Пенополиуретан

Пенополиуретан

Реферат

Настоящее изобретение относится к пенополиуретану.

Способы получения эластичного открытопористого пенополиуретана известны в технике и описаны, например, на страницах 161-233 справочника Polyurethane Handbook, edited by Dr Güenter Oertel, Hanser Publishers.

Обычно эластичный пенополиуретан может быть получен взаимодействием полиола с полифункциональным изоцианатом, так чтобы NCO и OH группы образовывали уретановые звенья в результате реакции присоединения и полиуретан вспенивают с помощью диоксида углерода, получаемого in situ в результате взаимодействия изоцианата с водой. Этот традиционный способ может быть осуществлен в виде так называемого "одномоментного" процесса, в результате которого полиол, изоцианат и воду смешивают вместе, так чтобы полиуретан образовывался и вспенивался на одной и той же стадии.

Взаимодействие изоцианата с полиолом приводит к образованию уретановых звеньев в результате реакции присоединения.

I. R-NCO+ O-R'→R-NH-CO-O-R'

Изоцианат взаимодействует с водой с образованием амина и диоксида углерода.

II. R-NCO+H ₂ O→RNHCOOH→RNH ₂ +CO ₂

Амин реагирует и изоцианатом с образованием группировок мочевины.

III. R-NCO+RNH ₂ →R-NH-CO-NH-R

Взаимодействие NCO, OH, H₂O приводит к образованию полиуретановых цепочек, которые вводят группировки мочевины в результате вышеприведенных реакций I, II, III, протекающих одновременно.

Эластичный пенополиуретан обычно имеет сегментообразную структуру, образованную длинными эластичными полиольными цепочками, связанными полиуретаном, и полимочевинными ароматическими жесткими сегментами с водородными связями между полярными группами, такими как NH, и карбонильными группами мочевины и уретановыми звеньями.

Кроме того, замещенные мочевины (образующиеся по реакции III) могут взаимодействовать с остающимся изоцианатом с образованием биурета (IV), и уретан может реагировать с остающимся изоцианатом с образованием аллофанатов (V):

Образование биурета и аллофаната приводит к увеличению жесткости сегментов в структуре полимера и сшиванию полимерной сетки.

Физические свойства образующейся пены зависят от структуры полиуретановых цепей и связей между цепями.

Для более высоких уровней жесткости пены, и в частности, для того чтобы получить жесткую закрытопористую пену, сшивание полиуретановой цепи осуществляют, например, путем использования полиолов с более короткой цепью и/или путем введения высокофункциональных изоцианатов. Также известно введение ненасыщенных соединений в качестве радикальных сшивающих агентов.

Для многих областей применений необходим открытопористый пенополиуретан, который является стабильным и прочным, то есть обладающий свойствами выдерживать большую нагрузку.

Так называемый высокоэластичный ("ВЭ") пенополиуретан, раньше называемый пеной холодного отверждения, является хорошо известной категорией мягкого пенополиуретана и характеризуется более высоким фактором нагружения и способностью к упругой деформации по сравнению с так называемыми "стандартными" или "традиционными" пенами. Выбор исходных веществ и составов, используемых для получения таких пен, в значительной степени определяет свойства пены, которые описаны в справочнике Polyurethane Handbook by Dr. Güenter Oertel, например, на странице 182 (1^st Edition), страницах 198, 202 и 220 (2^nd Edition) и в других публикациях. Исходные вещества или комбинации исходных веществ, используемые в составах высокоэластичного пенополиуретана, могут отличаться от тех, которые используются в составах стандартных пен, в результате чего высокоэластичный пенополиуретан рассматривают как пенополиуретан, получаемый по особой специальной технологии. Смотрите страницу 202 таблицу 5.3 вышеприведенного 2^nd Edition.

