PL216173B1 - Komponent izocyjanianowy dwuskładnikowych tworzyw mineralno-organicznych - Google Patents
Komponent izocyjanianowy dwuskładnikowych tworzyw mineralno-organicznychInfo
- Publication number
- PL216173B1 PL216173B1 PL363335A PL36333503A PL216173B1 PL 216173 B1 PL216173 B1 PL 216173B1 PL 363335 A PL363335 A PL 363335A PL 36333503 A PL36333503 A PL 36333503A PL 216173 B1 PL216173 B1 PL 216173B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- weight
- mdi
- component
- reaction
- component according
- Prior art date
Links
- 239000012948 isocyanate Substances 0.000 title claims description 36
- 150000002513 isocyanates Chemical class 0.000 title claims description 32
- 239000011368 organic material Substances 0.000 title description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 26
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 23
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 21
- UPMLOUAZCHDJJD-UHFFFAOYSA-N 4,4'-Diphenylmethane Diisocyanate Chemical compound C1=CC(N=C=O)=CC=C1CC1=CC=C(N=C=O)C=C1 UPMLOUAZCHDJJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- 239000004033 plastic Substances 0.000 claims description 7
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 claims description 7
- RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 2,2,4,4,6,6-hexaphenoxy-1,3,5-triaza-2$l^{5},4$l^{5},6$l^{5}-triphosphacyclohexa-1,3,5-triene Chemical compound N=1P(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP=1(OC=1C=CC=CC=1)OC1=CC=CC=C1 RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000003063 flame retardant Substances 0.000 claims description 6
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 claims description 6
- 229910052910 alkali metal silicate Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 5
- IRIAEXORFWYRCZ-UHFFFAOYSA-N Butylbenzyl phthalate Chemical compound CCCCOC(=O)C1=CC=CC=C1C(=O)OCC1=CC=CC=C1 IRIAEXORFWYRCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 125000001931 aliphatic group Chemical group 0.000 claims description 4
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 3
- 125000003545 alkoxy group Chemical group 0.000 claims description 2
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 claims description 2
- 125000001309 chloro group Chemical group Cl* 0.000 claims description 2
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 claims description 2
- 239000008029 phthalate plasticizer Substances 0.000 claims description 2
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 21
- NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N sodium silicate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Si]([O-])=O NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 17
- 235000019353 potassium silicate Nutrition 0.000 description 15
- 239000000463 material Substances 0.000 description 14
- 229920001228 polyisocyanate Polymers 0.000 description 14
- 239000005056 polyisocyanate Substances 0.000 description 14
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 11
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical group O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 7
- -1 organic acid salts Chemical class 0.000 description 7
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 5
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 5
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 5
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 5
- 239000004604 Blowing Agent Substances 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 4
- HBGGXOJOCNVPFY-UHFFFAOYSA-N diisononyl phthalate Chemical compound CC(C)CCCCCCOC(=O)C1=CC=CC=C1C(=O)OCCCCCCC(C)C HBGGXOJOCNVPFY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 4
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 4
- 239000003607 modifier Substances 0.000 description 4
- 229920005862 polyol Polymers 0.000 description 4
- 150000003077 polyols Chemical class 0.000 description 4
- 239000000047 product Substances 0.000 description 4
- XKCQNWLQCXDVOP-UHFFFAOYSA-N tris(2-chloropropan-2-yl) phosphate Chemical compound CC(C)(Cl)OP(=O)(OC(C)(C)Cl)OC(C)(C)Cl XKCQNWLQCXDVOP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000002009 diols Chemical class 0.000 description 3
- 239000003995 emulsifying agent Substances 0.000 description 3
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 3
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 3
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 3
- IQPQWNKOIGAROB-UHFFFAOYSA-N isocyanate group Chemical group [N-]=C=O IQPQWNKOIGAROB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 150000004760 silicates Chemical class 0.000 description 3
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000005829 trimerization reaction Methods 0.000 description 3
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000003277 amino group Chemical group 0.000 description 2
- 239000002216 antistatic agent Substances 0.000 description 2
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 2
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 description 2
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 2
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 2
