PT888393E - Processo para a preparacao de espumas rigidas de poliuretanos expandidas com hidrocarbonetos - Google Patents

Processo para a preparacao de espumas rigidas de poliuretanos expandidas com hidrocarbonetos Download PDF

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Description

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DESCRIÇÃO &quot; PROCESSO PARA A PREPARAÇÃO DE ESPUMAS RÍGIDAS DE POLIURETANOS EXPANDIDAS COM HIDROCARBONETOS &quot; É conhecida a realização da expansão de espumas rígidas de poliuretano com alcanos de baixo ponto de ebulição. São utilizados com vantagem alcanos cíclicos, que devido à sua condutibilidade térmica gasosa baixa conferem um extraordinário contributo para a condutibilidade térmica da espuma. Utiliza-se neste caso preferencialmente ciclopentano. A par das boas propriedades na utilização como substância isoladora para equipamentos frigoríficos verificam-se aspectos comerciais negativos. Assim devido às propriedades dissolventes do ciclopentano deve ser utilizada uma determinada qualidade de revestimento interior de poliestireno. O ciclopentano tem além disso, devido ao seu ponto de ebulição relativamente elevado de 49°C, a desvantagem de condensar a temperaturas baixas - e estas são normais na aplicação de espumas rígidas de poliuretano como substância isoladora para equipamentos frigoríficos. Devido à condensação indesejada do agente de expansão obtém-se uma sub-pressão nos alvéolos, que por sua vez deve ser compensada através de resistência da espuma mais elevada ou densidade bruta mais elevada.
Comparando com os compostos de pentano acíclicos homólogos -n- e i-pentano - o ciclopentano apresenta custos de preparação superiores. São conhecidos desde há muito sistemas expandidos para espumas rígidas de -2- poliuretano. As condutibilidades térmicas gasosas mais elevadas são contudo desvantajosas em comparação com o ciclopentano, do que resultam sistemas com espumas com um poder de isolamento calorífico inferior.
Além disso a solubilidade do n- e i-pentano é nitidamente inferior à do ciclopentano, o que tem uma influência negativa sobre a segurança da produção e aderência da espuma a revestimentos.
Foi objecto da presente invenção o desenvolvimento de uma espuma expandida com n- ou c-pentano em que as desvantagens acima referidas foram ultrapassadas.
Surpreendentemente verificou-se que formulações de polióis à base de aminas aromáticas, sacarose e propilenoglicol proporcionam espumas com boa aderência com um valor de condutibilidade térmica baixo. A solubilidade dos pentanos acíclicos satisfazia todas as exigências.
Deste modo é objecto da presente invenção um processo para a preparação de espumas rígidas de uretano contendo opcionalmente grupos ureia e isocianato, caracterizado por uma espuma rígida de poliuretano ser preparada por reacção de a) um poli-isocianato aromático com b) um componente poliol contendo uma média de pelo menos 3 átomos de hidrogénio reactivos relativamente aos isocianatos, contendo 1) 30 até 80% em peso de um poliéter iniciado por uma amina aromática com um peso molecular de 300 até 700 à base de 70 -3- até 100% em peso de óxido de 1,2-propileno e 0 até 30% em peso de óxido de etileno 2) 10 até 40% em peso de um poliéter essencialmente iniciado por sacarose de peso molecular 400 até 1000 à base de 70 até 100% em peso de óxido de 1,2-propileno e 0 até 30% em peso de óxido de etileno 3) 5 até 30% em peso de um poliéter iniciado por propilenoglicol de peso molecular 500 até 1500 à base de 70 até 100% em peso de óxido de 1,2-propileno e 0 até 30% em peso de óxido de etileno 4) n- e/ou i-pentano como agente de expansão 5) água 6) adjuvantes e aditivos opcionais em que a % em peso dos componentes 1), 2) e 3) perfaz 100.
Entende-se por poliéteres iniciados por amina aromática preferencialmente aqueles à base de o-toluilenodiamina. Faz-se reagir este iniciador preferencialmente com óxido de 1,2-propileno. Os pesos moleculares destes poliéteres encontram-se preferencialmente entre 300 e 800, mais preferencialmente entre 500 e 600. Em formulações de polióis o teor preferido de poliéter de amina aromática é de 30 até 80% em peso, mais preferencialmente 35 até 70% em peso.
