RU2818123C1 - Способ получения наполненного полиуретана пониженной горючести - Google Patents

Способ получения наполненного полиуретана пониженной горючести Download PDF

Info

Publication number
RU2818123C1
RU2818123C1 RU2023128546A RU2023128546A RU2818123C1 RU 2818123 C1 RU2818123 C1 RU 2818123C1 RU 2023128546 A RU2023128546 A RU 2023128546A RU 2023128546 A RU2023128546 A RU 2023128546A RU 2818123 C1 RU2818123 C1 RU 2818123C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
polyurethane
filler
resp
ratio
phenolic
Prior art date
Application number
RU2023128546A
Other languages
English (en)
Inventor
Ирина Николаевна Вихарева
Вячеслав Евгеньевич Антипин
Original Assignee
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)" ФГАОУ ВО "ЮУрГУ (НИУ)"
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)" ФГАОУ ВО "ЮУрГУ (НИУ)" filed Critical Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)" ФГАОУ ВО "ЮУрГУ (НИУ)"
Application granted granted Critical
Publication of RU2818123C1 publication Critical patent/RU2818123C1/ru

Links

Abstract

Изобретение относится к области создания полимерных материалов и может быть использовано для производства изделий инженерно-технического назначения в различных отраслях промышленности, а также в области охраны окружающей среды. Способ получения наполненного полиуретана, включающий создание композиции с использованием предварительно подготовленного наполнителя и целевых добавок. Подготовка наполнителя основывается на измельчении отвержденной фенолформальдегидной смолы, измельчении пенофенопласта и их отходов или смеси перечисленных полимерных материалов в любом соотношении в качестве наполнителя с последующим получением полиуретана при следующем соотношении компонентов, масс. ч.: 100 полиуретана; 10-400 измельченного отвержденного фенопласта, измельченного пенофенопласта, их отходов или их смеси в любом соотношении; 0,1-3 целевых добавок. Предложенный в изобретении подход позволяет повысить физико-механические и эксплуатационные характеристики материалов на основе полиуретана, а также позволяет решить экологические проблемы путем сокращения количества отходов фенопластов. Кроме того, способ позволяет получать наполненный полиуретан с заданной плотностью и снизить себестоимость изделий. 4 табл., 24 пр.

