Способ изготовления профилированных элементов

Способ изготовления профилированных элементов

Реферат

Изобретение относится к композитным элементам, включающим профилированное изделие и по меньшей мере частично окруженную профилированным изделием изоляционную сердцевину, причем изоляционная сердцевина состоит из органического пористого материала, обладающего определяемой согласно стандарту DIN 12667 теплопроводностью в диапазоне от 13 до 30 мВт/м⋅K и определяемым согласно стандарту DIN 53421 пределом прочности при сжатии более 0,20 Н/мм², к способу изготовления подобных композитных элементов, а также к их применению для изготовления окон, дверей, холодильников, холодильных прилавков или элементов конструкции фасадов.

Согласно уровню техники для решения проблемы оптимизации теплопроводности композитных профилированных изделий используют разные подходы, причем в большинстве случаев их снабжают полостями или заполненными пенопластом полостями. Однако технология производства подобных изоляционных элементов нередко оказывается весьма трудоемкой, поскольку в случае использования пенопластов возникает дилемма: либо осуществлять вспенивание в полости, что является технологически затруднительным, либо для заполнения пенопластом использовать лишь часть имеющегося общего свободного пространства изоляционного элемента. В связи с ростом требований, предъявляемых к изолирующим свойствам профилированных изделий, отдельные полости последних становятся все меньше, а ребра все тоньше, что обусловливает техническое усложнение и удорожание прессформ и технологии экструзии. Постоянное повышение требований, предъявляемых к изоляционным материалам и переработке композитных элементов, обусловлено постоянно растущими требованиями к качеству теплоизоляции, что в особенности касается сферы домостроения.

Например, в немецком патенте DE 2844006 А1 описан способ экструдирования полимерных профилированных изделий с сердцевиной из вспененного полимера, которая со всех сторон окружена оболочкой из полимера, причем на единой производственной операции в формующий инструмент экструдера вводят материал оболочки и одновременно в образуемое формованной оболочкой полое пространство вводят материал сердцевины, причем газы, поступающие в образуемую оболочкой полость при вспенивании материала сердцевины, удаляют через формующий инструмент экструдера.

В международной заявке WO 99/16996 А1 описан способ изготовления рамных профилированных изделий для окон или дверей, в соответствии с которым сначала из термопластичного полимера изготавливают наружное профилированное изделие, в которое затем вводят способную вспениваться смесь на основе полиуретана, в результате вспенивания которой между наружным профилированным изделием и пенопластом возникает адгезионнопрочное сцепление. Кроме того, в цитируемом документе описан способ, в соответствии с которым в первоначально сформованное наружное профилированное изделие вставляют готовую предварительно выполненную и вспененную пенопластовую сердцевину.

В немецком патенте DE 19961306 А1 также описывается способ изготовления профилированного изделия посредством экструзии. Подобное профилированное изделие включает наружную оболочку и вспененную внутреннюю сердцевину. В соответствии с данным способом сначала экструдируют наружную оболочку профилированного изделия, которую затем заполняют способным вспениваться материалом.

В немецком патенте DE 1959464 также описан способ непрерывного профильного прессования бесконечных профилированных изделий с оболочкой из термопластичного полимера и пенопластовой сердцевиной, причем сначала путем экструзии изготавливают оболочку из термопластичного полимера, которую затем заполняют способным вспениваться материалом.

В европейском патенте ЕР 2072743 А2 описан способ заполнения полой оконной или дверной обвязки пенопластом. При этом из выполненных путем экструзии полимерных профилированных изделий собирают оконные или дверные рамы, которые затем заполняют путем введения способного вспениваться материала.

Кроме того, из уровня техники известны способы изготовления профилированных изделий со вспененной сердцевиной, в соответствии с которыми внутрь выполненных посредством экструзии профилированных изделий помещают готовые вспененные вставные элементы (смотри, например, немецкий патент DE 202009003392 U1 и международную заявку WO 02/090703 А2).

В немецком патенте DE 102009037851 А1 описаны изоляционные элементы для термического разделения в профилированных изделиях для оконных, дверных и фасадных элементов, а также профилированное изделие для оконных, дверных и фасадных элементов и способ его изготовления.

