Способ получения пенополиуретана

Способ получения пенополиуретана

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Настоящее изобретение относится к способу получения пенополиуретана, к среде для выращивания растений, включающей такой пеноматериал, и к использованию такого пеноматериала в качестве среды для выращивания растений.

Известны среды для выращивания растений, включающие пенополиуретаны.

В публикации US 3798836 описывается нерастворимая в воде открытопористая вспененная полиуретановая матрица, включающая диспергированные в ней термопластические частицы.

В публикации US 3889417 получают гидрофильный пеноматериал в результате проведения реакции между форполимером и большим количеством воды. Данный пеноматериал может быть использован в областях применения при плодоводстве. Используемый водный индекс составляет 1300-78000. Подобный способ был описан в публикации WO 96/16099, где не приводится какого-либо специального руководства в отношении изоцианатного индекса и водного индекса; в примерах водный индекс составлял более чем 1700, а изоцианатный индекс составлял менее чем 6. Использующиеся форполимеры получают из полиолов, имеющих молекулярную массу, составляющую, по меньшей мере, 1000.

В публикации US 3970618 описывается субстрат для культивирования растений, где данный субстрат представляет собой имеющий низкую плотность (18 кг/м³) гидрофильный пенополиуретан, полученный в результате проведения реакции между полиизоцианатом и полиолом при низком индексе NCO, при этом полиол характеризуется гидроксильным числом 900-1800, а полиизоцианат является полиизоцианатом, относящимся к типу толуолдиизоцианата (ТДИ).

В публикации US 5155931 пеноматериал используют в качестве мата для растений, где данный пеноматериал получают в результате проведения реакции между органическим изоцианатом, который предпочтительно представляет собой изоцианат ТДИ, и полиолом при индексе NCO 90-120.

В публикации US 6479433 описывается среда для выращивания при плодоводстве, полученная в результате проведения реакции между форполимером и водой в присутствии избранного материала наполнителя.

В публикации US 2005/0131095 описывается способ изготовления пенополиуретанов при индексе NCO 40-150. Какого-либо специального внимания водному индексу не уделяют; в примерах индекс NCO находился в диапазоне 85-106, а водный индекс варьировался в диапазоне 93-120. Однако в данном способе использующаяся полиольная смесь характеризуется совокупным высоким уровнем содержания оксиэтилена (50-90% (масс.)) и отсутствием полиола, характеризующегося средним уровнем содержания оксиэтилена (<50% (масс.)). Полученные пеноматериалы, проиллюстрированные в примерах, являются гибкими пеноматериалами, характеризующимися эластичностью, составляющей, по меньшей мере, 60%, и отклонением под нагрузкой на сжатие при 40% (ОНС), меньшим чем 10 кПа.

В публикации WO 2011/042284 описываются гибкие пенополиуретаны, предназначенные для использования в качестве субстратов для растений. Данные пеноматериалы характеризуются плотностью 25-70 кг/м³, отклонением под нагрузкой на сжатие при 40% (ОНС) 5-15 кПа и увеличением объема при насыщении водой, составляющим самое большее 25%. Данные пеноматериалы получают при низком изоцианатном индексе 20-70 и при высоком водном индексе 200-400, что означает наличие огромной конкуренции в рецептуре между компонентами, реакционно-способными по отношению к изоцианату, с точки зрения вступления в реакцию с доступными изоцианатными компонентами, что может привести к взбиванию пены (для сливающейся воды) в случае использования пеноматериала в качестве материала субстрата.

В публикации US 5459170 описываются способы получения гибких пенополиуретанов в результате проведения реакции между полиизоцианатом, включающим, по меньшей мере, 85% (масс.) 4,4′-дифенилметандиизоцианата или его жидкого варианта, и полиольной композицией, содержащей, по меньшей мере, один поли(оксиэтиленоксиалкилен)полиол. Однако полученные пеноматериалы характеризуются чрезмерно высоким поглощением воды и демонстрируют чрезмерно большое набухание, что делает их неподходящими для использования в качестве материала субстрата для растений.

Описанные выше пенополиуретаны могли бы, кроме того, быть улучшены, в частности, в отношении характеристик поглощения и удерживания воды (далее описывающихся значениями pF₀ и pF₁), устойчивости пеноматериала и набухания при 100%-ном насыщении водой совместно с высоким отклонением под нагрузкой на сжатие при низкой плотности, предотвращении взбивания пены и предотвращении подавления роста, в частности, молодых растений (сеянцев).

