PL230294B1 - Sposób otrzymywania spienionego hybrydowego nanokompozytu poliuretanowego - Google Patents

Sposób otrzymywania spienionego hybrydowego nanokompozytu poliuretanowego

Info

Publication number
PL230294B1
PL230294B1 PL408051A PL40805114A PL230294B1 PL 230294 B1 PL230294 B1 PL 230294B1 PL 408051 A PL408051 A PL 408051A PL 40805114 A PL40805114 A PL 40805114A PL 230294 B1 PL230294 B1 PL 230294B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
polyol component
component
poss
amount
isocyanate
Prior art date
Application number
PL408051A
Other languages
English (en)
Other versions
PL408051A1 (pl
Inventor
Krzysztof Pielichowski
Edyta Hebda
Sławomir Michałowski
Jan Pielichowski
Małgorzata Jancia
Jan Ozimek
Original Assignee
Politechnika Krakowska Im Tadeusza Kosciuszki
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 Politechnika Krakowska Im Tadeusza Kosciuszki filed Critical Politechnika Krakowska Im Tadeusza Kosciuszki
Priority to PL408051A priority Critical patent/PL230294B1/pl
Publication of PL408051A1 publication Critical patent/PL408051A1/pl
Publication of PL230294B1 publication Critical patent/PL230294B1/pl

Links

Landscapes

  • Polyurethanes Or Polyureas (AREA)