Высокоэластичная пена обычно характеризуется комбинацией ее физических свойств и химической структурой, а также ее структурным внешним видом. Высокоэластичные пены имеют более нерегулярную и неупорядочную сетчатую структуру, чем другие полиуретановые пены. Одно определение высокоэластичных пен, например, дают через характеристику, известную как "индекс твердости", который является отношением "усилия, необходимого для вдавливания индентора" (ILD) на глубину 65% от высоты образца, к усилию вдавливания на 25% (ASTM D-1564-64T). Стандартные пены имеют индекс твердости около 1,7-2,2, в то время как высокоэластичная пена имеет индекс около 2,2-3,2. Высокоэластичная пена может также иметь характерные различия в других физических свойствах. Например, высокоэластичная пена может быть более гидрофильная и иметь более лучшую усталостную прочность по сравнению со стандартной пеной. Смотрите вышеупомянутый справочник по поводу этих и других различий.

Исходно высокоэластичную пену получали из "реакционно-способного" полиэфирного полиола и высшего или с повышенной функциональностью изоцианата. Обычно полиолом был с выше, чем обычной молекулярной массой (от 4000 до 6000) полиэфирный полиол с оксидом этилена и/или оксидом пропилена, имеющий определенный уровень содержания первичных гидроксилов (например, более 50%, как указано на странице 182 вышеприведенного справочника 1^st Edition Handbook), а изоцианатом был MDI (метилендифенилдиизоцианат) (или смесь MDI и TDI (толуолдиизоцианата), или преполимер TDI), но только не один TDI (смотрите страницу 220 вышеприведенного справочника 2^nd Edition Handbook under Cold Cure Moulding). Затем (страница 221) было разработано новое семейство полиолов, называемое сейчас модифицированными полимером полиолами (также известными как полимерные полиолы), на основе специальных полиэфирных полиолов с молекулярными массами от 4000 до 5000 и содержаниями первичных гидроксилов более 70%. Они вместе с различными изоцианатами, а сейчас в основном чистым TDI, использовались с выбранными сшивающими агентами, катализаторами и новым классом высокоэластичных силиконов для получения этого нового поколения высокоэластичных пен.

Это новое семейство высокоэластичных пен имеет свойства, аналогичные свойствам, получаемым с использованием первоначального подхода, но их физические свойства, включая способность выдерживать нагрузку, могут сейчас изменяться в более широком интервале. Была значительно повышена безопасность технологической обработки новых пен и это позволило производить эти пены с использованием более доступного для промышленности TDI по сравнению с ранее имевшейся необходимостью использовать смешанные или тримеризованные изоцианаты.

Модифицированные полимером полиолы содержат полимерный наполнитель в основном полиоле. Наполнитель может быть введен в качестве инертного наполнителя, диспергированного в основном полиоле, или, по меньшей мере, частично в качестве сополимера с основным полиолом. Примером наполнителей являются сополимеризованные акрилонитрил-стирольные полимерные полиолы, продукт реакции диизоцианатов и диаминов ("PHD" полиолы) и продукт аддитивной полимеризации диизоцианатов с аминоспиртами ("PIPA" полиолы).

Модифицированные полимером полиолы нашли также применение в композициях стандартных пен, приводя к получению пен с более высокими показателями по способности выдерживать нагрузку.

Хорошо известно, что трудно регулировать взаимодействие относительно больших количеств воды, действующей как дополнительный газообразователь для открытопористых пен с низкой плотностью, как описано, например, в USP 4950694, особенно в случае крупномасштабного промышленного производства, и это взаимодействие обычно приводит к получению относительно мягкой пены. Оно может происходить даже тогда, когда используют большие количества специальных полиолов, таких как сополимеризованные полиолы или полиолы, наполненные полимочевиной. Кроме того, использование больших количеств воды в качестве газообразователя означает, что не может быть произвольно повышен изоцианатный индекс с целью влияния на жесткость пены, так как реакция может иногда иметь слишком высокий экзотермический эффект, что приводит к преждевременной окислительной деструкции пеноматериала или "подвулканизации", то есть к изменению цвета материала.

В связи с этим, в крупномасштабном промышленном производстве должна быть предотвращена избыточная, нерегулируемая экзотермическая реакция из-за опасности возникновения воспламенения, и, кроме того, могут быть нежелательны даже относительно низкие уровни окислительной деструкции, так как, с практической точки зрения, необходим "белый" пенополиуретан, то есть пена, цвет которой визуально одинаков в ее поперечном сечении, и нет явлений потемнения или другого изменения цвета, которую называют практически не изменяющей цвет пеной. Термин "белый" используют для удобства, хотя фактически пена может иметь желтую окраску.