К неожиданности, заявители обнаружили, что все вышеупомянутые нежелательные побочные эффекты (например, взбивание пены, подавление роста, …) можно избежать при использовании пенополиуретана, изготовленного при изоцианатном индексе в диапазоне от 90 вплоть до 150 в комбинации с конкретным выбором изоцианатов и полиольных простых полиэфиров.

Кроме того, пеноматериалы, соответствующие изобретению, демонстрируют превосходные твердости, которые делают их, в частности, очень хорошо подходящими для использования, например, в областях применения в случае озелененной кровли и ландшафтного благоустройства. Кроме того, пеноматериалы, соответствующие изобретению, демонстрируют превосходные характеристики удерживания воды и низкое набухание при 100%-ном насыщении водой, что делает их очень хорошо подходящими для использования в качестве субстрата для выращивания растений при промотировании прорастания семян и выращивания сеянцев.

Поэтому настоящее изобретение относится к пенополиуретану, подходящему для использования при выращивании растений и характеризующемуся эластичностью, составляющей самое большее 40%, отклонением под нагрузкой на сжатие (ОНС) при 40%, составляющим, по меньшей мере, 16 кПа, плотностью сердцевины при самопроизвольном вспенивании, составляющей, по меньшей мере, 20 кг/м³, и увеличением объема при насыщении водой, составляющим, самое большее, 25%.

Пенополиуретан, соответствующий изобретению, предпочтительно характеризуется значением ОНС, которое составляет, по меньшей мере, 20 кПа, а более предпочтительно, по меньшей мере, 25 кПа, плотностью, которая находится в диапазоне от 20 вплоть до 50 кг/м³, эластичностью, которая составляет самое большее 30%, и увеличением объема при насыщении водой, составляющим самое большее 20%.

Пенополиуретан, соответствующий изобретению, характеризуется, в частности, хорошими впитыванием (поглощением) воды и удерживанием воды. Поглощение воды и, в частности, удерживание воды пенополиуретаном могут быть измерены в результате определения значения pF и могут быть визуализированы при использовании кривой удерживания воды, которая является графическим представлением измеренного объемного уровня содержания воды, удерживаемого в пеноматериале, по оси Y в зависимости от приложенного вакуумметрического давления по оси Х (см. фигуру 2А).

Пенополиуретан, соответствующий изобретению, предпочтительно характеризуется значением pF₀, составляющим, по меньшей мере, 70%, предпочтительно, по меньшей мере, 80%, более предпочтительно, по меньшей мере, 90%, где значение pF₀ измеряют после воздействия на образец насыщенного водой пеноматериала, имеющий размеры 100×120×75 мм, давлением 0 см столба Н₂О в течение 30 минут.

Пенополиуретан, соответствующий изобретению, может характеризоваться значением pF₁ в диапазоне от 10% вплоть до 90%, где значение pF₁ измеряют после воздействия на образец насыщенного водой пеноматериала, имеющий размеры 100×120×75 мм, давлением -10 см столба Н₂О в течение 24 часов.

Пенополиуретан, соответствующий изобретению и подходящий для использования при выращивании сеянцев, предпочтительно характеризуется значением pF₁, составляющим, по меньшей мере, 50%, более предпочтительно, по меньшей мере, 60%, а наиболее предпочтительно, по меньшей мере, 70%, где значение pF₁ измеряют после воздействия на образец насыщенного водой пеноматериала, имеющий размеры 100×120×75 мм, давлением - 0 см столба Н₂О в течение 24 часов.

Пеноматериал, соответствующий изобретению и характеризующийся значениями pF₁ в диапазоне от 50% вплоть до более чем 75%, в идеальном случае является подходящим для использования в качестве среды для выращивания растений в целях выращивания сеянцев. Среды для выращивания растений, соответствующие изобретению и подходящие для использования при выращивании сеянцев, могут иметь форму отдельных контейнеров, также называемых блоками для культивирования (размножения) 2 и проиллюстрированных на фигуре 1А. Упомянутые блоки для культивирования 2 могут быть расположены на более крупной среде для выращивания растений, соответствующей изобретению и которая может иметь форму сляба 1. Объединение системы для выращивания растений, в которой несколько блоков для культивирования 2 располагают на слябе 1 в соответствии с иллюстрацией на фигуре 1В, известно и является в особенности хорошо подходящим для использования при культивировании овощей, фруктов, цветов и тому подобного в оранжереях. Блоки для культивирования (размножения), соответствующие изобретению, предпочтительно характеризуются значениями pF₁ в диапазоне от 50% вплоть до более чем 75%, в то время как более крупная среда для выращивания растений (слябы), соответствующая изобретению, предпочтительно характеризуется значениями pF₁ в диапазоне от 10% вплоть до 50%. Фигура 2А иллюстрирует предпочтительные характеристики pF для слябов и блоков для размножения.

