PL229789B1 - Sposób wytwarzania sztywnych pianek poliuretanowo-poliizocyjanurowych - Google Patents

Abstract

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania pianek poliuretanowo - poliizocyjanurowych, polegający na reakcji polimerycznego 4,4'-diizocyjanianodifenylometanu z poliolem przy udziale 33 - procentowego roztworu octanu potasu w glikolu dietylenowym, 33 - procentowego roztworu trietylenodiaminy w glikolu dipropylenowym, kopolimeru polisiloksanopolioksyetylenopolioksypropylenowego, fosforanu tri(2-chloro-1-metylowoetylowego), mieszaniny składającej się z 1,1,1,3,3-pentafluorobutanu i 1,1,1,2,3,3,3-heptafluoropropanu oraz napełniacza naturalnego w postaci zmielonej kory dębu, sosny, modrzewia, buku, jabłoni, gruszy lub topoli, a zwłaszcza dębu. Sposób charakteryzuje się tym, że reakcję prowadzi się dodając do receptury zmieloną korę w ilości od 5% mas. (15,9 g) do 25% mas. (79,3 g), najkorzystniej od 5% mas. (15,9 g) do 20% mas. (63,4 g) w stosunku do sumy mas poliolu i poliizocyjanianu.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania sztywnych pianek poliuretanowo-poliizocyjanurowych, zwłaszcza metodą jednostopniową. Sztywne pianki poliuretanowe stanowią drugą grupę materiałów, do produkcji których wykorzystuje się szeroką gamę surowców. Podstawowymi składnikami poliuretanów są poliole i poliizocyjaniany. Poliole w znacznym stopniu decydują o właściwościach wytwarzanych materiałów poliuretanowych. Zawierają one w swej budowie grupy hydroksylowe (OH), które reagując z grupami izocyjanianowymi (NCO), tworzą wiązania uretanowe. Izocyjaniany stanowią drugi, obok polioli, podstawowy składnik układów PUR. Spełniają one trzy podstawowe zadania wynikające z dużej reaktywności grupy izocyjanianowej: są reagentami, które w połączeniu ze składnikami poliolowymi tworzą gęsto usieciowaną matrycę PUR; reagując z grupami hydroksylowymi dostarczają ciepło do odparowania fizycznego środka spieniającego; reagują z wodą generując ditlenek węgla, który powoduje spienianie mieszaniny reakcyjnej (Mc Neil J., Urethane Technology International, 2007, 24, 34, Ionescu M., Chemistry and Technology of Polyols for polyurethanes, Rapra Technology Ltd, Shawbury, 2008, Paciorek-Sadowska J., Badania nad wpływem pochodnych kwasu borowego i N,N'-di(hydroksymetylo)mocznika na właściwości sztywnych pianek poliuretanowo-poliizocyjanurowych, Wydawnictwo Uniwersytetu Kazimierza Wielkiego, 2011 rok., Carnicer J., Global flexible polyurethane markets: present and future trends, FSK Congess, Dow Polyurethanes, 23-2411.20015, Heidelberg, Niemcy). Wymagania stawiane wyrobom poliuretanowym zmuszają do uwzględnienia w recepturze piankowej licznych substancji pomocniczych: poroforów, katalizatorów, substancji powierzchniowo czynnych, napełniaczy, opóźniaczy palenia (Lee K.-Y., Nam K.-G., Park S.-K., Oh S.-K, Effects of the catalyst contents on properties and the simulation of flow behawior in the foaming processes of rigid polyurethane, Polyurethanes EXPO 2003, 1-3.10, Orlando, USA, Miller J. W., Hoffman R. F., Hohl P.

