PL192479B1 - Sposób wytwarzania sztywnej lub elastycznej pianki poliuretanowej i kompozycja do wytwarzania pianek poliuretanowych - Google Patents

Sposób wytwarzania sztywnej lub elastycznej pianki poliuretanowej i kompozycja do wytwarzania pianek poliuretanowych

Info

Publication number
PL192479B1
PL192479B1 PL333135A PL33313597A PL192479B1 PL 192479 B1 PL192479 B1 PL 192479B1 PL 333135 A PL333135 A PL 333135A PL 33313597 A PL33313597 A PL 33313597A PL 192479 B1 PL192479 B1 PL 192479B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
catalyst
weight
water
foam
isocyanate
Prior art date
Application number
PL333135A
Other languages
English (en)
Other versions
PL333135A1 (en
Inventor
Berend Eling
Original Assignee
Huntsman Int Llc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Huntsman Int Llc filed Critical Huntsman Int Llc
Publication of PL333135A1 publication Critical patent/PL333135A1/xx
Publication of PL192479B1 publication Critical patent/PL192479B1/pl

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/08Processes
    • C08G18/16Catalysts
    • C08G18/22Catalysts containing metal compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G2110/00Foam properties
    • C08G2110/0008Foam properties flexible
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G2110/00Foam properties
    • C08G2110/0025Foam properties rigid
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G2110/00Foam properties
    • C08G2110/0083Foam properties prepared using water as the sole blowing agent

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Polyurethanes Or Polyureas (AREA)
  • Manufacture Of Porous Articles, And Recovery And Treatment Of Waste Products (AREA)

Abstract

1. Sposób wytwarzania pianki poliuretanowej przy uzyciu wody jako srodka porotwórczego, znamienny tym, ze po- liizocyjanian i poliol poddaje sie reakcji w obecnosci wody i soli cyny z kwasem karboksylowym o 2-18 atomach wegla, dalej zwanej katalizatorem 1, wraz z sola litowa, sodowa, potasowa, rubidowa, cezowa, magnezowa, wapniowa, strontowa i/lub barowa kwasu protonowego, majacego co najmniej 2 kwasowe atomy wodoru i majacego w wodzie pK a 2-10, dalej zwana katalizato- rem 2, w stosunku katalizator 1 : katalizator 2 wynoszacym od 30:70 do 95:5 i w ilosci kazdego z katalizatorów 0,1-5% wagowo wzgledem wagi wszystkich skladników uzytych do wytworzenia pianki, przy czym wyklucza sie zastosowanie soli polielektroli- tów do wytwarzania pianek elastycznych przy uzyciu diizocyjaninu toluenu jako poliizocyjanianu i katalizatora aminowego, a katalizator 1 miesza sie z czescia zwiazków reagujacych z izocyjanianem, zas katalizator 2 miesza sie z inna czescia zwiaz- ków reagujacych z izocyjanianem zanim zajdzie reakcja spieniania. 9. Sposób wytwarzania sztywnej pianki poliuretanowej o gestosci rdzenia 3-27 kg/m 3 , znamienny tym, ze poddaje sie reakcji poliizocyjanian (1), zwiazek reaktywny wzgledem izocyjanianu (2), gdzie wspomniany zwiazek (2) ma sredni ciezar równowaznikowy co najwyzej 374 i srednia liczbe reaktywnych wzgledem izocyjanianu atomów wodoru od 2 do 8, zwiazek reaktywny wzgledem poliizocyjanianu (3), gdzie wspomniany zwiazek (3) ma sredni ciezar równowaznikowy wiekszy niz 374 i srednia liczbe reaktywnych wzgledem izocyjanianu atomów wodoru od 2 do 6, oraz wode, w obecnosci soli cyny z kwasem karboksylowym o 2-18 atomach wegla wraz z sola litowa, sodowa, potasowa, rubidowa, cezowa, magnezowa, wapniowa, strontowa i/lub barowa kwasu protonowego, majacego co najmniej 2 kwasowe atomy wodoru i majacego w wodzie pK a 2-10 i/lub tego kwasu protonowego, zas przypadajaca na 100 czesci wagowych poliizocyjanianu (1), zwiazku reaktywnego z izocy- janianem (2) i zwiazku (3) oraz wody ilosc zwiazku (2) lezy w zakresie 2-20 czesci wagowych, ilosc zwiazku (3) lezy w zakre- sie 5-35 czesci wagowych, a ilosc wody lezy w zakresie od 1 do 17 czesci wagowych, a reszte stanowi poliizocyjanian. 10. Sposób wytwarzania elastycznej pianki poliuretanowej nie wykazujacej glównej temperatury przemiany szklo- -guma miedzy -100°C a +25°C, znamienny tym, ze zgniata sie pianke otrzymana sposobem opisanym w zastrz. 9. 11. Kompozycja do wytwarzania pianek poliuretanowych, znamienna tym, ze zawiera 0,1-20 czesci wagowych soli li- towej, sodowej, potasowej, rubidowej, cezowej, magnezowej, wapniowej, strontowej i/lub barowej kwasu protonowego, maja- cego co najmniej 2 kwasowe atomy wodoru i majacego w wodzie pK a 2-10, dalej zwanej katalizatorem 2, i/lub kwasu protono- wego tworzacego katalizator 2, 10-55 czesci wagowych wody i 35-85 czesci wagowych poliolu lub mieszaniny poliolowej o liczbie wodorotlenowej co najmniej 150 mg KOH/g i sredniej nominalnej liczbie grup wodorotlenowych od 2 do 8 na 100 czesci wagowych katalizatora 2 i/lub kwasu protonowego katalizatora 2, wody oraz poliolu. PL PL PL PL PL PL PL PL PL PL

