Композиция для получения напыляемых жестких пенополиуретанов

Композиция для получения напыляемых жестких пенополиуретанов

Реферат

Изобретение относится к химии напыляемых жестких пенополиуретанов (ППУ) тепло- и гидроизоляционного назначения.

Использование в промышленности жестких ППУ, получаемых методом напыления, позволяет получать бесшовное тепло- и гидроизоляционное покрытие любой толщины на вертикальных или горизонтальных поверхностях, широко применяемое для герметизации строительных конструкций (кровли, стен, полов промышленных и жилых зданий), для обустройства холодильных камер, для теплоизоляции трубопроводов, емкостей и других объектов с разными температурными режимами эксплуатации.

Напыляемые системы характеризуются быстрым стартом и коротким промежутком времени, за которое система теряет текучесть. Такая кинетика реакции в сочетании с хорошей адгезией не позволяет пене стекать даже с вертикальных поверхностей.

Известен жесткий пенополиуретан напыляемого типа ППУ 308Н (Попова В.В. Материалы для теплоизоляционных и гидроизоляционных работ. М.: Высшая школа. - 1988. - 151 с.), состоящий из 2-х компонентов А и Б.

Компонент А содержит, мас.ч.:

Лапромол 294 (гидроксилсодержащее соединение)	100
Трихлорэтилфосфат (антипирен)	45
Хладон-11 (вспенивающий агент)	45
Продукт КЭП-2 (эмульгатор)	2

Компонент Б содержит полиизоцианат в количестве 200...220 мас.ч.

Известна композиция для производства напыляемого ППУ по патенту SU 1812187 А1 от 30.04.93 г., МПК C08G 18/32. «Композиция для получения жесткого напыляемого пенополиуретана», включающая следующие компоненты, мас.ч.:

Кубовый остаток производства тетрагидро-
фурилового спирта	40-50
Оксипропилированный ксилит	7-13
Оксипропилированный этилендиамин	10-16
N,N-диметилциклогексиламин	2,5-3,0
Поверхностно-активное вещество	0,7-1,1
Вода	1,0-1,5
Фреон-11	4-8
Трихлорэтилфосфат	15-24
Полиизоцианат	108-137

Известные композиции обладают низким временем старта (˜4-6 с), достаточным для получения качественного ППУ-покрытия методом напыления, однако их общим недостатком является использование в качестве вспенивающего агента озоноразрушающих хлорфторалканов.

Наиболее близкой к заявляемой композиции по составу и технической сущности является вспенивающая композиция по патенту RU 2010808 от 15.04.1994 г., МПК C08G 18/18, C08G 101/00 на изобретение «Композиция для получения жесткого пенополиуретана», состоящая из следующих компонентов, мас.ч:

Простой полиэфир на основе окиси пропилена (Лапрол)	74-76
Оксипропилэтилендиамин (Лапромол 294)	24-26
Катализатор (диметилэтаноламин)	1,0-1,5
Пенорегулятор (КЭП-2)	0,9-1,1
Вода	2,3-2,8
Трихлорфторметан	19-21
Полиизоцианат	160-170

Указанный жесткий ППУ обладает низкой плотностью, длительным временем старта, что приводит к стеканию вспенивающей массы с вертикальных поверхностей и не обеспечивает получение ровного и однородного слоя пены после затвердевания, что также существенно ограничивает области применения конечного ППУ.

Технической задачей, решаемой в рамках настоящего изобретения, является создание экологически безопасной огнестойкой композиции для получения напыляемых жестких пенополиуретанов, обладающих низким временем старта, высокой плотностью и прочностью.