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 238000007596 consolidation process Methods 0.000 description 2
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 2
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 2
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 2
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 2
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 2
- 125000000466 oxiranyl group Chemical group 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 2
- 229920000570 polyether Polymers 0.000 description 2
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 2
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 2
- 125000002924 primary amino group Chemical group [H]N([H])* 0.000 description 2
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 2
- RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N silicic acid Chemical compound O[Si](O)(O)O RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WDGCBNTXZHJTHJ-UHFFFAOYSA-N 2h-1,3-oxazol-2-id-4-one Chemical group O=C1CO[C-]=N1 WDGCBNTXZHJTHJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 1
- KYEHSVVOOGLQJL-UHFFFAOYSA-N N=C=O.O[Si](O)(O)O Chemical compound N=C=O.O[Si](O)(O)O KYEHSVVOOGLQJL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004721 Polyphenylene oxide Substances 0.000 description 1
- 239000004115 Sodium Silicate Substances 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZMANZCXQSJIPKH-UHFFFAOYSA-N Triethylamine Chemical compound CCN(CC)CC ZMANZCXQSJIPKH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XTXRWKRVRITETP-UHFFFAOYSA-N Vinyl acetate Chemical compound CC(=O)OC=C XTXRWKRVRITETP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UKLDJPRMSDWDSL-UHFFFAOYSA-L [dibutyl(dodecanoyloxy)stannyl] dodecanoate Chemical compound CCCCCCCCCCCC(=O)O[Sn](CCCC)(CCCC)OC(=O)CCCCCCCCCCC UKLDJPRMSDWDSL-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 150000001252 acrylic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 150000001414 amino alcohols Chemical class 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 229920001400 block copolymer Polymers 0.000 description 1
- 238000006664 bond formation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 239000003426 co-catalyst Substances 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 1
- 239000003599 detergent Substances 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 1
- 230000009970 fire resistant effect Effects 0.000 description 1
- 238000005187 foaming Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 1
- WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N hydroxyacetaldehyde Natural products OCC=O WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 239000011256 inorganic filler Substances 0.000 description 1
- 229910003475 inorganic filler Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 239000012766 organic filler Substances 0.000 description 1
- 239000000049 pigment Substances 0.000 description 1
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 1
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 1
- 229920002689 polyvinyl acetate Polymers 0.000 description 1
- 239000011118 polyvinyl acetate Substances 0.000 description 1
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 229910052911 sodium silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011343 solid material Substances 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 1
- 150000005846 sugar alcohols Polymers 0.000 description 1
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 1
- 150000003512 tertiary amines Chemical class 0.000 description 1
- CYRMSUTZVYGINF-UHFFFAOYSA-N trichlorofluoromethane Chemical compound FC(Cl)(Cl)Cl CYRMSUTZVYGINF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Landscapes
- Polyurethanes Or Polyureas (AREA)
Description
Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest komponent izocyjanianowy dwuskładnikowych tworzyw mineralno-organicznych, zwłaszcza antystatycznych tworzyw elastycznych i elastomerowych, stosowanych w górnictwie, budownictwie i przemyśle.
Znany jest z amerykańskiego opisu patentowego nr 3607794 sposób otrzymywania tworzyw mineralno-organicznych oparty na reakcji grup izocyjanianowych -N=C=O z wodnymi roztworami krzemianów metali alkalicznych, w szczególności z wodnym roztworem krzemianu sodowego, nazywanego popularnie szkłem wodnym. Reakcja ta ma przebieg złożony i składa się co najmniej z takich reakcji elementarnych, jak:
(1) hydroliza grupy izocyjanianowej (-N=C=O): w reakcji z wodą powstaje grupa aminowa (-NH2) i wydziela się dwutlenek węgla (CO2), (2) powstawanie wiązania mocznikowego (-NH-CO-NH-) w reakcji grupy aminowej (-NH2) i grupy izocyjanianowej (-N=C=O), (3) powstawanie kwasu polikrzemowego i węglanu w reakcji dwutlenku węgla i krzemianu.
Reakcje izocjanianów organicznych i krzemianów prowadzi się w praktyce bez udziału rozpuszczalników, tak więc w produktach tej reakcji występuje zarówno część organiczna jak i nieorganiczna. Z tego względu tworzywa powstające w takim procesie przyjęło się określać jako mineralno-organiczne. Nie jest jednak dotąd jasne, na czym polega kombinacja obu tych struktur, aczkolwiek jest to z pewnością istotne z punktu widzenia właściwości takich tworzyw.