Description

Opis wynalazku
Przedmiotem niniejszego wynalazku są sposób wytwarzania sztywnej lub elastycznej pianki poliuretanowej i kompozycja do wytwarzania pianek poliuretanowych, które wykazują zwiększoną trwałość i niższą ilość związków ulegających ekstrakcji.
Wytwarzanie pianek z użyciem wody jako środka porotwórczego na drodze reakcji poliizocyjanianu i poliolu jest szeroko znane. Grupy izocyjanianowe reagują z wodorotlenowymi grupami polioli tworząc grupy uretanowe, i z wodą tworząc grupy mocznikowe, przy czym uwalniany jest CO2, który powoduje pienienie. Takie procesy stosowane są do wytwarzania, na przykład, elastycznych pianek, sztywnych pianek o otwartych porach i elastomerów mikrokomórkowych.
Ponadto znane jest użycie katalizatora lub zespołów katalizatorów w celu przyspieszenia tych reakcji. Szeroko stosowane są trzeciorzędowe aminy takie jak diaminobicyklooktan i N,N-dimetyloaminoetanol, związki ołowiu takie jak kaprylan ołowiu i związki cyny, takie jak dilaurynian dibutylocyny i karboksylany cynawe, takie jak kaprylan cynawy; patrz, na przykład The ICI Polyurethanes Book, autor George Woods -J. Wiley and Sons - 1987; strony 27-45.
US5426124 opisuje wytwarzanie wyprasek pianek poliuretanowych o gęstości co najmniej 120 kg/m3, gdzie jako środki porotwórcze stosuje się pewne kwasy, takie jak kwas cytrynowy.
US4430490 i US4468478 opisują zastosowanie pewnych hydroksykwasów karboksylowych w celu eliminacji efektu katalizatorów alkalicznych w poliolach polieterowych. Z polioli wytwarza się pianki z użyciem aminy jako katalizatora i FREON™11B jako środka porotwórczego (US4430490); w US4468478 poliole stosuje się do wytwarzania elastycznych pianek z zastosowaniem katalizatora aminowego i do wytwarzania sztywnych pianek poliuretanowych z zastosowaniem kaprylanu cynawego, gdzie rolę kwasu spełnia salicylan potasu i nie stosuje się czynnika porotwórczego, oraz sztywnych pianek poliuretanowych z zastosowaniem katalizatora aminowego i FREON 11 jako czynnika porotwórczego.
US5132333 opisuje zastosowanie soli metali alkalicznych i metali ziem alkalicznych hydroksykwasów karboksylowych w celu zmniejszenia twardości elastycznych pianek poliuretanowych. Jako katalizatory stosuje się aminy i związki cyny odpowiadające definicji katalizatora 1 według niniejszego wynalazku. Do wytworzenia elastycznej pianki z wodą jako środkiem porotwórczym stosuje się związek taki jak cytrynian dwusodowy lub trójsodowy, odpowiadający definicji katalizatora 2 według niniejszego wynalazku. Ilość kwasu jest istotnie większa niż ilość związków cyny. Chociaż ujawniono, że katalizator 2 można zmieszać z częścią związków reaktywnych względem izocyjanianu, to nie wskazano, że katalizatory 1 i 2 powinno się zmieszać z oddzielnymi częściami związków reaktywnych względem izocyjanianu przed spienieniem. W przykładach wstępnie miesza się przez 60 sekund wszystkie składniki oprócz poliizocyjanianu i poroforu fizycznego. Zatem US5132333 nie ujawnia niniejszego wynalazku ani nie daje żadnej wskazówki, jak zmniejszyć ilość związków ulegających ekstrakcji.
GB2028348 opisuje zastosowanie jako katalizatorów środków chelatujących w celu spowolnienia początkowej reakcji bez przedłużenia czasu potrzebnego do wyjęcia pianki z formy. Nie ma w nim żadnej wzmianki o zmniejszaniu ilości związków ulegających ekstrakcji. Katalizatory odpowiadające definicjom katalizatorów 1 i 2 według niniejszego wynalazku stosuje się razem tylko w przykładzie 6, ale bez wymagania, że katalizatory powinno się zmieszać z różnymi częściami związków reaktywnych względem izocyjanianu.
US4764541 opisuje zastosowanie kwasów polieterowych do wytwarzania elastycznych pianek poliuretanowych z użyciem katalizatorów aminowych w celu spowolnienia reakcji poliuretanu; układ staje się reaktywny w wyższej temperaturze.
US4686240 opisuje zastosowanie modyfikatora pianki, który stanowi sól metalu alkalicznego lub metalu ziem alkalicznych, której anion stanowi anion kwasu Bronsteda o pKa wyższym niż 1, w celu podwyższenia trwałości i wytrzymałości na wilgotno elastycznych pianek poliuretanowych spienianych wodą. Jako modyfikatory pianek wspomniane są wodorotlenki, alkoholany, metali, kwasy nieorganiczne i kwasy monokarboksylowe i polikarboksylowe. Przy wytwarzaniu pianek stosuje się katalizatory aminowe, ewentualnie wraz z katalizatorami cynowymi; w przypadku katalizatorów zawierających cynę, ilość takiego katalizatora jest w wyraźny sposób niższa niż ilość modyfikatora pianki, który stanowi sól potasowa bezwodnika bursztynowego hemikwasu poliolu.
US5124369 opisuje zastosowanie polielektrolitów jako soli poliakrylowych do zmniejszania twardości spienianych wodą elastycznych pianek. Pianki wytwarza się w oparciu o diizocyjanian toluPL 192 479 B1 enu, a jako katalizator stosuje się związki aminowe i związki cyny. Twórcy niniejszego wynalazku przeprowadzili podobny eksperyment z zastosowaniem MDI jako poliizocyjanianu; w tym eksperymencie nie stwierdzono zmniejszenia twardości elastycznych pianek opartych na MDI.
Mimo iż w przeszłości wytwarzano zadowalające produkty, wciąż istnieje potrzeba wynajdowania ulepszeń. W szczególności stwierdzono, że gdy zastosuje się katalizatory cynowe, to ostateczna pianka wykazuje degradację termiczną, której skutkiem są mniej korzystne właściwości fizyczne pianki. Istnieje potrzeba zmniejszenia tej degradacji lub uniknięcia jej.
Niespodziewanie stwierdzono, że degradację taką można zmniejszyć stosując nowe kompozycje katalizatorów.
W związku z tym przedmiotem niniejszego wynalazku jest sposób wytwarzania pianki poliuretanowej przy użyciu wody jako środka porotwórczego, w którym poliizocyjanian i poliol poddaje się reakcji w obecności wody i soli cyny z kwasem karboksylowym o 2-18 atomach węgla, dalej zwanej katalizatorem 1, wraz z solą litową, sodową, potasową, rubidową, cezową, magnezową, wapniową, strontową i/lub barową kwasu protonowego, mającego co najmniej 2 kwasowe atomy wodoru i mającego w wodzie pKa 2-10, dalej zwaną katalizatorem 2, w stosunku katalizator 1: katalizator 2 wynoszącym od 30:70 do 95:5 i w ilości każdego z katalizatorów 0,1-5% wagowo względem wagi wszystkich składników użytych do wytworzenia pianki, przy czym wyklucza się zastosowanie soli polielektrolitów do wytwarzania pianek elastycznych przy użyciu diizocyjaninu toluenu jako poliizocyjanianu i katalizatora aminowego, a katalizator 1 miesza się z częścią związków reagujących z izocyjanianem, zaś katalizator 2 miesza się z inną częścią związków reagujących z izocyjanianem zanim zajdzie reakcja spieniania.
Dla uproszczenia powyższe sole kwasów protonowych nazwano „katalizatorem 2”; należy jednakże zauważyć, że w rzeczywistości związki te działają dezaktywująco względem katalizatora 1.
Bez wchodzenia w szczegóły teoretyczne uważa się, że katalizator 2 tłumi tworzenie pewnych pośrednich związków cyny przy tworzeniu piany, które to związki przejściowe wzmagają niepożądane procesy hydrolityczne prowadzące do opisanej degradacji.
Stosunek wagowy katalizatora 1 do 2 stosowany w niniejszym sposobie korzystnie leży w zakresie od 50:50 do 90:10.
Kwas karboksylowy w katalizatorze 1 wybrany być może z nasyconych i nienasyconych alifatycznych, cykloalifatycznych i aralifatycznych węglowodorów i aromatycznych węglowodorów posiadających jedną grupę karboksylową. Korzystnie posiadają one 2-18 atomów węgla. Najkorzystniejsze kwasy monokarboksylowe stanowią nasycone, alifatyczne kwasy karboksylowe zawierające 2-12 atomów węgla, takie jak kwas octowy, propiony, n-masłowy, izomasłowy, n-walerianowy, kapronowy, heptanowy, oktanowy, nonanowy, dekanowy, undekanowy i dodekanowy. Korzystnie katalizator 1 stanowi sól cyny z nasyconym, alifatycznym kwasem monokarboksylowym o 2-12 atomach węgla. Przykładami katalizatorów cynowych są dilaurynian dibutylocyny i kaprylan cynawy.
Kwas protonowy katalizatora 2 może być wybrany spośród wielu związków. Korzystnie związki takie posiadają co najmniej dwie grupy -COOH lub aromatyczne tiolowe.
Korzystnie kwas protonowy stanowi kwas o co najmniej 3 kwasowych atomach wodoru. Stosowane mogą być połączenia różnych soli metali. Ponadto stosować można sole, w których wszystkie lub tylko część kwasowych atomów wodoru zastępuje się jonem metalu. Korzystnie 10-90% kwasowych atomów wodoru katalizatora 2 zastąpiono jonem metalu; gdy zamiast soli stosuje się kwas, to w celu osiągnięcia tego samego czasu żelowania potrzeba większej ilości katalizatora cynowego, a w przypadku zastąpienia wszystkich kwasowych atomów wodoru przez jony metalu, przy tworzeniu większych zwojów, na przykład z 1800 g materiału, obserwuje się przypalanie pianki. Najkorzystniejsze sole stanowiące katalizator 2 tosól sodowa i/lub potasowa.
Korzystnie rozpuszczalność katalizatora 2 w wodzie wynosi co najmniej 5 g katalizatora 2 na litr wody w temperaturze 25°C.
Przykładami użytecznych katalizatorów są sole Li, Na, K,Rb, Cs, Mg, Ca, Sr i/lub Ba z kwasami: cytrynowym, benzenotetrakarboksylowym (BCTA), etylenodiaminotetraoctowym (EDTA), etylenobis(oksyetylenonitrylo)teraoctowym (EGTA), N-(2-hydroksyetylo)etylenodiaminotetraoctowym (HEDTA), 1,3-diamino-2-hydroksypropano-N,N,N',N'-tetraoctowym (DHPTA), 2-merkaptobenzoesowym (MBA), 2,2'-tiodiglikolowym (TDGA), poli(akrylowym) (PAcA), poli(2-akryloamido-2-metylo-1-propanosulfonowym (PAcAmMPSA), kopolimerami akryloamidu i kwasu akrylowego (PAcAm-co-PAcA) kwasu akrylowego i kwasu maleinowego (PAcA-co-PMA) winylopirolidonu i kwasu akrylowego (PVP-co-PAcA), przy czym wymienione polimery i kopolimer mają masy cząsteczkowe pomiędzy 500 a 1000000, korzystnie pomiędzy 1000 a 500000.
PL 192 479 B1
Ilość katalizatora 1i katalizatora 2 korzystnie wynosi od 0,2 do 3% wagowych względem masy wszystkich składników użytych do wytworzenia pianki poliuretanowej.
Do wytwarzania spienianych wodą pianek poliuretanowych można stosować znane w tej dziedzinie poliizocyjaniany i związki reaktywne względem poliizocyjanianów. Ilości poliizocyjanianu, związków reaktywnych względem niego i wody zmieniają się w znany sposób. Wytworzone pianki mogę być sztywne, elastyczne lub stanowić mikrokomórkowe elastomery. Przy wytwarzaniu takich pianek stosować można powszechnie znane w tej dziedzinie dodatki. Przykładami takich dodatków są środki ogniouodporniające, środki opóźniające palenie się, stabilizatory, przeciwutleniacze, inne katalizatory, barwniki, przedłużacze łańcucha i czynniki sieciujące.
Katalizatory 1 i 2 korzystnie miesza się ze związkami reaktywnymi względem izocyjanianu przed zajściem reakcji pienienia. Korzystniej, katalizator 1 miesza się z częścią związków reaktywnych względem izocyjanianu, a katalizator 2 miesza się z inną częścią związków reaktywnych względem izocyjanianu, po czym mieszaniny te wprowadza się do głowicy mieszającej urządzenia wytwarzającego pianę, gdzie zostają one zmieszane z poliizocyjanianem.