Кроме того, настоящее изобретение относится к способу получения пенополиуретана.

Способ, описанный в настоящем изобретении, может быть использован для изготовления вышеупомянутых сред для выращивания растений, полученных из пенополиуретана.

Способ, соответствующий настоящему изобретению, включает проведение реакции при изоцианатном индексе 90-150 для:

- полиизоцианата, включающего дифенилметандиизоцианат (МДИ) и его гомологи и характеризующегося изоцианатной функциональностью, составляющей 3 и более, где количество диизоцианата в расчете на совокупное количество диизоцианатов и гомологов составляет 20-80% (масс.), предпочтительно 25-70% (масс.), и

- первого полиоксиэтиленполиоксипропиленполиола, характеризующегося средней номинальной гидроксифункциональностью 2-6, средней молекулярной массой 2000-12000, уровнем содержания оксиэтилена, большим, чем 50% (масс.) в расчете на массу данного полиола, и

- второго полиоксиэтиленполиоксипропиленполиола, характеризующегося средней номинальной гидроксифункциональностью 2-6, средней молекулярной массой 2000-6000, уровнем содержания оксиэтилена 20-45% (масс.) в расчете на массу данного полиола, и

- уровня содержания воды 2-7 масс.ч, и

где массовое соотношение между первым и вторым использующимися полиолами находится в диапазоне от 60:40 до 20:80.

Пеноматериалы и способы получения пенополиуретанов были обширно описаны. Однако пеноматериалы и способы, соответствующие настоящему изобретению, описаны не были. Пеноматериалы настоящего изобретения являются уникальными, поскольку они объединяют хорошие характеристики удерживания воды с превосходными характеристиками пеноматериала, такими как устойчивость, твердость и ограниченное набухание пеноматериала при 100%-ном насыщении водой.

Пеноматериалы настоящего изобретения являются очень хорошо подходящими для использования в качестве среды для выращивания растений, поскольку они демонстрируют хорошие характеристики смачивания, удерживания воды и высвобождения воды.

Полиизоцианаты, использующиеся для получения полиизоцианата (форполимера), на современном уровне техники известны. Их в широком плане называют полимерными или сырыми изоцианатами МДИ и смесями из полимерных или сырых изоцианатов МДИ и МДИ.

Полимерные или сырые изоцианаты МДИ включают изоцианаты МДИ и гомологи, характеризующиеся изоцианатной функциональностью, составляющей 3 и более, и они хорошо известны на современном уровне техники. Их получают в результате фосгенирования смеси из полиаминов, полученных в результате проведения кислотной конденсации анилина и формальдегида.

Изготовление как полиаминовых смесей, так и полиизоцианатных смесей хорошо известно. Конденсация анилина с формальдегидом в присутствии сильных кислот, таких как хлористо-водородная кислота, приводит к получению продукта реакции, содержащего диаминодифенилметан совместно с полиметиленполифениленполиаминами, характеризующимися высшей функциональностью, при этом точная композиция известным образом зависит, помимо прочего, от соотношения анилин/формальдегид. Полиизоцианаты получают в результате фосгенирования полиаминовых смесей, и различные соотношения диаминов, триаминов и высших полиаминов приводят к получению соответствующих соотношений диизоцианата, триизоцианата и высших полиизоцианатов. Относительные соотношения диизоцианата, триизоцианата и высших полиизоцианатов в таких композициях сырых или полимерных изоцианатов МДИ определяют среднюю функциональность композиций, то есть среднее количество изоцианатных групп в расчете на одну молекулу. В результате варьирования соотношений исходных материалов средняя функциональность полиизоцианатных композиций может варьироваться от немного более чем 2 до 3 и даже более. На практике, однако, средняя изоцианатная функциональность предпочтительно находится в диапазоне 2,3-2,8. Число NCO у данных полимерных или сырых изоцианатов МДИ составляет, по меньшей мере, 30% (масс.). Полимерный или сырой изоцианат МДИ содержит дифенилметандиизоцианат, при этом остаток представляет собой полиметиленполифениленполиизоцианаты, характеризующиеся функциональностью, большей чем два. При желании данный полимерный или сырой изоцианат МДИ может быть перемешан с изоцианатом МДИ при том условии, что полиизоцианат характеризуется требуемым количеством диизоцианатов и гомологов, характеризующихся изоцианатной функциональностью, составляющей 3 и более. Полиизоцианат, использующийся в способе, соответствующем изобретению, содержат 20-80%, предпочтительно 25-70%, более предпочтительно 25-55% (масс.) изоцианата МДИ и 80-20%, предпочтительно 75-30%, а более предпочтительно 75-45% (масс.) гомологов изоцианата МДИ, при этом гомологи характеризуются изоцианатной функциональностью, составляющей 3 и более, где оба количества получают в расчете на совокупное количество полиизоцианата.