W opisie patentowym nr 3607794 stwierdzono, że w zależności od użytych reagentów, ich proporcji i warunków reakcji organicznych izocyjanianów i wodnych roztworów krzemianów alkalicznych można otrzymywać materiały, których cechy fizykomechaniczne mieszczą się w zakresie od twardych mas do kitów z jednej strony, i od tworzyw litych do lekkich pianek z drugiej. Do istotnych czynników, które mogą decydować o tych właściwościach należą:
1. cechy składnika izocyjanianowego,
2. cechy składnika krzemianowego,
3. stosunki ilościowe pomiędzy obu składnikami,
4. cechy katalizatora,
5. cechy modyfikatorów,
6. cechy napełniaczy.
Ponieważ reakcja izocyjanianów z wodnymi roztworami krzemianów przebiega powoli, konieczne jest stosowanie katalizatorów. Stwierdzono, że aktywne działanie w tym procesie wykazują trzeciorzędowe aminy, sole kwasów organicznych, sole nieorganiczne i mieszaniny soli i amin trzeciorzędowych.
Stan fizyczny końcowego produktu zależy od tego, jakich użyto reagentów i w jakich proporcjach. Jeśli w danych warunkach reakcji wydzielą się znaczne ilości gazowego dwutlenku węgla, to powstanie materiał o wysokim stopniu spienienia. Efekt ten można dodatkowo wzmocnić stosując porofory. Korzystne też może być przy wytwarzaniu materiałów spienionych dodatkowe użycie środków powierzchniowo czynnych, w szczególności detergentów niejonowych. Działają one jako stabilizatory, wzmacniają strukturą komórkową i wpływają na jej jednorodność.
Innym korzystnym dodatkiem modyfikującym mogą być gotowe polimery z końcowymi grupami hydroksylowymi, jak polioctan winylu, kopolimery octanu winylu i akrylanów i itp. Modyfikatory takie mogą potencjalnie reagować z izocyjanianami.
W omawianym opisie wynalazku system izocyjaniano-krzemianowy stosowano też jako spoiwo dla różnych napełniaczy organicznych, nieorganicznych lub ich mieszanin, przy czym mogły to być napełniacze włókniste, cząstkowe lub jedne i drugie.
Znany jest z niemieckiego opisu patentowego nr 2460834 sposób otrzymywania niepalnych pian mineralno-organicznych z użyciem szeregu modyfikatorów, jak: wbudowany katalizator aminowy, np. 2,4,6-(dwumetyloaminometylo)fenol; emulgator, np. alkilofenylo-oxy etylen; porofor (np. monofluorotrójchlorometan); napełniacze i pigmenty, poliestry i polietery.
Znany jest z amerykańskiego opisu patentowego nr 4276404 sposób produkcji syntetycznych pian organiczno - nieorganicznych o wysokiej wytrzymałości, elastyczności, stabilności wymiarowej i niepalności. Piany te zdefiniowano jako materiał kompozytowy polimer - żel kwasu krzemowego typu ksero-zol (xerosol) faza stała/faza stała. Proces otrzymywania takich pian jest złożony i polega na połączeniu czterech składników: a) organicznego izocyjanianu, b) wodnego roztworu krzemianu i/lub
PL 216 173 B1 wodnego zolu kwasu krzemowego o zawartości 20 - 80% wag. części stałych, c) nieorganicznego napełniacza mikroziarnistego i d) katalizatorów i modyfikatorów typowych w chemii poliuretanów.
Znany jest z amerykańskiego opisu patentowego nr 4307980 proces konsolidacji formacji skalnych i złóż węgla kamiennego wykorzystując do tego celu reakcję poliizocyjanianów organicznych bez chemicznie wbudowanych emulgatorów ze szkłem wodnym. W procesie tym stosowano takie poliizocyjaniany, jak: 2,4- i 2,6 - TDI i ich mieszaniny, surowe PMDI i produkty reakcji PMDI z wieloalkoholami o masie cząsteczkowej od 62 - 3000, w których stosunek molowy NCO/OH wynosi od 1:0,005 do 1:0,3, i do 30% wagowych w przeliczeniu na masę szkła wodnego związku zawierającego przynajmniej jedną grupę NCO bez chemicznie wbudowanego emulgatora. Stosunek wagowy izocyjanianu do szkła wodnego ograniczono od 75:25 do 15:85. Powstałą mieszaninę reakcyjną wtłaczano do górotworu w celu wytworzenia w nim utwardzonej piany. W wynalazku tym zastosowano TEA i di-butylo Iaurynian cyny jako katalizatorów.