Description

Изобретение относится к области создания полимерных материалов и может быть использовано для производства изделий инженерно-технического назначения в различных отраслях промышленности, а также в области охраны окружающей среды.
Известно изобретение, описывающее способ получения наполненных полиуретанов (RU 2355713 C1 МПК C08G 18/10 C08G 18/69 C08G 18/72 C08G 101/00 C08G 9/00, опубл. 20.05.2009, Бюл. № 14), в которых в качестве наполнителя используют резиновую крошку. Способ позволяет упростить состав и технологический процесс переработки смеси при изготовлении эластичного пеноматериала, а также способствует утилизации отходов резиновой промышленности, а именно резиновой крошки. Полученные пенополиуретаны обладают высокой степенью наполнения (70-100 масс. ч. резиновой крошки на 100 масс. ч. основного компонента) и высоким напряжением при 40% сжатии. Однако наполненные полиуретаны согласно изобретению не характеризуются повышенной термостойкостью и негорючестью.
Известно изобретение (RU 2017767 C1 МПК C08L 61/10 C08K 13/02 C08K 13/02, 3:22, 5:09, 5:17, опубл. 15.08.1994), описывающее получение сухосмешанной пресс-композиции прессовочного материала, включающей порошкообразное фенольное связующее, наполнитель, стеарат кальция или цинка и известь. В качестве наполнителя композиция содержит измельченные отходы фенопластов с размером частиц не более 0,25 мм и добавку – фенопласт на основе новолачной фенолформальдегидной смолы и древесного наполнителя. Согласно описанию изобретение позволяет снизить используемость дефицитного сырья и улучшить экономию за счет использования измельченных отходов фенопласта. Несмотря на повышенную термостабильность, негорючесть, присущую фенопластам, известно, что материалы на основе фенолформальдегидной смолы отличаются повышенной хрупкостью, т.е. не характеризуются эластичностью.
В способе изготовления термостойкого наполненного пенопласта высокой плотности (RU 2651156 C1 МПК C08J 9/04 C08J 9/28 C08J 5/00, C08L 61/14, опубл. 18.04.2018 Бюл. № 11) в качестве исходной порошковой композиции для получения легкого пенопласта используют ФФС, наполнение и порообразование обеспечивают полым или пористым наполнителем (без уточнения), температура разложения которого выше температуры плавления фенолформальдегидной смолы. В результате способ обеспечивает сокращение количества подготовительных операций, частичное удаление летучих компонентов из готовой композиции, образование закрытоячеистой структуры материала. Введение полого наполнителя в композицию согласно описанию способствует повышению стабильности размеров пенопласта в процессе его эксплуатации. Основанная на ФФС композиция также характеризуется хрупкостью.
Наиболее близким по технической сущности является изобретение (RU 2336283 C2 МПК C08G 18/08 C08G 18/48 C08J 9/08, опубл. 20.10.2008 Бюл. № 29), раскрывающее способ получения огнестойкого пенополиуретана на основе композиции, включающей полиэфирполиол, полиизоцианат, расширенный графит, аминный активатор, вспениватель – воду или фреон, цианурат меламина, глицерин и фосфогипс – в качестве модифицирующей добавки. Полученный заявленным способом пенополиуретан обладает высокой огнестойкостью с сохранением тепло- и звукоизолирующих свойств, повышенными показателями по прочности, а также является более экономически выгодным, поскольку содержит в своем составе более дешевый минеральный наполнитель, а именно фосфогипс – отход производства фосфорной кислоты и фосфатных удобрений. Однако способ применим исключительно для получения жестких пенополиуретанов.
Целью изобретения является повышение физико-механических и эксплуатационных характеристик композиций на основе полиуретанов путем совмещения полезных свойств фенопластов (термостабильность, негорючесть) и полиуретанов (эластичность), а также решение экологической проблемы утилизации отходов фенопластов.
Технической задачей и результатом изобретения являются повышение физико-механических и эксплуатационных характеристик материалов на основе полиуретана, решение экологической проблемы путем сокращения количества отходов фенопластов, обеспечение заданной плотности и снижение себестоимости изделий.
Указанный технический результат достигается за счет того, что способ получения наполненного полиуретана, включающий создание композиции с использованием предварительно подготовленного наполнителя и целевых добавок, согласно изобретению, подготовка наполнителя основывается на измельчении отвержденной фенолформальдегидной смолы, измельчении пенофенопласта и их отходов или смеси перечисленных полимерных материалов в любом соотношении в качестве наполнителя с последующим получением полиуретана при следующем соотношении компонентов, масс. ч.:
полиуретан 100
измельченный отвержденный фенопласт,
измельченный пенофенопласт, их отходы или их смеси в любом соотношении 10-400
целевые добавки 0,1-3
Использование в качестве наполнителя измельченной отвержденной ФФС, измельченного пенофенопласта, их отходов или их смеси в любом соотношении позволяет снизить себестоимость изделий, повысить физико-механические и эксплуатационные характеристики материалов на основе полиуретанов и фенопластов, расширить сырьевые ресурсы для их изготовления, решить экологическую проблему утилизации полимерных отходов.
В производстве изделий из реактопластов, например, на основе ФФС любыми методами (свободной заливки, центробежного литья после штамповки при вырубке заготовок из полимерного листа, после механической обработки заготовок) образуются технологически неизбежные отходы. Такие отходы отвержденных фенолформальдегидных смол обычно составляют до 60 % от исходного количества ФФС и практически не используются (сжигаются, подлежат захоронению), хотя не отличаются от основного продукта по химическому составу и по физико-химическим и механическим свойствам.
Пример практической реализации заявляемого наполненного полиуретана в способе получения наполненного полиуретана пониженной горючести.
Отвержденные ФФ смолы, пенофенопласт, их технологические отходы измельчают на существующем оборудовании путем предварительного грубого дробления крупногабаритных отвержденных масс с последующим тонким размолом крошки до частиц требуемой дисперсности. Технологические отходы механической обработки полимерных заготовок (стружка, пыль) подвергают тонкому измельчению без предварительного дробления. Приготовление полимерной композиции проводят с помощью серийного оборудования, при этом не требуется изменений регламента процесса: добавку вводят вместе с другими ингредиентами композиции в расплаве с помощью интенсивных смесителей или валкового оборудования или на заключительной стадии синтеза полимеров в растворе с последующей сушкой и гранулированием. Формуют изделия методом литья или прессованием. Применение в качестве модифицирующей добавки согласно изобретению отвержденной ФФ смолы, пенофенопласта, их технологических отходов или их смеси в любом соотношении в композициях с полиуретаном обеспечивает улучшение качества изделий за счет совмещения полезных свойств двух полимеров: повышенная теплостойкость, негорючесть, эластичность, пониженная хрупкость без ухудшения технологических свойств (текучесть) полимерной композиции. Кроме того, использование в составе полимерной композиции технологических отходов отвержденных ФФ смол или отходов пенофенопласта имеет экономический и экологический эффект, так как технологические отходы требуемой степени дисперсности на 1-1,5 порядка дешевле первичных ФФС. При этом устраняется необходимость захоронения или сжигания больших скоплений полимерных отходов, что снижает загрязненность окружающей среды.
На основании экспериментов предлагаемая степень дисперсности частиц предлагаемого наполнителя составляет 50-300 мкм. Степень дисперсности частиц ограничена верхним и нижним пределами по следующим причинам: превышение максимально допустимого размера частиц нарушает требование высоких показателей физико-механических свойств формованных изделий (особенно устойчивости к многократным деформациям); нижний предел обусловлен тем, что дальнейшее снижение размера частиц несущественно влияет на эффект достижения поставленной цели и экономически невыгодно из-за резкого роста энергетических затрат при сверхтонком размоле.
В качестве отвержденной фенольной смолы используют известные продукты отверждения серийно выпускаемых смол, полученных взаимодействием фенола и формальдегида в любом соотношении в присутствии щелочного катализатора (резольного типа) или кислотного катализатора (новолачного типа). Например, но не ограничиваясь, марок СФЖ, СФ, БЖ, ОФ. Отверждение жидких резольных смол осуществляют в присутствии обычных серийно выпускаемых отвердителей-катализаторов.
Полиуретановый материал получают из двухкомпонентной композиции: в качестве компонента 1 используется преполимер (форполимер) на основе гидроксилсодержащего соединения и диизоцианата, компонента 2 – аминный отвердитель.