Это явление становится более заметным даже тогда, когда в дополнение к реагентам для аддитивной полимеризация полиуретана вводят ненасыщенные соединения с целью получения дополнительного сшивания для упрочнения или повышения стабильности полиуретановой матрицы. Сталкиваются с проблемами в достижении стабильности и способности выдерживать высокую нагрузку в открытопористых пенах, и в частности обычно пытаются удалить или свести к минимуму радикалы, которые могут способствовать сшиванию, но которые могут вызывать и размягчение и/или подвулканизацию.

Для повышения степени сшивания в производстве полиуретанового материала известно использование производных акриловой кислоты VI, которые имеют реакционно-способную двойную связь:

VI. CH ₂ =CH-COOH

В EP 262488B описан полиуретановый наполнитель, полученный по реакции гидроксилметакрилата с изоцианатом, с использованием отношения OH к NCO около 1:1, так чтобы не экстрагируемый растворителем материал имел реакционно-способные двойные связи. Получающийся полиуретановый материал используют в форме твердого порошка, который может быть смешан с SiO₂ и может быть радикально отвержден с получением твердого прозрачного материала, применяемого в стоматологии.

В EP 1129121 B также описано взаимодействие изоцианата с гидроксилметакрилатом с реакционно-способными двойными связями с получением радикально отверждаемого не экстрагируемого растворителем полиуретанового материала. В данном случае, материал образуется в виде отлитой в форму массы, а не порошка, и отлитую в форму массу затем радикально отверждают путем воздействия тепла и/или голубого или УФ-излучения. Сформированная масса может быть получена в виде воздухопроницаемой пены.

В USP 6699916A и USP 6803390 описано получение пенополиуретана путем взаимодействия изоцианата с полифункциональным (мет)акрилатом с образованием преполимера. Этот преполимер может затем реагировать с полиолом и пенообразующими ингредиентами. Получающаяся пена является сшитой закрытопористой жесткой пеной.

В US 2004/0102538A (EP 1370597A) описано получение эластичного пенополиуретана взаимодействием полиизоцианата с полиэфиром или полиэфирным полиолом в присутствии (мет)акрилатного полиола.

В USP 4250005A описано получение пенополиуретана путем реакции полиэфирного полиола или низкомолекулярного полиэфирного полиола (1500 или меньше) с органическим изоцианатом и пенообразующими ингредиентами в присутствии акрилатного сшивающего промотора. Образующуюся пену подвергают ионизирующему излучению для модификации свойств пены.

В DE 3127945 A-1 конкретно описано в приводимых примерах взаимодействие реакционно-способного полиола со смесью TDI и MDI изоцианатов в присутствии небольших количеств гидроксиметакрилатных соединений, приводящее к образованию пены, которую затем обрабатывают лучевой энергией для модификации ее свойств. Ингредиенты соответствуют ингредиентам, которые используют для получения очень мягкой высокоэластичной пены с модифицированной не полимером полиольной системой.

В соответствии с настоящим изобретением было обнаружено, что открытопористый пенополиуретан может быть получен с хорошими физическими свойствами из смеси полиола, изоцианата и компонента с реакционно-способной двойной связью, такого как акрилат, в результате регулируемого радикально-инициируемого сшивания пены.

В частности было обнаружено, что можно получать открытопористые пены практически без изменения цвета, которые являются стабильными и обладают способностью выдерживать высокую нагрузку.

Такие пены могут быть эластичными пенами, которые, например, используют в мебели в качестве подушек для сиденья, или полужесткими пенами, которые имеют эластичную открытопористую структуру, но которые имеют достаточную жесткость для сохранения при использовании формы, например, в качестве декоративных элементов конструкции внутри салона автомобиля, таких как приборные панели и другие подобные конструкции.

Можно даже получить открытопористые жесткие пены, и, кроме того, изобретение может успешно быть применено для получения закрытопористых жестких пен.