Odpowiednimi organicznymi poliizocyjanianami stosowanymi w sposobie według niniejszego wynalazku są wszelkie znane w tej dziedzinie poliizocyjaniany służące do wytwarzania sztywnych i elastycznych pianek poliuretanowych oraz mikrokomórkowych elastomerów, takie jak poliizocyjaniany alifatyczne, cykloalifatyczne, aralifatyczne i, korzystnie, aromatyczne, takie jak diizocyjanian toluenu w postaci izomerów 2,4 i 2,6 i ich mieszanin oraz diizocyjanian difenylometanu w postaci izomerów 2,4', 2,2' i 4,4' oraz ich mieszanin, mieszaniny diizocyjanianów difenylometanu (MDI) i ich oligomerów mających liczbę izocyjanianowych grup funkcyjnych większą niż 2, znanych pod nazwą „surowych lub polimeryczne MDI (poliizocyjaniany polimetylenopolifenylenowe), znane warianty MDI, obejmujące grupy uretanowe, alofanianowe (estry ureidokarboksylowe), mocznikowe, biuretowe, karbodiimidowe, uretoniminowe i/lub izocyjanomocznikowe.
Stosować można mieszaniny diizocyjanianu toluenu i diizocyjaninu difenylometanu i/lub poliizocyjaniany polimetylenopolifenylenowe.
Korzystnie stosuje się MDI, surowy lub polimeryczny MDI i/lub jego ciekłe warianty, otrzymane przez wprowadzenie grup uretoniminowych i/lub karbodiimidowych do powyższych poliizocyjanianów, takie jak poliizocyjanian modyfikowany grupą uretonimidową i/lub karbodiimidową o wartości NCO co najmniej 20% wagowych i/lub otrzymane w reakcji takiego poliizocyjanianu z jednym lub więcej polioli o liczbie wodorotlenowych grup funkcyjnych 2-6 i masie cząsteczkowej 62-500, w wyniku czego otrzymuje się modyfikowany poliizocyjanian o wartości NCO co najmniej 20% wagowych.
Jeżeli do wytworzenia elastycznych pianek stosuje się sole polielektrolitów i katalizatory aminowe, to wykluczone jest zastosowanie diizocyjanianu toluenu jako jedynego poliizocyjanianu.
Związki reaktywne względem izocyjanianu (2) obejmują związki znane w tej dziedzinie do tego celu, takie jak poliaminy, aminoalkohole i poliole. Przy wywarzaniu sztywnych pianek szczególnie istotne są poliole i mieszaniny polioli o liczbie wodorotlenowej od 10 do 500 mg KOH/g i średniej liczbie wodorotlenowych grup funkcyjnych od 2 do 8. Odpowiednie poliole dokładnie opisane są w stanie techniki i obejmują produkty reakcji tlenków alkilenów, na przykład tlenku etylenu i/lub tlenku propylenu, z inicjatorami zawierającymi od 2 do 8 aktywnych atomów wodoru na cząsteczkę. Odpowiednimi inicjatorami są poliole, na przykład glikol etylenowy, glikol dietylenowy, glikol propylenowy, glikol dipropylenowy, butanodiol, gliceryna, trihydroksymetylopropan, trietanoloamina, pentaerytryt, sorbit i sacharoza; poliaminy, na przykład etylenodiamina, tolilenodiamina, diaminodifenylometan i polimetylenopolietylenopoliaminy; i aminoalkohole, na przykład etanoloamina i dietanoloamina; i mieszaniny takich inicjatorów. Innymi odpowiednimi poliolami są poliestry, które wytwarza się przez kondensację w odpowiednich proporcjach glikoli i polioli o wyższej liczbie grup funkcyjnych i kwasów polikarboksylowych. Ponadto odpowiednimi poliolami są zakończone grupą wodorotlenową politioetery, poliamidy, poliamidoestry, poliwęglany, poliacetale, poliolefiny i polisiloksany.
Następnie stosować można przedłużacze łańcuchów i czynniki sieciujące, takie jak glikol etylenowy, glikol dietylenowy, glikol propylenowy, glikol dipropylenowy, butanodiol, gliceryna, trihydroksymetylopropan, etylenodiamina, etanoloamina, dietanoloamina, trietanoloamina, tolilenodiamina, diaminodifenylometan i polimetylenopolietyleno-poliaminy, pentaerytryt, sorbit i sacharoza oraz inne wymienione wyżej inicjatory. Stosować można również mieszaniny takich związków reaktywnych względem izocyjaninów.
Ilość stosowanej wody wynosi 1-20 części wagowych na 100 części wagowych innych składników reaktywnych względem poliizocyjanianu.
PL 192 479 B1
Indeks izocyjanianowy zmienia się w szerokich granicach i wynosi 40-300.
Przy wytwarzaniu pianek stosować można tak zwaną technikę jednozabiegową, metodę quasilub semi-prepolimerową, oraz metodę prepolimerową.
Wytwarzanymi piankami mogą być sztywne lub elastyczne pianki lub mikrokomórkowe elastomery. Stosowane mogą one być do celów izolacyjnych, przy konstrukcji budynków, jako materiał wyściełający w meblach i siedzeniach samochodowych, w zelówkach butów i częściach samochodowych, takich jak zderzaki. Korzystnie pianki wykazują gęstość rdzenia (ISO/DIS845) wynoszącą 3-100 kg/m3, a korzystniej 3-80 kg/m3.
W szczególności przedmiotem niniejszego wynalazku jest sposób wytwarzania pianek opisanych w równocześnie rozpatrywanym zgłoszeniu PCT/EP9601594.
Pozostała część tego zgłoszenia dotyczy wytwarzania takich pianek przy użyciu katalizatora 1i 2. Konwencjonalne elastyczne pianki poliuretanowe są szeroko znane. Pianki takie wykazują stosunkowo wysoką sprężystość powrotną (odbojność), stosunkowo niski moduł, stosunkowo wysoki współczynnik ugięcia i stosunkowo niskie straty histerezowe. Ponadto, główna temperatura zeszklenia-zgumienia takich pianek jest niższa niż temperatura otoczenia, ogólnie w granicach -100°C do -10°C. Za niższą od temperatury otoczenia temperaturę zeszklenia (Tgs) odpowiedzialne są stosowane zwykle w takich piankach polietery i poliestry polioli o wysokich masach cząsteczkowych. Takie polietery i poliestry polioli zwykle stanowią odcinki miękkie. Powyżej Tgs pianka wykazuje typowe dla niej właściwości elastyczne, aż do zmięknięcia i/lub stopienia pochodzących z izocyjanianu łańcuchów karbaminianowych/mocznikowych („odcinki twarde). Taka temperatura mięknięcia i/lub topnienia (Tgh i/lub Tmh) zwykle zapoczątkowuje degradację termiczną segmentów polimeru. Ogólnie Tgh i/lub Tmh dla elastycznych pianek poliuretanowych wynosi powyżej 100°C, zwykle powyżej 200°C. W temperaturze Tgs obserwuje się gwałtowny spadek modułu elastycznej pianki. Pomiędzy temperaturami Tgs i Tgh/Tmh moduł utrzymuje wartość stałą, a przy temperaturze równej lub większej od Tgh/Tmh ponownie zachodzi istotny spadek wartości modułu. Sposobem wyrażenia obecności Tgs jest oznaczenie stosunku modułu Younga E' w temperaturze -100°C i +25°C metodą mechanicznej dynamicznej analizy temperaturowej (Dynamic Mechanical Thermal Analysis, DMTA) zmierzoną zgodnie z ISO/DIS 6721-5). Dla konwencjonalnych elastycznych pianek poliuretanowych stosunek
E' -100°C E' + 25°C wynosi co najmniej 25.
Kolejną własnością Tgs według DMTA (ISO/DIS 6721-5) jest fakt, że dla konwencjonalnych elastycznych pianek poliuretanowych, maksymalna wartość stosunku _ubytek modułu Younga E_ d moduł Younga E' przy przechowywaniu (tg dmax) w przedziale temperatur -100°C/+25°C zmienia się ogólnie od 0,20 do 0,80. Ubytek modułu Younga E mierzy się zgodnie z DMTA (ISO/DIS 6721-5).
W równocześnie rozpatrywanym zgłoszeniu PCT/EP9601594 opisano całkowicie nową klasę elastycznych pianek poliuretanowych, które nie mają głównej temperatury przemiany szkło-guma pomiędzy -100°C a +25°C. Bardziej ilościowo, te pianki wykazują stosunek E'-100°C/E'+25°C wynoszący 1,3 do 15,0, korzystnie 1,5 do 10, a najkorzystniej 1,5 do 7,5. Wartość tg dmax w zakresie temperatur od 100°C do +25°C leży poniżej 0,2.
Gęstość rdzenia takich pianek wynosi od 4 do 30 kg/m3, a korzystnie od 4 do 20 kg/m3 (zmierzona zgodnie z ISO/DIS845). Pianki takie wytwarza się przez zgniecenie pianki sztywnej.
W kontekście niniejszego wynalazku elastyczną piankę poliuretanową stanowi zgnieciona pianka wykazująca odbojność (zmierzoną zgodnie z ISO 8307) co najmniej 40%, korzystnie co najmniej 50%, a najkorzystniej 55-85% w co najmniej jednym z trzech kierunków przestrzeni, a jej współczynnik ugięcia (CLD 65/25) wynosi co najmniej 2,0 (zmierzony zgodnie z ISO 3386/1). Korzystnie wartość modułu Younga takich elastycznych pianek przy przechowywaniu w temperaturze 25°C wynosi co najwyżej 500 kPa, korzystniej co najwyżej 350 kPa, najkorzystniej pomiędzy 10 a 200 kPa (moduł Younga przy przechowywaniu zmierzono metodą DMTA zgodnie z ISO/DIS 6721-5). Ponadto, takie elastyczne pianki korzystnie wykazują współczynnik ugięcia (CLD 65/25) o wartości co najmniej 3,5,
PL 192 479 B1 a najkorzystniej 4,5-10 (zmierzony zgodnie z ISO 3386/1). Dodatkowo, takie elastyczne pianki korzystnie wykazują straty histerezowe CLD (ISO 3386/1) poniżej 55%, korzystniej poniżej 50%, a najkorzystniej poniżej 45%.
Zgodnie z niniejszym wynalazkiem sztywną piankę poliuretanową stanowi niezgnieciona pianka o odbojności zmierzonej w kierunku wzrostu pianki wynoszącej poniżej 40% (ISO 8307, pod warunkami: że nie stosuje się wstępnego uelastyczniania, zmierzono jedną wartość odbicia na próbkę, i próbkę do badań kondycjonowano w temperaturze 23°C±2°C przy wilgotności względnej 50±5%) i/lub współczynniku ugięcia CLD 65/25 zmierzonym w kierunku wzrostu pianki wynoszącym poniżej 2,0 (ISO 3386/1), pod warunkiem, że współczynnik ugięcia oznaczono po pierwszym cyklu obciążenie - odciążenie); obie te własności mierzy się przy gęstości rdzenia pianki wynoszącym 3-27 kg/m3 (ISO845). Korzystnie stosunek E'-100°C/E'+25°C takiej sztywnej pianki wynosi 1,3-1,5. W niniejszym opisie normy ISO8307 i ISO3386/1 przywołuje się w stosunku do sztywnych pianek w odniesieniu do powyższych testów z wymienionymi warunkami włącznie.
W kontekście niniejszego wynalazku następujące sformułowania mają podane poniżej znaczenie:
1) Indeks izocyjanianowy lub indeks NCO lub indeks: stosunek grup NCO nad obecnymi w kompozycji atomami wodoru reaktywnymi względem izocyjanianu, wyrażony w procentach:
[NCO]x100
-Ł-*- (%)
[aktywne atomy wodoru]
Inaczej mówiąc, indeks NCO wyraża procentowy udział grup izocyjanianowych faktycznie zastosowanych w kompozycji względem teoretycznej ilości grup izocyjanianowych potrzebnych w reakcji z zastosowaną w kompozycji ilością atomów wodoru reagujących z grupami izocyjanianowymi.
Należy zauważyć, że indeks izocyjanianowy, stosowany w niniejszym opisie, rozpatrywany jest z punktu widzenia rzeczywistego procesu spieniania angażującego składnik izocyjanianowy i składniki reaktywne względem niego. Jakiekolwiek grupy izocyjanianowe zużywane we wstępnym etapie do wytworzenia zmodyfikowanych poliizocyjanianów (włącznie z takimi pochodnymi izocyjanianów, które w tej dziedzinie nazywane są quasi- lub semi-prepolimerami i prepolimerami) lub aktywne atomy wodoru zużywane w etapie wstępnym (na przykład reagujące z grupami izocyjanianowymi w celu wytworzenia zmodyfikowanych polioli lub poliamin) nie są brane pod uwagę przy obliczaniu indeksu izocyjanianowego. Wlicza się jedynie wolne grupy izocyjanianowe i wolne atomy wodoru reaktywne względem izocyjanianu (również te pochodzące z wody) obecne w danym etapie tworzenia piany.
2) Wyrażenie „atomy wodoru reaktywne względem izocyjanianu” stosowane w opisie w celu wyliczenia indeksu izocyjanianowego odnosi się do całkowitej liczby aktywnych atomów wodoru w grupach wodorotlenowych i aminowych obecnych w reaktywnej kompozycji; oznacza to, że w celu obliczenia indeksu izocyjanianowego rzeczywistego procesu tworzenia pianki traktuje się jedną grupę wodorotlenową jako zawierającą jeden reaktywny atom wodoru, jedną pierwszorzędową grupę aminową jako zawierającą jeden reaktywny atom wodoru, a jedną cząsteczkę wody jako zwierającą dwa aktywne atomy wodoru.
3) Wyrażenie „pianka poliuretanowa” stosowane w niniejszym opisie odnosi się do porowatego produktu otrzymywanego w reakcji poliizocyjanianów ze związkami zawierającymi atomy wodoru reaktywne względem izocyjanianów, przy użyciu środków pieniących, a w szczególności oznacza porowaty produkt wytworzony z użyciem wody jako środka pieniącego (proces obejmuje reakcję wody z grupami izocyjanianowymi, w wyniku której powstają wiązania mocznikowe i dwutlenek węgla i wytwarza się pianki polimocznikowo-uretanowe) i polioli, aminoalkoholi i/lub poliamin jako związków reaktywnych względem izocyjanianów.