C. , Surfactants and catalysts for HFC-245fa appliance foams, Polyurethanes EXPO 2002, 13-16. 10. 2002, Salt Lake City, USA, Paciorek-Sadowska J., Badania nad wpływem pochodnych kwasu borowego i N,N'-di(hydroksymetylo)mocznika na właściwości sztywnych pianek poliuretanowo-poliizocyjanurowych, Wydawnictwo Uniwersytetu Kazimierza Wielkiego, 2011 rok). Zwiększenie zainteresowania materiałami piankowymi spowodowało w ostatnich latach zainteresowanie zrównoważonym rozwojem, polegającym na wprowadzeniu do ich receptury surowców ze źródeł odnawialnych. Jest to wynikiem współczesnych problemów związanych z wyczerpywaniem się tradycyjnych źródeł surowcowych opartych na surowcach kopalnych, których przetwarzanie powoduje zresztą nadmierne zanieczyszczenie środowiska naturalnego (Białkowska A., Wirpsza Z.,Polimery, 2002, 47(10), 706., Wall C., Kircherer A., Designing sustainable product using eco-efficiency analysis, Polyurethane 2005, Technical Conference and Trade Fair, 17-19 October, Houston 2005, Lubczak J., Chmiel-Szukiewicz E., Duliban J., GłowaczCzerwonka D., Lubczak R., Lukasiewicz B., Zarzyka I., Łodyga A., Tyński P., Kozioł M., Majerczyk Z., Minda-Data D.: Przemysł Chemiczny, 2014, 10, 1690. DOI:10.12916/przemchem.2014.1690, Randall

D. , Lee S. The polyurethanes books, Willey Ltd., 2002., Prociak A., Materiały poliuretanowe nowej generacji, Wydawnictwo Politechniki Krakowskiej, Kraków, 2008, Rokicki G. Piotrowska A.: Patent PL 194121, 2007., Danowska M., Piszczyk Ł., Strankowski M., Gazda M. Haponiuk J. T.: Journal Appl. Polym. Sci., 2013, 130, 4, 2272). Proekologiczne działania stały się istotnym elementem rozwoju przemysłu tworzyw PUR. Prowadzone działania dotyczą głównie zastąpienia częściowego lub całkowitego polioli pochodzenia petrochemicznego ich roślinnymi odpowiednikami (Cabulis U., Sevastyanova I., Andersons J., Beverte I.: Polimery, 2014, 59, 3, 207. DOI:dx.doi.org/10.14314/polimery.2014.207, Prociak A.: Polimery, 2008, 53, 3, 195., Patent USA 7674925, 2010). Obecne trendy w technologii poliuretanów dążą do opracowania biorozkładalnych materiałów polimerowych, przy zastosowaniu bionapełniaczy do polimerów syntetycznych. Takie materiały, wykazując dobre właściwości użytkowe, byłyby podatne do rozpadu pod wpływem czynników biologicznych oraz atmosferycznych po okresie użytkowania.

Istotą wynalazku jest sposób wytwarzania sztywnych pianek poliuretanowo-poliizocyjanurowych w reakcji polimerycznego 4,4’-diizocyjanianodifenylometanu z poliolem będącym produktem oksypropylenowania sorbitolu o Loh = 495 mg KOH/g, przy udziale 33-procentowego roztworu octanu potasu w glikolu dietylenowym, 33-procentowego roztworu trietylenodiaminy w glikolu dietylenowym, kopolimeru polisiloksanopolioksy-etylenopolioksypropylenowego, fosforanu tri(2-chloro-1-metylowoetylowego), mieszaniny składającej się z 1,1,1,3,3-pentafluorobutanu i 1,1,1,2,3,3,3-heptafluoropropanu oraz napełniacza naturalnego, charakteryzujący się tym, że reakcję prowadzi się dodając jako napełniacz do

PL 229 789 B1 przedmieszki poliuretanowej zmieloną korę z drzew liściastych i iglastych sosny, modrzewia, buku, jabłoni, gruszy, topoli, a zwłaszcza dębu, w ilości od 5% mas. do 25% mas., korzystnie25% w stosunku do sumy mas poliolu i poliizocyjanianu.

Zaletą sposobu według wynalazku jest sposób wytwarzania sztywnych pianek poliuratanowo-poliizocyjanurowych wzbogaconych tanim i ekologicznym produktem pochodzenia naturalnego, o zmniejszonej palności według PN-76/C-89020, zmniejszonej kruchości według ASTM C-421-61, zmniejszonym współczynniku przewodzenia ciepła według PN-ISO 8301 w stosunku do pianki wzorcowej, bez dodatku napełniacza w postaci zmielonej kory dębowej.

