RU2767054C1 - Method of producing a polyurethane composition for making a vapor-permeable membrane - Google Patents
Method of producing a polyurethane composition for making a vapor-permeable membrane Download PDFInfo
- Publication number
- RU2767054C1 RU2767054C1 RU2021117918A RU2021117918A RU2767054C1 RU 2767054 C1 RU2767054 C1 RU 2767054C1 RU 2021117918 A RU2021117918 A RU 2021117918A RU 2021117918 A RU2021117918 A RU 2021117918A RU 2767054 C1 RU2767054 C1 RU 2767054C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- vapor
- permeable membrane
- temperature
- membrane
- polyurethane composition
- Prior art date
Links
- 239000012528 membrane Substances 0.000 title claims abstract description 69
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 34
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 title claims abstract description 29
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 title claims abstract description 29
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 20
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 44
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 39
- ORTQZVOHEJQUHG-UHFFFAOYSA-L copper(II) chloride Chemical compound Cl[Cu]Cl ORTQZVOHEJQUHG-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 36
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 30
- -1 polyoxyethylene Polymers 0.000 claims abstract description 24
- WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N hydroxyacetaldehyde Natural products OCC=O WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 22
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 20
- 235000011007 phosphoric acid Nutrition 0.000 claims abstract description 20
- 229920003171 Poly (ethylene oxide) Polymers 0.000 claims abstract description 19
- GSEJCLTVZPLZKY-UHFFFAOYSA-N Triethanolamine Chemical compound OCCN(CCO)CCO GSEJCLTVZPLZKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 19
- 229910021592 Copper(II) chloride Inorganic materials 0.000 claims abstract description 18
- 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 abstract description 14
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 9
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 claims abstract description 6
- 239000005056 polyisocyanate Substances 0.000 claims abstract description 6
- 229920001228 polyisocyanate Polymers 0.000 claims abstract description 6
- 230000003993 interaction Effects 0.000 claims description 7
- 230000035699 permeability Effects 0.000 abstract description 38
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 abstract 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 26
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 239000004809 Teflon Substances 0.000 description 4
- 229920006362 Teflon® Polymers 0.000 description 4
- WERYXYBDKMZEQL-UHFFFAOYSA-N butane-1,4-diol Chemical compound OCCCCO WERYXYBDKMZEQL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000012948 isocyanate Substances 0.000 description 4
- 229920005862 polyol Polymers 0.000 description 4
- 150000003077 polyols Chemical class 0.000 description 4
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- ZMANZCXQSJIPKH-UHFFFAOYSA-N Triethylamine Chemical compound CCN(CC)CC ZMANZCXQSJIPKH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 3
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 3
- 239000004753 textile Substances 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 150000002009 diols Chemical class 0.000 description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 2
- 229920001610 polycaprolactone Polymers 0.000 description 2
- 239000004632 polycaprolactone Substances 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- 229920005597 polymer membrane Polymers 0.000 description 2
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 2
- 238000003892 spreading Methods 0.000 description 2
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 2
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 2
- UPSFTMARMOEBKQ-UHFFFAOYSA-N 5-isocyanato-1-(isocyanatomethyl)-1,3,3-trimethylcyclohexane;isocyanic acid Chemical compound N=C=O.CC1(C)CC(N=C=O)CC(C)(CN=C=O)C1 UPSFTMARMOEBKQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021591 Copper(I) chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000005058 Isophorone diisocyanate Substances 0.000 description 1
- 239000004721 Polyphenylene oxide Substances 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 1
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 229920000554 ionomer Polymers 0.000 description 1
- NIMLQBUJDJZYEJ-UHFFFAOYSA-N isophorone diisocyanate Chemical compound CC1(C)CC(N=C=O)CC(C)(CN=C=O)C1 NIMLQBUJDJZYEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 1
- 238000005373 pervaporation Methods 0.000 description 1
- IUGYQRQAERSCNH-UHFFFAOYSA-N pivalic acid Chemical compound CC(C)(C)C(O)=O IUGYQRQAERSCNH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 1
- 229920000570 polyether Polymers 0.000 description 1
- 229920001451 polypropylene glycol Polymers 0.000 description 1
- 229920000909 polytetrahydrofuran Polymers 0.000 description 1
- 229920006264 polyurethane film Polymers 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D71/06—Organic material
- B01D71/54—Polyureas; Polyurethanes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
- C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
- C08G18/08—Processes
- C08G18/16—Catalysts
- C08G18/18—Catalysts containing secondary or tertiary amines or salts thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
- C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
- C08G18/28—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
- C08G18/40—High-molecular-weight compounds
- C08G18/48—Polyethers
- C08G18/4833—Polyethers containing oxyethylene units
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
- C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
- C08G18/28—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
- C08G18/65—Low-molecular-weight compounds having active hydrogen with high-molecular-weight compounds having active hydrogen
- C08G18/66—Compounds of groups C08G18/42, C08G18/48, or C08G18/52
- C08G18/6666—Compounds of group C08G18/48 or C08G18/52
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
- C08K3/10—Metal compounds
- C08K3/105—Compounds containing metals of Groups 1 to 3 or of Groups 11 to 13 of the Periodic Table
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
- C08K3/16—Halogen-containing compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K5/00—Use of organic ingredients
- C08K5/49—Phosphorus-containing compounds
- C08K5/51—Phosphorus bound to oxygen
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
- C09D175/00—Coating compositions based on polyureas or polyurethanes; Coating compositions based on derivatives of such polymers
- C09D175/04—Polyurethanes
- C09D175/08—Polyurethanes from polyethers
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Polyurethanes Or Polyureas (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к мембранной технологии, а именно к способу получения полиуретановой композиции для изготовления паропроницаемой мембраны и в дальнейшем может быть использовано в качестве диффузионного, водонепроницаемого слоя в спортивной одежде.The invention relates to membrane technology, namely to a method for producing a polyurethane composition for the manufacture of a vapor-permeable membrane and can later be used as a diffusion, waterproof layer in sportswear.