Решение указанной выше задачи достигается за счет того, что композиция для получения напыляемых жестких пенополиуретанов, включающая гидроксилсодержащее соединение - оксипропилэтилендиамин и простой эфир на основе окиси пропилена, катализатор - диметилэтаноламин, вспенивающий агент - воду, пенорегулятор и полиизоцианат, содержит в качестве пенорегулятора поверхностно-активное вещество на основе оксиалкиленметилсилоксановых блоксополимеров, кроме того, дополнительно содержит антипирен трихлорэтилфосфат и комплексный катализатор - октоат олова, натрий уксуснокислый, триэтаноламин и раствор каталитически активных солей в гликолях, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Оксипропилэтилендиамин	1,5-3,5
Простой полиэфир на основе окиси пропилена	1,0-3,0
Диметилэтаноламин	5-13
Вода	3-13
Поверхностно-активное вещество на основе
оксиалкиленметилсилоксановых блоксополимеров	0,5-2,0
Трихлорэтилфосфат	25-35
Октоат олова	0,1-1,0
Натрий уксуснокислый	3-8
Триэтаноламин	2-6
Раствор каталитически активных солей в гликолях	5-12
Полиизоцианат	5-40

В соответствии с изобретением используются следующие компоненты.

В качестве гидроксилсодержащих соединений применяются полиэфирполиолы: оксипропилэтилендиамин - продукт взаимодействия окиси пропилена с водным раствором этилендиамина, обладающий гидроксильным числом в пределах 729-800 мг КОН/г и динамической вязкостью при температуре 50°С в пределах 1500-2000 мПа·с - Лапромол 294 (ТУ 226-010-10488057-94) и простой полиэфир на основе окиси пропилена, например Лапрол 502М (ТУ 2226-012-05766801-93) или Лапрол 402-2-100 (ТУ 2226-013-10488057-94).

Для стабилизации ячеистой структуры в процессе вспенивания используется пенорегулятор - поверхностно-активное вещество на основе оксиалкиленметилсилоксановых блоксополимеров - Пента 483 (ТУ 2483-026-40245042-2004).

Использование воды в качестве химического вспенивающего агента, пригодного для целей настоящего изобретения, является наиболее подходящим и экологически безопасным компонентом, обеспечивающим процесс образования полиуретановой пены. Вода (любого ГОСТа) взаимодействует с изоцианатными группами в соответствии с реакцией между NCO и Н₂О, в результате которой высвобождается диоксид углерода, вызывающий вспенивание.

Для обеспечения оптимального времени старта и скорости сшивания (отверждения) в реакции вспенивания в состав композиции по предлагаемому изобретению вводится ряд каталитических добавок: диметилэтаноламин (ТУ 6-02-1086-91), триэтаноламин чистый (ТУ 6-09-2448-91) или технический (6-02-916-79), натрий уксуснокислый (ГОСТ 199-78), а также октоат олова - катализатор 230-19 (ТУ 6-02-539-75) и раствор каталитически активных солей в гликолях - катализатор компонента А марки «Изуран 3040» (ТУ 2422-002-502-62248-2001).

Для придания жестким пенополиуретанам теплоизоляционного назначения, получаемым на основе заявляемой композиции, огнестойких свойств в состав композиции по предлагаемому изобретению вводится антипирен (огнегасящая добавка) - трихлорэтилфосфат (ТХЭФ) (ТУ 2493-319-05763441-2000), представляющий собой полный эфир ортофосфорной кислоты и этиленхлоргидрина, также обладающий пластифицирующими функциями.

В качестве полиизоцианата используется ароматический полиизоцианат по ТУ 113-03-38-106-90 - полимерный 4,4'-дифенилметан-диизоцианат (МДИ) или импортные аналоги, применяемые в производстве жестких пенополиуретанов в качестве компонента Б.

Заявляемая композиция для получения напыляемого пенополиуретана состоит из компонентов А и Б-полиизоцианата, а также каталитической смеси.

Компонент А готовят отдельно путем смешения последовательно вводимых гидроксилсодержащих соединений: Лапромола 294, Лапрола 502 и модифицирующих добавок: ТХЭФ, Пента 483 в реакторе при атмосферном давлении без использования обогрева в течение 30 минут. Таким же способом получают каталитическую смесь: октоат олова, натрий уксуснокислый, триэтаноламин, диэтаноламин, катализатор «Изуран 3040» и вода. Порядок смешения указанных соединений с точки зрения конечных свойств композиции не имеет значения.