Возможно введение в аминный отвердитель антипиренов, пигментов и наполнителей для повышения эксплуатационных свойств и цвета материала. При производстве полиуретанов из-за быстрого протекания химической реакции важное значение имеет не только качественное перемешивание компонентов на стадии их завершающего смешения, но и равномерное распределение смеси по поверхности нанесения. Добиться равномерного распределения смеси можно с помощью автоматизации перемещения смесителя и дозированной подачи смеси.
Изобретение предполагает использование серийно выпускаемых марок полиуретанов, но не ограничивается ими. Например, НИЦ ПУ-5, СКУ-ПФЛ-100, СКУ-ФЭ-4, СКУ ПФЛ-74, Аркол 1000, ПТГФ 1000, СУРЭЛ -4М.
Физико-механические характеристики полиуретана изменяются варьированием химической структуры исходных компонентов.
В качестве целевых добавок наполненный полиуретан согласно изобретению может содержать другие компоненты – целевые добавки. Другой компонент не имеет особых ограничений и представляет собой компонент, обычно используемый в производстве изделий на основе полиуретана. Его примеры включают пластификатор, наполнитель, стабилизатор (например, антиоксидант, УФ-стабилизатор, термостабилизатор и т. д.), красящее вещество (краситель, пигмент), огнезащитный агент, сшивающий агент, активатор взаимодействия, упрочняющий агент и другие.
Техническая сущность предлагаемого изобретения иллюстрируется экспериментальными данными. В таблицах 1-4 приведены рецептуры предлагаемых полимерных материалов согласно изобретению на основе серийно выпускаемых марок смол, а также их физико-механические и эксплуатационные характеристики.
Таблица 1
Компоненты Примеры по изобретению
1 2 3 4 5 6
Состав, масс. ч.
Полиуретан марки НИЦ ПУ-5 100 100 100 100 100 100
Наполнитель на основе ФФС марки СФЖ-30 - 30 50 100 200 400
Пигмент - 0,2 0,5 1,5 1,5 0,3
Наполнитель - 2,0 1,0 1,5 0,5 1,7
Свойства
Предел прочности при растяжении, МПа 19,6-38,1 соотв. соотв. соотв. соотв. соотв.
Относительное удлинение при разрыве, % 350-600 соотв. соотв. соотв. соотв. соотв.
Твердость по Шору А, ед. 70-95 78 81 84 90 100
Условное напряжение при 100% удлинении (не менее), МПа 6 6 6 6 6 7
Относительная остаточная деформация после разрыва (не более), МПа 10 9 9 8 8 8
Температурный диапазон, °С -60 +140 соотв. соотв. соотв. соотв. соотв.
Горючесть горючий негор. негор. негор. негор. негор.
Таблица 2
Компоненты Примеры по изобретению
1 2 3 4 5 6
Состав, масс. ч.
Полиуретан марки СКУ-ПФЛ-100 100 100 100 100 100 100
Наполнитель на основе ФФС марки БЖ-2 30 50 100 200 400
Пигмент 0,1 1,5 1,0 2,3
Наполнитель 3 1,5 0,5 0,7
Свойства
Предел прочности при растяжении, МПа 38-50 соотв. соотв. соотв. соотв. соотв.
Относительное удлинение при разрыве, % 350-380 соотв. соотв. соотв. соотв. соотв.
Твердость по Шору А, ед. 92-98 95 95 96 96 100
Условное напряжение при 100% удлинении (не менее), МПа 6 6 6 7 7 7
Относительная остаточная деформация после разрыва (не более), МПа 10 9 9 9 8 8
Температурный диапазон, °С -60 +80 соотв. соотв. соотв. соотв. соотв.
Горючесть горючий негор. негор. негор. негор. негор.
Таблица 3
Компоненты Примеры по изобретению
1 2 3 4 5 6
Состав, масс. ч.
Полиуретан марки Аркол 1000 100 100 100 100 100 100
Наполнитель на основе ФФС марки ФРВ 30 50 100 200 400
Пигмент 0,2 1,5 1,5 0,3
Наполнитель 3,0 2,5 1,0 1,0
Свойства
Предел прочности при растяжении, МПа 30 29 29 28 27 24
Относительное удлинение при разрыве, % 300 290 270 265 250 190
Твердость по Шору А, ед. 55-70 56 57 61 69 74
Условное напряжение при 100% удлинении (не менее), МПа 6 6 7 7 8 9
Относительная остаточная деформация после разрыва (не более), МПа 10 10 10 10 9 8
Температурный диапазон, °С -20 +60 соотв. соотв. соотв. соотв. соотв.
Горючесть горючий негор. негор. негор. негор. негор.
Таблица 4
Компоненты Примеры по изобретению
1 2 3 4 5 6
Состав, масс. ч.
Полиуретан марки СУРЭЛ-4М 100 100 100 100 100 100
Наполнитель на основе ФФС марки СФЖ-3012 30 50 100 200 400
Пигмент 0,3 1,0 0,8 0,3
Наполнитель 2,0 0,5 1,0 1,7
Свойства
Предел прочности при растяжении, МПа 20-50 50 47 45 40 20
Относительное удлинение при разрыве, % 250-400 400 390 370 340 250
Твердость по Шору А, ед. 85-100 85 87 90 92 100
Условное напряжение при 100% удлинении (не менее), МПа 8 8 8 9 10 10
Относительная остаточная деформация после разрыва (не более), МПа 10 10 9 7 7 7
Температурный диапазон, °С -60 +120 соотв. соотв. соотв. соотв. соотв.
Горючесть горючий негор. негор. негор. негор. негор.
В результате использования измельченной отвержденной ФФС, измельченного пенофенопласта, их отходов или их смеси в любом соотношении в качестве наполнителя в составе наполненного полиуретана физико-механические и эксплуатационные характеристики получаемых материалов соответствуют нормативным, а горючесть наполненных композиций снижается.