С развитием мембранной технологии полимерные мембранные материалы нашли широкое применение в текстильной промышленности в качестве водонепроницаемого, паропроницаемого слоя в верхней одежде различного назначения, палатках, обуви и перчатках. В настоящее время наиболее перспективным классом полимеров для ламинирования текстильных материалов являются полиуретаны, поскольку они обладают высокой паропроницаемостью, отличными физико-механическими характеристиками и стойкостью к воздействию сред различной природы. Большое внимание ученых в последнее время приковано к созданию полиуретановых композиций на основе водных дисперсий или расплавов без использования растворителей, с целью минимизации выбросов токсичных сточных вод в окружающую среду и достижения высокого коэффициента паропроницаемости.With the development of membrane technology, polymer membrane materials have found wide application in the textile industry as a waterproof, vapor-permeable layer in outerwear for various purposes, tents, shoes and gloves. Currently, the most promising class of polymers for laminating textile materials are polyurethanes, since they have high vapor permeability, excellent physical and mechanical characteristics, and resistance to various environments. Much attention of scientists has recently been focused on the creation of polyurethane compositions based on aqueous dispersions or melts without the use of solvents in order to minimize the release of toxic wastewater into the environment and achieve a high vapor permeability coefficient.
Коэффициент паропроницаемости (WVP) является мерой эффективности паропроницаемых мембран и определяет массу паров воды, проходящих через определенную площадь поверхности мембраны за единицу времени. Коэффициент паропроницаемости мембран традиционно исследуют методом ASTM Е 96-80 В и измеряют в г/м2×24 ч.Vapor permeability coefficient (WVP) is a measure of the efficiency of vapor permeable membranes and determines the mass of water vapor passing through a certain membrane surface area per unit time. The vapor permeability coefficient of membranes is traditionally examined by the ASTM E 96-80 V method and is measured in g/m 2 × 24 h.
Влагопоглощение - свойство паропроницаемых мембран впитывать и удерживать в себе воду. При поглощении большого количества воды мембраны размягчаются, теряют свою механическую прочность и уменьшается адгезия к текстильным материалам. Поэтому чем меньше значение влагопоглощения, тем дольше прослужит мембранный материал. Влагопоглощение измеряют весовым методом согласно ГОСТ 22900-78 и выражают в процентах по массе.Moisture absorption - the property of vapor-permeable membranes to absorb and retain water. When a large amount of water is absorbed, the membranes soften, lose their mechanical strength and adhesion to textile materials decreases. Therefore, the lower the moisture absorption value, the longer the membrane material will last. Moisture absorption is measured by the weight method according to GOST 22900-78 and expressed as a percentage by weight.
Известен способ получения полиуретановой композиции для изготовления паропроницаемой мембраны путем взаимодействия полиольной составляющей политетраметиленгликоля с молекулярной массой 2900 или поликапролактондиола с молекулярной массой 3000 или полипропиленгликоля с молекулярной массой 3000, ароматического изоцианата - 4,4 - дифенилметандиизоцианата и полиоксиэтиленгликоля с молекулярной массой 3400. Затем в реакционную массу добавляют 50 мл N,N-диметилформамида и взаимодействие ведут при 80°С в течение 2-х часов. На втором этапе в реактор добавляют раствор 1,4-бутандиола в N,N-диметилформамиде и процесс ведут при температуре 80°С в течение 2-х часов. При необходимости реакционную смесь разбавляют N,N-диметилформамидом для уменьшения вязкости системы.A known method for producing a polyurethane composition for the manufacture of a vapor-permeable membrane by reacting the polyol component of polytetramethylene glycol with a molecular weight of 2900 or polycaprolactone diol with a molecular weight of 3000 or polypropylene glycol with a molecular weight of 3000, an aromatic isocyanate - 4,4 - diphenylmethane diisocyanate and polyoxyethylene glycol with a molecular weight of 3400. Then into the reaction mass add 50 ml of N,N-dimethylformamide and the interaction is carried out at 80°C for 2 hours. At the second stage, a solution of 1,4-butanediol in N,N-dimethylformamide is added to the reactor, and the process is carried out at a temperature of 80°C for 2 hours. If necessary, the reaction mixture is diluted with N,N-dimethylformamide to reduce the viscosity of the system.