Description

Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywania spienionego hybrydowego nanomateriału poliuretanowego, takiego jak nanohybrydowa pianka poliuretanowa, zawierającego nieorganiczne związki krzemu jako środek modyfikujący oraz poprawiający właściwości i rozszerzający ich zastosowanie.
Wytwarzane powszechnie pianki poliuretanowe mogą zawierać różne napełniacze nieorganiczne, m.in. nanokrzemionkę, krzemiany warstwowe, ditlenek tytanu, glinki, i napełniacze organiczne, np. celulozę. Obecnie obserwuje się wzrost zainteresowania spienionymi materiałami poliuretanowymi o polepszonych właściwościach fizykochemicznych przeznaczonych do zastosowań m.in. w medycynie.
Typowe pianki poliuretanowe wytwarza się według znanych i opisanych szeroko w literaturze sposobów na drodze reakcji składnika poliolowego i składnika poliizocyjanianowego w obecności katalizatora, z użyciem substancji powierzchniowo czynnych wspomagających ujednorodnienie materiałów wyjściowych oraz środków porotwórczych. Obszerny przegląd tych metod został opublikowany w publikacji książkowej „Poliuretany-chemia, technologia, zastosowanie”, WNT, Warszawa 1991.
Wiadomo, że korzystnymi poliizocyjanianami do wytwarzania pianek poliuretanowych są 4,4'-diizocyjanianu difenylometanu (MDI). Stosowany tu skrót MDI dotyczy poliizocyjanianów wybranych spośród izomerów diizocyjanianów difenylometanu, poliizocyjanianów polimetylenopolifenylenu i ich pochodnych zawierających w cząsteczce przynajmniej dwie grupy izocyjanianowe. Obok grup izocyjanianowych takie związki mogą dodatkowo zawierać grupy karbodiimidowe, uretanoiminowe, izocyjanuranowe, uretanowe, alofanianowe, mocznikowe lub biuretowe. MDI można otrzymać przez kondensację aniliny z formaldehydem z następującym dalej fosgenowaniem. Otrzymany produkt nazywa się surowym MDI. Przez frakcjonowanie surowego MDI można otrzymać polimeryczny MDI i czysty MDI. Surowy, polimeryczny lub czysty MDI można poddawać reakcji z poliolami lub poliaminami otrzymując modyfikowany MDI. MDI zawiera korzystnie średnio od 2 do 3,5 grup izocyjanianowych w cząsteczce. Całkowita ilość poliizocyjanianu stosowanego do wytwarzania pianki poliuretanowej powinna być wystarczająca dla zapewnienia wskaźnika reakcji izocyjanianowej wynoszącego typowo od 60 do 300. Wskaźnik reakcji izocyjanianowej wynoszący 100 odpowiada jednej grupie izocyjanianowej na atom wodoru reaktywny w stosunku do grupy izocyjanianowej, zawarty w wodzie i kompozycji poliolowej.
Poliole nadające się do wytwarzania pianek poliuretanowych opartych na poliizocyjanianach obejmują substancje, które zawierają dwie lub więcej grup z aktywnym atomem wodoru zdolnych do ulegania reakcji z izocyjanianem. Korzystne wśród takich związków są substancje zawierające w cząsteczce przynajmniej dwie grupy hydroksylowe, pierwszorzędowe lub drugorzędowe aminy, kwasy karboksylowe. Związki zawierające przynajmniej dwie grupy hydroksylowe w cząsteczce są szczególnie zalecane, ze względu na ich pożądaną reaktywność z poliizocyjanianami. Przykładowo, przy wytwarzaniu pianek poliuretanowych stosuje się poliole, takie jak polieterole, poliestrole, żywice acetalowe zakończone wieloma grupami hydroksylowymi, aminy i poliamidy zakończone grupami hydroksylowymi.
Substancjami powierzchniowo czynnymi, wspomagającymi ujednorodnienie materiałów wyjściowych w procesach wytwarzania pianek poliuretanowych są emulgatory, takie jak sole sodowe kwasów tłuszczowych, sole kwasów tłuszczowych z aminami oraz oleje silikonowe, np.: oleinian dietanoloaminy, stearynian dietanoloaminy, rycynolan dietanoloaminy, sole kwasów sulfonowych.
Środek porotwórczy składa się zasadniczo z wody. Woda reaguje z izocyjanianem z mieszaniny reakcyjnej tworząc gazowy ditlenek węgla, spieniając w ten sposób kompozycję poliuretanową. Jeśli jest to konieczne, środek porotwórczy oprócz wody może zawierać dodatkowo węglowodór, halogenowęglowodór lub ich kombinację. Można też stosować lotne ciecze, takie jak halogenowęglowodory lub niskowrzące węglowodory, takie jak pentan i/lub jego izomery.