Claims (2)

  1. Способ получения наполненного полиуретана, включающий создание композиции с использованием предварительно подготовленного наполнителя и целевых добавок, отличающийся тем, что подготовка наполнителя основывается на измельчении отвержденной фенолформальдегидной смолы, измельчении пенофенопласта и их отходов или смеси перечисленных полимерных материалов в любом соотношении в качестве наполнителя с последующим получением полиуретана при следующем соотношении компонентов, масс. ч.:
  2. полиуретан 100 измельченный отвержденный фенопласт, измельченный пенофенопласт, их отходы или их смеси в любом соотношении 10-400 целевые добавки 0,1-3
RU2023128546A 2023-11-03 Способ получения наполненного полиуретана пониженной горючести RU2818123C1 (ru)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2818123C1 true RU2818123C1 (ru) 2024-04-24

Family

ID=

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2336283C2 (ru) * 2006-11-07 2008-10-20 ГОУ ВПО "Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет" Способ получения огнестойкого наполненного пенополиуретана
RU2355713C1 (ru) * 2008-02-26 2009-05-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Волгоградский государственный технический университет (ВолгГТУ) Способ получения наполненных пенополиуретанов
WO2014176294A2 (en) * 2013-04-22 2014-10-30 Ethox Chemicals, Llc Additives to resin compositions for improved impact strength and flexibility
RU2651156C1 (ru) * 2016-10-14 2018-04-18 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") Способ изготовления термостойкого наполненного пенопласта высокой плотности

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2336283C2 (ru) * 2006-11-07 2008-10-20 ГОУ ВПО "Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет" Способ получения огнестойкого наполненного пенополиуретана
RU2355713C1 (ru) * 2008-02-26 2009-05-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Волгоградский государственный технический университет (ВолгГТУ) Способ получения наполненных пенополиуретанов
WO2014176294A2 (en) * 2013-04-22 2014-10-30 Ethox Chemicals, Llc Additives to resin compositions for improved impact strength and flexibility
RU2651156C1 (ru) * 2016-10-14 2018-04-18 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") Способ изготовления термостойкого наполненного пенопласта высокой плотности

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4005035A (en) Composition for reinforced and filled high density rigid polyurethane foam products and method of making same
DE2325090A1 (de) Anorganisch-organische kunststoffe
DE10333893A1 (de) Kunststoffe und Holz enthaltende Verbundwerkstoffe
CN103038278A (zh) 由工程回收橡胶粉末制备的热固性组合物
CN107949592B (zh) 分散相中的共聚物多元醇与功能性添加剂
DE2227147C3 (de) Als kolloides Xerosol vorliegendes homogenes anorganisch-organisches Ionomer-Polykieselsäure-gel-Verbundmaterial
DE102006021266A1 (de) Polyurethan-Holz-Komposite und Verfahren zu ihrer Herstellung
EP2688932A1 (de) Formteile aus verstärkten polyurethanharnstoff-elastomeren und deren verwendung
KR20080005255A (ko) 고밀도 폴리스티렌 발포 입자의 제조 방법
RU2818123C1 (ru) Способ получения наполненного полиуретана пониженной горючести
EP2000488B1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Schaumstoffverbundteiles und ein solches Schaumstoffverbundteil
DE19811471A1 (de) Verfahren zur Herstellung von Polyharnstoffdispersionen in Polyolen
EP1090055A1 (de) Isocyanatgruppenhaltige prepolymere und verfahren zu ihrer herstellung
US8093309B2 (en) Light colored foam for use in marine applications
KR100303258B1 (ko) 연질폴리우레탄발포체조성물
CN109776925A (zh) 一种高强度发泡聚乙烯
RU2355713C1 (ru) Способ получения наполненных пенополиуретанов
CN108779283A (zh) 泡沫复合材料
DE19817541A1 (de) Verbundmaterial und Verfahren zu seiner Herstellung
US2808379A (en) Process for foaming resins using furan adduct foaming agents and foamable compositions containing same
JP2023008688A (ja) 熱硬化性樹脂組成物、熱硬化性樹脂組成物の製造方法、成形品、及び成形品の製造方法
JP3993056B2 (ja) ウレタン樹脂分解組成物の調製方法、成形用粉末材料及び成形材の製造方法
CN112919852B (zh) 一种热固复合珠光砂板及其制备方法
RU2458949C2 (ru) Композиция для огнепреградительного покрытия и способ ее изготовления
CN109912927B (zh) 一种增韧改性耐烧蚀酚醛树脂的制备方法