В европейском патенте ЕР 2062717 А1 описан способ изготовления полимерных профилированных изделий со вспененной сердцевиной посредством соэкструзии, в соответствии с которым вспениваемый материал, в частности, в твердом состоянии соэкструдируют в полом пространстве полимерного профилированного изделия и в нем же вспенивают.

Вместе с тем по мере ужесточения предъявляемых к изоляции требований возникает необходимость в использовании других изоляционных материалов, которые отличаются более высоким изолирующим эффектом. Так, например, в случае окон, то есть в отсутствие возможности дальнейшего увеличения толщины профилированных изделий, для повышения качества изоляции необходимо снижать теплопроводность при неизменной толщине.

В связи с этим в качестве изоляционных материалов наряду с пенополиуретанами согласно уровню техники используют также органические аэрогели или ксерогели, которые обладают оптимальным комплексом свойств, позволяющим использовать их в качестве изоляционных материалов. Так, например, в международной заявке WO 2012/059388 А1 описаны аэрогели и ксерогели, а также их применение в качестве изоляционного материала и в вакуумных изоляционных панелях. В цитируемой заявке описан также способ изготовления пористых материалов в виде аэрогелей или ксерогелей, в соответствии с которым по меньшей мере один полифункциональный изоцианат превращают с аминным компонентом, содержащим по меньшей мере один полифункциональный замещенный ароматический амин.

Описанные выше материалы обладают хорошими изоляционными свойствами. Однако по технологическим причинам из них получают листы, что не позволяет использовать известные из уровня техники способы для введения указанных материалов в полости профилированных элементов.

С учетом изложенного выше уровня техники в основу настоящего изобретения была положена задача предложить элементы, в частности, элементы для изготовления окон, которые отличаются хорошими изоляционными свойствами и простотой изготовления.

Указанная задача согласно изобретению решается с помощью композитного элемента, включающего профилированное изделие и по меньшей мере частично окруженную профилированным изделием изоляционную сердцевину, причем изоляционная сердцевина состоит из органического пористого материала, обладающего определяемой согласно стандарту DIN 12667 теплопроводностью в диапазоне от 13 до 30 мВт/м⋅K и определяемым согласно стандарту DIN 53421 пределом прочности при сжатии более 0,20 Н/мм².

Предлагаемый в изобретении композитный элемент включает профилированное изделие и изоляционную сердцевину, по меньшей мере частично окруженную профилированным изделием. При этом под профилированным изделием в соответствии с настоящим изобретением подразумевают твердую структуру с упорядоченными вдоль профилированного изделия выемками, или соответственно полостями. Согласно изобретению в подобных выемках, или соответственно полостях, находится изоляционная сердцевина композитного элемента. В соответствии с этим профилированное изделие окружает изоляционную сердцевину по меньшей мере частично, предпочтительно полностью. В соответствии с этим изоляционная сердцевина упорядочена вдоль профилированного изделия.

Согласно изобретению изоляционная сердцевина состоит из органического пористого материала с определяемой согласно стандарту DIN 12667 теплопроводностью в диапазоне от 13 до 30 мВт/м⋅K и определяемым согласно стандарту DIN 53421 пределом прочности при сжатии, превышающим 0,20 Н/мм².

Пригодные материалы изоляционной сердцевины в принципе известны. Надлежащими свойствами, обладают, например, органические аэрогели или органические ксерогели.

В соответствии с этим настоящее изобретение в предпочтительном варианте его осуществления относится к композитному элементу, включающему профилированное изделие и по меньшей мере частично окруженную профилированным изделием изоляционную сердцевину указанного выше типа, причем органический пористый материал выбран из группы, включающей органические ксерогели или органические аэрогели или комбинации из двух или более указанных гелей.

Предлагаемые в изобретении композитные элементы неожиданно обладают хорошими изоляционными свойствами. При этом благодаря низкой теплопроводности используемых органических пористых материалов хорошие изоляционные свойства, которые удовлетворяют растущим требованиям к теплоизоляции, могут быть достигнуты несмотря на строительно-технически обусловленные низкие значения толщины изоляционного материала.