Таким образом и в соответствии с одним аспектом изобретения предлагается способ получения полиуретановой пены, в котором, по меньшей мере, один полифункциональный изоцианат, по меньшей мере, один полиол, являющийся полностью или преимущественно полиэфирным полиолом с молекулярной массой более чем 1500, и пенообразующие ингредиенты подвергают аддитивной полимеризации и реакции пенообразования в присутствии, по меньшей мере, одного компонента с реакционно-способной двойной связью с получением вспененной полиуретановой массы, в котором, по меньшей мере, один полифункциональный изоцианат фактически не содержит или не включает MDI, и вспененную полиуретановую массу подвергают радикально инициируемому сшиванию с компонентом с реакционно-способной двойной связью.

Следовательно, указанное взаимодействие может быть осуществлено в основном или полностью в отсутствии MDI. Может быть использован только один полиэфирный полиол или смесь полиэфирных полиолов. Однако предпочтительно, чтобы полиол использовался полностью, то есть полиол, прореагировавший с изоцианатом, а не с указанным ингредиентом с двойной связью, являлся полностью или преимущественно полиэфирным полиолом с молекулярной массой или средней молекулярной массой больше чем 1500.

Пена может быть высокоэластичной, как уже обсуждалось выше, или может не быть высокоэластичной.

Таким образом и в соответствии со вторым аспектом изобретения предлагается способ получения полиуретановой пены, в котором, по меньшей мере, один полифункциональный изоцианат, по меньшей мере, один полиол, являющийся полностью или преимущественно полиэфирным полиолом с молекулярной массой более чем 1500, и пенообразующие ингредиенты подвергают аддитивной полимеризации и реакции пенообразования в присутствие, по меньшей мере, одного компонента с реакционно-способной двойной связью с получением вспененной полиуретановой массы, в котором пена не является высокоэластичной пеной, и вспененную полиуретановую массу подвергают радикально инициируемому сшиванию с компонентом с реакционно-способной двойной связью.

Полиол, используемый в способе изобретения, может содержать или включать, по меньшей мере, один описанный выше модифицированный полимером полиол, независимо от того формируется пена как высокоэластичная пена или нет.

Таким образом и в соответствии с третьим аспектом изобретения предлагается способ получения полиуретановой пены, в котором, по меньшей мере, один полифункциональный изоцианат, по меньшей мере, один полиол, и пенообразующие ингредиенты подвергают аддитивной полимеризации и реакции пенообразования в присутствии, по меньшей мере, одного компонента с реакционно-способной двойной связью с получением вспененной полиуретановой массы, в котором полиол содержит или включает, по меньшей мере, один модифицированный полимером полиол, и вспененную полиуретановую массу подвергают радикально инициируемому сшиванию с компонентом с реакционно-способной двойной связью.

В случае второго и третьего аспектов изобретения предпочтительно, чтобы изоцианат практически не содержал или не включал MDI, также как в случае первого аспекта изобретения.

Удивительно, но способ изобретения может приводить к получению стабильного пенополиуретана с отличными физическими свойствами без неизбежно возникаемых проблем подвулканизации.

Это является следствием использования стадии радикально-инициируемого сшивания, применяемой к специфической трехкомпонентной (полиол, изоцианат, компонент с реакционно-способной двойной связью) пенополиуретановой системе.

Не отдавая предпочтения какому-либо конкретному механизму этого явления, очевидно, что присутствие компонента с реакционно-способной двойной связью в радикально-инициируемой среде может приводить к сшиванию с помощью двойных связей углерод-углерод, в отличие от полярного сшивания, позволяет достигать требуемой сопротивляемости сжатию при замедлении свободно радикальной доступности, и, в силу этого, уменьшения риска подвулканизации или изменения цвета, вызываемые экзотермической реакцией. Компонент с двойной связью может действовать для замедления активности свободных радикалов, например, путем взаимодействия с инициирующими радикалы веществами, такими как пероксиды, которые могут быть веществами, специально добавляемыми для целей инициирования, или могут быть веществами, естественно присутствующими в небольших количествах, например, в исходном полиоле. Соответственно изменяются требования к количеству компонента с двойной связью для защитной реакции с инициатором.

То есть, использование конкретных "основных" образующих пенополиуретан компонентов (то есть изоцианатов, полиола и пенообразующих ингредиентов), добавление компонента с двойной связью и применение стадии радикального инициирования делает возможным производство, даже в крупном промышленном масштабе, приемлемого "белого" пенополиуретана, который может быть более жестким, чем в случае использования практически тех же только одних основных компонентов (то есть без компонента с двойной связью и стадии радикального инициирования).