Znany jest z amerykańskiego opisu patentowego nr 4669919 wpływ katalizatora reakcji izocyjanianu z krzemianami na strukturę nadcząsteczkową końcowego produktu. Stwierdzono, że w reakcji poliizocyjanianów i wodnych roztworów krzemianów alkalicznych powstają wysokiej wytrzymałości produkty organomineralne, jeśli obecny jest katalizator trimeryzacji, który powoduje reakcję trimeryzacji izocyjanianu. Stosunek molowy grup NCO/SiO2 według tego rozwiązania wynosił od 0,8 do 1,4 i katalizatora/NCO od 6,0 do 14,5 mmoli. W tych warunkach produkt reakcji stanowi na poziomie nadcząsteczkowym układ dwóch przenikających się sieci organicznej i nieorganicznej. Ponadto poliizocyjanian zawierał od 10 - 55% wag. NCO w przeliczeniu na masę poliizocyjanianu; użyto jako poliizocyjanianu surowego PMDI i jego prepolimerów, otrzymanych z polisiloksanów o liczbie hydroksylowej 40 - 200, inicjowanych glikolem; stosunek molowy SiO2/MeO2 od 2,09 do 3,44; stosunek molowy NCO/SiO2 od 0,8 do 1,4; porofor w ilości do 3,5% na masę całkowitą; ko-katalizatory trimeryzacji.
Znany jest z amerykańskiego opisu patentowego nr 4920155 sposób wytwarzania pian organiczno-mineralnych w reakcji poliizocyjanianów ze szkłem wodnym bez użycia poroforów, dzięki zastosowaniu hydrofobowych kopolimerów blokowych typu polisiloksan-polieter. Stosunek molowy NCO/Me2O wynosił od 2,5 do 5; zawartość kopolimeru od 3 do 40 cz.w. na 100 cz.w. grup NCO; katalizatory.
Znany jest z amerykańskiego opisu patentowego nr 5107928 trójkomponentowy system mineralno-organiczny, w którym poddano reakcji organiczny poliizocyjanian, wodny roztwór krzemianu i żywicę epoksydową o liczbie epoksydowej od 200 do 8000 mmol/kg. W opisanym procesie ciepło reakcji hydrolizy grup -NCO i reakcji tworzenia wiązania mocznikowego inicjuje reakcję grup -NCO z pierścieniem oksiranowym żywicy epoksydowej z utworzeniem pierścienia oksazolidonowego. Reakcja ta jest podstawą tworzenia się rozwiniętej struktury polimerowej. Z drugiej strony, możliwe inne reakcje grup -OH i -NH- z pierścieniem oksiranowym generują wolne grupy hydroksylowe, które w ostatecznym produkcie przyczyniają się do wzrostu adhezji. Przedstawiony system zastrzeżono jako materiał do konsolidacji górotworu.
Znany jest z opisu patentowego WO 9321249 produkt reakcji poliizocyjanianów z krzemianami w obecności cementu. W porównaniu z normalnymi poIiuretanami i tradycyjnymi tworzywami mineralno-organicznymi takie produkty odznaczają się krótszymi czasami utwardzania, większą twardością i niepalnością. Zastrzeżono reakcję poliizocyjanianu z wodnym roztworem krzemianu i cementem w obecności katalizatora zdyspergowanego w poliizocyjanianie. Proces ten można wykorzystać do konsolidacji górotworu.
Znany jest z niemieckiego opisu patentowego nr 19728252 sposób wytwarzania elastycznych, ognioodpornych systemów mineralno-organicznych wykorzystujący reakcję poliizocyjanianów ze szkłem wodnym w obecności katalizatorów zdyspergowanych w szkle wodnym. Zastosowano aminopochodne jako katalizatory, w szczególności polioksyalkilenoaminy i ich mieszaniny.