В частности, предлагаемые в изобретении композитные элементы пригодны для изготовления строительных деталей, которые должны обладать низким коэффициентом теплопередачи, например, окон или дверей.

Кроме того, предлагаемые в изобретении композитные элементы можно изготавливать простым и экономичным способом.

Изобретение относится также к непрерывному способу изготовления композитного элемента, включающего профилированное изделие и по меньшей мере частично окруженную профилированным изделием изоляционную сердцевину из органического пористого материала, обладающего определяемой согласно стандарту DIN 12667 теплопроводностью в диапазоне от 13 до 30 мВт/м⋅K и определяемым согласно стандарту DIN 53421 пределом прочности при сжатии более 0,20 Н/мм², причем профилированное изделие формируют вокруг изоляционной сердцевины.

Используемые согласно изобретению органические пористые материалы обладают определяемой согласно стандарту DIN 12667 теплопроводностью в диапазоне от 13 до 30 мВт/м⋅K, в частности, от 13,5 до 25 мВт/м⋅K, более предпочтительно от 14 до 22 мВт/м⋅K, особенно предпочтительно от 14,5 до 20 мВт/м⋅K.

Согласно изобретению в качестве органических пористых материалов особенно предпочтительно используют органические аэрогели с теплопроводностью в диапазоне от 14 до 22 мВт/м⋅К, особенно предпочтительно в диапазоне от 14,5 до 20 мВт/м⋅K.

Кроме того, используемые согласно изобретению органические пористые материалы обладают определяемым согласно стандарту DIN 53421 пределом прочности при сжатии, составляющим более 0,20 Н/мм², в частности, более 0,25 Н/мм², более предпочтительно более 0,30 Н/мм², особенно предпочтительно более 0,35 Н/мм².

Высокая прочность при сжатии, которая является мерой жесткости указанных материалов, способствует их изготовлению и хранению, облегчая переработку при изготовлении композитных элементов. Кроме того, материалы могут вносить конструктивный вклад.

Стандартные жесткие пенопласты, которые обычно используют для изоляции, при теплопроводности в диапазоне от 20 до 25 мВт/м⋅K обладают пределом прочности при сжатии, составляющим, например, всего около 0,15 Н/мм². Предел прочности подобных материалов при сжатии может быть повышен за счет увеличения толщины, однако одновременно возросла бы их теплопроводность, а, следовательно, ухудшились изоляционные свойства.

Согласно изобретению под ксерогелем подразумевают получаемый золь-гель-методом пористый материал, пористость которого составляет по меньшей мере 70% об., а усредненный по объему диаметр пор не превышает 50 мкм, причем жидкую фазу удаляют из геля путем сушки при температуре ниже критической температуры жидкой фазы и давлении ниже критического давления жидкой фазы (то есть в так называемых субкритических условиях).

Соответственно под аэрогелем согласно изобретению подразумевают пористый материал, пористость которого составляет по меньшей мере 70% об., а усредненный по объему диаметр пор не превышает 50 мкм, причем жидкую фазу удаляют из геля путем сушки при температуре выше критической температуры жидкой фазы и давлении выше критического давления жидкой фазы (то есть в так называемых сверхкритических условиях).

Средний диаметр пор, который согласно изобретению в принципе является средним объемно-весовым показателем, определяют методом ртутной интрузии согласно стандарту DIN 66133.

Средний объемно-весовой диаметр пор пористого материала предпочтительно составляет максимум 20 мкм. Средний объемно-весовой диаметр пор пористого материала особенно предпочтительно составляет максимум 10 мкм, еще более предпочтительно максимум 5 мкм, в частности, максимум 3 мкм.

Для обеспечения низкой термической проводимости пористого материала желательно, чтобы при высокой пористости поры обладали как можно меньшими размерами. Однако по технологическим причинам на практике среднему объемно-весовому диаметру пор соответствует нижнее предельное значение. В общем случае средний объемно-весовой диаметр пор составляет по меньшей мере 50 нм, предпочтительно по меньшей мере 100 нм. Во многих случаях средний объемно-весовой диаметр пор составляет по меньшей мере 200 нм, в частности, по меньшей мере 300 нм.