Przedmiot wynalazku przedstawiony został na przykładach wykonania:

P r z y k ł a d 1 (w częściach masowych). Przedmieszkę sporządzoną z 66,8 (IR) produktu oksypropylenowania sorbitolu (Rokopol RF-551) o Loh = 495 mg KOH/g; 5,4 kopolimeru polisiloksanopolioksyetylenopolioksypropylenowego; 8,0 33-procentowego roztworu octanu potasu w glikolu dietylenowym; 3,2 33-procentowego roztworu trietylenodiaminy; 32,69 mieszaniny składającej się z 1,1,1,3,3-pentafluorobutanu i heptafluoropropanu i 15,9 zmielonej kory dębowej miesza się z 250,6 polimerycznym 4,4’-diizocyjanianodifenylometanu o zawartości grup - NCO 31% i wlewa się do otwartej formy. Otrzymuje się sztywną piankę poliuretanowo - poliizocyjanurową o gęstości pozornej 48,43 kg/m³ (DIN 53420, ISO 845:1988); kruchości 31,14% (ASTM-C-421-61), wytrzymałości na ściskanie w kierunku równoległym do wzrostu 320,98 kPa (DIN 53577) ISO 844:1993, współczynniku przewodzenia ciepła 24,0 mW/m K (PN-ISO 8301), indeksie tlenowym 26,1% (PN-EN ISO 4589-2:2006).

P r z y k ł a d 2 (w częściach masowych). Przedmieszkę sporządzoną z 66,8 (IR) produktu oksypropylenowania sorbitolu (Rokopol RF-551) o Loh = 495 mg KOH/g; 5,4 kopolimeru polisiloksanopolioksyetylenopolioksypropylenowego; 8,0 33-procentowego roztworu octanu potasu w glikolu dietylenowym; 3,2 33-procentowego roztworu trietylenodiaminy; 32,69 mieszaniny składającej się z 1,1,1,3,3-pentafluorobutanu i heptafluoropropanu i 31,8 zmielonej kory dębowej miesza się z 250,6 polimerycznym 4,4’-diizocyjanianodifenylometanu o zawartości grup - NCO 31% i wlewa się do otwartej formy. Otrzymuje się sztywną piankę poliuretanowo - poliizocyjanurową o gęstości pozornej 48,78 kg/m³ (DIN 53420, ISO 845:1988); kruchości 23,42% (ASTM-C-421-61), wytrzymałości na ściskanie w kierunku równoległym do wzrostu 260,62 kPa (DIN 53577) ISO 844:1993, współczynniku przewodzenia ciepła 24,1 mW/mK (PN-ISO 8301) , indeksie tlenowym 26,0% (PN-EN ISO 4589-2:2006).

P r z y k ł a d 3 (w częściach masowych). Przedmieszkę sporządzoną z 66,8 (IR) produktu oksypropylenowania sorbitolu (Rokopol RF-551) o Loh = 495 mg KOH/g; 5,4 kopolimeru polisiloksanopolioksyetylenopolioksypropylenowego; 8,0 33-procentowego roztworu octanu potasu w glikolu dietylenowym; 3,2 33-procentowego roztworu trietylenodiaminy; 32,69 mieszaniny składającej się z 1,1,1,3,3-pentafluorobutanu i heptafluoropropanu i 47,5 zmielonej kory dębowej miesza się z 250,6 polimerycznym 4,4’-diizocyjanianodifenylometanu o zawartości grup - NCO 31% i wlewa się do otwartej formy. Otrzymuje się sztywną piankę poliuretanowo - poliizocyjanurową o gęstości pozornej 50,18 kg/m³ (DIN 53420, ISO 845:1988); kruchości 22,69% (ASTM-C-421-61), wytrzymałości na ściskanie w kierunku równoległym do wzrostu 250,09 kPa (DIN 53577) ISO 844:1993, współczynniku przewodzenia ciepła 24,1 mW/m K (PN-ISO 8301), indeksie tlenowym 25,9% (PN-EN ISO 4589-2:2006).

