnic stosunkowo duza przestrzen, a nastepnie calkowite jej wypelnienie na skutek tego, ze czas zelowania nastepuje wczesniej anizeli wzrost pianki.

Natomiast stosowanie katalizatorów aminowych w za¬ kresach nizszych powoduje, ze spienione tworzywo poli¬ uretanowe sieciuje sie wolniej i w celu unikniecia skurczu pianki musi ono byc kondycjonowane w odpowiednich warunkach temperaturowych w stosunkowo dlugim cza¬ sie, co w znacznym stopniu wplywa na zmniejszenie wy¬ dajnosci instalacji pracujacej w ruchu ciaglym. Ponadto w takim przypadku otrzymuje sie pianki których zawar¬ tosc komórek zamknietych waha sie w granicach od 40— —60 %, a to w duzym stopniu obniza wlasnosci izolacyj¬ ne pianki.

W trakcie badan nieoczekiwanie stwierdzono, ze mozna prowadzic proces otrzymywania pianek poliuretanowych w znanym zakresie ilosci katalizatora aminowego dodajac do polieteru otrzymanego wedlug polskiego opisu paten¬ towego nr 89558 zwiazki zwiekszajace liczbe hydroksy¬ lowa. Wówczas uzyskuje sie w czasie reakcji spieniania równomierny przyrost temperatury mieszaniny reagu¬ jacej, co wplywa korzystnie na osiagane parametry spie¬ niania, a mianowicie zmniejsza do minimum róznice po¬ miedzy czasem zelowania a czasem wzrostu pianki, umo¬ zliwiajac calkowite wypelnienie skomplikowanych przes- 102 494102 494 trzeni pianka poliuretanowa, której zawartosc komórek zamknietych wynosi od 90—98 %.

"Sposób wedlug wynalazku polega na reakcji poliaddycji '^oliizocyjanianów} ze zwiazkami zawierajacymi aktywny wodór wobec katalizatorów aminowych stosowanych w ijo$ci>0j5—3,0 czesci wagowych, wody w ilosci 0,1—3,0 czesci k wagowych i stabilizatora silikonowego w ilosci 0^—3,0 czesci wagowych, które wchodza w sklad kompo¬ nentu polieterowego prowadzony w obecnosci trójchloro- fluorometanu w ilosci 30^55 czesci wagowych.

Komponent polieterowy otrzymuje sie przez podgrza¬ nie do temperatury 80 °C 100 czesci wagowych polieteru z pierscieniami aromatycznymi otrzymanego zgodnie z polskim opisem patentowym nr 89558 mieszajac dodaje sie jako skladnik zwiekszajacy liczbe hydroksylowa glikol etylenowy i/lub glikol propylenowy w ilosci 0,25—5,0 czesci wagowych lub gliceryne i/lub sorbitol w ilosci 1—10 czesci wagowych oraz do 20 % ilosci stosowanych katalizatorów. Po wymieszaniu w czasie 0,5—1 godziny i oziebieniu do temperatury 35—40 °C dodaje sie pozos¬ tala ilosc katalizatora oraz stabilizator silikonowy i wode.

Otrzymany komponent polieterowy poddaje sie reak¬ cji z dwuizocyjaniano-dwufenylometanem i/lub polife- nylopolimetylenoizocyjanianem stosujac ich w ilosci ta¬ kiej aby stosunek grup posiadajacych aktywny wodór do grup izocyjanianowych wynosil 1:1>5 i po wymieszaniu wlewa sie do formy gdzie nastepuje spienianie.

Otrzymanie pianek poliuretanowych sposobem wedlug wynalazku pozwala na wydluzenie czasu zelowania mie¬ szaniny reagujacej, zmniejszenie róznicy pomiedzy cza¬ sem zelowania mieszaniny i czasem wzrostu pianki oraz na znaczne przyspieszenie reakcji sieciowania. _ Opracowanie sposobu otrzymywania pianek poliure¬ tanowych pozwolilo na przyspieszenie procesu dojrzewa¬ nia pianki po zakonczeniu procesu spieniania, co pozwala na przyspieszenie cyklu pracy instalacji ciaglej gdzie sto¬ suje sie sztywna pianke poliuretanowa jako element izo¬ lacyjny i konstrukcyjny. Zapewnia calkowite wypelnie¬ nie przeznaczonych przestrzeni; Otrzymana sztywna pianka poliuretanowa wedlug wy¬ nalazku dzieki zwiekszonemu stopniu usieciowania od¬ znacza sie duza zawartoscia komórek zamknietych bardzo dobrymi wlasnosciami fizykomechanicznymi w szczegól¬ nosci malymi wspólczynnikami przewodnictwa cieplnego i moze byc zastosowana jako izolacja w zakresie tempera¬ tur od —200 ~ +150°C.