В соответствии с этим настоящее изобретение в предпочтительном варианте его осуществления относится к композитному элементу, включающему профилированное изделие и по меньшей мере частично окруженную профилированным изделием изоляционную сердцевину из органического пористого материала, обладающего определяемой согласно стандарту DIN 12667 теплопроводностью в диапазоне от 13 до 30 мВт/м⋅K и определяемым согласно стандарту DIN 53421 пределом прочности при сжатии более 0,20 Н/мм² и выбранного из группы, включающей органические ксерогели или органические аэрогели или комбинации двух или более указанных гелей.

Ниже описаны органические ксерогели и аэрогели, предпочтительно используемые согласно настоящему изобретению.

Предпочтительным является органический аэрогель или ксерогель на основе изоцианатов и при необходимости других компонентов, реакционно-способных по отношению к изоцианатам. Так, например, органические аэрогели или ксерогели могут быть основаны на изоцианатах и соединениях с функциональными гидроксильными и/или NH-группами.

Согласно изобретению предпочтительными являются, например, органические ксерогели на основе полиуретана, полиизоцианурата или поликарбамида или органические аэрогели на основе полиуретана, полиизоцианурата или поликарбамида.

В соответствии с этим настоящее изобретение в предпочтительном варианте его осуществления относится к композитному элементу, включающему профилированное изделие и по меньшей мере частично окруженную профилированным изделием изоляционную сердцевину указанного выше типа, причем органический пористый материал выбран из группы, включающей органические ксерогели на основе полиуретана, полиизоцианурата или поликарбамида, органические аэрогели на основе полиуретана, полиизоцианурата или поликарбамида или комбинации двух или более указанных выше гелей.

Особенно предпочтительным является органический аэрогель или ксерогель на основе изоцианатов и реакционноспособных по отношению к изоцианатам компонентов, причем в качестве реакционноспособного по отношению к изоцианатам компонента используют по меньшей мере один полифункциональный ароматический амин. Предпочтительным является органический ксерогель или аэрогель на основе поликарбамида и/или полиизоцианурата.

Определение «на основе полиуретана» означает, что по меньшей мере 50% мол., предпочтительно по меньшей мере 70% мол., в частности, по меньшей мере 90% мол. мономерных единиц в органическом ксерогеле или аэрогеле находятся в виде уретановых группировок. Определение «на основе поликарбамида» означает, что по меньшей мере 50% мол., предпочтительно по меньшей мере 70% мол., в частности, по меньшей мере 90% мол. мономерных единиц в органическом ксерогеле или аэрогеле находятся в виде карбамидных группировок. Определение «на основе полиизоцианурата» означает, что по меньшей мере 50% мол., предпочтительно по меньшей мере 70% мол., в частности, по меньшей мере 90% мол. мономерных единиц в органическом ксерогеле или аэрогеле находятся в виде изоциануратных группировок. Определение «на основе поликарбамида и/или полиизоцианурата» означает, что по меньшей мере 50% мол., предпочтительно по меньшей мере 70% мол., в частности, по меньшей мере 90% мол. мономерных единиц в органическом ксерогеле или аэрогеле находятся в виде карбамидных и/или изоциануратных группировок.

При этом предлагаемые в изобретении композитные элементы могут включать также комбинации разных аэрогелей и ксерогелей. Кроме того, композитный элемент согласно изобретению может включать несколько изоляционных сердцевин. Согласно изобретению помимо органического пористого материала композитный элемент может включать также другой изоляционный материал, например, полиуретан.

В дальнейшем описании используемый согласно изобретению органический аэрогель или ксерогель называют органическим пористым материалом.

Используемый органический пористый материал предпочтительно получают методом, который включает следующие стадии:

(a) превращение по меньшей мере одного полифункционального изоцианата (а1) с по меньшей мере с одним полифункциональным ароматическим амином (а2), осуществляемое в растворителе при необходимости в присутствии воды в качестве компонента (а3) и при необходимости в присутствии по меньшей мере одного катализатора (а4),

(b) удаление растворителя с получением аэрогеля или ксерогеля.