Obok powyżej opisanych składników, podczas wytwarzania pianek poliuretanowych pożądane jest stosowanie katalizatorów. W tym celu stosuje się dowolny katalizator do systemów poliuretanowych, włącznie ze związkami w postaci trzeciorzędowych amin i związkami metaloorganicznymi. Przykłady stosowanych w tych procesach trzeciorzędowych związków aminowych obejmują m.in. trietylenodiaminę, N-metylomorfolinę, Ν,Ν-dimetylocykloheksyloaminę, a przykłady związków metaloorganicznych obejmują katalizatory ołowioorganiczne, żelazoorganiczne i cynoorganiczne, przy czym spośród nich korzystnie jest stosować związki cynoorganiczne. Typowe katalizatory cynowe stosowane w procesie wytwarzania pianek poliuretanowych to chlorek cyny(ll) i sole cyny z kwasami karboksylowymi.
W ostatnich latach obserwuje się wzrost zainteresowania organiczno-nieorganicznymi polimerami hybrydowymi, które ze względu na swoje unikalne właściwości mogą znaleźć zastosowanie w różnych dziedzinach przemysłu. Jedną z dróg prowadzących do uzyskania takich polimerów hybrydowych
PL 230 294 Β1 stanowi wbudowanie grupy nieorganicznej w łańcuchy tradycyjnych elastomerów organicznych. Realizuje się to przy użyciu m.in. cząstek poliedrycznych silseskwioksanów (POSS, Polyhedral Oligomeric SilSesquioxanes) jako składników nieorganicznych. Pojęcie „poliedryczne oligosilseskwioksany” jest używane w literaturze do opisu szerokiej rodziny związków zbudowanych z trójfunkcyjnych jednostek krzemianowych T, w których na jeden atom krzemu przypada półtora atomu tlenu ([RSIO3.2]n. gdzie R jest praktycznie dowolnym podstawnikiem organicznym lub atomem wodoru, a n jest liczbą całkowitą przyjmującą z reguły wartości 6, 8, 10 lub 12).
Z literatury znane są sposoby wytwarzania elastomerów poliuretanowych zawierających poliedryczne oligosilseskwioksany (POSS), np. opisane w pracy Β.Χ. Fu i współpracowników [Β.Χ. Fu, B.S. Hsiao, H. White, M. Rafailovich, P.T. Mather, H.G. Jeon, S. Phillips, J. Lichtenhan, J. Schwab; Polym. Int., 49 (2000) 437],
Szeroki przegląd metod syntezy, zastosowań oraz wybranych właściwości grupy elastomerów nanohybrydowych zawierających wbudowane chemicznie poliedryczne silseskwioksany (POSS) zaprezentowano w artykule B. Janowski, K. Pielichowski „Polimery nanohybrydowe zawierające poliedryczne oligosilseskwioksany”; Polimery, 2008, 53, nr 2, str. 87-98.
W opisie patentowym CN103102467 ujawniono sposób wytwarzania wolnego od halogenów, nanokompozytowego elastomeru poliuretanowego o zmniejszonej palności, zawierającego klatki silseskwioksanowe. Sposób syntezy tego typu materiałów obejmował kilka etapów. Najpierw mieszano POSS z izocyjanianem otrzymując roztwór, który suszono i mielono do uzyskania proszku. Otrzymany proszek (zmodyfikowany POSS izocyjanianem) mieszano z glikolem polioksytetrametylenowym, dodając kolejną porcję świeżego izocyjanianu oraz przedłużacz łańcucha czyli 1,4-butanodiol. Zsyntezowany materiał wylewano do formy i sieciowano w temperaturze 50-60°C otrzymując nanokompozytowy elastomer poliuretanowy zawierający klatki POSS. Materiał ten ma doskonałe działanie bezhalogenowego opóźniacza płomienia i może być szeroko stosowany w produkcji sztucznej skóry i osłon kabli.
Z kolei opis patentowy CN102617823 ujawnia sposób wytwarzania nanokompozytowego elastomeru poliuretanowego, w którym klatki POSS zostały wprowadzone w końcowym etapie wytwarzania elastomeru, wraz z 1,4-butanodiolem pełniąc razem z nim rolę przedłużacza łańcucha. Otrzymany materiał wykazuje dobre właściwości błonotwórcze i odporność cieplną. Gdy zawartość POSS zwiększa się od 0 do 10%, temperatura zeszklenia zmodyfikowanego poliuretanu zmienia się o 4,7°C, tj. od -33,5°C do -28,8°C, a temperatura topnienia wzrosła o 10,2°C, tj. od 44,3°C do 54,5°C.
Ponadto z opisu zgłoszenia patentowego CN102585153 znany jest sposób otrzymywania spienionego hybrydowego nanomateriału poliuretanowego w reakcji składnika poliizocyjanianowego (korzystnie w postaci polimerycznego diizocyjanianu difenylometanu) i składnika poliolowego w obecności katalizatora w ilości 1-2% w postaci aminy trzeciorzędowej (trimetylenodiaminyjako 33% roztwór w glikolu dipropylenowym) lub/i w postaci metaloorganicznych związków cyny (dilaurynian dibutylocyny), z dodatkiem modyfikującym w postaci okta(3-3-hydroksy-3-metylobutylodimetylosiloksy)POSS. Sposób polega na zmieszaniu poliolu, katalizatora aminowego i cynowego z dimetyloamino fenolem, środkiem spieniającym, okta(3-3-hydroksy-3-metylobutylodimetylosiloksy)POSS. Reakcję składnika poliolowego ze składnikiem izocyjanianowym prowadzi się w obecności poroforów w postaci wody i cyklopentanu.