Увеличение жесткости может быть, по меньшей мере, на 10%, как обсуждается дополнительно ниже. Фактическая жесткость зависит от требований и определяется используемыми основными компонентами и другими параметрами.

Как уже упоминалось выше, в традиционной пенополиуретановой системе жесткость может быть повышена путем увеличения изоцианатного индекса (избытка по отношению к стехиометрии, определяемой полиолом), но это приводит к повышенному риску подвулканизации. С помощью настоящего изобретения жесткость может быть увеличена без требования аналогичных увеличений в изоцианатном индексе, в результате чего подвулканизация может быть более легко замедлена или предотвращена.

Например, стабильный открытопористый пенополиуретан с сопротивляемостью к сжатию, по меньшей мере, 5 кПa можно легко получить даже с низкой плотностью, то есть от 20 до 25 кг/м³ или меньше.

Таким образом и в соответствии с четвертым аспектом изобретения предлагается способ получения полиуретановой пены, в котором основные компоненты, включающие, по меньшей мере, один полифункциональный изоцианат, по меньшей мере, один полиол, и пенообразующие ингредиенты подвергают аддитивной полимеризации и реакции пенообразования в присутствии, по меньшей мере, одного компонента с реакционно-способной двойной связью с получением стабильной открытопористой практически без изменения цвета вспененной полиуретановой массы, отличающийся тем, что открытопористую практически без изменения цвета вспененную полиуретановую массу подвергают радикально-инициируемому сшиванию с помощью компонента с реакционно-способной двойной связью с получением сопротивляемости сжатию, по меньшей мере, на 10% больше чем сравниваемая жесткость стабильного открытопористого практически без изменения цвета вспененного пенополиуретана, вспененного с использованием сопоставимых указанных основных компонентов без добавления указанного компонента с двойной связью. Выражение "с помощью сопоставимых указанных основных компонентов" означает фактически те же самые основные компоненты, то есть тот же самый полиол, изоцианат и основные пенообразующие ингредиенты, но подразумевает любые изменения катализаторов или других добавок для компенсации отсутствия компонента с двойной связью.

Компонент с двойной связью может обычно обладать неожиданным положительным эффектом, даже когда он используется при относительно низких концентрациях, потому что он может предотвращать подвулканизацию, когда используют относительно высокие концентрации воды для пенообразования с получением пены более низкой плотности. Когда более высокие концентрации воды используют в основном без летучего пенообразующего ингредиента (который испаряется, а не реагирует с изоцианатом, и обладает охлаждающим эффектом), подвулканизация является обычно серьезной проблемой.

Соответственно, и специально для получения пены низкой плотности, например, меньше чем 25 кг/м³, особенно - меньше чем 22 или 20 кг/м³, в различных упомянутых выше аспектах изобретения с содержанием водного ингредиента больше чем 4 части и практически нелетучим вспенивающим ингредиентом, компонент с двойной связью может быть использован при 0,1-10 частей, предпочтительно - при 0,1-5 частей, особенно - около 3 частей, с получением пены низкой плотности с хорошими свойствами практически без подвулканизации. Все части относятся к 100 частям по массе полиола.

Таким образом и в соответствии с пятым аспектом изобретения предлагается способ получения полиуретановой пены, в котором основные компоненты, включающие, по меньшей мере, один полифункциональный изоцианат, по меньшей мере, один полиол, и пенообразующие ингредиенты, включающие воду, но практически в отсутствии летучего вспенивающего ингредиента, подвергают аддитивной полимеризации и реакции пенообразования в присутствии, по меньшей мере, одного компонента с реакционно-способной двойной связью с получением стабильной открытопористой практически без изменения цвета вспененной полиуретановой массы, отличающийся тем, что открытопористую практически без изменения цвета вспененную полиуретановую массу подвергают радикально-инициируемому сшиванию с помощью компонента с реакционно-способной двойной связью, и в котором компонент с двойной связью используют при от 0,1 до 10 частей, предпочтительно - при 0,1-5 частей, конкретно - около 3 частей, и воду используют в количестве более чем 4 части.