Ниже рассмотрены предпочтительно используемые на стадии (а) компоненты (а1)-(а4) и соответствующие количественные соотношения.

Полифункциональные изоцианаты (а1) ниже называют компонентом (а1). Соответственно полифункциональные ароматические амины (а2) ниже называют компонентом (а2). Специалистам понятно, что указанные мономерные компоненты находятся в органическом пористом материале в превращенной форме.

Согласно изобретению под функциональностью соединения подразумевают число реакционноспособных групп в молекуле. В случае мономерного компонента (а1) функциональностью является число изоцианатных групп в молекуле. В случае мономерного компонента (а2) с аминогруппами функциональностью называют число реакционноспособных аминогрупп в молекуле. При этом полифункциональное соединение обладает функциональностью, равной по меньшей мере двум.

В случае если в качестве компонента (а1), соответственно (а2) используют смеси соединений с разной функциональностью, функциональности компонентов соответствует средневзвешенное значение функциональности отдельных соединений. Молекула полифункционального соединения содержит по меньшей мере две из указанных выше функциональных групп.

Компонент (а1)

В качестве компонента (а1) предпочтительно используют по меньшей мере один полифункциональный изоцианат.

В соответствии с предлагаемым в изобретении способом используемое количество компонента (а1) предпочтительно составляет по меньшей мере 20% масс., в частности, по меньшей мере 30% масс., особенно предпочтительно по меньшей мере 40% масс., еще более предпочтительно по меньшей мере 55% масс., в частности, по меньшей мере 68% масс., соответственно в пересчете на общую массу компонентов (а1), (а2) и при необходимости (а3), суммарное количество которых составляет 100% масс. Кроме того, используемое в соответствии с предлагаемым в изобретении способом количество компонента (а1) предпочтительно составляет максимум 99,8% масс., в частности, максимум 99,3% масс., особенно предпочтительно максимум 97,5% масс., соответственно в пересчете на общую массу компонентов (а1), (а2) и при необходимости (а3), суммарное количество которых составляет 100% масс.

В качестве полифункциональных изоцианатов пригодны ароматические, алифатические, циклоалифатические и/или арилалифатические изоцианаты. Подобные полифункциональные изоцианаты известны или могут быть получены известными методами. В частности, полифункциональные изоцианаты можно использовать также в виде смесей, причем компонент (а1) в этом случае содержит разные полифункциональные изоцианаты. Используемые в качестве мономерных компонентов (а1) полифункциональные изоцианаты содержат две изоцианатные группы (ниже их называют диизоцианатами) или более двух изоцианатных групп в молекуле мономерного компонента.

Особенно пригодными полифункциональными изоцианатами являются 2,2'-дифенилметандиизоцианат, 2,4'-дифенилметандиизоцианат и/или 4,4'-дифенилметандиизоцианат, 1,5-нафтилендиизоцианат, 2,4-толуилендиизоцианат и/или 2,6-толуилендиизоцианат, 3,3'-диметилдифенилдиизоцианат, 1,2-дифенилэтандиизоцианат и/или п-фенилендиизоцианат, триметилендиизоцианат, тетраметилендиизоцианат, пентаметилендиизоцианат, гексаметилендиизоцианат, гептаметилендиизоцианат и/или октаметилендиизоцианат, 2-метилпентаметилен-1,5-диизоцианат, 2-этилбутилен-1,4-диизоцианат, пентаметилен-1,5-диизоцианат, бутилен-1,4-диизоцианат, 1-изоцианато-3,3,5-триметил-5-изоцианатометилциклогексан (изофорондиизоцианат), 1,4-бис(изоцианатометил)-циклогексан и/или 1,3-бис(изоцианатометил)циклогексан, 1,4-циклогександиизоцианат, 1-метил-2,4-циклогександиизоцианат и/или 1-метил-2,6-циклогександиизоцианат, а также 4,4'-дициклогексилметандиизоцианат, 2,4'-дициклогексилметандиизоцианат и/или 2,2'-дициклогексилметандиизоцианат.

Предпочтительными полифункциональными изоцианатами (а1) являются ароматические изоцианаты. Это относится прежде всего к случаю использования воды в качестве компонента (а3).