Os poliéteres iniciados por sacarose são preparados prefe- -4- rencialmente por reacção com óxido de 1,2-propileno; opcionalmente é utilizado como co-iniciador o dietileno glicol, etileno glicol ou propilenoglicol em teores de 10 até 30% em peso.
Os pesos moleculares encontram-se preferencialmente entre 400 e 1000, mais preferencialmente entre 500 e 600. Em formulações de polióis o teor preferido de poliéter iniciado por sacarose é de 10 até 40% em peso, mais preferencialmente 15 até 35% em peso.
Os poliéteres iniciados por propilenoglicol são igualmente preparados preferencialmente por reacção com óxido de 1,2-propileno. São utilizados preferencialmente poliéteres com um peso molecular entre 500 e 1500, mais preferencialmente entre 900 e 1100.
Em formulações de polióis o seu teor é preferencialmente de 5 até 30% em peso, mais preferencialmente 15 até 25% em peso.
Por utilização de formulações de polióis segundo a invenção puderam ser preparadas espumas expandidas de n- e i-pentano com baixo valor de condutibilidade térmica e boa aderência a revestimentos.
As formulações de polióis contêm como agentes de co-expansão entre 0,5 e 3,5% em peso de água, preferencialmente entre 1,5 e 2,5% em peso.
Como poli-isocianatos podem ser utilizados segundo o processo da invenção todos os componentes de partida conhecidos.
Componentes isocianato são por exemplo poli-isocianatos -5- aromáticos, como por exemplo os descritos por W. Siefken em Justus Liebigs Annalen der Chimie, 562, páginas 75 a 136, por exemplo os de fórmula Q(NCO)n, em que n é 2 até 4, preferencialmente 2, e Q representa uma unidade de hidrocarboneto alifático com 2 até 18, preferencialmente 6 até 10 átomos de carbono, uma unidade de hidrocarboneto cicloalifático com 4 até 15, preferencialmente 5 até 10 átomos de carbono, uma unidade de hidrocarboneto aromático com 8 até 15, preferencialmente 8 até 13 átomos de carbono, por exemplo os poli-isocianatos tal como descritos na DE-OS 2 832 253, páginas 10 a 11. São particularmente preferidos geralmente os poli-isocianatos tecnicamente facilmente acessíveis, por exemplo o di-isocianato de 2,4- e 2,6-toluileno assim como quaisquer misturas destes isómeros (&quot;TDI&quot;), poli-isocianatos de polifenilpolimetileno, tal como são preparados por condensação de anilina-formaldeído e subsequente fosgenização (&quot;MDI crú&quot;) e poli-isocianatos com grupos carbodi-imida, grupos uretano, grupos alofanato, grupos isocianurato, grupos ureia ou grupos biureto (&quot;poli-isocianatos modificados&quot;), particularmente poli-isocianatos modificados derivados de di-isocianato de 2,4- e 2,6-toluileno ou de di-isocianato de 4,4'- e/ou 2,4'-difenilmetano.
Podem ser utilizados conjuntamente parafinas ou álcoois gordos ou dimetilpolissiloxanos assim como pigmentos ou corantes, ainda estabilizadores contra o envelhecimento e agressões atmosféricas, amaciadores e substâncias com acção fungistática e bacteriostática assim como cargas tais como sulfato de bário, sílica, negro de fumo ou pó de giz. -6-
Outros exemplos segundo a invenção de adjuvantes tensoactivos e estabilisadores de espuma opcionalmente a utilizar conjuntamente assim como reguladores alveolares, retardadores de reacção, estabilizadores, substâncias inibidoras do fogo, corantes e cargas assim como substâncias com acção fungistática e bacteriostática assim como particularidades sobre o modo de utilização e actividade destes adjuvantes encontram-se descritos em Kunstoff-Handbuch, Volume VII, editado por Vieweg e Hõchtlen, Carl-Hanser-Verlag, Munique 1966, por exemplo nas páginas 121 a 205. A preparação de espumas segundo a invenção pode ser realizada também em moldes fechados. Neste caso a mistura reaccional é introduzida num molde fechado. O material do molde pode ser metal, por exemplo alumínio, ou material sintético, por exemplo resina epoxi. Dentro do molde a mistura reaccional com capacidade para formar espuma vai formar os alvéolos. A formação de espuma no molde pode ser realizada de modo que o produto apresenta na sua superfície uma estrutura alveolar. Contudo também pode ser realizada de modo que o produto apresente uma película compacta e um núcleo alveolar. Segundo a invenção, no primeiro caso procede-se de modo que se introduz no molde a quantidade de mistura reaccional para que a espuma obtida encha exactamente o molde. A forma de trabalhar no último caso referido consiste em se introduzir no molde mistura reaccional para formar mais espuma do que seria necessário para o preenchimento do interior do molde com espuma. No último caso trabalha-se pois em sobre-enchimento, sendo um processo deste tipo conhecido por exemplo das US-PS 3 178 490 e 3 182 104.