Четвертый и пятый аспекты изобретения могут быть объединены с любыми или всеми характерными чертами предшествующих аспектов изобретения и таким образом могут или могут не использовать MDI, полиэфирный полиол с молекулярной массой больше чем 1500, модифицированный полимером полиол, и при необходимости могут или могут не быть высокоэластичной пеной. Предпочтительно не использовать MDI.

Предпочтительно, чтобы модифицированный полимером полиол имел основной полиол, который полностью или преимущественно является полиэфирным полиолом. Предпочтительно также, чтобы изоцианат практически не содержал или не включал MDI.

В одном варианте осуществления, радикально-инициируемое сшивание применяют вслед за указанными реакциями аддитивной полимеризации и пенообразования, которое может быть осуществлено в любое удобное время или при любом удобном случае после образования вспененной полиуретановой массы.

В другом варианте осуществления, радикально-инициируемое сшивание протекает параллельно с указанными реакциями аддитивной полимеризации и пенообразования.

Таким образом и в соответствии с шестым аспектом настоящего изобретения предлагается способ получения полиуретановой пены, в котором, по меньшей мере, один полифункциональный изоцианат, по меньшей мере, один полиол, и пенообразующие ингредиенты подвергают реакции аддитивной полимеризации и пенообразования в присутствии компонента с реакционно-способной двойной связью с получением вспененной полиуретановой массы, отличающийся тем, что полиуретановую массу подвергают радикально-инициируемому сшиванию с помощью компонента с реакционно-способной двойной связью, которое протекает параллельно с указанными реакциями аддитивной полимеризации и пенообразования. Этот аспект изобретения при необходимости может быть объединен с характерными чертами упомянутых выше аспектов изобретения. Так, например, полиол может включать полиэфирный полиол и может быть использован в высокоэластичной системе с модифицированным полимером полиолом без MDI. Однако другие ингредиенты, составы и системы, включая, например, невысокоэластичные системы с полиэфирным полиолом, могут также быть использованы.

В любом из вышеприведенных аспектов изобретения может быть использовано радикально-инициируемое сшивание в присутствии радикального инициатора, который может быть пероксидом. Это особенно полезно в случае, когда радикально-инициируемое сшивание протекает параллельно, как было упомянуто выше. Однако также возможно вводить радикальный инициатор в случае, когда сшивание должно быть инициировано в дальнейшем, поскольку была обнаружена возможность сохранения стабильности и задерживания радикально-инициируемое сшивания, несмотря на присутствие инициатора в процессе аддитивной полимеризации и пенообразования.

Таким образом и в соответствие с седьмым аспектом изобретения предлагается способ получения полиуретановой пены, в котором, по меньшей мере, один полифункциональный изоцианат, по меньшей мере, один полиол, и пенообразующие ингредиенты подвергают реакции аддитивной полимеризации и пенообразования в присутствии компонента с реакционно-способной двойной связью с получением вспененной полиуретановой массы, отличающийся тем, что полиуретановую массу подвергают радикально-инициируемому сшиванию с помощью компонента с реакционно-способной двойной связью, в присутствии радикального инициатора. Этот аспект изобретения может при необходимости быть объединен с характерными чертами упомянутых выше аспектов изобретения. Так, например, полиол может включать полиэфирный полиол и может быть использован в высокоэластичной системе с модифицированным полимером полиолом без MDI. Однако другие ингредиенты, составы и системы, включая, например, невысокоэластичные системы с полиэфирным полиолом, могут также быть использованы.

Что касается стадии радикального инициирования всех вышеприведенных аспектов изобретения, ее проводят, для того чтобы вызвать модификацию компонента с двойной связью, с тем, чтобы усилить или способствовать реакционной способности (или каждой) двойной связи для осуществления сшивания внутри вспененной полиуретановой массы.

Это может быть достигнуто вследствие действия на двойную связь радикального инициатора и/или применения разрушающей или модифицирующей энергии.

Такая энергия может представлять собой любой один или более видов: тепло, ионизирующее излучение в видимой или ближней видимой областях спектра (такое как УФ), ионизирующее излучение с высокой энергией.