Nie natrafiono jednak dotychczas ani w literaturze fachowej, ani patentowej na rozwiązania dotyczące spienionego hybrydowego nanomateriału poliuretanowego, zawierającego poliedryczny oligosilseskwioksan (POSS) zawierający dwie grupy hydroksylowe o różnej rzędowości jako środek modyfikujący ich właściwości fizykochemiczne.
Celem niniejszego wynalazku jest opracowanie metody otrzymywania nowych spienionych poliuretanowych nanomateriałów hybrydowych zawierających poliedryczny oligosilseskwioksan w postaci PHI-POSS, zapewniający uzyskanie materiałów o polepszonych właściwościach, w tym właściwościach mechanicznych, termicznych i obniżonej chłonności wody.
Podstawowym problemem, który należy rozwiązać dla realizacji tak postawionego celu jest to, czy zastosowanie modyfikatora w postaci PHI-POSS umożliwi uzyskanie spienionych poliuretanowych nanomateriałów hybrydowych o polepszonych lub przynajmniej porównywalnych parametrach, jak parametry pianek poliuretanowych otrzymywanych przy zastosowaniu znanego modyfikatora w postaci OCTA-POSS, i to w typowych dla OCTA-POSS warunkach prowadzenia syntezy pianek.
Tak postawione zagadnienie techniczne rozwiązano dzięki zastosowaniu w znanym procesie wytwarzania spienionych materiałów poliuretanowych dodatku modyfikującego w postaci funkcjonalizowanego dwoma grupami hydroksylowymi PHI-POSS (1,2-propanodiolizobutyl POSS), wprowadzanego do
PL 230 294 Β1 środowiska reakcji składnika poliolowego z grupy polieteroli i poliestroli ze składnikiem poliizocyjanianowym poprzez wytworzenie jednorodnej mieszaniny poliedrycznych oligosilseskwioksanów ze składnikiem poliolowym w wyniku wymieszania z dodatkiem rozpuszczalnika przy użyciu homogenizatora ultradźwiękowego.
Nanohybrydowy dodatek stosowany w sposobie otrzymywania pianek według niniejszego wynalazku stanowi poliedryczny oligosilseskwioksan (PHI-POSS), który zawiera dwie grupy hydroksylowe zdolne do reakcji z poliizocyjanianem, oraz rozpuszcza się w składniku poliolowym i w rozpuszczalnikach organicznych o temperaturach wrzenia w zakresie 50-70°C, zwłaszcza takich jak tetrahydrofuran (THF), aceton, chloroform lub heksan.
Stwierdzono, że ilość wspomnianego nanododatku (PHI-POSS) stosowanego przy otrzymywaniu pianek poliuretanowych wytwarzanych według wynalazku, która umożliwia modyfikację własności fizycznych pianki, wynosi 1 do 15 części masowych, a korzystnie 5 do 15 części masowych, w odniesieniu do składnika poliolowego.
Zgodnie z wynalazkiem, sposób otrzymywania spienionego hybrydowego nanomateriału poliuretanowego na drodze reakcji składnika poliolowego z grupy polieteroli i składnika poliizocyjanianowego w obecności katalizatora, z użyciem substancji wspomagających ujednorodnienie użytych materiałów oraz środków porotwórczych i dodatków modyfikujących właściwości otrzymywanego materiału, wybranych z grupy poliedrycznych oligosilseskwioksanów, charakteryzuje się tym, że jako dodatek modyfikujący stosuje się PHI-POSS (1,2-propanodiolizobutyl POSS), który zawiera dwie grupy hydroksylowe zdolne do reakcji z poliizocyjanianem oraz jest rozpuszczalny w składniku poliolowym i w rozpuszczalnikach organicznych o temperaturach wrzenia w zakresie 50-70°C, zwłaszcza takich jak tetrahydrofuran, aceton, chloroform lub heksan, przy czym dodatek modyfikujący wprowadza się do mieszaniny reakcyjnej wraz ze składnikiem poliolowym w postaci jednorodnej mieszaniny, w której udział tego dodatku wynosi 1 do 15 cz. m., w odniesieniu do składnika poliolowego.
W sposobie według wynalazku, jednorodną mieszaninę stosowanego poliedrycznego oligosilseskwioksanu (PHI-POSS) ze składnikiem poliolowym otrzymuje się przez jego wymieszanie z dodatkiem przynajmniej jednego ze wspomnianych rozpuszczalników, korzystnie tetrahydrofuranu w ilości 0,75-1,5 ml rozpuszczalnika/1 g POSS, a następnie homogenizację ultradźwiękową.
Mieszaninę reakcyjną składnika poliolowego zawierającego PHI-POSS, ze składnikiem poliizocyjanianowym sporządza się w sposób jednoetapowy, mieszając składniki przy stosunku grup izocyjanianowych pochodzących ze składnika poliizocyjanianowego do grup wodorotlenowych pochodzących od grup składnika poliolowego wynoszącym od 0,8 do 1,5.