Например, такие полиизоцианаты могут быть получены в результате перемешивания в соответствующих относительных количествах продукта SUPRASEC® MPR (от компании Huntsman) - 4,4′-дифенилметандиизоцианата - и продукта SUPRASEC® 2185 (от компании Huntsman) - полимерного реагента МДИ, характеризующегося числом NCO 30,7% (масс.) и содержащего приблизительно 37,7% (масс.) диизоцианата. Также могут быть использованы и смеси из продуктов SUPRASEC® 2185 и SUPRASEC® MI 20 (получаемые в компании Huntsman), содержащие приблизительно 80 массовых частей реагента 4,4′-МДИ и приблизительно 20 массовых частей реагента 2,4′-МДИ и менее чем 2 массовые части реагента 2,2′-МДИ.

Использование полиизоцианата, характеризующегося функциональностью, составляющей 3 и более, является выгодным для изготовления пенополиуретана, предназначенного для использования в качестве субстрата для выращивания растений, характеризующегося значениями высокими pF₁ (значения pF₁>50%), поскольку изоцианаты, характеризующиеся функциональностью, составляющей 3 и более, приводят к получению пеноматериалов, включающих относительно более закрытые поры (ячеистые мембраны) и характеризующихся, таким образом, лучшими характеристиками удерживания воды.

Могут быть использованы форполимеры, полученные из вышеупомянутых полиизоцианатов. Форполимер предпочтительно характеризуется числом NCO 10-30% (масс.), и его получают в результате проведения реакции между полиизоцианатом, содержащим 20-80% (предпочтительно 25-55%) (масс.) дифенилметандиизоцианата (МДИ) и 80-20% (предпочтительно 75-45%) (масс.) гомологов данного диизоцианата, при этом гомологи характеризуются изоцианатной функциональностью, составляющей 3 и более, причем оба количества получают в расчете на количество полиизоцианата, и полиолом, характеризующимся средней молекулярной массой 62-7000 и средней номинальной гидроксильной функциональностью 2-6. Полиолы, подходящие для использования в полиизоцианатном форполимере, характеризуются средней молекулярной массой 62-7000 и средней номинальной гидроксильной функциональностью 2-6. Примеры включают этиленгликоль, диэтиленгликоль, триэтиленгликоль, пропиленгликоль, дипропиленгликоль, трипропиленгликоль, бутандиол, глицерин, триэтаноламин, триметилолпропан, 1,2,6-гексантриол, пентаэритрит, сорбит, полиоксиэтиленполиолы, полиоксипропиленполиолы, полиоксиэтиленполиоксипропиленполиолы и их смеси. Предпочтительными являются полиолы, полученные в результате полимеризации этиленоксида и необязательно пропиленоксида в присутствии там, где это необходимо, полифункциональных инициаторов. Подходящие для использования инициаторные соединения содержат множество активных атомов водорода и включают воду, бутандиол, этиленгликоль, пропиленгликоль, диэтиленгликоль, триэтиленгликоль, дипропиленгликоль, этаноламин, диэтаноламин, триэтаноламин, циклогександиметанол, глицерин, триметилолпропан, 1,2,6-гексантриол, пентаэритрит и сорбит. Могут быть использованы смеси из инициаторов и/или циклических оксидов. Полиоксиэтиленполиоксипропиленполиолы получают в результате одновременного или последовательного добавления этилен- и пропиленоксидов к инициаторам в соответствии с тем, как это полностью описано на предшествующем уровне техники. Могут быть использованы статистические сополимеры, блок-сополимеры и их комбинации. Предпочтительными являются те варианты, которые содержат, по меньшей мере, часть оксиэтиленовых групп, а предпочтительно все оксиэтиленовые группы на конце полимерной цепи (концевое или замыкающее положение звеньев). Также могут быть использованы и смеси упомянутых полиолов. Предпочтительные полиолы, подходящие для использования в полиизоцианатном форполимере, являются полиоксиэтиленполиолами и полиоксиэтиленполиоксипропиленполиолами, характеризующимися средней номинальной гидроксильной функциональностью 2-4, а наиболее предпочтительно 3, средней молекулярной массой 250-1000 и уровнем содержания оксиэтилена, составляющим, по меньшей мере, 50% (масс.) в расчете на массу полиола. Такие полиолы коммерчески доступны. Одним примером является продукт Polyol 3380 от компании Perstorp.