В конкретном предпочтительном варианте осуществления используется только одно ионизирующее излучение с высокой энергии, или в комбинации с теплом и/или в присутствии радикального инициатора. Такое излучение известно в технике и может представлять собой любую подходящую корпускулярную или волновую форму ионизирующего излучения. Описание такого подходящего излучения, например, гамма излучения, приведено в USP 4250005. Особенно предпочтительным излучением является излучение в виде пучка электронов (E-луч). Излучение в виде пучка электронов составляют электроны с высокой энергией, генерируемые мощным ускорителем. Электроны ударяют молекулы и вызывают сдвиг к более высокоэнергетическому ее состоянию, которое инициирует и поддерживает сшивание и может приводить к недостижимому в других случаях показателям механических свойств.

Предпочтительно, чтобы основные компоненты полиуретана (описанные выше) использовали в концентрации и/или количестве, которое дает экзотермический эффект, достаточный для образования радикала, и одновременно регулирует антиокислительное действие против подвулканизационного воздействия компонента с двойной связью (связями).

Для того чтобы регулировать интенсивность реакции и/или скорость, и/или степень радикального сшивания, концентрация компонента (компонентов), имеющего реакционно-способные двойные связи, может изменяться, то есть, например, особо корректироваться или устанавливаться для достижения заданной цели.

Для того чтобы регулировать жесткость и/или способность выдерживать нагрузку получаемой пены, концентрация компонента (компонентов), имеющего реакционно-способные двойные связи, может изменяться, то есть, например, особо корректироваться или устанавливаться для достижения заданной цели.

Для того чтобы регулировать окислительную деструкцию получаемой пены, концентрация компонента (компонентов), имеющего реакционно-способные двойные связи, может изменяться, то есть, например, особо корректироваться или устанавливаться для достижения заданной защитной функции.

Когда, по меньшей мере, один радикалобразующий агент, который может быть пероксидом, также добавляют к смеси основных компонентов, упомянутых выше, концентрация компонента (компонентов), имеющего реакционно-способные двойные связи, может быть скорректирована с концентрацией добавляемого радикалобразующего агента, и/или может быть добавлено к смеси основных компонентов, по меньшей мере, одно вещество - ловушка радикалов, в частности, по меньшей мере, один антиоксидант.

Изобретение вышеприведенных аспектов может быть осуществлено с использованием следующих компонентов, при следующих пропорциях в php (частей на сто частей по массе), относящихся к суммарному содержанию полимера (то есть a) + b):

a) до 99, в частности - до 95 или до 97 php полиэфира и/или полиэфирных полиолов с OH-группами, имеющими функциональность порядка, по меньшей мере, 2, предпочтительно - от 2 до 5;

b) до 99 (в частности - от 0,1 или 1, предпочтительно - от 3) php одного или более полимеров, имеющего реакционно-способные двойные связи, в частности полимеры на основе акрилата или матакрилата, описанные ниже;

c) изоцианат, имеющий NCO функциональность порядка, по меньшей мере, 2, предпочтительно - от 2 до 5;

d) от 0,5 до 20, в частности - от 2 до 12 php воды в качестве газообразователя;

e) когда необходимо, от 0,05 до 5 php, по меньшей мере, одного радикального инициатора или радикалобразующего агента, предпочтительно - органического пероксида;

f) какие-либо катализаторы; и

g) какие-либо другие вспомогательные вещества.

Количества изоцианата и воды соотносят друг к другу и обычно выбирают так, чтобы иметь вычисленный OH:NCO индекс порядка 50-130, предпочтительно - 70-120 и в частности - 85-120, при этом индекс 100 указывает стехиометрической отношение OH и NCO групп, индекс 90 - недостаток и индекс 110 - избыток NCO групп по отношению к OH группам (индекс = процент насыщения OH групп NCO группами).

Предпочтительно, чтобы смесь компонентов содержала полимеры с реакционно-способными двойными связями, содержащими гидроксильные группы, в частности акрилатные или метакрилатные полимеры, содержащие гидроксильные группы, хотя другие группы, способные к взаимодействию с изоцианатом, такие как аминогруппы, могут присутствовать дополнительно или в качестве альтернативы гидроксильным группам. Таким образом, в дополнение к действию в качестве радикально сшивающих агентов, которые образуют связи углерод-углерод с полиуретановыми цепями в результате реакции с двойными связями, такие компоненты также реагируют и изоцианатными группами с образованием полимерных цепей за счет уретановых и/или других связей.