Também é objecto da invenção a utilização das espuma rígidas segundo a invenção como camada intermédia para elementos de ligação e para formação de espuma em espaços vazios na construção de equipamentos frigoríficos. -Ι Ο processo segundo a invenção é preferencialmente utilizado para a formação de espuma em espaços vazios de equipamento frigorífico e de congelação.
Evidentemente que podem ser preparadas espumas por formação de espuma em bloco ou por processos conhecidos de transporte de banda dupla.
As espumas rígidas obtidas de acordo com a invenção têm aplicação por exemplo em obras públicas assim como no isolamento de tubagens de aquecimento à distância e contentores.
Os exemplos seguintes ilustram melhor a invenção, sem contudo a limitar no seu âmbito.
Exemplo 1 (Exemplo comparativo)
Formulação para espuma rígida de poliuretano
Componente A: 75 partes em peso Poliéter iniciado por sacarose (80% em peso), propilenoglicol (20% em peso) de peso molecular 600 à base de óxido de propileno 25 partes em peso Poliéter iniciado por propilenoglicol de peso molecular 1000 à base de óxido de 1,2-propileno 2,5 partes em peso Água -8- 2,0 partes em peso Estabilizador de espuma B 8423 (Goldschmidt) 2,0 partes em peso Componente B: Activador Desmorapid 726b (Bayer AG) 128 partes em peso MDI crú (teor NCO = 31,5% em peso) 100 partes em peso do componente A foram misturadas com 11 partes em peso de n-pentano e 128 partes em peso do componente B com um agitador (1000 rpm) a 20°C e selados num molde fechado a 34 kg/m^.
Exemplo 2 (Exemplo comparativo)
Componente A: 50 partes em peso Poliéter iniciado por o-toluilenodiamina de peso molecular 560 à base de óxido de 1,2-propileno 50 partes em peso Poliéter iniciado por sacarose (80% em peso), propilenoglicol (20% em peso) de peso molecular 600 à base de óxido de 1,2-propileno 2,5 partes em peso Agua 2,0 partes em peso Estabilizador de espuma B 8423 (Goldschmidt) 2,0 partes em peso Activador Desmorapid 726b (Bayer AG) -9-
Componente B: 141 partes em peso MDI crú (teor de NCO 31,5% em peso) 100 partes em peso do componente A foram misturadas com 11 partes em peso de n-pentano e 141 partes em peso do componente B com um agitador (1000 rpm) a 20°C e selados num molde fechado a 34 kg/m^.
Exemplo 3 (Exemplo comparativo)
Componente A:
Poliéter iniciado por o-toluilenodiamina de peso molecular 560 à base de óxido de 1,2-propileno Poliéter iniciado por propilenoglicol de peso molecular 1000 à base de óxido de 1,2-propileno / Agua Estabilizador de espuma B 8423 (Goldschmidt) Activador Desmorapid 726b (Bayer AG) 75 partes em peso 25 partes em peso 2,5 partes em peso 2.0 partes em peso 2.0 partes em peso Componente B: 115 partes em peso MDI crú (teor de NCO 31,5% em peso) 100 partes em peso do componente A foram misturadas com 11 - 10- partes em peso de n-pentano e 115 partes em peso do componente B com um agitador (1000 rpm) a 20°C e selados num molde fechado a 34 kg/mÁ
Exemplo 4 (segundo a invenção)
Componente A: 50 partes em peso Poliéter iniciado por o-toluilenodiamina de peso mole- cular 560 à base de óxido de 1,2-propileno 30 partes em peso Poliéter iniciado por sacarose (80% em peso), propilenoglicol (20% em peso) de peso molecular 600 à base de óxido de 1,2-propileno 20 partes em peso Poliéter iniciado por propilenoglicol de peso molecular 1000 à base de óxido de 1,2-propileno 2,5 partes em peso Água 2,0 partes em peso Estabilizador de espuma B 8423 (Goldschmidt) 2,0 partes em peso Componente B: Activador Desmorapid 726b (Bayer AG) 124 partes em peso MDI crú (teor de NCO 31,5% em peso) 100 partes em peso do componente A foram misturadas com 11 - 11 - partes em peso de n-pentano e 124 partes em peso do componente B com um agitador (1000 rpm) a 20°C e selados num molde fechado a 34 kg/m^.