Korzystnie, używany w sposobie według wynalazku składnik poliolowy jest polieterem o funkcyjności 2 do 5 i liczbie OH od 50 do 700, a składnik poliizocyjanianowy jest izocjanianem o funkcyjności równej lub powyżej 2 i zawartości grup izocyjanianowych od 15 do 50%.
W szczególności jako składnik izocyjanianowy stosuje się diizocyjanian toluilenu, heksametylenu, diizocyjanian izoforonu, a korzystniej polimeryczny diizocyjanian difenylometanu (PMDI).
Według wynalazku, jako składnik do syntezy hybrydowego nanomateriału poliuretanowego korzystnie stosuje się polieterol lub poliestrol zawierający PHI-POSS w ilościach 5 do 15 cz. mas. w odniesieniu do składnika poliolowego.
Ponadto według wynalazku stosuje się katalizatory reakcji polioli z izocyjanianem, takie jak: katalizatory aminowe, zwłaszcza katalizator aminowy o wzorze C15H36N4 (N,N-bis[3-(dimetyloamino)propylo]-N’,N’-dimetylopropano-1,3-diamina) lub katalizator aminowy o wzorze C6H12N2 (1,4-diazabicyclo[2.2.2]oktan, DABCO) lub trietylenodiamina, lub metaloorganiczne związki cyny. W sposobie według wynalazku katalizatory stosuje się w ilościach 0,1 do 2% wagowych w odniesieniu do składnika poliolowego.
Sposób według wynalazku jest korzystnie prowadzić w obecności wody wytwarzającej CO2 w reakcji z izocyjanianem, w ilości 1 do 4% mas.
Obok wody można stosować razem z nią lub oddzielnie porofor fizyczny taki jak n-pentan, cyklopentan, eter naftowy, w ilościach od 10 do 20% mas.
Korzystnie jest ponadto w sposobie według wynalazku stosować jako środek powierzchniowo czynny olej silikonowy, zwłaszcza kopolimer na bazie polioksyalkilowanego metylosiloksanu (SR-321), w ilości od 1 do 2% mas.
Według wynalazku korzystnie jest zastosowanie jako składnika poliolowego w ilości 100 cz. mas. i zawierających PHI-POSS w ilościach 5 do 15 cz. mas. w odniesieniu do składnika poliolowego oraz
PL 230 294 Β1
PMDI w ilości 135 do 150 cz. mas. Oprócz izocyjanianu PMDI korzystnie stosować można diizocyjanian toluilenu, heksametylenu, diizocyjanian izoforonu w ilości 80 do 150 cz. mas.
Wytwarzane zgodnie z wynalazkiem spienione materiały hybrydowe cechują się tym, że prekursory nadal przynajmniej częściowo zachowują integralność. Zastosowanie PHI-POSS do wytwarzania hybrydowych spienionych materiałów poliuretanowych powoduje poprawę sztywności spienionego materiału bez utraty udarności, stabilności wymiarowej oraz stabilności termicznej. Stosowane w tym wynalazku jako dodatek modyfikujący silseskwioksan klatkowy (PHI-POSS) zapewnia uzyskanie materiałów o założonych efektach końcowych, a zaletą ich zastosowania jest, że są chemicznie wbudowane w łańcuchy polimerowe i już w ilości 5 cz. mas. zapewniają uzyskanie oczekiwanych efektów.
Sposób według wynalazku zapewnia otrzymanie spienionych nanokompozytów poliuretanowych sztywnych i elastycznych o nowych możliwościach aplikacyjnych, umożliwiający szerokie regulowanie ich właściwości fizykochemicznych oraz zapewniające polepszone właściwości mechaniczne i termiczne.
Poniższe przykłady służą do dalszego objaśnienia niniejszego wynalazku, nie ograniczając przy tym jego zakresu.
PRZYKŁAD I (referencyjny)
Przygotowano mieszaninę składającą się z 100 cz. mas. składnika poliolowego (polieterol), wody w ilości 1,5 cz. mas., oleju silikonowego SR-321 w ilości 2 cz. mas., katalizatora aminowego Polycat-9 w ilości 1,5 cz. mas. oraz n-pentanu w ilości 11 cz. mas. Do mieszaniny dodano 135 cz. mas. mieszaniny polimerycznego diizocyjanianu difenylometanu o zawartości wolnych grup izocyjanianowych wynoszącej 31% i funkcyjności 2,7. Po dokładnym wymieszaniu spieniony materiał wylewano do otwartej formy, gdzie następował swobodny wzrost. Otrzymano 254,1 g spienionego materiału referencyjnego, którego właściwości przedstawiono w tabeli 1 i 2.
PRZYKŁAD II
Mieszaninę reakcyjną sporządzono jak w przykładzie I, z tym że zmodyfikowano ją stosując składnik dodatkowy w postaci PHI-POSS w ilości 5 cz. mas. w odniesieniu do składnika poliolowego. Jednorodną mieszaninę PHI-POSS i oksyalkilowanego sorbitolu otrzymano przez ich wymieszanie z dodatkiem rozpuszczalnika tetrahydrofuranu, a następnie homogenizację ultradźwiękową otrzymanej dyspersji. Otrzymano 260,7 g spienionego nanokompozytu, którego właściwości przedstawiono w tabeli 1 i 2.
PRZYKŁAD III