Из полученной композиции изготавливают паропроницаемую мембрану толщиной 90 мкм, путем отлива полиуретановой композиции на стальную пластину с тефлоновым покрытием. Далее полимерную мембрану отверждают в течение 12 часов при 60°С с последующей сушкой в вакуумной печи в течение 12 часов при 80°С. Затем тефлоновые пластины вынимали из вакуумной печи и выдерживают при комнатной температуре в течение 2-х часов для отделения полимерных мембран от тефлоновой подложки.From the resulting composition, a vapor-permeable membrane with a thickness of 90 μm is made by pouring a polyurethane composition onto a Teflon-coated steel plate. Next, the polymer membrane is cured for 12 hours at 60°C, followed by drying in a vacuum oven for 12 hours at 80°C. Then the Teflon plates were removed from the vacuum oven and kept at room temperature for 2 hours to separate the polymeric membranes from the Teflon substrate.
При температуре 25°С коэффициент паропроницаемости мембраны составляет 600 г/м2×24 ч, а при 45°С - 1450 г/м2×24 ч, см. S. Mondal, J. L. Ни, Z. Yong // Free volume and water vapor permeability of dense segmented polyurethane membrane / Journal of Membrane Science, Vol. 280, No 1-2, pp. 427-432.At a temperature of 25°C, the vapor permeability coefficient of the membrane is 600 g/m 2 ×24 h, and at 45°C - 1450 g/m 2 ×24 h, see S. Mondal, JL Hi, Z. Yong // Free volume and water vapor permeability of dense segmented polyurethane membrane / Journal of Membrane Science, Vol. 280, No. 1-2, pp. 427-432.
Недостатками известного способа получения полиуретановой композиции для изготовления паропроницаемой мембраны является многостадийность процесса, что приводит к большим энерго- и ресурсозатратам, изготовленная из полученной композиции паропроницаемая мембрана обладает низким коэффициентом паропроницаемости, к тому же для получения паропроницаемой мембраны используется токсичный растворитель.The disadvantages of the known method for producing a polyurethane composition for the manufacture of a vapor-permeable membrane is the multi-stage process, which leads to high energy and resource costs, a vapor-permeable membrane made from the resulting composition has a low vapor permeability coefficient, and a toxic solvent is used to obtain a vapor-permeable membrane.
Известен способ получения полиуретановой композиции для изготовления паропроницаемой мембраны в две стадии. На первой стадии осуществляют загрузку полиольного компонента, в качестве которого берут политетрагидрофуран с молекулярной массой 1000,2000 или поликапролактондиол с молекулярной массой 2000 и ароматический изоционат - изофорондиизоцианат, которые загружают в четырехгорлую круглодонную колбу объемом 250 мл, оснащенную механической мешалкой и входом для азота. Полученную реакционную массу нагревают в среде азота до температуры 80°С при постоянном перемешивании 300 об/мин в течение 1 часа. Затем добавляют диметилпропионовую кислоту и процесс ведут при 95°С в течение 70 мин. На второй стадии полученную реакционную массу диспергируют при интенсивном перемешивании в деионизированной воде, содержащей триэтиламин, при 28°С и далее добавляют 1,4-бутандиол. Взаимодействие ведут в течение 70 мин при 500 об/мин, а в завершение процесса вводят метанол.A known method of obtaining a polyurethane composition for the manufacture of a vapor-permeable membrane in two stages. At the first stage, the loading of the polyol component is carried out, which is taken as polytetrahydrofuran with a molecular weight of 1000, 2000 or polycaprolactone diol with a molecular weight of 2000 and an aromatic isocyanate - isophorone diisocyanate, which are loaded into a four-necked round-bottom flask with a volume of 250 ml, equipped with a mechanical stirrer and a nitrogen inlet. The resulting reaction mass is heated in a nitrogen atmosphere to a temperature of 80°C with constant stirring at 300 rpm for 1 hour. Then dimethylpropionic acid is added and the process is carried out at 95°C for 70 minutes. In the second stage, the resulting reaction mass is dispersed with vigorous stirring in deionized water containing triethylamine at 28°C, and then 1,4-butanediol is added. The interaction is carried out for 70 min at 500 rpm, and methanol is introduced at the end of the process.