Кроме того, в соответствии с изобретением часть полиола 1 и/или полиола 2 может быть введена в предварительную реакцию со всем количеством изоцианата или его частью. Таким образом, часть полиола 1 и/или 2 может быть использована для получения композиции полиизоцианатного форполимера. Поэтому подходящий для использования форполимер может быть получен в результате введения сначала в реакцию полиизоцианата, соответствующего изобретению, по меньшей мере, с частью первого и/или второго полиола.

Полиизоцианатные форполимеры, соответствующие изобретению, получают известным образом в результате объединения и перемешивания полиизоцианата и полиола и обеспечения прохождения для них реакции. Соотношение между полиизоцианатом и полиолом является таким, что после реакции получают форполимер, характеризующийся числом NCO 10-30% (масс.). При желании может быть использован катализатор, который улучшает образование уретановых групп.

Для получения пеноматериала, соответствующего изобретению, предпочтительно используют полиизоцианатные форполимеры. Использование форполимеров может оказаться выгодным с точки зрения образования сшивок в пенополиуретане, и в данном случае может быть получен более твердый пеноматериал.

Полиолы, которые могут быть использованы в качестве первого и второго полиола, включают продукты, получаемые в результате полимеризации этиленоксида и пропиленоксида в присутствии там, где это необходимо, полифункциональных инициаторов. Подходящие для использования инициаторные соединения содержат множество активных атомов водорода и включают воду, бутандиол, этиленгликоль, пропиленгликоль, диэтиленгликоль, триэтиленгликоль, дипропиленгликоль, этаноламин, диэтаноламин, триэтаноламин, циклогександиметанол, глицерин, триметилолпропан, 1,2,6-гексантриол, пентаэритрит и сорбит. Также могут быть использованы и смеси из инициаторов. Полиоксиэтиленполиоксипропиленполиолы получают в результате одновременного или последовательного добавления этилен- и пропиленоксидов к инициаторам в соответствии с тем, как это полностью описано на предшествующем уровне техники. Могут быть использованы статистические сополимеры, блок-сополимеры и их комбинации, содержащие указанное количество оксиэтиленовых групп.

Первый полиольный простой полиэфир, использующийся в способе получения пеноматериала, соответствующего изобретению, характеризуется средней номинальной гидроксифункциональностью 2-6, средней молекулярной массой 2000-12000 и уровнем содержания оксиэтилена, большим чем 50% (масс.) в расчете на массу данного полиола.

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления первый полиольный простой полиэфир, использующийся в способе получения пеноматериала, соответствующего изобретению, предпочтительно характеризуется средней номинальной гидроксифункциональностью 2-4, а более предпочтительно 3, средней молекулярной массой 2000-8000, а более предпочтительно 3000-6000, и уровнем содержания оксиэтилена, большим чем 60% (масс.) в расчете на массу данного полиола.

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления уровень содержания ненасыщенности для первого полиольного простого полиэфира может составлять самое большее 0,03 мэкв./г, предпочтительно самое большее 0,02 мэкв./г, более предпочтительно самое большее 0,01 мэкв./г.

Второй полиольный простой полиэфир, использующийся в способе получения пеноматериала, соответствующего изобретению, характеризуется средней номинальной гидроксифункциональностью 2-6, средней молекулярной массой 2000-6000 и уровнем содержания оксиэтилена 20-45% (масс.) в расчете на массу данного полиола.