Mieszaninę sporządzono jak w przykładzie I, z tym że zmodyfikowano ją stosując składnik dodatkowy w postaci PHI-POSS w ilości 10 cz. mas. w odniesieniu do poliolu. Jednorodną mieszaninę PHIPOSS i oksyalkilowanego sorbitolu otrzymano przez ich wymieszanie z dodatkiem rozpuszczalnika THF, a następnie homogenizację ultradźwiękową. Otrzymano 267,4 g spienionego nanokompozytu, którego właściwości przedstawiono w tabeli 1 i 2.
PRZYKŁAD IV
Mieszaninę sporządzono jak w przykładzie I, z tym że zmodyfikowano ją stosując, jak w przykładzie II i III, składnik dodatkowy w postaci PHI-POSS w ilości 15 cz. mas. w odniesieniu do składnika poliolowego. Jednorodną mieszaninę PHI-POSS i oksyalkilowanego sorbitolu otrzymano przez ich wymieszanie z dodatkiem rozpuszczalnika THF, a następnie homogenizację ultradźwiękową. Otrzymano 274,0 g spienionego nanokompozytu, którego właściwości przedstawiono w tabeli 1 i 2.
PRZYKŁAD V (referencyjny)
Przygotowano mieszaninę składającą się z 100 cz. mas. składnika poliolowego (poliestrol), wody w ilości 1,5 cz. mas., oleju silikonowego SR-321 w ilości 2 cz. mas., katalizatora aminowego Polycat-9 w ilości 1,5 cz. mas. oraz n-pentanu w ilości 11 cz. mas. Do mieszaniny dodano 114 cz. mas. mieszaniny polimerycznego diizocyjanianu difenylometanu o zawartości wolnych grup izocyjanianowych wynoszącej 31% i funkcyjności 2,7. Po dokładnym wymieszaniu spieniony materiał wylewano do otwartej formy, gdzie następował swobodny wzrost. Otrzymano 244 g spienionego materiału referencyjnego, którego właściwości przedstawiono w tabeli 1.
PRZYKŁAD VI
Mieszaninę reakcyjną sporządzono jak w przykładzie V, z tym że zmodyfikowano ją stosując składnik dodatkowy w postaci PHI-POSS w ilości 5 cz. mas. w odniesieniu do składnika poliolowego. Jednorodną mieszaninę PHI-POSS i oksyalkilowanego sorbitolu otrzymano przez ich wymieszanie z dodatkiem rozpuszczalnika tetrahydrofuranu, a następnie homogenizację ultradźwiękową
PL 230 294 Β1 otrzymanej dyspersji. Otrzymano 253 g spienionego nanokompozytu, którego właściwości przedstawiono w tabeli 1.
PRZYKŁAD VII
Mieszaninę sporządzono jak w przykładzie V, z tym że zmodyfikowano ją stosując składnik dodatkowy w postaci PHI-POSS w ilości 10 cz. mas. w odniesieniu do poliolu. Jednorodną mieszaninę PHI-POSS i oksyalkilowanego sorbitolu otrzymano przez ich wymieszanie z dodatkiem rozpuszczalnika THF, a następnie homogenizację ultradźwiękową. Otrzymano 261 g spienionego nanokompozytu, którego właściwości przedstawiono w tabeli 1.
TABELA 1
Właściwości otrzymanych spienionych materiałów
Właściwości Materiały otrzymane w przykładach
I II III IV V VI VII
Gęstość pozorna [kg/m3] 48,1 54,9 57,3 64,4 57,5 64,9 70,6
Naprężenie przy ściskaniu [kPa]: Równoległe 331,4 499,1 518,0 553,0 500,9 475,2 592,9
Prostopadłe I 153,9 232,8 276,9 353,9 249,6 319,9 356,4
Prostopadle II 92,9 166,1 192,4 247,6 132,2 160,4 176,6
Przewodnictwo cieplne [mW/m-K] 21,02 21,32 20,7 21,44 20,39 21,14 21,55
Zawartość komórek zamkniętych [%] 93,5 93,3 93,5 96,3 88,9 87,3 89,4
Chłonność wody [%] 1,2 1,2 0,9 0,3 1,5 1,6 1,8
TABELA 2
Odporność termiczna materiałów w atmosferze inertnej i utleniającej (powietrze).
Właściwości Materiały otrzymane w przykładach
I II III IV
T5% [°C] 275 281 289 279
Tio% [°C] 295 300 305 297
T25% [°C] 326 330 333 328
Tso% [°C] 351 359 363 360
Ts% [°C] atm. utleń. 269 275 275 275
Tio% [°C] atm. utleń. 289 292 289 292
T25% [°C] atm. utleń. 315 316 313 317
Tso% [°C] atm. utleń. 389 389 397 398
Otrzymane wyniki (Tabela 1) pokazują, że dodatek PHI-POSS wpływa na zwiększenie wytrzymałości mechanicznej na ściskanie pianek poliuretanowych. Wzrost wytrzymałości na ściskanie jest o wiele większy, niż wynikałoby to ze wzrostu gęstości pozornej otrzymanych materiałów.
Dla układów poliuretanowych zawierających PHI-POSS otrzymane z wykorzystaniem składnika poliolowego w postaci polieterolu zaobserwowano obniżenie chłonności wody wytworzonych kompozytów nanohybrydowych, co ma duże znaczenie aplikacyjne. Kompozycje zawierające poliestrol jako składnik poliolowy nie zmieniały chłonności wody wraz ze wzrostem zawartości PHI-POSS.
Wprowadzenie PHI-POSS do układów spienionych poliuretanów nie pogarsza odporności termicznej (Tabela 2) w warunkach utleniających, natomiast w środowisku gazu obojętnego cząstki PHIPOSS wpływają na poprawę odporności termicznej otrzymanych materiałów.