4) Wyrażenie „średnia nominalna funkcjonalność grup wodorotlenowych stosowane jest w niniejszym opisie do wskazania średniej liczby grup funkcyjnych (liczba grup wodorotlenowych na cząsteczkę) poliolu lub kompozycji poliolowej, przy założeniu, że jest to średnia liczba grup funkcyjnych (liczba aktywnych atomów wodoru na cząsteczkę) inicjatora/inicjatorów stosowanych w kompozycji, jednakże w praktyce zwykle jest ona nieco niższa ze względu na występujące pewne terminalne nienasycenia.
5) Termin „średnia oznacza średnią liczbową, chyba że zaznaczono inaczej.
6) pKa oznacza moc protolitu w porównaniu do wody (pKa = -logKa, gdzie Ka jest stałą dysocjacji kwasu lub soli).
PL 192 479 B1
Przedmiotem niniejszego wynalazku jest sposób wytwarzania sztywnej pianki poliuretanowej o gęstości rdzenia 3-27 kg/m3, w którym poddaje się reakcji poliizocyjanian (1), związek reaktywny względem izocyjanianu (2), gdzie wspomniany związek (2) ma średni ciężar równoważnikowy co najwyżej 374 i średnią liczbę reaktywnych względem izocyjanianu atomów wodoru od 2 do 8, związek reaktywny względem poliizocyjanianu (3), gdzie wspomniany związek (3) ma średni ciężar równoważnikowy większy niż 374i średnią liczbę reaktywnych względem izocyjanianu atomów wodoru od 2 do 6, oraz wodę, w obecności soli cyny z kwasem karboksylowym o 2-18 atomach węgla wraz z solą litową, sodową, potasową, rubidową, cezową, magnezową, wapniową, strontową i/lub barową kwasu protonowego, mającego co najmniej 2 kwasowe atomy wodoru i mającego w wodzie pKa 2-10 i/lub tego kwasu protonowego, zaś przypadająca na 100 części wagowych poliizocyjanianu (1), związku reaktywnego z izocyjanianem (2) i związku (3) oraz wody ilość związku (2) leży w zakresie 2-20 części wagowych, ilość związku (3) leży w zakresie 5-35 części wagowych, a ilość wody leży w zakresie od 1 do 17 części wagowych, a resztę stanowi poliizocyjanian.
Przedmiotem wynalazku jest również sposób wytwarzania elastycznej pianki nie wykazującej głównej temperatury przemiany szkło-guma między -100°C a +25°C, w którym zgniata się piankę otrzymaną sposobem opisanym wyżej.
Ponadto przedmiotem wynalazku jest kompozycja zawierająca 0,1-20 części wagowych soli litowej, sodowej, potasowej, rubidowej, cezowej, magnezowej, wapniowej, strontowej i/lub barowej kwasu protonowego, mającego co najmniej 2 kwasowe atomy wodoru i mającego w wodzie pKa 2-10, dalej zwanej katalizatorem 2, i/lub kwasu protonowego tworzącego katalizator 2, 10-55 części wagowych wody i 35-85 części wagowych poliolu lub mieszaniny poliolowej o liczbie wodorotlenowej co najmniej 150 mg KOH/g i średniej nominalnej liczbie grup wodorotlenowych od 2 do 8na 100 części wagowych katalizatora 2 i/lub kwasu protonowego katalizatora 2, wody oraz poliolu.
Odpowiednimi organicznymi poliizocyjanianami stosowanymi w sposobie według niniejszego wynalazku są wszelkie znane w tej dziedzinie poliizocyjaniany służące do wytwarzania sztywnych pianek poliuretanowych, takie jak poliizocyjaniany alifatyczne, cykloalifatyczne, aralifatyczne i, korzystnie, aromatyczne, takie jak diizocyjanian toluenu w postaci izomerów 2,4 i 2,6 i ich mieszanin oraz diizocyjanian difenylometanu w postaci izomerów 2,4', 2,2' i 4,4' oraz ich mieszanin, mieszaniny diizocyjanianów difenylometanu (MDI) i ich oligomerów mających liczbę izocyjanianowych grup funkcyjnych większą niż2, znanych pod nazwą „surowych” lub polimeryczne MDI (poliizocyjaniany polimetylenopolifenylenowe), znane warianty MDI, obejmujące grupy uretanowe, alofanianowe (estry ureidokarboksylowe), mocznikowe, biuretowe, karbodiimidowe, uretoniminowe i/lub izocyjanomocznikowe.
Stosować można mieszaniny diizocyjanianu toluenu i diizocyjaninu difenylometanu i/lub poliizocyjaniany polimetylenopolifenylenowe. Najkorzystniej stosuje się poliizocyjaniany o średniej liczbie izocyjanianowych grup funkcyjnych 2,1-3,0, a korzystnie 2,2-2,8.
Korzystnie stosuje się MDI, surowy lub polimeryczny MDI i/lub jego ciekłe warianty, otrzymane przez wprowadzenie grup uretoniminowych i/lub karbodiimidowych do powyższych poliizocyjanianów, takie jak poliizocyjanian modyfikowany grupą karbodiimidową i/lub uretonimidową o wartości NCO co najmniej 20% wagowych i/lub otrzymane w reakcji takiego poliizocyjanianu z jednym lub więcej polioli o liczbie wodorotlenowych grup funkcyjnych 2-6 i masie cząsteczkowej 62-500 w wyniku czego otrzymuje się modyfikowany poliizocyjanian o wartości NCO co najmniej 20% wagowych.
Związki reaktywne względem izocyjanianu (2) obejmują związki znane w tej dziedzinie do tego celu, takie jak poliaminy, aminoalkohole i poliole. Przy wywarzaniu sztywnych pianek szczególnie istotne są poliole i mieszaniny polioli o liczbie wodorotlenowej co najmniej 150 mg KOH/g i średniej liczbie wodorotlenowych grup funkcyjnych od 2 do 6. Odpowiednie poliole dokładnie opisane są w stanie techniki i obejmują produkty reakcji tlenków alkilenów, na przykład tlenku etylenu i/lub tlenku propylenu, z inicjatorami zawierającymi od 2 do 8 aktywnych atomów wodoru na cząsteczkę. Odpowiednimi inicjatorami są poliole, na przykład glikol etylenowy, glikol dietylenowy, glikol propylenowy, glikol dipropylenowy, butanodiol, gliceryna, trihydroksymetylopropan, trietanoloamina, pentaerytryt, sorbit i sacharoza; poliaminy, na przykład etylenodiamina, tolilenodiamina, diaminodifenylometan i polimetylenopolietylenopoliaminy; i aminoalkohole, na przykład etanoloamina i dietanoloamina; i mieszaniny takich inicjatorów. Innymi odpowiednimi poliolami są poliestry, które wytwarza się przez kondensację w odpowiednich proporcjach glikoli i polioli o wyższej liczbie grup funkcyjnych i kwasów polikarboksylowych. Ponadto odpowiednimi poliolami są zakończone grupą hydroksylową politioetery, poliamidy, poliamidoestry, poliwęglany, poliacetale, poliolefiny i polisiloksany. Następnie odpowiednimi związkami reaktywnymi względem izocyjanianów są glikol etylenowy, glikol dietylenowy, glikol pro8
PL 192 479 B1 pylenowy, glikol dipropylenowy, butanodiol, gliceryna, trihydroksymetylopropan, etylenodiamina, etanoloamina, dietanoloamina, trietanoloamina i inne wymienione wyżej inicjatory. Stosować można również mieszaniny takich związków reaktywnych względem izocyjaninów. Najkorzystniej stosuje się poliole nie zawierające pierwszo-, drugo- i trzeciorzędowych atomów azotu.
Związki reaktywne względem izocyjanianu (3) obejmują związki znane w tej dziedzinie do tego celu, takie jak poliaminy, aminoalkohole i poliole.
Przy wywarzaniu sztywnych pianek szczególnie istotne są poliole i mieszaniny polioli o liczbie wodorotlenowej od 10 do co najwyżej 150, a korzystnie 15-60 mg KOH/g i średniej liczbie wodorotlenowych grup funkcyjnych od 2 do 6, a korzystnie od 2 do 4. Takie poliole o wysokiej masie cząsteczkowej są generalnie znane w tej dziedzinie i obejmują produkty reakcji tlenków alkilenów, na przykład tlenku etylenu i/lub tlenku propylenu, z inicjatorami zawierającymi od 2 do 6 aktywnych atomów wodoru na cząsteczkę. Odpowiednimi inicjatorami są poliole, na przykład glikol etylenowy, glikol dietylenowy, glikol propylenowy, glikol dipropylenowy, butanodiol, gliceryna, trihydroksymetylopropan, trietanoloamina, pentaerytryt i sorbit; poliaminy, na przykład etylenodiamina, tolilenodiamina, diaminodifenylometan i polimetylenopolifenylenopoliaminy; i aminoalkohole, na przykład etanoloamina i dietanoloamina; i mieszaniny takich inicjatorów. Innymi odpowiednimi poliolami są poliestry, które wytwarza się przez kondensację w odpowiednich proporcjach glikoli i polioli o wyższej liczbie grup funkcyjnych i kwasów polikarboksylowych. Ponadto odpowiednimi poliolami są zakończone grupą hydroksylową politioetery, poliamidy, poliamidoestry, poliwęglany, poliacetale, poliolefiny i polisiloksany. Korzystnymi poliolami są polietery polioli zawierające jednostkę tlenku etylenu i/lub tlenku propylenu, a najkorzystniej polioksyetylenopolioksypropylenopoliole zawierające co najmniej 10% wagowych, a korzystnie 10-85% wagowych oksyetylenu. Innymi poliolami, które mogą być użyte są dyspersje lub roztwory polimerów addycyjnych lub kondensacyjnych w poliolach opisanych powyżej. Takie modyfikowane poliole, często nazywane „polimerycznymi poliolami są dokładnie opisane w stanie techniki i obejmują produkty, które otrzymuje się przez polimeryzację in situ jednego lub więcej monomerów winylowych, na przykład styrenu lub akrylonitrylu, w poliolach polimerowych, na przykład polieterach polioli lub w reakcji in situ pomiędzy poliizocyjanianem i związkiem zawierającym funkcyjną grupę aminową lub wodorotlenową, takim jak trietanoloamina, w polimerowym poliolu.
Polimerowo modyfikowane poliole, które są szczególnie interesujące w świetle wynalazku, są produktami, które wytwarza się w polimeryzacji in situ styrenu i/lub akrylonitrylu w polioksyetylenoi polioksyoksypropylenopoliolach oraz produktami wytwarzanymi in situw reakcji pomiędzy poliizocyjanianem i związkiem zawierającym funkcyjną grupę aminową lub wodorotlenową (takim jak trietanoloamina) w polioksyetylenopolioksypropylenopoliolu. W szczególności użyteczne są polioksyalkilenopoliole zawierające od 5 do 50% rozproszonego polimeru. Rozmiar cząstek rozproszonego polimeru korzystnie wynoszą poniżej 50 mikronów. Stosowane mogą być również mieszaniny takich, reaktywnych względem izocyjanianów związków. Najkorzystniej stosuje się poliole nie zawierające pierwszo-, drugo- i trzeciorzędowych atomów azotu.
Względna ilość związku reaktywnego względem izocyjanianu (2) i (3) lub poliolu (2) i (3) zmienia się w dużym zakresie i korzystnie wynosi od 0,1:1 do 4:1 (wagowo).
Stosowane do reakcji względne ilości poliizocyjanianu i związków reaktywnych względem izocyjanianu mogą zmieniać się w szerokim zakresie. Ogólnie stosowany indeks izocyjanianowy wynosi od 25 do 300, korzystnie od 30 do 200, a najkorzystniej od 102 do 150.
W celu wytworzenia pianki stosuje się wodę jako środek porotwórczy. Jednakże, gdy ilość wody jest niewystarczająca do otrzymania pożądanej gęstości pianki stosować można dodatkowo inne znane sposoby wytwarzania pianek poliuretanowych, takie jak zastosowanie zmniejszonego lub zmiennego ciśnienia, zastosowanie gazu, takiego jak powietrze, N2 i CO2, zastosowanie bardziej konwencjonalnych środków porotwórczych, takich jak chloro-fluoro-pochodne węglowodorów, fluoropochodne węglowodorów i węglowodory, zastosowanie innych reaktywnych środków porotwórczych, to jest czynników, które reagują z którymś ze składników mieszaniny reakcyjnej i w związku z tym wydziela się gaz przekształcający mieszaninę w pianę i zastosowanie katalizatorów przyspieszających reakcję, co prowadzi do tworzenia gazu, na przykład zastosowanie katalizatorów przyspieszających tworzenie karbodiimidów, takich jak tlenków fosfolenu. Stosować można również połączenie tych metod. Ilość środka porotwórczego zmienia się w szerokim zakresie i zależy przede wszystkim od żądanej gęstości. Wodę stosuje się w postaci cieczy w temperaturze poniżej pokojowej, pokojowej lub podwyższonej i w postaci pary.
PL 192 479 B1