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления второй полиольный простой полиэфир, использующийся в способе получения пеноматериала, соответствующего изобретению, предпочтительно характеризуется средней номинальной гидроксифункциональностью 2-4, а более предпочтительно 3, средней молекулярной массой 2000-4000 и уровнем содержания оксиэтилена 20-35% (масс.), а более предпочтительно 25-30% (масс.), в расчете на совокупную массу данного полиола.

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления оксиэтиленовые группы в первом и втором полиолах являются статистически распределенными.

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления уровень содержания ненасыщенности для второго полиольного простого полиэфира может составлять самое большее 0,03 мэкв./г, предпочтительно самое большее 0,02 мэкв./г, более предпочтительно самое большее 0,01 мэкв./г.

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления массовое соотношение между первым полиолом и вторым полиолом, использующимися в способе получения пеноматериала, соответствующего изобретению, находится в диапазоне от 60:40 до 20:80, предпочтительно находится в диапазоне от 49:51 до 30:70.

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления массовая доля использующегося второго полиольного простого полиэфира предпочтительно составляет, по меньшей мере, 50% в расчете на совокупную массу первого и второго полиольных простых полиэфиров, или, другими словами, массовое соотношение между использующимися первым и вторым полиолами находится в диапазоне от 49:51 до 20:80, более предпочтительно находится в диапазоне от 49:51 до 30:70.

Совокупный уровень содержания оксиэтилена предпочтительно является меньшим чем 50% (масс.) в расчете на совокупную массу первого и второго простых полиэфиров.

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления первый и второй полиольные простые полиэфиры перед их добавлением к полиизоцианатной композиции могут быть сначала перемешаны для получения стабильной дисперсии полиольных простых полиэфиров.

Среднемассовая доля уровня содержания оксиэтилена в стабильной дисперсии полиольных простых полиэфиров предпочтительно является меньшей чем 50% в расчете на массу дисперсии.

Первые и вторые полиольные простые полиэфиры на современном уровне техники известны и/или коммерчески доступны. Примерами первого типа полиольных простых полиэфиров являются продукты Daltocel® F442, F444 и F555, из которых все получаются в компании Huntsman и характеризуются уровнем содержания оксиэтилена, большим чем 60% (масс.). Примером второго типа полиольного простого полиэфира является продукт Jeffol® G11-56 от компании Huntsman. Daltocel и Jeffol представляют собой торговые марки компании Huntsman Corporation или ее дочернего предприятия, которое было зарегистрировано в одной или нескольких, но не во всех странах.

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления способ получения пеноматериала, соответствующего настоящему изобретению, реализуют при изоцианатном индексе 95-120, более предпочтительно при изоцианатном индексе 100-110.

Кроме того, могут быть добавлены реакционно-способные по отношению к изоцианату удлинители цепей и/или сшиватели, имеющие среднюю молекулярную массу 60-1999. Примерами таких соединений являются бутандиол, этиленгликоль, пропиленгликоль, диэтиленгликоль, триэтиленгликоль, дипропиленгликоль, этаноламин, диэтаноламин, триэтаноламин, циклогександиметанол, глицерин, триметилолпропан, 1,2,6-гексантриол, пентаэритрит, сорбит и полиоксиэтиленполиолы, полиоксипропиленполиолы, полиоксиэтиленполиоксипропиленполиолы и их смеси, имеющие среднюю молекулярную массу, составляющую приблизительно 200, 600 и 1000, и смеси таких соединений. Использующееся количество данных удлинителей цепей и/или сшивателей доходит вплоть до 20, а предпочтительно вплоть до 10, масс.ч. в расчете на 100 масс.ч. смеси вышеупомянутых полиольных простых полиэфиров, имеющих среднюю молекулярную массу, составляющую 2000 и более.

В реакционную смесь может быть добавлена вода в таком количестве, чтобы изоцианатный индекс находился бы в диапазоне 90-150 (предпочтительно 95-120, более предпочтительно 100-110). Количество воды (уровень содержания воды), использующееся в способе, соответствующем изобретению, предпочтительно находится в диапазоне 2-7 масс.ч., а более предпочтительно в диапазоне 3,5-6 масс.ч.