Resultados
Das placas de espuma preparadas nos Exemplos 1 até 4 obtiveram-se os valores apresentados na Tabela.
Exemplo Condutibilidadet érmica [mW/mK]segun doDIN 52616 Resistência à pressão [Mpa] segundo DIN 53421,10% de recalcamento Aderência [MPa]segundo DIN 53292 em chapa Solubilidade limite [GT/100 GT poliol] de n-pentano em mistura de polióis, 20°C 1 24 0,18 0,09 9 2 23,5 0,16 0,01 11 3 23,3 0,10 0,12 25 4 22,7 0,17 0,11 20
Como mostram os ensaios, apenas a espuma do Exemplo 4 de acordo com a invenção apresenta boas até muito boas propriedades da formulação de poliol relativamente a condutibilidade térmica, resistência à pressão, aderência à chapa e solubilidade em pentano. O Exemplo comparativo 1 apresenta espumas com condutibilidade térmica elevada. Além disso a solubilidade em pentano no poliól não é suficiente. -12-
As espumas preparadas no Exemplo comparativo 2 apresentam uma aderência à chapa insuficiente; a solubilidade em pentano encontra-se na zona limite. O Exemplo comparativo 3 apresenta espumas com boa aderência e boa solubilidade em pentano da formulação de poliol; contudo a resistência à pressão é insuficiente.
Lisboa, 24 de Agosto de 2000
Agente Oficial da Propriedade Industriai RUA VICTOR CORDON, 14 1200 LISBOA

Claims (4)

  1. REIVINDICAÇÕES 1. Processo para a preparação de espumas rígidas de uretano contendo opcionalmente grupos ureia e isocianato, caracterizado por uma espuma rígida de poliuretano ser preparada por reacção de a) um poli-isocianato aromático com b) um componente poliol contendo uma média de pelo menos 3 átomos de hidrogénio reactivos relativamente ao isocianato, contendo 1) 30 até 80% em peso de um poliéter iniciado por uma amina aromática com um peso molecular de 300 até 800 à base de 70 até 100% em peso de óxido de 1,2-propileno e 0 até 30% em peso de óxido de etileno 2) 10 até 40% em peso de um poliéter essencialmente iniciado por sacarose de peso molecular 400 até 1000 à base de 70 até 100% em peso de óxido de 1,2-propileno e 0 até 30% em peso de óxido de etileno 3) 5 até 30% em peso de um poliéter iniciado por propilenoglicol de peso molecular 500 até 1500 à base de 70 até 100% em peso de óxido de 1,2-propileno e 0 até 30% em peso de óxido de etileno 4) n- e/ou i-pentano como agente de expansão 5) água -2- 6) adjuvantes e aditivos opcionais em que a % em peso dos componentes 1), 2) e 3) perfaz 100.
  2. 2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por ser utilizado um poliéter iniciado por uma amina aromática à base de o-toluileno-diamina.
  3. 3. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por ser utilizado um componente poliol com 50 até 60% em peso do poliéter iniciado pela o-toluilenodiamina de peso molecular de 450 até 650 à base de óxido de 1,2-propileno.
  4. 4. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por ser utilizado um componente poliol com 10 até 25% em peso do poliéter iniciado por um propilenoglicol de peso molecular de 800 até 1200 à base de óxido de 1,2-propileno. Lisboa, 24 de Agosto de 2000 V Γ&quot; JORGE CRUZ Agente Oficial da Propriedade Industrial RUA VICTOR CORDON, 14 1200 LISBOA
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