Korzystną kombinacją środków porotwórczych jest woda i CO2, gdzie CO2 dodaje się do składników do wytworzenia pianki w głowicy mieszającej urządzenia wytwarzającego piankę, do jednego ze składników reaktywnych względem izocyjanianu, a korzystnie do poliizocyjanianu przed doprowadzeniem do kontaktu między poliizocyjanianem a składnikami reaktywnymi względem niego.
Na 100 części wagowych poliizocyjanianu (1), związku reaktywnego względem poliizocyjanianu (2) i związku (3)albo poliolu (2) i poliolu (3) i wody, korzystnie ilość związku (2) lub poliolu (2) wynosi od 2 do 20 części wagowych, ilość związku 3 lub poliolu (3) wynosi od 5 do 35 części wagowych, a ilość wody wynosi od 1 do 17 części wagowych, a pozostałość stanowi poliizocyjanian. Najkorzystniejsze ilości poliizocyjanianu, poliolu (2), poliolu (3) i wody wynoszą odpowiednio 55-80, 3-20, 10-30 i 2-6 części wagowych. Jeżeli stosuje się cykliczny poliizocyjanian, a w szczególności aromatyczny poliizocyjanian, a zwłaszcza MDI lub polimetylenopolifenylenopoliizocyjanian, to zawartość cyklicznych, a zwłaszcza aromatycznych reszt w elastycznej piance jest stosunkowo wysoka w porównaniu z konwencjonalnymi elastycznymi piankami poliuretanowymi. Pianki wytworzone według niniejszego wynalazku zawierają 30 do 56, a najkorzystniej 35 do 50% wagowych pierścieni benzenowych pochodzących z aromatycznych poliizocyjanianów względem masy pianki. Jako że stosować można poliole, polimeryczne poliole, środki ogniouodporniające, przedłużacze łańcuchów i/lub wypełniacze zawierające pierścienie benzenowe, to całkowita zawartość pierścieni benzenowych w elastycznej piance może być wyższa i korzystnie wynosi od 30 do 70, a najkorzystniej od 35 do 65% wagowych zmierzona metodą analizy FTIR z kalibracją (Fourier Transform Infra Red Analysis - analiza w podczerwieni z transformacją Fouriera).
W szczególności przedmiotem niniejszego wynalazku jest sposób wytwarzania sztywnej pianki poliuretanowej polegający na tym, że poddaje się reakcji poliizocyjanian (1), poliol polieterowy (2) o liczbie wodorotlenowej wynoszącej co najmniej 150 mg KOH/g i średniej nominalnej liczbie grup wodorotlenowych od 2 do 8, poliol polieterowy (3) o liczbie wodorotlenowej wynoszącej od 10 do mniej niż 150 mg KOH/g i średniej nominalnej liczbie grup wodorotlenowych od 2 do 6 i wodę, przy czym ilość poliizocyjanianu (1), poliolu (2), poliolu (3) i wody wynosi odpowiednio, na 100 części wagowych poliizocyjanianu (1), poliolu (2), poliolu (3) i wody, 55-80, 3-20, 10-30 i 2-6 części wagowych, w obecności katalizatora 1i katalizatora 2 i/lub kwasu protonowego, takiego jak tworzący katalizator 2,i gdzie reakcję prowadzi się przy indeksie izocyjanianowym wynoszącym 102-150, i gdzie poliizocyjanian poddaje się reakcji z jedną lub więcej kompozycją reaktywną względem poliizocyjanianu zawierającą jeden lub więcej powyższy poliol (2), poliol (3) i wodę, a nie zawierającą związków posiadających pierwszo-, drugo-, lub trzeciorzędowy atom azotu z wyjątkiem katalizatora 2 i/lub kwasu protonowego, takiego jak tworzący katalizator 2.
W ten korzystny sposób wytwarza się pianki o zmniejszonej degradacji termicznej, zwłaszcza w przypadku, gdy pianki takie wytwarza się w postaci dużych zwojów, na przykład na ruchomej taśmie przenośnika (pianka w postaci płyt produktu wyjściowego); pianki posiadają zwiększoną trwałość i niższą ilość związków ulegających ekstrakcji.
Korzystniejszy sposób wytwarzania pianki sztywnej polega na tym, że poddaje się reakcji poliizocyjanian (1), poliol polieterowy (2) o średniej masie równoważnikowej 70-300, a korzystnie 70-150 i średniej nominalnej liczbie grup wodorotlenowych od 2 do 6, a korzystnie od 2 do 3 i zawartości oksyetylenu co najmniej 75% wagowych, poliol (3) o średniej masie równoważnikowej 1000-3000 i średniej nominalnej liczbie grup wodorotlenowych od 2 do 3, a korzystnie 2 i wzorze:
HO-(EO)X-(PO)Z-(EO)Y-X[-O-(EO)Y-(PO)Z-(EO)xH]n WZÓR 1 w którym EO oznacza rodnik oksyetylenowy, PO oznacza rodnik oksypropylenowy, x=1-15, a korzystnie 3-10, y=0-6, a korzystnie 1-4, z wynosi tyle, aby wystarczyło do osiągnięcia powyższej masy równoważnikowej, n wynosi 1-2, a X oznacza rodnik węglowodorowy o 2-10, a korzystnie 2-6 atomach węgla lub rodnik o wzorze -CH2-CH2-(O-CH2-CH2)1-2- i wodę, przy czym ilość poliizocyjanianu (1), poliolu (2), poliolu (3) i wody wynosi odpowiednio, na 100 części wagowych poliizocyjanianu (1), poliolu (2), poliolu (3) i wody, 55-80, 3-20, 10-30 i 2-6 części wagowych, i gdzie reakcję prowadzi się przy indeksie izocyjanianowym wynoszącym 102-200, a korzystnie 102-150, i gdzie poliizocyjanian poddaje się reakcji z jedną lub więcej kompozycją reaktywną względem poliizocyjanianu zawierającą jeden lub więcej powyższy poliol (2), poliol (3) i wodę, a nie zawierającą związków posiadających pierwszo-, drugo-, lub trzeciorzędowy atom azotu z wyjątkiem katalizatora 2 i/lub kwasu protonowego, takiego jak tworzący katalizator 2. Korzystnie ilość wody wynosi 3-5 części wagowych względem tej samej
PL 192 479 B1 podstawy. Korzystnie stosunek wagowy wody i poliolu (3) wynosi 0,1 do 4:1, a stosunek wagowy poliolu (3) do poliolu (2) +woda wynosi 0,9-2,5:1.
Najkorzystniejsze poliole polieterowe (3) obejmują poliole o wzorze 1, opisane powyżej. Poliole posiadające nominalna liczbę grup wodorotlenowych wynoszącą 3 można wytworzyć przez etoksylację inicjatora, następnie propoksylację i ponownie etoksylację, gdzie inicjatorem jest triol taki jak gliceryna i/lub trihydroksymetylopropan. Poliole o nominalnej liczbie grup wodorotlenowych wynoszącej 2 można wytworzyć przez etoksylację glikolu etylenowego, glikolu dietylenowego i/lub glikolu trietylenowego, a następnie propoksylację i ponownie etoksylację; lub przez propoksylację glikolu etylenowego, glikolu dietylenowego i/lub glikolu trietylenowego, a następnie etoksylację; lub przez propoksylację poliolu polioksyetylenowego posiadającego 4-15 grup oksyetylenowych, a następnie etoksylację. Stosować można również mieszaniny takich najkorzystniejszych polioli. Niekoniecznie, ale wraz z tymi, najkorzystniejszymi poliolami o wzorze 1 stosować można inne poliole, ale ich ilość nie może przekraczać 30% wagowych względem masy polioli o wzorze 1. Poliole o wzorze 1 są dostępne w handlu (na przykład Daltocel F430 z Imperial Chemical Industries PLC).
Dodatkowo do poliizocyjanianu, związków reaktywnych względem poliizocyjanianu i środka porotwórczego, stosować można jeden lub więcej substancji pomocniczych lub dodatków znanych per se w produkcji pianek poliuretanowych. Takimi ewentualnymi substancjami pomocniczymi lub dodatkami mogą być czynniki stabilizujące pianę lub środki powierzchniowo czynne, na przykład kopolimery siloksano-oksyalkilenowe i blokowe kopolimery polioksyetyleno-polioksypropylenowe i środki ogniouodporniające, na przykład fosforany chlorowcowanych alkili, takie jak fosforan trischloropropylowy, węglan melaminy i guanidyny, przeciwutleniacze, czynniki antystatyczne, stabilizatory UV, związki przeciwdrobnoustrojowe i przeciwgrzybowe i wypełniacze, takie jak lateks, TPU, krzemiany, siarczany baru i wapnia, kreda, włókno szklane lub perełki szklane i poliuretanowy materiał odpadowy. Korzystnie stosuje się dodatki i środki pomocnicze nie zawierające pierwszo-, drugo- i trzeciorzędowych atomów azotu.
Przy prowadzeniu procesu wytwarzania sztywnych pianek według niniejszego wynalazku stosować można znane techniki jednozabiegowe, prepolimerowe lub semi-prepolimerowe, wraz z konwencjonalnymi metodami mieszania, a sztywną piankę wytwarza się w postaci płytowych produktów wyjściowych, wyprasek, obejmujących pianki ze strukturą, zastosowania typu spienianie z odlewaniem, pianki napylane, pianki spieniane lub laminaty z innymi materiałami, takimi jak płyta pilśniowa, okładzina tynkowa, plastik, papier lub metal lub inne formy warstw piankowych.
W wielu zastosowaniach składniki do wytwarzania poliuretanu dogodnie dostarcza się wstępnie zmieszane w kompozycjach opartych na głównym poliizocyjanianie i związkach reaktywnych z izocyjanianem. W szczególności stosować można takie kompozycje reaktywne względem izocyjanianu, które dodatkowo do związków reaktywnych względem izocyjanianu (2) i (3) zawierają substancje pomocnicze i dodatki oraz czynniki porotwórcze, występujące w postaci roztworów, emulsji lub dyspersji.
Składniki reaktywne względem izocyjanianu mogą być dostarczane niezależnie do poliizocyjanianu jako dwie lub więcej kompozycje zawierające dodatki i środki pomocnicze; na przykład jedna kompozycja zawierająca katalizator 2 i/lub kwas protonowy taki jak tworzący katalizator 2, wodę i poliol (2) i inna kompozycja zawierająca poliol (3), katalizator 1 i przeciwutleniacz mogą być podawane z różnych zbiorników do głowicy mieszającej urządzenia wytwarzającego piankę, w której to głowicy zostają one zmieszane z poliizocyjanianem.
Względne ilości katalizatora 2 i/lub kwasu protonowego takiego jak tworzący katalizator 2, wody i poliolu 2 wynoszą odpowiednio, na 100 części wagowych katalizatora 2 i/lub kwasu protonowego takiego jak tworzący katalizator 2, wody i poliolu 2: 0,1-20, 10-55 i 35-85 części wagowych, a korzystnie odpowiednio 0,1-10, 10-55 i 35-85 części wagowych. Kompozycje takie wytwarza się przez zmieszanie tych trzech składników.
Jak podano powyżej katalizator 2 i/lub kwas protonowy taki jak tworzący katalizator 2, korzystnie wykazuje rozpuszczalność w wodzie co najmniej 5 g katalizatora 2 na litr wody w temperaturze 25°C. Gdy w powyższej kompozycji stosuje się katalizator 2 i/lub kwas protonowy taki jak tworzący katalizator 2, to korzystnie rozpuszczalność katalizatora 2 i/lub kwasu protonowego takiego jak tworzący katalizator 2, wynosi, niezależnie od jego rozpuszczalności w samej wodzie, 2 gna litr poliolu (2) i wody.
Najkorzystniej, w powyższych kompozycjach i sposobie wytwarzania sztywnych pianek poliuretanowych, stosuje się katalizator 2, gdyż stwierdzono, że ilość katalizatora cynowego konieczna do
PL 192 479 B1 osiągnięcia podobnego czasu żelowania jest wyższa, gdy stosuje się kwas protonowy taki jak tworzący katalizator 2.
Sztywną piankę wytwarza się poddając wymienione składniki reakcji i pienieniu, aż do zakończenia wzrostu pianki.
Po wzroście utwardzanie pianki można kontynuować tak długo, jak jest to pożądane. Ogólnie wystarczający czas utwardzania wynosi od 1 minuty do 24 godzin, a korzystnie od 5 minut do 12 godzin. Jeśli to pożądane utwardzanie można prowadzić w podwyższonej temperaturze. Następnie piankę można zgnieść. Jednakże korzystnie przed zgnieceniem otrzymaną sztywną piankę ochładza się do temperatury poniżej 80°C, korzystnie poniżej 50°C, a najkorzystniej do temperatury pokojowej. Sztywna pianka (to jest przed zgnieceniem) ma gęstość rdzenia 3-27, korzystnie 3-18 kg/m3, a najkorzystniej 3-15 kg/m3 (ISO845).
Wytworzona sztywna pianka (to jest przed zgnieceniem) posiada istotną ilość otwartych komórek. Korzystnie w sztywnej piance przeważają komórki otwarte.
Zgniatanie można prowadzić znanymi środkami w znany sposób. Na przykład przykładając siłę mechaniczną do pianki przy pomocy płaskiej powierzchni o odpowiednim kształcie albo stosując różne ciśnienia zewnętrzne.
W większości przypadków odpowiednia jest mechaniczna siła wystarczająca do zmniejszenia wymiaru pianki w kierunku zgniatania o od 1 do 90%, korzystnie od 50 do 90%. Jeśli to pożądane, to zgniatanie można powtarzać i/lub prowadzić w innych kierunkach pianki. W wyniku zgniatania odbojność wyraźnie wzrasta w kierunku zgniatania. W wyniku zgniatania gęstość pianki może wzrosnąć. W większości przypadków wzrost ten nie przekracza 30% gęstości przed zgniataniem.