Кроме того, может быть использован катализатор, который улучшает образование уретановых групп. Предпочтительно его используют в количестве 0,1-2% (масс.) (в расчете на все ингредиенты, реакционно-способные по отношению к изоцианату). Такие катализаторы в общем случае на современном уровне техники известны. Примерами являются аминовые катализаторы, подобные триэтилендиамину, N,N-диметилэтаноламину, бис(N,N-диметиламиноэтиловому) простому эфиру, 2-(2-диметиламиноэтокси)этанолу, N,N,N′-триметил-N′-гидроксиэтилбисаминоэтиловому простому эфиру, N-(3-диметиламинопропил)-N,N-диизопропаноламину, N,N′-диэтилпиперазину и 1-(бис(3-диметиламинопропил)амино-2-пропанолу, и металлоорганические соединения, подобные октаноату двухвалентного олова и дилауринату дибутилолова. Также могут быть использованы и смеси катализаторов.

Необязательно пеноматериалы могут быть получены в присутствии добавок и вспомогательных веществ, использующихся на современном уровне техники полиуретанов, подобных антипиренам, поверхностно-активным веществам, другим пенообразователям, противодымным добавкам, окрашивающим веществам, техническому углероду, противомикробным добавкам, антиоксидантам, добавкам, облегчающим извлечение изделий из пресс-форм, наполнителям и удобрениям.

Пеноматериалы получают в результате объединения и перемешивания всех ингредиентов и обеспечения прохождения реакции. Пеноматериалы могут быть получены в соответствии со способом самопроизвольного вспенивания, способом формования в пресс-форме, способом непрерывной заливки, способом ламинирования или способом распыления. В случае изготовления пеноматериалов в пресс-форме будут использовать перезаполнение пресс-формы, составляющее самое большее 100%, предпочтительно самое большее 50%. В случае использования способа формования в пресс-форме пеноматериалы могут продемонстрировать выгодную морфологию: при расположении двух кусков из одного и того же пеноматериала друг поверх друга оба насыщаются водой, после этого нижний кусок будет впитывать меньше воды из верхнего пеноматериала, чем пеноматериал предшествующего уровня техники, полученный в отсутствие данного перезаполнения пресс-формы.

Ингредиенты могут быть поданы независимо в смесительную головку установки для вспенивания. Предпочтительно ингредиенты, реакционно-способные по отношению к изоцианату, до того, как их перемешают с полиизоцианатом, предварительно перемешивают, необязательно совместно с добавками и вспомогательными веществами, использующимися на современном уровне техники полиуретанов.

Пеноматериалы, полученные по способу настоящего изобретения, характеризуются совокупной плотностью сердцевины при самопроизвольном вспенивании, составляющей, по меньшей мере, 20 кг/м³, а предпочтительно 20-50 кг/м³, эластичностью, составляющей самое большее 40%, а предпочтительно самое большее 30%, и увеличением объема при насыщении водой, составляющим самое большее 25%, а предпочтительно самое большее 20%.

Пеноматериалы, полученные по способу настоящего изобретения, предпочтительно характеризуются отклонением под нагрузкой на сжатие (ОНС) при 40%, которое составляет, по меньшей мере, 16 кПа, более предпочтительно более чем 20 кПа.

Пеноматериалы, полученные по способу настоящего изобретения, могут характеризоваться отклонением под нагрузкой на сжатие (ОНС) при 40%, доходящим вплоть до 200 кПа.

Пеноматериалы, полученные по способу настоящего времени, кроме того, характеризуются впитыванием воды, уровнем течения воздуха и открытости пор, что делает их, в частности, подходящими для использования в качестве среды для выращивания растений.

Пеноматериалы, полученные по способу настоящего изобретения, могут быть использованы в оранжереях для культивирования цветов, фруктов, овощей и другой подходящей для использования растительности, а также для культивирования подходящей для использования растительности на озелененных стенах и озелененных кровлях и в других областях применения, относящихся к организации водного баланса для растений.

Для использования в оранжереях пеноматериал настоящего изобретения может быть, кроме того, дополнен системой капельного орошения, в которую могут быть поданы дополнительные питательные вещества.

Для использования в озелененных кровлях и ландшафтном покрытии пеноматериал настоящего изобретения может быть, кроме того, дополнен водонепроницаемой системой на основе чистой полимочевины (например, продукт Tecnocoat P-2049).