Из полученной композиции в виде дисперсии изготавливают паропроницаемую мембрану путем литья в тефлоновую форму с последующем отверждением при комнатной температуре в течение 24-х часов и сушкой при 60°С в течение одной ночи.From the resulting composition in the form of a dispersion, a vapor-permeable membrane is made by casting into a Teflon mold, followed by curing at room temperature for 24 hours and drying at 60°C for one night.
При температуре 25°С коэффициент паропроницаемости мембраны составляет 430 г/м2×24 ч, а влагопоглощение 7,5%. При 50°С коэффициент паропроницаемости мембраны составляет 1600 г/м2×24 ч, а влагопоглощение 17,3%, см. A. Morel, F. Salau, G. Bedek, D. Dupont, S. Giraud // Water vapor permeability of thermosensitive polyurethane films obtained from isophorone diisocyanate and polyester or polyether polyol / Journal of Materials Science, Vol. 52, No. 2, pp. 1014-1027.At a temperature of 25°C, the vapor permeability coefficient of the membrane is 430 g/m 2 ×24 h, and the moisture absorption is 7.5%. At 50°C, the vapor permeability coefficient of the membrane is 1600 g/m 2 × 24 h, and the moisture absorption is 17.3%, see A. Morel, F. Salau, G. Bedek, D. Dupont, S. Giraud // Water vapor permeability of thermosensitive polyurethane films obtained from isophorone diisocyanate and polyester or polyether polyol / Journal of Materials Science, Vol. 52, no. 2, pp. 1014-1027.
Недостатками известного способа получения полиуретановой композиции для изготовления паропроницаемой мембраны является многостадийность процесса, что приводит к большим энерго- и ресурсозатратам, изготовленная из полученной композиции паропроницаемая мембрана обладает низким коэффициентом паропроницаемости.The disadvantages of the known method for producing a polyurethane composition for the manufacture of a vapor-permeable membrane is the multi-stage process, which leads to high energy and resource costs, a vapor-permeable membrane made from the resulting composition has a low vapor permeability coefficient.
Наиболее близким по технической сущности является способ получения полиуретановой композиции для изготовления паропроницаемой мембраны путем взаимодействия полиола - полиоксиэтиленгликоля с молекулярной массой 400 и ортофосфорной кислоты с последующим перемешиванием в течение 2-х минут, в реакционную массу добавляют триэтаноламин и процесс ведут при постоянном перемешивании, при температуре 80±2°С и остаточном давлении 0,7 кПа в течение 2-х часов, затем вводят ароматический изоцианат - 4,4 - дифенилметандиизонианат и перемешивают в течение 5 минут при комнатной температуре, при следующем соотношении компонентов, мас. ч.:The closest in technical essence is a method for obtaining a polyurethane composition for the manufacture of a vapor-permeable membrane by reacting a polyol - polyoxyethylene glycol with a molecular weight of 400 and phosphoric acid, followed by stirring for 2 minutes, triethanolamine is added to the reaction mass and the process is carried out with constant stirring, at a temperature 80±2°C and a residual pressure of 0.7 kPa for 2 hours, then enter the aromatic isocyanate - 4,4 - diphenylmethanediisonianate and stirred for 5 minutes at room temperature, in the following ratio, wt. hours:
Из полученной композиции изготавливают паропроницаемую мембрану путем распределения ракельным ножом по инертной поверхности (стекло, керамика) и отверждают при комнатной температуре в течение 24-х часов с последующей сушкой при 100°С в течение 10 минут.A vapor-permeable membrane is made from the resulting composition by distributing it with a doctor blade over an inert surface (glass, ceramics) and curing at room temperature for 24 hours, followed by drying at 100°C for 10 minutes.
При температуре 22°С коэффициент паропроницаемости мембраны составляет 664 г/м2×24 ч, а влагопоглощение 9,4%. При 40°С коэффициент паропроницаемости мембраны составляет 3091 г/м2×24 ч, а влагопоглощение 18,2%, см. I. М. Davletbaeva, О. О. Sazonov, I. N. Zakirov, A. M. Gumerov, A. V. Klinov, A. R. Fazlyev, A. V. Malygin // Organophosphorus Polyurethane Ionomers as Water Vapor Permeable and Pervaporation Membranes // Polymers, Vol. 13, No 9, pp. 1442.At a temperature of 22°C, the vapor permeability coefficient of the membrane is 664 g/m 2 ×24 h, and the moisture absorption is 9.4%. At 40°C, the vapor permeability coefficient of the membrane is 3091 g/m 2 × 24 h, and the moisture absorption is 18.2%, see I. M. Davletbaeva, O. O. Sazonov, IN Zakirov, AM Gumerov, AV Klinov, AR Fazlyev, AV Malygin // Organophosphorus Polyurethane Ionomers as Water Vapor Permeable and Pervaporation Membranes // Polymers, Vol. 13, No. 9, pp. 1442.