Przyklad I. Do 100 czesci wagowych komponen¬ tu-polieterowego utworzonego z 100 czesci wagowych po¬ lieteru z pierscieniami aromatycznymi, otrzymanego wedlug II przykladu polskiego opisu patentowego nr ,89558, który podgrzewa do temperatury 80°C wprowadzono 7,5 czesci wagowych gliceryny oraz 0,09 czesci wagowych piecio- metylodwuetylenotrójaminy i 0,15 czesci wagowych trój- metylotrójetylenotrójamihy i wygrzewa w tej tempera¬ turze przez 45 minut, a nastepnie po oziebieniu do tem¬ peratury 40°C wprowadza sie 0,36 czesci wagowych pie- ciometylodwuetylenotrójaminy i 0,6 czesci wagowych trójmetylótrójetylenotrójaminy, 1,0 czesc wagowa wody, 2,0 czesci wagowych stabilizatora silikonowego/Silikon L-520, wprowadza sie 40 czesci wagowych trójchloro- fluorometanu i poddaje reakcji poliaddyqi z 128 czesciami wagowymi surowego dwuizocyjanianodwufenylometanu o zawartosci grup NCO=31 %, miesza sie przez 10 se¬ kund i otrzymana mieszanine wlewamy do formy, uzys¬ kujac w koncowym efekcie sztywna pianke poliuretanowa 55 o czasie kremowania 18 sekund, czasie wstepnego siecio¬ wania 85 sekund i czasie suchego lica 110 sekund. Pianka. posiada równomierna strukture drobnokomórkowa o nas¬ tepujacych wlasciwosciach: gestoscpozorna 27 kg/m3 zawartosc komórek zamknietych 93 % objetosciowych wspólczynnik przewodnictwa cieplnego 0,0018 - wytrzymalosc na sciskanie . 2,0 kG/cm2 wytrzymalosc na scinanie 0,98 kG/cm2 stabilnosc wymiarów liniowych w temperaturze —20°C-^ +80°C po 24 godzinach bez zmian Przyklad II. Do 100 czesci wagowych kompo¬ nentu polieterowego otrzymanego jak w przykladzie T o nastepujacym skladzie 100 czesci wagowych polieteru rozgalezionego zawierajacego pierscienie aromatyczne, 0,3 czesci wagowych trójmetylotrójetylenotrójaminy, 0,7 czesci wagowych piedometylodwuetylenotrójaminy, 1,0 czesci wa¬ gowej wody, 2,0 czesci wagowych stabilizatora struktury spienienia np. Silikonu L-520, 4,0 czesci wagowych gli¬ kolu propylenowego, 7,5 czesci wagowe gliceryny miesza sie w ciagu 5 minut z 20 czesciami wagowymi trójchlorofluo- rometanem. Straty powstale podczas mieszania uzupel- niamy przed wprowadzeniem 128 czesci wagowych suro¬ wego dwuizocyjanianodwufenylometanu o zawartosci grup NCO=3l, mieszamy i otrzymana mieszanine wlewamy do formy, uzyskujac w koncowym efekcie sztywna pianke poliuretanowa o czasie kremowania 20 sekund, czasie wstepnego sieciowania 83 sekundy i czasie suchego lica 105 sekund. Pianka posiada równomierna strukture drobno¬ komórkowa oraz nastepujace wlasnosci fizyko-mechaniczne: gestoscpozorna — 49 kg/m3 zawartosc komórek zamknie¬ tych — 94 % objetosciowych wytrzymalosc na sciskanie — 3,8 kG/cm2 wytrzymalosc na sciananie — 2,7 kG/cm2 stabilnosc wymiarów Urnowych w temperaturze po 24 godzi- 40 nach—20°CH- +80°C — bez zmian P r z y k l a ct III. Do 100 czesci wagowych kompo-- nentu polieterowego otrzymanego jak w przykladzie I dodaje sie 40 czesci wagowych trójchiorofluorometanu 45 i miesza przez 3 minuty. Straty trójchlorofhiorometanu powstale podczas mieszania uzupelnia sie przed wprowa¬ dzeniem 132 czesci wagowych surowego polifenylomety- lenoizocyjanianiu o zawartosci grup NCO=30 %, mie¬ sza przez 10 sekund i otrzymana mieszanine wlewa do formy otrzymujac sztywna pianke poliuretanowa o czasie kremowania 24 sekundy, czasie wstepnego sieciowania. 97 sekund i czasie suchego lica 123 sekundy. Pianka po¬ siada równomierna strukture drobnokomórkowa oraz. nastepujace wlasnosci fizyko-mechaniczner gestoscpozorna 26 kg/m3 zawartosc komórek zamknie¬ tych 91 % objetosciowych wspólczynnik przewodnictwa cieplnego 0,0020 „ wytrzymalosc na sciskanie 1,7 kG/cm2 OD wytrzymalosc na scinanie 1,1 kG/cm2 stabilnosc wymiarów liniowych w temperaturze —20 H- -j-80°C po 24 godzinach bez zmian f5 Przyklady od IV—XI przedstawia tabela I-102 494 6 Tabela I Numer przykladu substraty polieter zawierajacy pierscienie aromatyczne glikol etylenowy glikol propylenowy gliceryna sorbitol stabilizator silikonowy woda trójmetylotrójetylenotrójamina dwumetylocykloheksyloamina dwumetyloetanoloamina pieciometylodwuetylenotrójamina trójetanoloamina trójchlorofluorometan dwuizocyjanianodwufenylometan polifenylometylenoizocyjanian gestosc pozorna kg/m3 wytrzymalosc na sciskanie kG/cm2 wytrzymalosc na scinanie kG/cm2 zawartosc komórek zamknietych 1 w % obj.

