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 PDF

Info

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
Application number
RU2021117918A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Ильяс Наилевич Закиров
Олег Олегович Сазонов
Ильсия Муллаяновна Давлетбаева
Руслан Сагитович Давлетбаев
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Казанский национальный исследовательский технологический университет» (ФГБОУ ВО «КНИТУ»)
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 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Казанский национальный исследовательский технологический университет» (ФГБОУ ВО «КНИТУ») filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Казанский национальный исследовательский технологический университет» (ФГБОУ ВО «КНИТУ»)
Priority to RU2021117918A priority Critical patent/RU2767054C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2767054C1 publication Critical patent/RU2767054C1/en

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D71/00Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D71/06Organic material
    • B01D71/54Polyureas; Polyurethanes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/08Processes
    • C08G18/16Catalysts
    • C08G18/18Catalysts containing secondary or tertiary amines or salts thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/28Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
    • C08G18/40High-molecular-weight compounds
    • C08G18/48Polyethers
    • C08G18/4833Polyethers containing oxyethylene units
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/28Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
    • C08G18/65Low-molecular-weight compounds having active hydrogen with high-molecular-weight compounds having active hydrogen
    • C08G18/66Compounds of groups C08G18/42, C08G18/48, or C08G18/52
    • C08G18/6666Compounds of group C08G18/48 or C08G18/52
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/10Metal compounds
    • C08K3/105Compounds containing metals of Groups 1 to 3 or of Groups 11 to 13 of the Periodic Table
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/16Halogen-containing compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00Use of organic ingredients
    • C08K5/49Phosphorus-containing compounds
    • C08K5/51Phosphorus bound to oxygen
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING 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
    • C09D175/00Coating compositions based on polyureas or polyurethanes; Coating compositions based on derivatives of such polymers
    • C09D175/04Polyurethanes
    • C09D175/08Polyurethanes 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

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: present invention relates to a method of producing a polyurethane composition for making a vapor-permeable membrane. Method is carried out by reacting polyoxyethylene glycol with molecular weight of 400, ortho-phosphoric acid and triethanolamine while stirring at temperature of 80±2 °C and a residual pressure of 0.7 kPa for 2 hours, further, copper (II) chloride is added and dissolved in the reaction mass at a temperature in range of 85–90 °C, after copper (II) chloride dissolution, reaction mass is reacted with aromatic polyisocyanate based on 4,4-diphenylmethane diisocyanate. Ratio of components of the reaction mixture is as follows,wt. pts. : polyoxyethylene glycol with molecular weight 400, 100, orthophosphoric acid 12–20, triethanolamine 5–8, 4,4'-diphenylmethane diisocyanate 90–100, copper (II) chloride 0.01–0.15.
EFFECT: invention enables to manufacture a vapor-permeable membrane with a high vapor permeability coefficient from the obtained polyurethane composition.
1 cl, 1 tbl, 8 ex

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:

полноксиэтиленгликоль с молекулярной массой 400fulloxyethylene glycol with a molecular weight of 400 100one hundred орто-фосфорная кислотаorthophosphoric acid 12-24,512-24.5 триэтаноламинtriethanolamine 5,55.5 4,4'-дифенилметандиизоцианата4,4'-diphenylmethane diisocyanate 100.one hundred.

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:

полноксиэтиленгликоль с молекулярной массой 400fulloxyethylene glycol with a molecular weight of 400 100one hundred орто-фосфорная кислотаorthophosphoric acid 12-2012-20 триэтаноламинtriethanolamine 5-85-8 4,4'-дифенилметандиизоцианата4,4'-diphenylmethane diisocyanate 90-10090-100 хлорид меди (II)copper(II) chloride 0,01-0,150.01-0.15

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:

полиоксиэтиленгликоль с молекулярной массой 400polyoxyethylene glycol with a molecular weight of 400 100one hundred ортофосфорная кислотаorthophosphoric acid 12-2012-20 триэтаноламинtriethanolamine 5-85-8 4,4'-дифенилметандиизоцианата4,4'-diphenylmethane diisocyanate 90-10090-100 хлорид меди (II)copper(II) chloride 0,01-0,150.01-0.15

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:

полиоксиэтиленгликоль с молекулярной массой 400polyoxyethylene glycol with a molecular weight of 400 100one hundred орто-фосфорная кислотаorthophosphoric acid 1010 триэтаноламинtriethanolamine 5five 4,4'-дифенилметандиизоцианата4,4'-diphenylmethane diisocyanate 9090 хлорид меди (II)copper(II) chloride 0,010.01

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:

полиоксиэтиленгликоль с молекулярной массой 400polyoxyethylene glycol with a molecular weight of 400 100one hundred орто-фосфорная кислотаorthophosphoric acid 16,2516.25 триэтаноламинtriethanolamine 66 4,4'-дифенилметандиизоцианата4,4'-diphenylmethane diisocyanate 100one hundred хлорид меди (II)copper(II) chloride 0,050.05

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:

полиоксиэтиленгликоль с молекулярной массой 400polyoxyethylene glycol with a molecular weight of 400 100one hundred орто-фосфорная кислотаorthophosphoric acid 20twenty триэтаноламинtriethanolamine 88 4,4'-дифенилметандиизоцианата4,4'-diphenylmethane diisocyanate 100one hundred хлорид меди (II)copper(II) chloride 0,050.05

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:

полиоксиэтиленгликоль с молекулярной массой 400polyoxyethylene glycol with a molecular weight of 400 100one hundred орто-фосфорная кислотаorthophosphoric acid 16,2516.25 триэтаноламинtriethanolamine 5five 4,4'-дифенилметандиизоцианата4,4'-diphenylmethane diisocyanate 9090 хлорид меди (II)copper(II) chloride 0,10.1

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:

полиоксиэтиленгликоль с молекулярной массой 400polyoxyethylene glycol with a molecular weight of 400 100one hundred орто-фосфорная кислотаorthophosphoric acid 1010 триэтаноламинtriethanolamine 88 4,4'-дифенилметандиизоцианата4,4'-diphenylmethane diisocyanate 9090 хлорид меди (II)copper(II) chloride 0,10.1

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:

полиоксиэтиленгликоль с молекулярной массой 400polyoxyethylene glycol with a molecular weight of 400 100one hundred орто-фосфорная кислотаorthophosphoric acid 16,2516.25 триэтаноламинtriethanolamine 88 4,4'-дифенилметандиизоцианата4,4'-diphenylmethane diisocyanate 100one hundred хлорид меди (II)copper(II) chloride 0,1250.125

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:

полиоксиэтиленгликоль с молекулярной массой 400polyoxyethylene glycol with a molecular weight of 400 100one hundred орто-фосфорная кислотаorthophosphoric acid 20twenty триэтаноламинtriethanolamine 77 4,4'-дифенилметандиизоцианата4,4'-diphenylmethane diisocyanate 100one hundred хлорид меди (II)copper(II) chloride 0,10.1

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:

полиоксиэтиленгликоль с молекулярной массой 400polyoxyethylene glycol with a molecular weight of 400 100one hundred ортофосфорная кислотаorthophosphoric acid 1010 триэтаноламинtriethanolamine 77 4,4'-дифенилметандиизоцианата4,4'-diphenylmethane diisocyanate 9090 хлорид меди (II)copper(II) chloride 0,150.15

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

Figure 00000001
Figure 00000001

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)

Способ 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, отличающийся тем, что 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.:A method for producing 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 interaction of the reaction mass with an aromatic polyisocyanate based on 4,4-diphenylmethane diisocyanate, characterized in that before the interaction of 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 the reaction mass at a temperature of 85 -90°C, with the following ratio of components, wt.h.: полиоксиэтиленгликоль с молекулярной массой 400polyoxyethylene glycol with a molecular weight of 400 100one hundred орто-фосфорная кислота ortho -phosphoric acid 12-2012-20 триэтаноламинtriethanolamine 5-85-8 4,4’-дифенилметандиизоцианат4,4'-diphenylmethane diisocyanate 90-100 90-100 хлорид меди (II)copper(II) chloride 0,01-0,150.01-0.15
RU2021117918A 2021-06-21 2021-06-21 Method of producing a polyurethane composition for making a vapor-permeable membrane RU2767054C1 (en)

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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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