Известный способ получения полиуретановой композиции не позволяет изготовить паропроницаемую мембрану с высоким коэффициентом паропроницаемости.The known method for producing a polyurethane composition does not allow the production of a vapor permeable membrane with a high vapor permeability coefficient.
Технической проблемой является разработка способа получения полиуретановой композиции для изготовления паропроницаемой мембраны с высоким коэффициентом паропроницаемости.The technical problem is the development of a method for obtaining a polyurethane composition for the manufacture of a vapor-permeable membrane with a high coefficient of vapor permeability.
Техническая проблема увеличения коэффициента паропроницаемости мембраны решается способом получения полиуретановой композиции для изготовления паропроницаемой мембраны путем взаимодействия полиоксиэтиленгликоля с молекулярной массой 400, орто-фосфорной кислоты и триэтаноламина, процесс ведут при перемешивании, температуре 80±2°С и остаточном давлении 0,7 кПа в течение 2-х часов, с последующим взаимодействием реакционной массы с ароматическим полиизоцианатом на основе 4,4 - дифенилметандиизоцианата, согласно изобретению перед взаимодействием реакционной массы с ароматическим полиизоцианатом на основе 4,4 - дифенилметандиизоцианата в реакционную массу вводят хлорид меди (II) и растворяют его в реакционной массе при температуре 85-90°С, при следующем соотношении компонентов, мас. ч.:The technical problem of increasing the vapor permeability coefficient of the membrane is solved by the method of obtaining a polyurethane composition for the manufacture of a vapor-permeable membrane by reacting polyoxyethylene glycol with a molecular weight of 400, ortho-phosphoric acid and triethanolamine, the process is carried out with stirring, a temperature of 80±2°C and a residual pressure of 0.7 kPa for 2 hours, followed by the interaction of the reaction mass with an aromatic polyisocyanate based on 4,4 - diphenylmethane diisocyanate, according to the invention, before reacting the reaction mass with an aromatic polyisocyanate based on 4,4 - diphenylmethane diisocyanate, copper (II) chloride is introduced into the reaction mass and dissolved in reaction mass at a temperature of 85-90°C, in the following ratio, wt. hours:
Решение технической задачи позволяет изготовить из полученной композиции паропроницаемую мембрану с коэффициентом паропроницаемости превосходящим на 766 г/м2×24 ч при сохранении на том же уровне влагопоглощения.The solution of the technical problem makes it possible to manufacture a vapor-permeable membrane from the resulting composition with a vapor permeability coefficient exceeding 766 g/m 2 ×24 h while maintaining the same level of moisture absorption.
Характеристика веществ, используемых в заявленном способе получения полиуретановой композиции для изготовления паропроницаемой мембраны:Characteristics of the substances used in the claimed method for obtaining a polyurethane composition for the manufacture of a vapor-permeable membrane:
- полиоксиэтиленгликоль с молекулярной массой 400 производство ОАО «Нижнекамскнефтехим», Россия;- polyoxyethylene glycol with a molecular weight of 400 manufactured by OAO Nizhnekamskneftekhim, Russia;
- орто-фосфорная кислота по ГОСТ 6552-80;- ortho-phosphoric acid according to GOST 6552-80;
- триэтаноламин, производство ПАО «Казаньоргсинтез», Россия ТУ 2423-168-00203335-2007;- triethanolamine, production of Kazanorgsintez PJSC, Russia TU 2423-168-00203335-2007;
- полиизоцианат на основе 4,4'-дифенилметандиизоцианата марки Wannate РМ-200, производство Wanhua-Borsodchem, Китай;- polyisocyanate based on 4,4'-diphenylmethane diisocyanate brand Wannate PM-200, manufactured by Wanhua-Borsodchem, China;
- хлорид меди (II) - CuCl2⋅H2O, ГОСТ 4167-74- copper chloride (II) - CuCl 2 ⋅H 2 O, GOST 4167-74
Полиуретановую композицию для изготовления паропроницаемой мембраны осуществляют путем взаимодействия полиоксиэтиленгликоля с молекулярной массой 400, орто-фосфорной кислоты и триэтаноламина, процесс ведут при перемешивании, температуре 80±2°С и остаточном давлении 0,7 кПа в течение 2-х часов, затем в реакционную массу добавляют хлорид меди (II) и растворяют его в реакционной массе при температуре 85-90°С, после чего в реакционную массу вводят ароматический изоцианат на основе 4,4 - дифенилметандиизоцианата, при следующем соотношении компонентов, мас. ч.:The polyurethane composition for the manufacture of a vapor-permeable membrane is carried out by the interaction of polyoxyethylene glycol with a molecular weight of 400, ortho-phosphoric acid and triethanolamine, the process is carried out with stirring, a temperature of 80 ± 2 ° C and a residual pressure of 0.7 kPa for 2 hours, then into the reaction copper (II) chloride is added to the mass and dissolved in the reaction mass at a temperature of 85-90 ° C, after which an aromatic isocyanate based on 4,4 - diphenylmethane diisocyanate is introduced into the reaction mass, in the following ratio, wt. hours:
Из полученной композиции изготавливают паропроницаемую мембрану путем распределения ракельным ножом по инертной поверхности (стекло, керамика) и отверждают при комнатной температуре в течение 48 часов, с образованием паропроницаемых мембран с толщиной 80 мкм.From the resulting composition, a vapor-permeable membrane is made by spreading with a doctor blade over an inert surface (glass, ceramics) and cured at room temperature for 48 hours, with the formation of vapor-permeable membranes with a thickness of 80 μm.