Дальнейшая переработка осуществляется посредством смешения компонентов А, Б и каталитической смеси в агрегате напыления. Приведённые композиции напылялись при соотношениях компонента А к каталитической смеси 100:8, а также их смеси с компонентом Б, равном 1:1,3.

Заявляемые пределы соотношений между компонентами композиции определены экспериментальным путем и являются оптимальными с точки зрения получения композиции, пригодной для создания напыляемого жёсткого пенополиуретанового изделия теплогидроизоляционного назначения, обладающего превосходными эксплуатационными характеристиками.

Техническая сущность предлагаемого изобретения иллюстрируется нижеприведёнными экспериментальными данными.

В табл.1 приведены рецептуры композиций, а в табл.2 - свойства жёстких пенополиуретанов, полученных на основе предлагаемых композиций, в сравнении с прототипом.

Согласно приведенным в таблицах данным очевидно, что изобретение (примеры 1-3) позволяет существенно сократить время старта, и по показателю плотности получаемого на основе заявляемой композиции напыляемого пенополиуретана композиция по изобретению превосходит известный состав, т.е. предлагаемое изобретение решает поставленную задачу.

Таким образом, заявляемая экологически безопасная и трудногорючая композиция для получения напыляемого жесткого пенополиуретана позволяет обеспечить получение высоких прочностных показателей (прочность на сжатие), плотности конечного жесткого пенопласта и времени старта, достаточного для формирования качественного вспененного изделия с равномерной плотностью в объеме и хорошей внешней поверхностью.

Таблица 1
Компоненты композиции	Содержание компонентов в составе
Прототип, мас.ч.	Примеры конкретного выполнения (мас.%)
1	2	3
Оксипропилэтилендиамин	24-26	3,5	2,5	1,5
Простой эфир на основе окиси пропилена	74-76	1,0	2,0	3,0
Диметилэтаноламин	1,0-1,5	5,0	8,5	11
Трихлорэтилфосфат	-	26	30	30
Поверхностно-активное вещество на основе оксиалкиленметилсилоксановых блоксополимеров	-	2,0	1,5	0,5
Пенорегулятор КЭП-2	0,9-1,1	-	-	-
Вода	2,3-2,8	7	5	13
Трихлорфторметан	19-21	-	-	-
Октоат олова	-	1,0	0,5	1,0
Натрий уксунокислый	-	8,0	5,0	3,0
Триэтаноламин	-	2,0	4,0	6,0
Раствор каталитически активных солей в гликолях	-	10,0	8,0	5,0
Полиизоцианат	160-170	34,5	33,0	26,0

Таблица 2
Свойства жестких напыляемых пенополиуретановых изделий	Прототип	Составы из табл.1, по примерам
1	2	3
Плотность, кг/м3	25-31	54	58	65
Время старта, с	15-25	3	2	4
Прочность на сжатие при температуре 23°С, МПа	-	0,51	0,58	0,62

Композиция для получения напыляемых жестких пенополиуретанов, включающая гидроксилсодержащее соединение - оксипропилэтилендиамин и простой эфир на основе окиси пропилена, катализатор - диметилэтаноламин, вспенивающий агент - воду, пенорегулятор и полиизоцианат, отличающаяся тем, что композиция содержит в качестве пенорегулятора поверхностно-активное вещество на основе оксиалкиленметилсилоксановых блоксополимеров, кроме того, дополнительно содержит антипирен - трихлорэтилфосфат и комплексный катализатор - октоат олова, натрий уксусно-кислый, триэтаноламин и раствор каталитически активных солей в гликолях при следующем соотношении компонентов, мас.%:

оксипропилэтилендиамин	1,5-3,5
простой эфир на основе окиси пропилена	1,0-3,0
диметилэтаноламин	5-13
вода	3-13
поверхностно-активное вещество на основе
оксиалкиленметилсилоксановых блоксополимеров	0,5-2,0
трихлорэтилфосфат	25-35
октоат олова	0,1-1,0
натрий уксусно-кислый	3-8
триэтаноламин	2-6
раствор каталитически активных солей в гликолях	5-12
полиизоцианат	25-40