В качестве компонента (а1) особенно предпочтительно используют следующие полифункциональные изоцианаты:

i) полифункциональные изоцианаты на основе толуилендиизоцианата, в частности, 2,4-толуилендиизоцианат, 2,6-толуилендиизоцианат или смеси 2,4-толуилендиизоцианата с 2,6-толуилендиизоцианатом,

ii) полифункциональные изоцианаты на основе дифенилметандиизоцианата, в частности, 2,2'-дифенилметандиизоцианат, 2,4'-дифенилметандиизоцианат, 4,4'-дифенилметандиизоцианат, олигомерный дифенилметандиизоцианат (олигомерный МДИ, называемый также полифенилполиметиленизоцианатом), смеси двух или трех указанных выше дифенилметандиизоцианатов, сырой дифенилметандиизоцианат (сырой МДИ), который образуется при получении дифенилметандиизоцианата, или смеси по меньшей мере одного олигомера дифенилметандиизоцианата по меньшей мере с одним из указанных выше низкомолекулярных производных дифенилметандиизоцианата,

iii) смеси по меньшей мере одного ароматического изоцианата по пункту i) по меньшей мере с одним ароматическим изоцианатом по пункту ii).

Особенно предпочтительным полифункциональным изоцианатом является олигомерный дифенилметандиизоцианат. Под олигомерным дифенилметандиизоцианатом (ниже называемым олигомерным МДИ) подразумевают смесь нескольких олигомерных продуктов конденсации дифенилметандиизоцианата (то есть производных дифенилметандиизоцианата). Полифункциональные изоцианаты предпочтительно могут быть синтезированы также из смесей мономерных ароматических диизоцианатов с олигомерным МДИ.

Олигомерный МДИ содержит один или несколько многоядерных продуктов конденсации дифенилметандиизоцианата с функциональностью более двух, в частности, 3, 4 или 5. Олигомерный МДИ является известным продуктом, который часто называют полифенилполиметиленизоцианатом или полимерным МДИ. Олигомерный МДИ обычно синтезирован из смеси основанных на дифенилметандиизоцианате изоцианатов с разной функциональностью. Олигомерный МДИ обычно используют в смеси с мономерным дифенилметандиизоцианатом.

(Средняя) функциональность содержащего олигомерный МДИ изоцианата может колебаться в примерном диапазоне от 2,2 до 5, в частности, от 2,4 до 3,5, в частности, от 2,5 до 3. Подобной смесью основанных на дифенилметандиизоцианате полифункциональных изоцианатов с разной функциональностью является, в частности, сырой МДИ, который образуется при получении дифенилметандиизоцианата, обычно катализируемом соляной кислотой, в качестве промежуточного продукта получения сырого МДИ.

Полифункциональные изоцианаты или смеси нескольких полифункциональных изоцианатов на основе дифенилметандиизоцианата являются известными продуктами, поставляемыми, например, фирмой BASF Polyurethanes GmbH под торговым названием Lupranat®.

Функциональность компонента (а1) предпочтительно составляет по меньшей мере два, в частности, по меньшей мере 2,2, особенно предпочтительно по меньшей мере 2,4. Функциональность компонента (а1) предпочтительно находится в интервале от 2,2 до 4, особенно предпочтительно от 2,4 до 3.

Содержание изоцианатных групп в компоненте (а1) предпочтительно составляет от 5 до 10 ммоль/г, в частности, от 6 до 9 ммоль/г, особенно предпочтительно от 7 до 8,5 ммоль/г. Специалистам известно, что содержание изоцианатных групп (в ммоль/г) находится в обратном соотношении с так называемой эквивалентной массой (в г/эквивалент). Содержание изоцианатных групп в ммоль/г вычисляют по их содержанию в массовых процентах, определяемому согласно стандарту ASTM D 5155-96 А.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения компонентом (а1) является по меньшей мере один полифункциональный изоцианат, выбранный из группы, включающей дифенилметан-4,4'-диизоцианат, дифенилметан-2,4'-диизоцианат, дифенилметан-2,2'-диизоцианат и олигомерный дифенилметандиизоцианат. Согласно данному предпочтительному варианту компонентом (а1) особенно предпочтительно является олигомерный дифенилметандиизоцианат с функциональностью по меньшей мере 2,4.