Pianka może zostać zgnieciona w kierunku wzrostu pianki. Specjalną piankę wytwarza się w przypadku, gdy zgniatanie prowadzi się prostopadle do kierunku wzrostu pianki: wytworzona pianka posiada silnie anizotropową strukturę porów.
Jakkolwiek trudno jest podać precyzyjne wskazania dotyczące zgniatania, ze względu między innymi na jego zależność od gęstości pianki, jej sztywności, typu urządzenia zgniatającego, to osoba z odpowiednim przygotowaniem, która jest dostatecznie zaznajomiona ze zjawiskiem zgniatania pianek poliuretanowych, korzystając z powyższych wskazówek i w świetle konkretnych poniższych przykładów, może dobrać właściwe sposoby i środki zgniatania.
Przez zgniatanie odbojność wzrasta co najmniej w kierunku zgniatania. Wzrost wynosi minimum 10%. Gęstość rdzenia elastycznej pianki wynosi 3-30, korzystnie 3-20, a najkorzystniej 3-18 kg/m3.
Po zgnieceniu piankę można poddać działaniu wysokiej temperatury w celu zmniejszenia gęstości, której wzrost spowodowany został zgniataniem. Ogrzewanie prowadzi się w temperaturze 70-200°C, korzystnie 90-180°C, przez 0,5 minuty do 8 godzin, korzystnie przez 1 minutę do 4 godzin.
Po zgniataniu i ewentualnym ogrzewaniu otrzymuje się nową elastyczną piankę o wyjątkowych właściwościach. Pomimo faktu, że pianka jest elastyczna nie wykazuje ona znaczącej zmiany modułu Younga E' przy przechowywaniu w temperaturze od -100°C do +25°C, jak podano powyżej. Indeks tlenowy pianki wytworzonej z aromatycznych poliizocyjanianów wynosi korzystnie powyżej 20 (ASTM 2863). Ponadto wykazuje ona wartość modułu Younga przy przechowywaniu w temperaturze 25°C co najwyżej 500 kPa, korzystnie nie więcej niż 350 kPa, najkorzystniej pomiędzy 10-200 kPa, a jej współczynnik ugięcia (CLD 65/25, ISO3386/1) wynosi co najmniej 2,0, korzystnie co najmniej 3,5, a najkorzystniej 4,5-10. Wartość straty histerezowej CLD dla pianek wynosi poniżej 55%, a korzystnie poniżej 50% (co wylicza się ze wzoru:
(A - B)
A x 100% w którym A i B oznaczają obszar pod krzywą wykresu rozciągania na skutek obciążenia (A) i odciążenia (B) zmierzony zgodnie z ISO3386/1). Następnie, pianki takie wytwarza się z bardzo niskim lub nawet ujemnym współczynnikiem Poissona wyznaczanym przez badanie wydłużenia bocznego pod wpływem ściskania pianki. Ostatecznie wartości ściskania pianek są generalnie niskie, korzystnie poniżej 40% (ISO 1856 Metoda A, zwykła procedura).
Jeżeli Tgh jest niezbyt wysoka, pianka może być stosowana w procesach kształtowania termicznego do wytwarzania artykułów kształtowanych. Korzystnie, do termokształtowania Tgh pianki wynosi pomiędzy 80°C a 180°C, najkorzystniej pomiędzy 80°C a 160°C. Ponadto stwierdzono, że
PL 192 479 B1 pianki wytworzone przy użyciu stosunkowo małych ilości polioli o niskiej masie cząsteczkowej wykazują niską lub niezauważalną Tgh (zmiana modułu w Tgh jest mała lub moduł zmienia się stopniowo aż do rozkładu termicznego pianki) zgodnie z DMTA; jednakże pianki takie również mogą być używane do zastosowań kształtowania termicznego.
Ponadto pianki wykazują dobre właściwości nośne, takie jak wartość odporności na zgniatanie bez użycia zewnętrznych wypełniaczy, jak również dobrą sprężystość powrotną, wytrzymałość na rozdarcie i trwałość (odporność na zmęczenie) nawet przy niskich gęstościach. W zwykłych elastycznych piankach, aby otrzymać zadowalające właściwości nośne konieczne są duże ilości wypełniaczy. Tak duże ilości wypełniaczy utrudniają działanie ze względu na wzrost lepkości.
Pianki wytworzone sposobem według niniejszego wynalazku można stosować jako materiał wyściełający w meblach i siedzeniach samochodowych i samolotowych, w materacach, jako spodnie strony dywanów, hydrofilowe pianki w tkaninach, pianki do pakowania, pianki do izolowania dźwięków w zastosowaniach motoryzacyjnych i ogólnie do izolowania wibracji. Pianki te można stosować wraz ze zwykłymi elastycznymi piankami tworząc kompozyty, jak na przykład w formach; takie kompozyty wytwarzać można również tworząc ze składników zwykłą elastyczną piankę w formie w obecności pianki wytworzonej sposobem według niniejszego wynalazku lub otrzymując ze składników sztywną piankę sposobem według niniejszego wynalazku w formie w obecności zwykłej elastycznej pianki, a następnie zgniatając otrzymaną wypraskę. Ponadto pianki wytworzone sposobem według niniejszego wynalazku można stosować jako pokrycia materiału włókienniczego, pokrycia innych typów warstw, dolne warstwy dywanów lub w zastępstwie filcu; w celu przyczepienia pianki do materiału włókienniczego, dywanu lub innej powierzchni stosować można metodę tak zwanego laminowania płomieniowego. Pod tym względem istotne jest zaznaczenie, że pianka wytworzona sposobem według niniejszego wynalazku nadaje się do cięcia na arkusze o ograniczonej grubości, na przykład 1 cm lub mniej. Dodatkowo, taka pianka może być stosowana jako materiał izolacyjny wokół rur i zbiorników.
Wynalazek ilustrują następujące przykłady.
P r zyk ł a d 1 (porównawczy)
Mieszaninę poliizocyjanianową A wytwarza się przez zmieszanie 184,4 g polimerycznego MDI o wartości NCO 30,7% wagowych i liczbie funkcyjnych grup izocyjanianowych 2,7 i 159,6 g uretoniminowo zmodyfikowanego MDI o wartości NCO 31% wagowych, liczbie funkcyjnych grup izocyjanianowych 2,09, zawartości grup uretoniminowych wynoszącej 17% wagowych i zawartości 2,4'-MDI wynoszącej 20% wagowych. Mieszankę zawierającą katalizator 1 (mieszanka B) wytwarza się przez zmieszanie 1,35 g DABCO T9 (stabilizowany kaprylan cynawy, katalizator z firmy AIR PRODUCTS, DABCO to zarejestrowany znak towarowy) jako katalizatora 1 oraz 90 g poliolu EO/PO o nominalnej liczbie grup wodorotlenowych 2 (glikol etylenowy jako inicjator), z zawartością EO wynoszącą 20,2% wagowych i liczbie hydroksylowej wynoszącej 30 mg KOH/g.
Zawierającą wodę mieszankę (mieszanka C) wytwarza się mieszając 34,0 g glikolu polietylenowego o masie cząsteczkowej 200, 10,6 g glikolu trietylenowego i 20,5 g wody.
Mieszanki A-C przed zmieszaniem termostatuje się w łaźni wodnej w temperaturze 25°C.
240,8 g mieszanki A, 63,95 g mieszanki B i 45,47 g mieszanki C umieszcza się w papierowym kubku o pojemności 750 ml i miesza przez 13 sekund mieszadłem mechanicznym „HELDOLPH” (HEIDOLPH jest zastrzeżonym znakiem towarowym) z szybkością 5000 obrotów na minutę (indeks 90). Po zmieszaniu mieszaninę reakcyjną przelewa się do otwartego kubła o pojemności 10 l, gdzie biegnie reakcja. Czas żelowania wynosi 52 sekundy, a czas wzrostu wynosi 90 sekund. Po co najmniej 15 minutach piankę wyjmuje się z kubła i ochładza do temperatury pokojowej. Otrzymuje się sztywną piankę poliuretanową. W celu określenia gęstości rdzenia i zawartości związków ulegających ekstrakcji ze środka pianki wycina się próbki rdzenia pianki. Zawartość związków ulegających ekstrakcji wynosi 13,9% wagowych, a gęstość rdzenia wynosi 12 kg/m3.
Oznaczanie w piance zawartości związków ulegających ekstrakcji
Ilość związków ulegających ekstrakcji wyznacza się przez ekstrakcję ciągłą aparatem Soxhleta przy użyciu metanolu. Zestaw składa się z gruszkowatej kolby o pojemności 500 ml, aparatu Soxhleta i chłodnicy Dimrotha. Próbkę pianki o masie 3-4 g tnie się na kawałki o objętości około 0,3 cm3, umieszcza w gilzie ekstrakcyjnej i osadza w aparacie Soxhleta. Ekstrakcję prowadzi się 300 ml metanolu. Metanol w kolbie ogrzewa się na łaźni olejowej ustawionej na temperaturę 140°C. Po ogrzewaniu pod chłodnicą zwrotną przez 3 godziny metanol usuwa się z przesączu na wyparce obrotowej. Następnie pozostałość waży się. Ilość związków ulegających ekstrakcji wyraża się w procentach wagowych wyliczonych z ilości wyekstraPL 192 479 B1 howanego materiału i masy ekstrahowanej próbki pianki. Ilość ta określa ilość niepożądanych związków resztkowych. Im wyższy wynik, tym wyższa ilość takich związków.
P r zyk ł a d 2
W niniejszych przykładach stosuje się kilka katalizatorów 2. Stosowane ilości podane są w tabeli 1.
Stosuje się taką ilość DABCO T9, aby osiągnąć taki sam czas żelowania ja w przykładzie 1, to jest około 52 sekund; ilość tę podano w tabeli 1. Wszystkie katalizatory 2 dodaje się, do mieszanki C stosowanej w przykładzie 1 w postaci roztworu wodnego; stosuje się taką ilość wody w mieszance C, aby osiągnąć poziom taki jak w przykładzie 1, przy czym pod uwagę należy wziąć wodny roztwór katalizatora 2. Powtarza się przykład 1 i określa się ilość związków ulegających ekstrakcji. Sole kwasów wytwarza się miareczkując wodny roztwór kwasów 1M NaOH lub KOH.
Stosowaną ilość roztworu wodorotlenku wylicza się na podstawie masy cząsteczkowej kwasu, jego funkcyjności i pożądanego poziomu zobojętnienia.
W Tabeli 1 sole i kwasy identyfikowane są przez liczbę odzwierciedlającą procent podstawionych kwasowych atomów wodoru i zastosowany metal, na przykład kwas cytrynowy, 0,33 Na oznacza sól sodową kwasu cytrynowego, w którym podstawiono 1/3 kwasowych atomów wodoru.
Tabel a 1
Katalizator 2 Ilość katalizatora 1 i 2, % wagowy względem całkowitej masy kompozycji Ilość związków ulegających ekstrakcji, % wagowy gęstość rdzenia, kg/m3 (ISO845)
katalizator 2 katalizator 1
- - 0,27 13,9 12
kwas 0,193 0,92 7,5 11
cytrynowy, 0,33 Na BTCA, 1 Na 0,308 0,18 8,4 11
MBA, 0,5 Na 0,159 0,23 11,0 11
TDGA, 1 Na 0,175 0,23 12,3 12
EDTA, 0,75 0,322 0,57 10,0 12
Na EDTA, 1 Na 0,342 0,49 6,3 12
EGTA, 0,5 K 0,411 0,75 10,8 12
DHPTA, 0,349 0,87 5,5 12
0,75 Na HEDTA 0,250 1,00 8,6 12
HEDTA, 0,270 0,65 10,6 11
0,25 Na PAcA 0,194 1,10 12,0 14
PAcA, 0,211 0,69 6,1 13
0,25 Na PAcA, 0,224 0,51 10,1 12
0,5 Na PAcA, 0,238 0,36 8,3 11
0,75 Na PAcA, 1 Na 0,248 0,27 8,6 12
PAcA: masa cząsteczkowa 2000
PL 192 479 B1
P r zyk ł a d 3
W niniejszym przykładzie jako katalizator 2 stosuje się PAcA, 0,25 Na i zmniejsza się zawartość wody tak, aby indeks izocyjanianowy wyniósł 104. W wyniku tego zawartość wody z 4,09% wagowych względem kompozycji zastosowanej w przykładzie 1 zmniejsza się do 3,43% wagowych. W celu osiągnięcia czasu żelowania około 52 sekund ilość katalizatora 2 wynosi 0,211% wagowych względem całkowitej masy kompozycji, tak więc ilość katalizatora 1 zmniejsza się z 0,69 do 0,67% wagowych względem całkowitej masy kompozycji. Ze środka pianki wycina się próbki rdzenia pianki. Gęstość 3 rdzenia wynosi 14,5 kg/m3, a zawartość związków ulegających ekstrakcji 2,3% wagowych. Próbki pianki zgniata się jedną kompresją (70% CLD) przy 100 mm/min w kierunku wzrostu pianki, a następnie przeprowadza się zgniatania (70% CLD wysokości po pierwszej kompresji) przy 500 mm/min w kierunku wzrostu pianki stosując maszynę wytrzymałościową INSTRON (INSTRON jest zastrzeżonym znakiem towarowym) zaopatrzoną w płaskie płyty. Po zgniataniu gęstość rdzenia wynosi 17,5 kg/m3; otrzymuje się elastyczne pianki nie wykazujące głównej temperatury zeszklenia pomiędzy -100°C do +25°C i mające następujące właściwości:
stosunek modułów Younga przy przechowywaniu (E'-100°C/E+25°C) (ISO/DIS6721-5) 2,8 moduł Younga przy przechowywaniu w temp. 25°C (kPa) (ISO/DIS6721-5) 233 zawartość benzenu, % wagowy (wyliczony) 42,6 odbojność (%, ISO8307) 53
CLD-40% (kPa, ISO3386/1) 6,3 współczynnik ugięcia (CLD65/25, ISO3386/1) 4,5