При использовании в озелененных кровлях пеноматериалы, полученные в настоящем изобретении, могут улучшить изоляцию облицовки здания. Один дополнительный слой теплоизоляции может, кроме того, улучшить эффективность использования энергии и может уменьшить затраты на отопление и охлаждение на величину вплоть до 5%.

Кроме того, использование пеноматериала настоящего изобретения в озелененных кровлях, озелененных стенах и ландшафтном покрытии может уменьшить акустическое загрязнение благодаря глушению звука и будет уменьшать количество «твердых» поверхностей, доступных для отражения звука.

Гидрофильный пеноматериал субстрата настоящего изобретения характеризуется возможностью очень эффективных организации водного баланса и удерживания воды. Для удовлетворения окончательных потребностей конечных пользователей пеноматериал может быть использован при различных толщинах и профилях.

Основные преимущества пеноматериала настоящего изобретения в сопоставлении с существующими субстратами для (культивирования) растений представляют собой нижеследующее:

- пеноматериал настоящего изобретения может вмещать вплоть до 30-кратной собственной массы в воде при ограниченном набухании (<25%);

- пеноматериал настоящего изобретения демонстрирует характеристики удерживания воды, которые являются сопоставимыми с тем, что имеет место для природных сред для выращивания растений, таких как почва;

- пеноматериал настоящего изобретения может в достаточной степени спускать избыточную нагрузку по воде при одновременном удерживании более чем 65% воды в пеноматериале;

- пеноматериал настоящего изобретения прост в обращении и установке (для удовлетворения окончательных потребностей конечных пользователей могут быть сконфигурированы различные толщины и профили);

- вследствие своей низкой массы (20-50 кг/м³) пеноматериал настоящего изобретения является идеально подходящим для использования для озелененных кровель на более старых зданиях, демонстрирующих характеристики непрочной конструкции;

- использование пеноматериала настоящего изобретения может улучшить изоляцию зданий и, таким образом, уменьшить затраты на отопление и охлаждение на величину вплоть до 5%.

В контексте настоящей заявки следующие далее термины имеют следующее далее значение:

1) изоцианатный индекс или индекс NCO или индекс:

соотношение между группами NCO и реакционно-способными по отношению к изоцианату атомам водорода, присутствующим в рецептуре, представленное в виде процентного соотношения:

.

Другими словами, индекс NCO выражает процентное соотношение между изоцианатом, фактически использующимся в рецептуре, и количеством изоцианата, теоретически требующегося для проведения реакции с количеством реакционно-способного по отношению к изоцианату водорода, использующимся в рецептуре.

Необходимо отметить то, что изоцианатный индекс в соответствии с использованием в настоящем документе рассматривается с точки зрения фактического способа вспенивания, включающего изоцианатный ингредиент и реакционно-способные по отношению к изоцианату ингредиенты, использующиеся на данной стадии реакции. В расчет принимаются только свободные изоцианатные группы и свободные реакционно-способные по отношению к изоцианату водороды (включающие водороды воды), присутствующие на фактическом этапе вспенивания.

Водный индекс представляет собой соотношение 100Y/X (%), где Y представляет собой количество воды в граммах, фактически использующееся в рецептуре, а Х представляет собой совокупное количество воды в граммах, теоретически необходимое в той же самой рецептуре для получения изоцианатного индекса 100.

2) Выражение «реакционно-способные по отношению к изоцианату атомы водорода» в соответствии с использованием в настоящем документе для целей вычисления изоцианатного индекса относится к совокупному количеству гидроксильных и аминовых атомов водорода, присутствующих в реакционно-способных композициях в форме полиолов, полиаминов и/или воды. Это означает то, что для цели вычисления изоцианатного индекса при фактическом способе вспенивания одна гидроксильная группа, как считается, содержит один реакционно-способный водород, а одна молекула воды, как считается, содержит два активных водорода.

3) Выражение «пенополиуретаны» в соответствии с использованием в настоящем документе в общем случае относится к пористым продуктам, полученным в результате проведения реакции между полиизоцианатами и соединениями, содержащими реакционно-способный по отношению к изоцианату водород, при использовании вспенивателей и, в частности, включает пористые продукты, полученные при использовании воды в качестве реакционно-способного вспенивателя, (включая реакцию между водой и изоцианатными группами с образованием мочевиновых соединительных звеньев и диоксида углерода и получением пенополимочевинополиуретанов).

4) Термин «номинальная гидроксильная функциональность» или «номинальная функциональность» или «гидроксильная функциональность» используется в н