Znany jest z niemieckiego opisu patentowego nr 10005525 problem stabilności dyspersji katalizatorów. Katalizator może być dodany do poliizocyjanianu, ale wówczas pojawia się poważny problem z odpornością tego komponentu na wilgoć. W praktyce takie rozwiązania stosuje się w przypadku opakowań szczelnie zamkniętych. Z tego powodu raczej dodaje się katalizator do szkła wodnego. W takim przypadku powstaje jednak inny problem, tj. odporność katalizatora na silnie alkaliczne środowisko szkła wodnego jak i jego skłonność do separacji. Z tego powodu zachodzi często konieczność dodawania katalizatora do szkła wodnego na krótko przed użyciem lub ponownego przemieszania i jego redyspersji. Opisany wynalazek przedstawia efektywne rozwiązanie problemu katalizatora w szkle wodnym poprzez użycie jako katalizatora pierwszorzędowych aminoalkoholi. Zastosowano
PL 216 173 B1 kompozycję wodnych roztworów krzemianów i aminoalkoholi jako komponent A oraz surowe PMDI o zawartości 10 do 55% wagowych grup -NCO, lub prepolimery PMDI i dioli o liczbie hydroksylowej od do 1800 jako poliizocyjaniany. Zawartość części stałych w szkle wodnym od 30 do 60% wag.; stosunek molowy SiO2/MeO2 od 2,09 do 3,44.
W przedstawionym stanie techniki widoczne jest, że w celu otrzymania tworzyw mineralnoorganicznych w reakcji izocyjanianów i wodnych roztworów krzemianów stosuje się zwykle katalizatory, które przyspieszają reakcję grup -NCO z wodą obecną w roztworze krzemianu, i które mogą wpływać także na strukturę nadcząsteczkową takich tworzyw. Innym ważnym wskazaniem jest konieczność stosowania izocyjanianów o zawartości grup -NCO powyżej 10% wagowych, ponieważ warunkuje to użyteczność końcowego wyrobu.
Uzyskiwane według znanych opisów patentowych tworzywa przejawiały różne cechy, jednak nie były to cechy wystarczające do zastosowań, w których wymagane są od tworzyw właściwości elastyczne i elastomerowe, jak również antyelektrostatyczne.
Według wynalazku komponent izocyjanianowy zawiera izocyjaniany w ilości od 60 do 100% wag. w postaci prepolimeru surowego i/lub czystego MDI i surowego i/lub czystego MDI o łącznej zawartości wolnych grup NCO mniejszej niż 10% wag. w przeliczeniu na masę izocyjanianów, plastyfikator zewnętrzny w ilości od 0 do 40% wag. i antystatyzujący opóźniacz palenia w ilości od 0 do 40% wag. Prepolimer otrzymywany jest z surowego i/lub czystego MDI w reakcji ze związkami polihydroksylowymi i ich mieszaninami o funkcyjności 2 do 6. Czyste MDI jest mieszaniną izomerów p,p- i o,pMDI o zawartości izomeru o,p- od 0 - 50% wag. w charakterze plastyfikatora zewnętrznego stosuje się plastyfikator ftalanowy o wzorze ogólnym C6H4(COO)2R'R”, gdzie R' i R” oznaczają reszty alifatyczne CnH2n+1, ftalan benzylowo-butylowy, plastyfikator adypinowy o wzorze ogólnym (CH2)4-(COO)2R'R”, gdzie R' i R” oznaczają reszty alifatyczne CnH2n+1 i ich mieszaniny. Jako antystatyzujący opóźniacz palenia zastosowano estry fosforoorganiczne o wzorze ogólnym (POR1R2R3), gdzie R1, R2 i R3 są równe lub różne i oznaczają reszty alkilowe lub alkoksylowe z/lub bez atomów chloru.
Komponent izocyjanianowy według wynalazku charakteryzuje się tym, że poddany reakcji z wodnym roztworem krzemianu metalu alkalicznego, w szczególności z szkłem wodnym, pozwala uzyskiwać tworzywa mineralno-organiczne o kontrolowanych cechach fizyko-mechanicznych. Zachowując odpowiednie warunki mieszania reagentów można wytwarzać w ten sposób materiały o następujących właściwościach: wytrzymałość na rozrywanie od 1 MPa do 12 MPa i wydłużenie względne od 700 do ok. 20%, oporność powierzchniowa od 1*106 Ω do 1*109 Ω i indeks tlenowy w przedziale od 24 do 36. Komponent izocyjanianowy według wynalazku ma wystarczające właściwości katalityczne, to znaczy, że w reakcji z szkłem wodnym nie ma potrzeby stosowania katalizatorów znanych z wcześniejszych rozwiązań, takich jak np.: 2,4,6-(dwumetyloaminometylo)fenol, TEA, di-butylo Iaurynianu cyny, polioksyalkilenowaminy zakończone grupami aminowymi czy pierwszorzędowe aminoalkohoIe.