IV 100 4,0 4,0 0,5 1,0 1,5 3,0 ,0 142,7 51 3,2 2,8 93 | V 100 2,0 2,0 1,6 1,0 ,0 126,8 42 2,8 2,2 95 J ' VI 100 0,25 1 1,5 1,0 0,7 4,0 ,0 124,2 58 4,1 3,2 97 VII 100 ,0 1,5 0,8 0,7 0,8 ,0 162,0 49 4,2 3,6 91 VIII 100 4 3,0 0,9 0,6 1,0 1,0 1,0 ,0 131,7 40 2,6 1,9 90 IX 100 4,0 2,5 0,9 0,3 0,9 2,0 ,0 139,5 62 4,3 3,3 92 X 100 0,25 1,6 1,0 0,1 0,4 ,0 ,0 147,7 47 2,9 1,8 95 XI 100 1,0 1,5 1,0 0,4 0,5 3,0 ,0 129,3 46 3,1 2,3 96 |

Claims (1)

1. Zastrzezenia patentowe Sposób otrzymywania sztywnych pianek poliureta¬ nowych przez poliaddycje poliizocyjanianów ze zwiazkami zawierajacymi aktywny wodór wobec katalizatorów ami¬ nowych w ilosci 0,5—3,0 czesci wagowych, wody w ilosci 0,1—3,0 czesci wagowych i stabilizatora silikonowego w ilosci 0,5—3,0 czesci wagowych, które wchodza w sklad komponentu polieterowego, prowadzony w obecnosci trójchlorofluorometanu stosowanego w ilosci 30—55 czesci wagowych na 100 czesci wagowych komponentu, znamienny tym, ze uprzednio sporzadzony komponent polieterowy, otrzymany przez podgrzanie do tempera¬ tury 80°C 100 czesci wagowych polieteru z pierscieniami aromatycznymi mieszajac sie: dodaje jako skladnik zwiek¬ szajacy liczbe hydroksylowa glikol etylenowy i/lub gli¬ kol propylenowy w ilosci 0,25—5,0 czesci wagowych 4ub gliceryne i/lub sorbitol w ilosci 1—10 czesci wagowych oraz do 20% ilosci stosowanych katalizatorów III rze¬ dowych amin, nastepnie wygrzewa w tej temperaturze przez 0,5—1 godziny, a po oziebieniu do temperatury 35—40°C dodaje reszte katalizatora aminowego oraz sta¬ bilizatora silikonowy i wode, i tak otrzymany komponent poddaje sie reakcji z dwuizocyjanianodwufenylometanem i/lub polifenylopolimetylenoizocyjanianem w ilosci ta¬ kiej, aby stosunek grup posiadajacych aktywny wodór do grup izocyjanianowych wynosil 1:1,5 i po wymiesza¬ niu wlewa sie do formy gdzie nastepuje spienianie.