Claims (12)

1. Sposób otrzymywania spienionego hybrydowego nanomateriału poliuretanowego na drodze reakcji składnika poliizocyjanianowego i składnika poliolowego z grupy polieteroli i/lub poliestroli, w obecności katalizatora, z użyciem substancji wspomagających ujednorodnienie użytych surowców i właściwości przetwórcze otrzymywanego materiału oraz środków porotwórczych i modyfikujących właściwości otrzymywanego materiału, wybranych z grupy poliedrycznych oligosilseskwioksanów, znamienny tym, że jako dodatek modyfikujący stosuje się PHIPOSS (1,2-propanodiolizobutyl POSS), który zawiera dwie grupy hydroksylowe zdolne do reakcji z poliizocyjanianem oraz jest rozpuszczalny w składniku poliolowym i w rozpuszczalnikach organicznych o temperaturach wrzenia w zakresie 50-70°C, zwłaszcza takich jak tetrahydrofuran, aceton, chloroform lub heksan, przy czym dodatek modyfikujący wprowadza się do mieszaniny reakcyjnej wraz ze składnikiem poliolowym w postaci ich jednorodnej mieszaniny, w której udział tego dodatku wynosi 1 do 15 cz. m., a korzystnie 5 do 15 cz. m., w odniesieniu do składnika poliolowego.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jednorodną mieszaninę PHI-POSS ze składnikiem poliolowym otrzymuje się przez ich wymieszanie z dodatkiem rozpuszczalnika, korzystnie tetrahydrofuranu w ilości 0,75-1,5 ml rozpuszczalnika/1 g POSS, a następnie homogenizację ultradźwiękową.
3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że mieszaninę reakcyjną składnika poliolowego zawierającą PHI-POSS, ze składnikiem poliizocyjanianowym sporządza się w sposób jednoetapowy, mieszając składniki przy stosunku grup izocyjanianowych pochodzących ze składnika poliizocyjanianowego do grup wodorotlenowych pochodzących od grup składnika poliolowego wynoszącym od 0,8 do 1,5.
4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w mieszaninie reakcyjnej stosuje się składnik poliolowy o funkcyjności 2 do 5 i liczbie OH od 50 do 700, oraz składnik poliizocyjanianowy, który jest izocjanianem o funkcyjności równej lub powyżej 2 i zawartości grup izocyjanianowych od 15 do 50%.
5. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że jako składnik izocyjanianowy stosuje się diizocyjanian toluilenu, heksametylenu, diizocyjanian izoforonu, a korzystniej polimeryczny diizocyjanian difenylometanu, w ilości od 0,1 do 2% wagowych w odniesieniu do składnika poliolowego.
6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się katalizatory reakcji izocyjanianu z poliolem, takie jak związki aminowe lub związki cyny, w ilości od 0,1 do 2% wagowych w odniesieniu do składnika poliolowego.
7. Sposób według zastrz. 6, znamienny tym, że jako katalizator reakcji izocyjanianu z poliolem stosuje się związki aminowe takie jak N,N-bis[3-(dimetyloamino)propylo]-N',N'-dimetylopropano-1,3-diamina lub 1,4-diazabicyclo[2.2.2]oktan lub trietylenodiamina.
8. Sposób według zastrz. 6, znamienny tym, że jako katalizator reakcji izocyjanianu ze składnikiem poliolowym stosuje się metaloorganiczne związki cyny.
9. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że reakcję składnika poliizocyjanianowego i składnika poliolowego prowadzi się w obecności wody w ilości 1 do 4% mas.
10. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że reakcję składnika poliizocyjanianowego i składnika poliolowego prowadzi się w obecności wody w ilości 1 do 4% mas. i poroforu fizycznego, takiego jak n-pentan, cyklopentan, eter naftowy, w ilości od 10 do 20% mas.
11. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że reakcję składnika poliizocyjanianowego i składnika poliolowego prowadzi się w obecności poroforu fizycznego, takiego jak n-pentan, cyklopentan, eter naftowy, w ilości od 10 do 20% mas.
12. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że do mieszaniny reakcyjnej dodaje się środek powierzchniowo czynny w postaci oleju silikonowego, w ilości od 1 do 2% mas.
PL408051A 2014-04-28 2014-04-28 Sposób otrzymywania spienionego hybrydowego nanokompozytu poliuretanowego PL230294B1 (pl)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL408051A PL230294B1 (pl) 2014-04-28 2014-04-28 Sposób otrzymywania spienionego hybrydowego nanokompozytu poliuretanowego