Proces powstawania materiałów mineralno-organicznych z użyciem komponentu izocyjanianowego wg naszego wynalazku może być wykorzystany do konsolidacji górotworu poprzez iniekcję, natryskiwanie membran i powłok, zalewanie swobodne szczelin, pęknięć, otworów wiertniczych i innych pustek naturalnych i technologicznych, np. dylatacji. Proces ten można także wykorzystać do wytwarzania gotowych wyrobów stosując znane metody formowania. Dzięki możliwości nadawania cech elastomerowych materiałom wytwarzanym wg wynalazku można je także wykorzystywać do tłumienia drgań i kumulowania energii w szerokim zakresie zastosowań.
| Przykład | Polimer | Receptura prepolimeru |
| Przykład 1 | Prepolimer izocyjanianowy o zawartości grup -NCO 7% wagowych | Poliol: diol Izocyjanian : mieszanina surowego MDI 60% wagowych (PMDI) i czystego MDI 40% wagowych |
| Przykład 2 | Prepolimer izocyjanianowy o zawartości grup -NCO 7% wagowych | Poliol: diol Izocyjanian : surowe MDI (PMDI) |
| Przykład 3 | Prepolimer izocyjanianowy o zawartości grup -NCO 7% wagowych | Poliol: mieszanina diolu i triolu Izocyjanian : mieszanina surowego MDI 60% wagowych (PMDI) i czystego MDI 40% wagowych. |
| Przykład 4 | Prepolimer izocyjanianowy o zawartości grup -NCO 7% wagowych | Poliol: mieszanina diolu i triolu Izocyjanian : surowe MDl (PMDI) |
PL 216 173 B1
Wynalazek zilustrowano niżej w przykładach wykonania:
P r z y k ł a d 1
Oba składniki: szkło wodne (A) i komponent izocyjanianowy wg wynalazku (B) miesza się starannie. Otrzymana mieszanina zaczyna reagować przeważnie po upływie 5-100 sekund lub nawet później, przy czym czas rozpoczęcia reakcji można w razie potrzeby regulować poprzez ogrzewanie lub ochładzanie składników lub mieszaniny reakcyjnej. Po zmieszaniu składniki przechodzą najpierw ze stanu ciekłego w stan plastyczny, a następnie mieszanina zestala się tworząc właściwy materiał.
Składniki (A) i (B) miesza się z zastosowaniem mieszadła lub urządzenia do aplikacji dwuskładnikowych tworzyw chemoutwardzalnych, wyposażonego w głowicę mieszającą i pompy umożliwiające ciągłe podawanie strumieni komponentów do głowicy w zadanej proporcji. Urządzenie do ciągłej aplikacji może być wykorzystane także do natrysku tworzywa w celu uzyskania powłok i membran.
Jako składnik A użyto szkło wodne sodowe o molowym module krzemianowym 2,9 i gęstości 1,49 kg/dm3.
Oddzielnie przygotowuje się składnik B o następującym składzie:
% wagowy
Prepolimer izocyjanianowy o zawartości grup -NCO 7% wagowych 70%
PMDI 10% ftalan dwuizononylu 10% trój(chloroizopropylo-) fosforan 10%
Po dokładnym zmieszaniu obu składników w stosunku wagowym A:B = 4:3 proces żelowania rozpoczyna się po upływie około 1 minuty. Po upływie kilku minut uzyskuje się elastyczne, trudnopalne, antyelektrostatyczne tworzywo, którego właściwości zestawiono w tabeli poniżej.
P r z y k ł a d 2
Składnik A jak w przykładzie 1.
Oddzielnie przygotowuje się składnik B o następującym składzie:
% wagowy
Prepolimer izocyjanianowy o zawartości grup -NCO 7% wagowych 60%
PMDI 20% ftalan dwuizononylu 10% trój(chloroizopropylo-) fosforan 10%
Po dokładnym zmieszaniu obu składników w stosunku wagowym A:B = 4:3 proces żelowania rozpoczyna się po upływie około 1 minuty. Po upływie kilku minut uzyskuje się elastyczne, trudnopalne, antyelektrostatyczne tworzywo, którego właściwości zestawiono w tabeli poniżej.