Изобретение иллюстрируется следующими примерами конкретного выполнения:The invention is illustrated by the following specific examples:
Пример 1Example 1
Полиуретановая композиция для изготовления паропроницаемой мембраны осуществляют путем взаимодействия полиоксиэтиленгликоля с молекулярной массой 400, орто-фосфорной кислоты и триэтаноламина, процесс ведут при перемешивании, температуре 80±2°С и остаточном давлении 0,7 кПа в течение 2-х часов, затем в реакционную массу добавляют хлорид меди (II) и растворяют его в реакционной массе при температуре в пределах 85-90°С, после чего в реакционную массу вводят ароматический изоцианат на основе 4,4 - дифенилметандиизоцианата, при следующем соотношении компонентов, мас. ч.:The polyurethane composition for the manufacture of a vapor-permeable membrane is carried out by the interaction of polyoxyethylene glycol with a molecular weight of 400, ortho-phosphoric acid and triethanolamine, the process is carried out with stirring, a temperature of 80 ± 2 ° C and a residual pressure of 0.7 kPa for 2 hours, then into the reaction copper (II) chloride is added to the mass and dissolved in the reaction mass at a temperature in the range of 85-90 ° C, after which an aromatic isocyanate based on 4,4 - diphenylmethane diisocyanate is introduced into the reaction mass, in the following ratio, wt. hours:
Из полученной композиции изготавливают паропроницаемую мембрану путем распределения ракельным ножом по инертной поверхности (стекло, керамика) и отверждают при комнатной температуре в течение 48 часов, с образованием паропроницаемых мембран с толщиной 80 мкм.From the resulting composition, a vapor-permeable membrane is made by spreading with a doctor blade over an inert surface (glass, ceramics) and cured at room temperature for 48 hours, with the formation of vapor-permeable membranes with a thickness of 80 μm.
При температуре 22°С коэффициент паропроницаемости мембраны составляет 697 г/м2×24 ч, а влагопоглощение 9,3%. При температуре 40°С коэффициент паропроницаемости мембраны составляет 3245 г/м2×24 ч, а влагопоглощение 18,1%.At a temperature of 22°C, the vapor permeability coefficient of the membrane is 697 g/m 2 ×24 h, and the moisture absorption is 9.3%. At a temperature of 40°C, the vapor permeability coefficient of the membrane is 3245 g/m 2 ×24 h, and the moisture absorption is 18.1%.
Пример 2 аналогичен примеру 1, при этом:Example 2 is similar to example 1, but:
Полиуретановая композициия для изготовления паропроницаемой паропроницаемой мембраны получена при следующем соотношении компонентов, мас. ч.:Polyurethane composition for the manufacture of a vapor-permeable vapor-permeable membrane obtained in the following ratio, wt. hours:
При температуре 22°С коэффициент паропроницаемости мембраны составляет 739 г/м2×24 ч, а влагопоглощение 9,2%. При температуре 40°С коэффициент паропроницаемости мембраны составляет 3443 г/м2×24 ч, а влагопоглощение 17,9%.At a temperature of 22°C, the vapor permeability coefficient of the membrane is 739 g/m 2 ×24 h, and the moisture absorption is 9.2%. At a temperature of 40°C, the vapor permeability coefficient of the membrane is 3443 g/m 2 ×24 h, and the moisture absorption is 17.9%.
Пример 3 аналогичен примеру 1, при этом:Example 3 is similar to example 1, but:
Полиуретановая композициия для изготовления паропроницаемой мембраны получена при следующем соотношении компонентов, мас. ч.:Polyurethane composition for the manufacture of a vapor-permeable membrane obtained in the following ratio, wt. hours:
При температуре 22°С коэффициент паропроницаемости мембраны составляет 748 г/м2×24 ч, а влагопоглощение 9,2%. При температуре 40°С коэффициент паропроницаемости мембраны составляет 3485 г/м2×24 ч, а влагопоглощение 17,9%.At a temperature of 22°C, the vapor permeability coefficient of the membrane is 748 g/m 2 ×24 h, and the moisture absorption is 9.2%. At a temperature of 40°C, the vapor permeability coefficient of the membrane is 3485 g/m 2 ×24 h, and the moisture absorption is 17.9%.