P r z y k ł a d 4 (w częściach masowych). Przedmieszkę sporządzoną z 66,8 (IR) produktu oksypropylenowania sorbitolu (Rokopol RF-551) o Loh = 495 mg KOH/g; 5,4 kopolimeru polisiloksanopolioksyetylenopolioksypropylenowego; 8,0 33-procentowego roztworu octanu potasu w glikolu dietylenowym; 3,2 33-procentowego roztworu trietylenodiaminy; 32,69 mieszaniny składającej się z 1,1,1,3,3-pentafluorobutanu i heptafluoropropanu i 63,4 zmielonej kory dębowej miesza się z 250,6 polimerycznym 4,4’-diizocyjanianodifenylometanu o zawartości grup - NCO 31% i wlewa się do otwartej formy. Otrzymuje się sztywną piankę poliuretanowo - poliizocyjanurową o gęstości pozornej 50,19 kg/m³ (DIN 53420, ISO 845:1988); kruchości 21,14% (ASTM-C-421-61), wytrzymałości na ściskanie w kierunku równoległym do wzrostu 174,93 kPa (DIN 53577) ISO 844:1993, współczynniku przewodzenia ciepła 24,0 mW/mK (PN-ISO 8301), indeksie tlenowym 25,1% (PN-EN ISO 4589-2:2006).

P r z y k ł a d 5 (w częściach masowych). Przedmieszkę sporządzoną z 66,8 (IR) produktu oksypropylenowania sorbitolu (Rokopol RF-551) o Loh = 495 mg KOH/g; 5,4 kopolimeru polisiloksanopolioksyetylenopolioksypropylenowego; 8,0 33-procentowego roztworu octanu potasu w glikolu dietylenowym; 3,2 33-procentowego roztworu trietylenodiaminy; 32,69 mieszaniny składającej się z 1,1,1,3,3-pentafluorobutanu i heptafluoropropanu i 79,3 zmielonej kory dębowej miesza się z 250,6 polimerycznym 4,4’-diizocyjanianodifenylometanu o zawartości grup - NCO 31% i wlewa się do otwartej formy. Otrzymuje się sztywną piankę poliuretanowo - poliizocyjanurową o gęstości pozornej 50,21 kg/m³ (DIN

PL 229 789 B1

53420, ISO 845:1988); kruchości 20,9% (ASTM-C-421-61), wytrzymałości na ściskanie w kierunku równoległym do wzrostu 165,36 kPa (DIN 53577) ISO 844:1993, współczynniku przewodzenia ciepła 21,0 mW/m-K (PN-ISO 8301), indeksie tlenowym 25,0% (PN-EN ISO 4589-2:2006).

Claims (1)

1. Sposób wytwarzania sztywnych pianek poliuretanowo-poliizocyjanurowych w reakcji polimerycznego 4,4’-diizocyjanianodifenyIometanu z poliolem będącym produktem oksypropylenowania sorbitolu o Loh = 495 mg KOH/g, przy udziale 33-procentowego roztworu octanu potasu w glikolu dietylenowym, 33-procentowego roztworu trietylenodiaminy w glikolu dietylenowym, kopolimeru polisiloksanopolioksy-etylenopolioksypropylenowego, fosforanu tri(2-chloro-1-metylowoetylowego), mieszaniny składającej się z 1,1,1,3,3-pentafluorobutanu i 1,1,1,2,3,3,3-heptafluoropropanu oraz napełniacza naturalnego w postaci zmielonej kory dębowej, znamienny tym, że reakcję prowadzi się dodając jako napełniacz do przedmieszki poliuretanowej zmieloną korę z drzew liściastych i iglastych sosny, modrzewia, buku, jabłoni, gruszy, topoli) a zwłaszcza dębu, w ilości od 5% mas. do 25% mas., korzystnie 25% mas. w stosunku do sumy mas poliolu i poliizocyjanianu