P r z y k ł a d 3
Składnik A jak w przykładzie 1.
Oddzielnie przygotowuje się składnik B o następującym składzie:
% wagowy
Prepolimer izocyjanianowy o zawartości grup -NCO 7% wagowych 50%
PMDI 30% ftalan dwuizononylu 10% trój(chloroizopropylo-) fosforan 10%
Po dokładnym zmieszaniu obu składników w stosunku wagowym A:B = 4:3 proces żelowania rozpoczyna się po upływie około 1 minuty. Po upływie kilku minut uzyskuje się tworzywo, którego właściwości zestawiono w tabeli poniżej.
P r z y k ł a d 4
Składnik A jak w przykładzie 1.
Oddzielnie przygotowuje się składnik B o następującym składzie:
% wagowy
Prepolimer izocyjanianowy o zawartości grup -NCO 7% wagowych
PMDI
40%
40%
PL 216 173 B1 ftalan dwuizononylu 10% trój(chloroizopropylo-) fosforan 10%.
Po dokładnym zmieszaniu obu składników w stosunku wagowym A:B = 4:3 proces żelowania rozpoczyna się po upływie około 1 minuty. Po upływie kilku minut uzyskuje się tworzywo, którego właściwości zestawiono w tabeli poniżej.
T a b e l a 1
| Przykłady | Wytrzymałość 1 na rozciąganie [MPa] | Wydłużenie względne2 [%] | Wytrzymałość na ściskanie3 850 [MPa] | Wytrzymałość 4 na zginanie [MPa] | Twardość Shore A5 | Oporność powierzchniowa6 [Ω] | OI7 |
| 1* | 3,4 | 270 | 2,2 | 1,4 | 58 | 1*107 | 28 |
| 2* | 4,9 | 129 | 6,8 | 4,7 | 85 | 1*108 | 30 |
| 3* | 6,3 | 65 | 13,7 | 9,4 | 95 | 1*108 | 31 |
| 4* | 8,5 | 25 | 22,2 | 14,1 | 97 | 1*108 | 32 |
1. Wytrzymałość na rozciąganie wg normy: 2. Wydłużenie względne wg normy:
3. Wytrzymałość na zginanie wg normy:
4. Wytrzymałość na ściskanie wg normy:
5. Twardość Shore A wg normy:
6. Oporność powierzchniowa wg normy:
7. Ol - Indeks tlenowy wg normy:
Parametry 1-7 oznaczano po 48 godzinach. * Ręczne wymieszanie składników ** Przepływowe wymieszanie składników
ASTM D 638
ASTM D 638
PN-EN 196-1
PN-EN 196-1
PN-93/6-04206 (ISO7619 :1986)
PN-92/E-05203
PN-76/C-89020
Claims (5)
- Zastrzeżenia patentowe1. Komponent izocyjanianowy dwuskładnikowych tworzyw mineralno-organicznych z surowego i/lub czystego metyleno difenylo diizocyjanianu (MDI) i prepolimeru surowego i/lub czystego MDI otrzymywanych w reakcji izocyjanianów i wodnych roztworów krzemianów metali alkalicznych, znamienny tym, że zawiera izocyjaniany w ilości od 60 do 100% wag. w postaci prepolimeru surowego i/lub czystego MDI i surowego i/lub czystego MDI o łącznej zawartości wolnych grup NCO mniejszej niż 10% wagowych w przeliczeniu na masę izocyjanianów, plastyfikator zewnętrzny w ilości od 0 do 40% wagowych i antystatyzujący opóźniacz palenia w ilości od 0 do 40% wagowych.
- 2. Komponent według zastrz. 1, znamienny tym, że prepolimer otrzymywany jest z surowego i/lub czystego MDI w reakcji ze związkami polihydroksyIowymi i ich mieszaninami o funkcyjności 2 do 6.
- 3. Komponent według zastrz. 1, znamienny tym, że czyste MDI jest mieszaniną izomerów p,pi o,p- MDI o zawartości izomeru o,p- od 0 - 50% wagowych.