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL408051A PL230294B1 (pl) 2014-04-28 2014-04-28 Sposób otrzymywania spienionego hybrydowego nanokompozytu poliuretanowego

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL408051A1 PL408051A1 (pl) 2015-11-09
PL230294B1 true PL230294B1 (pl) 2018-10-31

Family

ID=54364797

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL408051A PL230294B1 (pl) 2014-04-28 2014-04-28 Sposób otrzymywania spienionego hybrydowego nanokompozytu poliuretanowego

Country Status (1)

Country Link
PL (1) PL230294B1 (pl)

Also Published As

Publication number Publication date
PL408051A1 (pl) 2015-11-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102149740B (zh) 多孔结构体和粘弹性聚氨酯泡沫体
CN103221446B (zh) 抗燃软质聚氨酯泡沫
CN101522742B (zh) 制备粘弹性聚氨酯泡沫材料的方法
US9410012B2 (en) Thermally stable flame resistant flexible polyurethane foam
EP2970561B1 (en) Flame retardant polyurethane foam and method for producing same
CN103003334B (zh) 具有通过烯丙基缩水甘油醚连接的侧链烷基的硅氧烷共聚物及其相关化合物,以及其作为稳定剂用于制备软质聚氨酯泡沫的应用
KR101743557B1 (ko) 통기성 및 온도둔감 특성을 향상시킨 연질 메모리폼 및 이의 제조방법
MXPA06010980A (es) Compuestos funcionalizados con silanol para la preparacion de espumas de poliuretano.
AU2014293351B2 (en) Flame resistant flexible polyurethane foam
JP2016532768A (ja) ポリウレタンフォーム及び関連する方法及び物品
CN105026497A (zh) 具有改进的阻燃性的异氰酸酯基聚合物泡沫
JP7204650B2 (ja) 粘弾性フォームの製造のために有用なポリオールブレンド
JP7678764B2 (ja) 低密度、低圧縮永久歪み、長回復時間のポリウレタンフォーム
WO2013070370A1 (en) Thermally stable flame resistant flexible polyurethane foam with reduced odor
BRPI0715043A2 (pt) mÉtodo para preparar uma espuma de poliuretano e espuma
WO2009098966A1 (ja) 低反発軟質ポリウレタンフォーム
PL230294B1 (pl) Sposób otrzymywania spienionego hybrydowego nanokompozytu poliuretanowego
Palanisamy et al. Water-blown Polyurethane/CIay Nanocomposite Foams from Castor Oil Derivative.