Claims (11)

  1. Zastrzeżenia patentowe
    1. Sposób wytwarzania pianki poliuretanowej przy użyciu wody jako środka porotwórczego, znamienny tym, że poliizocyjanian i poliol poddaje się reakcji w obecności wody i soli cyny z kwasem karboksylowym o 2-18 atomach węgla, dalej zwanej katalizatorem 1, wraz z solą litową, sodową, potasową, rubidową, cezową, magnezową, wapniową, strontową i/lub barową kwasu protonowego, mającego co najmniej 2 kwasowe atomy wodoru i mającego w wodzie pKa 2-10, dalej zwaną katalizatorem 2, w stosunku katalizator 1 : katalizator 2 wynoszącym od 30:70 do 95:5 i w ilości każdego z katalizatorów 0,1-5% wagowo względem wagi wszystkich składników użytych do wytworzenia pianki, przy czym wyklucza się zastosowanie soli polielektrolitów do wytwarzania pianek elastycznych przy użyciu diizocyjaninu toluenu jako poliizocyjanianu i katalizatora aminowego, a katalizator 1 miesza się z częścią związków reagujących z izocyjanianem, zaś katalizator 2 miesza się z inną częścią związków reagujących z izocyjanianem zanimzajdzie reakcja spieniania.
  2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się katalizator 1 i katalizator 2 w ilości 0,2-3% wagowych.
  3. 3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosunek wagowy leży w zakresie od 50:50 do
    90:10.
  4. 4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że katalizator 1 stanowi sól cyny z nasyconym, alifatycznym kwasem monokarboksylowym o 2-12 atomach węgla.
  5. 5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że 10-90% kwasowych atomów wodoru katalizatora 2 zastąpiono jonem metalu.
  6. 6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że kwas protonowy stanowi kwas o co najmniej 3 kwasowych atomach wodoru.
  7. 7. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że solą stanowiącą katalizator 2 jest sól sodowa i/lub potasowa.
  8. 8. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że rozpuszczalność katalizatora 2 w wodzie wynosi co najmniej 5 g katalizatora 2 na litr wody w temperaturze 25°C.
    3
  9. 9. Sposób wytwarzania sztywnej pianki poliuretanowej o gęstości rdzenia 3-27 kg/m3, znamienny tym, że poddaje sięreakcji poliizocyjanian (1), związek reaktywny względem izocyjanianu (2), gdzie wspomniany związek (2) ma średni ciężar równoważnikowy co najwyżej 374 i średnią liczbę reaktywnych względem izocyjanianu atomów wodoru od 2 do 8, związek reaktywny względem poliizocyjanianu (3), gdzie wspomniany związek (3) ma średni ciężar równoważnikowy większy niż 374
    PL 192 479 B1 i średnią liczbę reaktywnych względem izocyjanianu atomów wodoru od 2 do 6, oraz wodę, w obecności soli cyny z kwasem karboksylowym o 2-18 atomach węgla wraz z solą litową, sodową, potasową, rubidową, cezową, magnezową, wapniową, strontową i/lub barową kwasu protonowego, mającego co najmniej 2 kwasowe atomy wodoru i mającego w wodzie pKa 2-10 i/lub tego kwasu protonowego, zaś przypadająca na 100 części wagowych poliizocyjanianu (1), związku reaktywnego z izocyjanianem (2) i związku (3) oraz wody ilość związku (2) leży w zakresie 2-20 części wagowych, ilość związku (3) leży w zakresie 5-35 części wagowych, a ilość wody leży w zakresie od 1 do 17 części wagowych, a resztę stanowi poliizocyjanian.
  10. 10. Sposób wytwarzania elastycznej pianki poliuretanowej nie wykazującej głównej temperatury przemiany szkło-guma między -100°C a +25°C, znamienny tym, że zgniata się piankę otrzymaną sposobem opisanym w zastrz. 9.
  11. 11. Kompozycja do wytwarzania pianek poliuretanowych, znamienna tym, że zawiera 0,1-20 części wagowych soli litowej, sodowej, potasowej, rubidowej, cezowej, magnezowej, wapniowej, strontowej i/lub barowej kwasu protonowego, mającego co najmniej 2 kwasowe atomy wodoru i mającego w wodzie pKa 2-10, dalej zwanej katalizatorem 2, i/lub kwasu protonowego tworzącego katalizator 2, 10-55 części wagowych wody i 35-85 części wagowych poliolu lub mieszaniny poliolowej o liczbie wodorotlenowej co najmniej 150 mg KOH/g i średniej nominalnej liczbie grup wodorotlenowych od 2 do 8 na 100 części wagowych katalizatora 2 i/lub kwasu protonowego katalizatora 2, wody oraz poliolu.
PL333135A 1996-11-08 1997-10-07 Sposób wytwarzania sztywnej lub elastycznej pianki poliuretanowej i kompozycja do wytwarzania pianek poliuretanowych PL192479B1 (pl)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP96203133 1996-11-08
PCT/EP1997/005507 WO1998021254A1 (en) 1996-11-08 1997-10-07 Process for preparing rigid and flexible polyurethane foams