- 4. Komponent według zastrz. 1, znamienny tym, że jako plastyfikator zewnętrzny stosuje się plastyfikator ftalanowy o wzorze ogólnym C6H4(COO)2R'R”, gdzie R' i R” oznaczają reszty alifatyczne CnH2n+1, ftalan benzylowo-butylowy, plastyfikator adypinowy o wzorze ogólnym (CH2)4(COO)2R'R”, gdzie R' i R” oznaczają reszty alifatyczne CnH2n+1 i ich mieszaniny.
- 5. Komponent według zastrz. 1, znamienny tym, że jako antystatyzujący opóźniacz palenia stosuje się estry fosforoorganiczne o ogólnym wzorze (PO)R1R2R3, gdzie R1, R2 i R3 są równe lub różne i oznaczają reszty alkilowe lub alkoksylowe z/lub bez atomów chloru.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL363335A PL216173B1 (pl) | 2003-11-06 | 2003-11-06 | Komponent izocyjanianowy dwuskładnikowych tworzyw mineralno-organicznych |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL363335A PL216173B1 (pl) | 2003-11-06 | 2003-11-06 | Komponent izocyjanianowy dwuskładnikowych tworzyw mineralno-organicznych |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL363335A1 PL363335A1 (pl) | 2005-05-16 |
| PL216173B1 true PL216173B1 (pl) | 2014-03-31 |
Family
ID=35396113
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL363335A PL216173B1 (pl) | 2003-11-06 | 2003-11-06 | Komponent izocyjanianowy dwuskładnikowych tworzyw mineralno-organicznych |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL216173B1 (pl) |
-
2003
- 2003-11-06 PL PL363335A patent/PL216173B1/pl unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL363335A1 (pl) | 2005-05-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4097423A (en) | Inorganic-organic compositions | |
| US4097422A (en) | Inorganic-organic compositions | |
| KR101876936B1 (ko) | 고난연 폴리우레탄 스프레이 폼 조성물 및 이를 포함하는 단열재 | |
| CA2871525C (en) | Polyurethane grout compositions | |
| JP2007092068A (ja) | ポリウレタンフォームの製造方法及びポリウレタンフォーム | |
| JPH08225628A (ja) | リグニン−ポリエーテル−ポリオールを基礎とする、圧力下に在り、発泡剤を含有するイソシアナート半プリポリマー混合物、これをポリウレタン発泡体製造のために使用する方法およびこの発泡体の製造方法 | |
| CN107787338A (zh) | 聚氨酯催化剂的原位形成 | |
| FI4058494T3 (fi) | Matalatiheyksisten termoplastisesta polyuretaanista koostuvien joustovaahtojen muodostaminen in situ | |
| JP3840882B2 (ja) | コンクリート用接着剤組成物及び充填剤組成物 | |
| KR101909047B1 (ko) | 창틀 하부 사춤용 폴리우레탄 조성물 및 이를 이용한 폴리우레탄 시공방법 | |
| EP2350178B2 (en) | Method for producing a flame retardant foam forming composition | |
| US9422391B2 (en) | Organomineral solid and foamed material | |
| JP2002226856A (ja) | 空隙充填用注入薬液組成物、及びそれを用いた空隙充填工法 | |
| CN107001573B (zh) | 具有水性聚合物分散体的聚氨酯泡沫 | |
| US8093309B2 (en) | Light colored foam for use in marine applications | |
| PL216173B1 (pl) | Komponent izocyjanianowy dwuskładnikowych tworzyw mineralno-organicznych | |
| AU768384B2 (en) | Compositions for the manufacture of organo-mineral products, products obtained therefrom and their use | |
| JP2002256054A (ja) | 空隙充填用注入薬液組成物、及びそれを用いた空隙充填工法 | |
| KR100975091B1 (ko) | 경질 폴리우레탄폼용 포리올 조성물 및 경질폴리우레탄폼의 제조 방법 | |
| KR100646038B1 (ko) | 수발포 폴리우레아 폼 및 그 제조방법 | |
| KR100594822B1 (ko) | 1액형 폴리우레탄 시스템의 제조방법 | |
| JP2025521891A (ja) | ポリウレタンフォームポリオールブレンド用添加剤及びそれを含むポリウレタンフォーム | |
| JPS6053046B2 (ja) | 無機−有機樹脂の製法 | |
| PL215921B1 (pl) | Kompozycja do stabilizacji formacji geologicznych i sposób jej wytwarzania | |
| HK1032789A (en) | Novel polyurethane foam composition having improved flex fatigue |