Пример 4 аналогичен примеру 1, при этом:Example 4 is similar to example 1, but:
Полиуретановая композиция для изготовления паропроницаемой мембраны получена при следующем соотношении компонентов, мас. ч.:Polyurethane composition for the manufacture of a vapor-permeable membrane obtained in the following ratio, wt. hours:
При температуре 22°С коэффициент паропроницаемости мембраны составляет 773 г/м2×24 ч, а влагопоглощение 9%. При температуре 40°С коэффициент паропроницаемости мембраны составляет 3603 г/м2×24 ч, а влагопоглощение 17,6%.At a temperature of 22°C, the vapor permeability coefficient of the membrane is 773 g/m 2 ×24 h, and the moisture absorption is 9%. At a temperature of 40°C, the vapor permeability coefficient of the membrane is 3603 g/m 2 ×24 h, and the moisture absorption is 17.6%.
Пример 5 аналогичен примеру 1, при этом:Example 5 is similar to example 1, but:
Полиуретановая композициия для изготовления паропроницаемой мембраны получена при следующем соотношении компонентов, мас. ч.:Polyurethane composition for the manufacture of a vapor-permeable membrane obtained in the following ratio, wt. hours:
При температуре 22°С коэффициент паропроницаемости мембраны составляет 769 г/м2×24 ч, а влагопоглощение 9,1%. При температуре 40°С коэффициент паропроницаемости мембраны составляет 3582 г/м2×24 ч, а влагопоглощение 17,7%.At a temperature of 22°C, the vapor permeability coefficient of the membrane is 769 g/m 2 ×24 h, and the moisture absorption is 9.1%. At a temperature of 40°C, the vapor permeability coefficient of the membrane is 3582 g/m 2 ×24 h, and the moisture absorption is 17.7%.
Пример 6 аналогичен примеру 1, при этом:Example 6 is similar to example 1, but:
Полиуретановая композициия для изготовления паропроницаемой мембраны получена при следующем соотношении компонентов, мас. ч.:Polyurethane composition for the manufacture of a vapor-permeable membrane obtained in the following ratio, wt. hours:
При температуре 22°С коэффициент паропроницаемости мембраны составляет 799 г/м2×24 ч, а влагопоглощение 8,9%. При температуре 40°С коэффициент паропроницаемости мембраны составляет 3722 г/м2×24 ч, а влагопоглощение 17,3%.At a temperature of 22°C, the vapor permeability coefficient of the membrane is 799 g/m 2 ×24 h, and the moisture absorption is 8.9%. At a temperature of 40°C, the vapor permeability coefficient of the membrane is 3722 g/m 2 ×24 h, and the moisture absorption is 17.3%.
Пример 7 аналогичен примеру 1, при этом:Example 7 is similar to example 1, but:
Полиуретановая композиция для изготовления паропроницаемой мембраны получена при следующем соотношении компонентов, мас. ч.:Polyurethane composition for the manufacture of a vapor-permeable membrane obtained in the following ratio, wt. hours:
При температуре 22°С коэффициент паропроницаемости мембраны составляет 816 г/м2×24 ч, а влагопоглощение 8,5%. При температуре 40°С коэффициент паропроницаемости мембраны составляет 3802 г/м2×24 ч, а влагопоглощение 16,5%.At a temperature of 22°C, the vapor permeability coefficient of the membrane is 816 g/m 2 ×24 h, and the moisture absorption is 8.5%. At a temperature of 40°C, the vapor permeability coefficient of the membrane is 3802 g/m 2 ×24 h, and the moisture absorption is 16.5%.
Пример 8 аналогичен примеру 1, при этом:Example 8 is similar to example 1, but:
Полиуретановая композициия для изготовления паропроницаемой мембраны получена при следующем соотношении компонентов, мас. ч.:Polyurethane composition for the manufacture of a vapor-permeable membrane obtained in the following ratio, wt. hours:
При температуре 22°С коэффициент паропроницаемости мембраны составляет 828 г/м2×24 ч, а влагопоглощение 8,7%. При температуре 40°С коэффициент паропроницаемости мембраны составляет 3857 г/м2×24 ч, а влагопоглощение 16,8%.At a temperature of 22°C, the vapor permeability coefficient of the membrane is 828 g/m 2 ×24 h, and the moisture absorption is 8.7%. At a temperature of 40°C, the vapor permeability coefficient of the membrane is 3857 g/m 2 ×24 h, and the moisture absorption is 16.8%.