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL333135A1 PL333135A1 (en) 1999-11-22
PL192479B1 true PL192479B1 (pl) 2006-10-31

Family

ID=8224567

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL333135A PL192479B1 (pl) 1996-11-08 1997-10-07 Sposób wytwarzania sztywnej lub elastycznej pianki poliuretanowej i kompozycja do wytwarzania pianek poliuretanowych

Country Status (27)

Country Link
US (2) US6100311A (pl)
EP (1) EP0937109B1 (pl)
JP (2) JP4021939B2 (pl)
KR (1) KR100544935B1 (pl)
AR (3) AR010278A1 (pl)
AT (1) ATE234334T1 (pl)
AU (1) AU731094B2 (pl)
BG (1) BG64217B1 (pl)
BR (1) BR9712924A (pl)
CA (1) CA2268178C (pl)
CO (1) CO4870781A1 (pl)
CZ (1) CZ298818B6 (pl)
DE (1) DE69719779T2 (pl)
ES (1) ES2194189T3 (pl)
HU (1) HU223492B1 (pl)
MY (1) MY123094A (pl)
NO (1) NO327485B1 (pl)
NZ (1) NZ335217A (pl)
PL (1) PL192479B1 (pl)
PT (1) PT937109E (pl)
RU (1) RU2201941C2 (pl)
SI (1) SI0937109T1 (pl)
TR (1) TR199900994T2 (pl)
TW (1) TW448194B (pl)
UA (1) UA61089C2 (pl)
WO (1) WO1998021254A1 (pl)
ZA (1) ZA979380B (pl)

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
UA61089C2 (uk) * 1996-11-08 2003-11-17 Хантсмен Ай Сі Ай Кемікалз, Ллс Спосіб одержання жорстких та еластичних пінополіуретанових матеріалів
GB0120200D0 (en) * 2001-08-18 2001-10-10 Beatty Simon P M An acoustically absorbant foam with elastic properties
GB0307330D0 (en) 2003-03-29 2003-05-07 Dow Corning Ltd Improvements in and relating to composite materials and structures
US20100227938A1 (en) * 2006-01-27 2010-09-09 Basf Se Method for the production of open-cell viscoelastic soft polyurethane foams
KR100774634B1 (ko) * 2006-03-23 2007-11-08 현대자동차주식회사 장섬유 사출성형 공법용 발포 폼 조성물
MX2010005069A (es) * 2009-05-27 2010-11-26 Bayer Materialscience Ag Procedimiento para la fabricacion de espumas blandas de poliuretano con emision reducida.
DE102009033710A1 (de) 2009-07-18 2011-01-20 Evonik Goldschmidt Gmbh Verwendung von Metallsalzen einer Carbonsäure bei der Herstellung von Polyurethansystemen
EP2461022A1 (de) * 2010-12-01 2012-06-06 Basf Se Kernschäume aus Polyurethan für die Herstellung von Flügeln, insbesondere für Windkraftanlagen
CA2820844C (en) * 2011-01-13 2015-04-07 Huntsman International Llc A process for making polyurea particles
EP2503040A1 (en) 2011-03-23 2012-09-26 Autoneum Management AG Moulded multilayer lining
PL2502788T3 (pl) 2011-03-23 2014-08-29 Autoneum Man Ag Sposób wytwarzania formowanej wielowarstwowej wykładziny
JP6617269B2 (ja) * 2015-06-02 2019-12-11 パナソニックIpマネジメント株式会社 超音波振動子およびそれを用いた超音波流量計
EP3196007A1 (en) 2016-01-21 2017-07-26 Autoneum Management AG Moulded trim part for a vehicle
EP3491112A1 (en) 2016-07-27 2019-06-05 Firmenich SA Process for the preparation of microcapsules
US10233278B1 (en) 2017-09-14 2019-03-19 Fxi, Inc. Cesium and rubidium derivatives as catalysts for polyurethane foams
AU2019323594A1 (en) * 2018-08-21 2021-02-11 Huntsman International Llc Catalyst for PIR/PUR foam production
SG11202109011QA (en) 2019-03-25 2021-09-29 Greiner Aerospace Gmbh Cushion for a plane seat, having antimicrobial effect
EP3805285B1 (de) * 2019-10-08 2024-07-10 Evonik Operations GmbH Herstellung von polyurethanhartschaum
KR102270004B1 (ko) * 2020-02-13 2021-06-29 서울시립대학교 산학협력단 연질 폴리우레탄 조성물, 쿠션재용 연질 폴리우레탄 폼 및 이를 포함하는 차량용 시트

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4107069A (en) * 1975-07-02 1978-08-15 M&T Chemicals Inc. Storage-stable precursors for rigid polyurethane foams
DE2825569A1 (de) * 1978-06-10 1979-12-20 Basf Ag Verfahren zur herstellung von lichtbestaendigen polyurethan-integralschaumstoffen
US4237235A (en) * 1978-08-21 1980-12-02 Rosalba Mazzucco Urethanic polymerization by chelating agents acting as catalysts or cocatalysts
GB2028348A (en) * 1978-08-21 1980-03-05 Incas Srl Improved urethanic polymerisation by use of chelating agent is used as catalyst or cocatalysts
ATE95823T1 (de) * 1989-11-08 1993-10-15 Shell Int Research Weiche flexible polyurethanschaumstoffe, verfahren zu deren herstellung sowie in diesem verfahren verwendbare polyolzusammensetzung.
JP2517426B2 (ja) * 1990-02-14 1996-07-24 大日精化工業株式会社 ウレタンフォ―ムの製造方法
DE4029081C1 (pl) * 1990-09-13 1991-06-06 Th. Goldschmidt Ag, 4300 Essen, De
US5084486A (en) * 1990-12-20 1992-01-28 Union Carbide Chemicals & Plastics Technology Corporation Reactive feed stream to replace inert blowing agent feed stream in a polyurethane foam process
DE4111098A1 (de) * 1991-04-05 1992-10-08 Beiersdorf Ag Hydrophile schaeume und verfahren zu deren herstellung
US5324754A (en) * 1992-12-14 1994-06-28 Basf Corporation Lithium-based salts in flexible foams
DE69404729T3 (de) * 1993-04-26 2001-11-15 Takeda Chemical Industries Ltd Verfahren zur Herstellung offenzelliger Polyurethanhartschaüme
DE4318962A1 (de) * 1993-06-08 1994-12-15 Basf Ag Verfahren zur Herstellung von Polyurethan-Hartschaumstoffen
US5489618A (en) * 1993-11-29 1996-02-06 Osi Specialties, Inc. Process for preparing polyurethane foam
DE19502969A1 (de) * 1995-01-31 1996-08-01 Elastogran Gmbh Verfahren zur Herstellung von Polyurethan-Hartschaumstoffen
JP3060095B2 (ja) * 1995-05-31 2000-07-04 三洋化成工業株式会社 ウレタン樹脂組成物、吸水材および吸放湿材
UA61089C2 (uk) * 1996-11-08 2003-11-17 Хантсмен Ай Сі Ай Кемікалз, Ллс Спосіб одержання жорстких та еластичних пінополіуретанових матеріалів

Also Published As

Publication number Publication date
WO1998021254A1 (en) 1998-05-22
ES2194189T3 (es) 2003-11-16
TR199900994T2 (en) 1999-07-21
MY123094A (en) 2006-05-31
PT937109E (pt) 2003-07-31
CO4870781A1 (es) 1999-12-27
CA2268178C (en) 2009-01-06
JP4021939B2 (ja) 2007-12-12
JP2001503468A (ja) 2001-03-13
BG103422A (en) 2000-01-31
KR100544935B1 (ko) 2006-01-24
UA61089C2 (uk) 2003-11-17
HU223492B1 (hu) 2004-07-28
TW448194B (en) 2001-08-01
NO327485B1 (no) 2009-07-13
HUP9904117A3 (en) 2000-05-29
AU4944597A (en) 1998-06-03
JP4699398B2 (ja) 2011-06-08
AR010278A1 (es) 2000-06-07
US6211258B1 (en) 2001-04-03
CZ298818B6 (cs) 2008-02-13
EP0937109A1 (en) 1999-08-25
AR051299A2 (es) 2007-01-03
BR9712924A (pt) 1999-12-07
KR20000053119A (ko) 2000-08-25
DE69719779D1 (de) 2003-04-17
US6100311A (en) 2000-08-08
RU2201941C2 (ru) 2003-04-10
NO992235L (no) 1999-05-07
AR051298A2 (es) 2007-01-03
AU731094B2 (en) 2001-03-22
SI0937109T1 (en) 2003-10-31
CZ163199A3 (cs) 1999-08-11
NO992235D0 (no) 1999-05-07
CA2268178A1 (en) 1998-05-22
PL333135A1 (en) 1999-11-22
JP2007146179A (ja) 2007-06-14
EP0937109B1 (en) 2003-03-12
ATE234334T1 (de) 2003-03-15
ZA979380B (en) 1998-07-01
DE69719779T2 (de) 2003-10-23
HUP9904117A2 (hu) 2000-04-28
NZ335217A (en) 2000-12-22
BG64217B1 (bg) 2004-05-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4580133B2 (ja) 難燃剤を含有する硬質および軟質ポリウレタンフォームの製造法
JP4699398B2 (ja) 硬質及び軟質ポリウレタンフォームの製造方法
AU731092B2 (en) Process for preparing rigid and flexible polyurethane foams
US20020058722A1 (en) Flexible polyurethane foams
US6288134B1 (en) Flexible polyurethane foams
EP0830419A1 (en) New flexible polyurethane foams
US6043292A (en) Process for making flexible polyurethane foams
JP2002508421A (ja) 硬質及び軟質ポリウレタンフォームの製造方法
AU1846400A (en) New flexible polyurethane foams

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Decisions on the lapse of the protection rights

Effective date: 20131007