Путем использования компонента с двойной связью, который способен взаимодействовать с изоцианатами, такие компоненты могут включаться в полиуретановую матрицу при образовании пенополиуретановой массы. В силу этого, компонент с двойной связью используют в качестве активного нелетучего замедлителя вулканизации.

Способ изобретения может быть осуществлен с использованием преполимера, то есть полимерного материала, полученного на первой стадии путем взаимодействия полиола и/или компонента с реакционно-способной двойной связью с полифункциональным изоцианатом (который может быть таким же или отличаться от изоцианата, используемого в реакции пенообразования) с получением преполимера с концевыми гидроксильными или изоцианатными группами, который на второй стадии взаимодействует с дополнительным полиолом и/или компонентом с реакционно-способной двойной связью, и/или полифункциональным изоцианатом. На стадиях может использоваться такой же или отличающийся для этих двух стадий полиол, компонент с реакционно-способной двойной связью и полифункциональный изоцианат. В частности, любая комбинация упомянутых выше компонентов a) и b), могут предварительно взаимодействовать с изоцианатом c). Использование преполимеров хорошо известно в технологии полиуретана для облегчения получения полиуретановой пены и/или для модификации свойств пены.

Кроме того, используемый полиол может включать модифицированный полимером полиол, такой как известный в производстве высокоэластичных пен (так называемых, "высокоэластичных" или "высококомфортных" пен, обсужденных выше). Эти полиолы модифицированы химическим или физическим включением дополнительных полимерных веществ. Настоящее изобретение позволяет формировать высокоэластичные пены с повышенной жесткостью.

В дополнительном варианте осуществления, упомянутый выше органический пероксид имеет период полураспада от приблизительно 15 минут до приблизительно 5 секунд в интервале температур 120 - 250°C.

Органический пероксид может быть выбран из группы, состоящей из гидропероксидов, диалкилпероксидов, диацилпероксидов, перкислот, кетонпероксидов и эпидиоксидов. Диалкилпероксиды, такие как Trigonox 101 (продукт фирмы AKZO Nobel) или Peroxan HX (продукт фирмы Pergan), то есть 2,5-диметил-2,5-ди(трет-бутилперокси)гексан, или дикумилпероксид (Peroxan DC) являются особенно подходящими из-за их относительно высокой температурной стабильности.

Жидкий или газообразный диоксид углерода (или другие материалы) могут быть использованы в качестве дополнительного газообразователя.

В дополнительном варианте осуществления, вспенивание может быть осуществлено при давлениях ниже или выше атмосферного давления.

В дополнительном варианте осуществления, компоненты подают индивидуально, смешанные в смесителе или тестомесилке и затем вспенивают, предпочтительно с одновременным формованием.

Изобретение относится в частности к способу, который подходит для получения пенополиуретанов в промышленном масштабе, в частности для промышленного производства пенополиуретановых плоских заготовок.

С помощью изобретения можно получать одностороннюю, стабилизированную, сшитую полиуретановую пену, которая, при данной плотности и количестве пор, имеет, по меньшей мере, на 10%, предпочтительно - по меньшей мере, на 15% больше жесткость и/или способность выдерживать нагрузку, чем традиционные пены одинакового или сопоставимого состава, как уже обсуждалось выше.

В качестве примера, изобретение может предложить пенополиуретан, который имеет, по меньшей мере, одну из следующих характеристик:

- общая плотность от 5 до 120 кг/м³;

- число пор от 10 до 120 ppi;

- сопротивляемость сжатию, по меньшей мере, 5 кПa, предпочтительно - по меньшей мере, 15 кПa и, в особенности - по меньшей мере, 20 кПa, измеренная согласно EN ISO 3386-1 при 40% деформации;

- возможное увеличение жесткости, по меньшей мере, на 10% относительно эквивалентных составов, не относящихся к изобретению.

- в качестве альтернативы или дополнительно пена с низкой плотностью, полученная с высоким содержанием воды, в которой не происходит подвулканизация

- полностью или преимущественно открытые поры.

Также возможно, однако, с помощью способа согласно изобретению получать закрытопористые пены.