Данные по примерам конкретного выполнения - коэффициент паропроницаемости и влагопоглощение сведены в таблицу 1Data on examples of a specific implementation - vapor permeability coefficient and moisture absorption are summarized in table 1
Как видно из примеров конкретного выполнения, заявленный способ получения полиуретановой композиции, из которой изготовленная паропроницаемая мембрана, при 22°С обладает коэффициентом паропроницаемости превосходящим на 164 г/м2×24 ч, а при 40°С обладает коэффициентом паропроницаемости превосходящим на 766 г/м2×24 ч коэффициент паропроницаемости по прототипу при сохранении на том же уровне влагопоглощения.As can be seen from the examples of a specific implementation, the claimed method for producing a polyurethane composition, from which the vapor-permeable membrane is made, at 22°C has a vapor permeability coefficient exceeding 164 g/m 2 × 24 h, and at 40°C it has a vapor permeability coefficient exceeding 766 g/ m 2 ×24 h coefficient of vapor permeability of the prototype while maintaining the same level of moisture absorption.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021117918A RU2767054C1 (en) | 2021-06-21 | 2021-06-21 | Method of producing a polyurethane composition for making a vapor-permeable membrane |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021117918A RU2767054C1 (en) | 2021-06-21 | 2021-06-21 | Method of producing a polyurethane composition for making a vapor-permeable membrane |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2767054C1 true RU2767054C1 (en) | 2022-03-16 |
Family
ID=80736957
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2021117918A RU2767054C1 (en) | 2021-06-21 | 2021-06-21 | Method of producing a polyurethane composition for making a vapor-permeable membrane |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2767054C1 (en) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EA001093B1 (en) * | 1995-06-07 | 2000-10-30 | Найк Интэнэшэнл Элтиди | Polyurethane membrane based on polyster polyol (variants), method for producing of laminated membrane |
RU2018139473A (en) * | 2016-04-11 | 2020-05-13 | Басф Се | POROUS THERMOPLASTIC MEMBRANES |
-
2021
- 2021-06-21 RU RU2021117918A patent/RU2767054C1/en active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EA001093B1 (en) * | 1995-06-07 | 2000-10-30 | Найк Интэнэшэнл Элтиди | Polyurethane membrane based on polyster polyol (variants), method for producing of laminated membrane |
RU2018139473A (en) * | 2016-04-11 | 2020-05-13 | Басф Се | POROUS THERMOPLASTIC MEMBRANES |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ILSIA M. DAVLETBAEVA, OLEG O. SAZONOV, ILYAS N. ZAKIROV, ASKHAT M. GUMEROV, ALEXANDER V. KLINOV, AZAT R. FAZLYEV AND ALEXANDER V. MALYGIN "ORGANOPHOSPHORUS POLYURETHANE IONOMERS AS WATER VAPOR PREMEABLE AND PERVAPORATION MEMBRANES", POLYMERS, Т.13, 1442, 2021, С. 1-21. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US3582396A (en) | Polyurethane microporous sheet structures and a process for the preparation thereof | |
KR20220020970A (en) | Method for making spherical thermoplastic polymer particles | |
CN113980571A (en) | Waterborne polyurethane waterproof coating and preparation method and application thereof | |
RU2767054C1 (en) | Method of producing a polyurethane composition for making a vapor-permeable membrane | |
NO165221B (en) | USE OF CERTAIN ETHENE DERIVATIVES AS A FUNGICIDE, PREPARATION CONTAINING SUCH DERIVATIVES, AND CHEMICAL COMPOUNDS WHICH ARE REPRESENTATIVES OF THE DERIVATIVES. | |
US3635907A (en) | Process for the production of polyurethanes | |
CN112823173B (en) | Aqueous polyurethane dispersions for artificial leather applications | |
KR20140107414A (en) | Hybrid polymers | |
KR102649883B1 (en) | elastic membrane | |
JP2019513870A (en) | Porous thermoplastic resin film | |
CA1334717C (en) | Heat hardenable coating composition based on polyurethane urea and coated susbstrate prepared therefrom | |
US20200269191A1 (en) | Process for preparation of a porous membrane from at least one thermoplastic polymer and at least one water soluble polymer | |
JPS60252638A (en) | Preparation of porous sheet material | |
WO2004028772A1 (en) | Polymer film production | |
JPH0819325B2 (en) | Polyurethane emulsion | |
CN110684500A (en) | Waterborne polyurethane adhesive and preparation method thereof | |
RU2753406C1 (en) | Asymmetrical polymer pervaporation membrane | |
WO2019100195A1 (en) | Method for preparing polyurethane hydrogel | |
US3709864A (en) | Polyurethanes | |
KR102259655B1 (en) | A coatable organic/inorganic composite material for insulation, structure comprising the same, and the method for preparing thereof | |
HUT51653A (en) | Process for producing porous polyurethane structures and for combining them with fibre, with fibre-based and other materials | |
GB1210504A (en) | Process for the production of microporous, steam-pervious sheet structures | |
JPH0329262B2 (en) | ||
JPS6365698B2 (en) | ||
DE2041710C3 (en) | Process for the production of microporous water vapor and air permeable flat structures based on polyurethane |