Вязкость используемого компонента (а1) можно варьировать в широких пределах. Компонент (а1) предпочтительно обладает вязкостью в диапазоне от 100 до 3000 мПа⋅с, особенно предпочтительно в диапазоне от 200 до 2500 мПа⋅с.

Компонент (а2)

В качестве компонента (а2) согласно изобретению используют по меньшей мере одно полифункциональное ОН- или NH-функционализованное соединение.

В рамках предпочтительного предлагаемого в изобретении способа компонентом (а2) является по меньшей мере один полифункциональный ароматический амин.

Компонент (а2) частично можно получать in situ. В подобном варианте превращение на стадии (а) осуществляют в присутствии воды (а3). Вода реагирует с изоцианатными группами с образованием аминогрупп и высвобождением диоксида углерода. Таким образом, полифункциональные амины частично получают (in situ) в виде промежуточного продукта. В ходе дальнейшего превращения полифункциональные амины реагируют с изоцианатными группами с образованием соединений мочевины.

В данном предпочтительном варианте превращение осуществляют в присутствии воды (а3) и полифункционального ароматического амина, используемого в качестве компонента (а2), а также при необходимости в присутствии катализатора (а4).

В другом предпочтительном варианте осуществляют превращение компонента (а1) с используемым в качестве компонента (а2) полифункциональным ароматическим амином при необходимости в присутствии катализатора (а4). Вода (а3) при этом отсутствует.

Полифункциональные ароматические амины известны специалистам. Речь при этом идет о полифункциональных аминах, в молекуле которых присутствуют по меньшей мере две реакционноспособные по отношению к изоцианатам аминогруппы. Реакционноспособными по отношению к изоцианатам группами являются первичные и вторичные аминогруппы, причем реакционная способность первичных аминогрупп в общем случае гораздо выше реакционной способности вторичных аминогрупп.

Полифункциональными ароматическими аминами предпочтительно являются двухядерные ароматические соединения с двумя первичными аминогруппами (бифункциональные ароматические амины), соответствующие трехядерные или многоядерные ароматические соединения более чем с двумя первичными аминогруппами или смеси указанных соединений. Предпочтительными полифункциональными ароматическими аминами, используемыми в качестве компонента (а2), являются, в частности, изомеры и производные диаминодифенилметана.

Указанными бифункциональными двухядерными ароматическими аминами особенно предпочтительно являются соединения общей формулы (I):

в которой остатки R¹ и R² могут быть одинаковыми или разными и независимо друг от друга выбраны из группы, включающей водород и неразветвленные или разветвленные алкильные группы с 1-6 атомами углерода, причем все заместители Q¹-Q⁵ и Q¹'-Q⁵' одинаковые или разные и независимо друг от друга выбраны из группы, включающей водород, первичную аминогруппу и неразветвленную или разветвленную алкильную группу с 1-12 атомами углерода, которая может содержать другие функциональные группы при условии, что соединение общей формулы (I) содержит по меньшей мере две первичные аминогруппы, причем по меньшей мере один из заместителей Q¹, Q³ и Q⁵ означает первичную аминогруппу и по меньшей мере один из заместителей Q¹', Q³' и Q⁵' означает первичную аминогруппу.

В одном варианте осуществления изобретения алкильные группы, присутствующие в соединениях общей формулы (I) в качестве заместителей Q, выбраны из группы, включающей метил, этил, н-пропил, изопропил, н-бутил, втор-бутил и трет-бутил. Соответствующие соединения в дальнейшем называют замещенными ароматическими аминами (a2-s). Предпочтительным является также вариант, согласно которому все заместители Q означают водород, если они не являются указанными выше аминогруппами (речь при этом идет о так называемых незамещенных полифункциональных ароматических аминах).

Остатки R¹ и R² в общей формуле (I) предпочтительно одинаковые или разные и независимо друг от друга выбраны из группы, включающей водород, первичную аминогруппу и неразветвленную или разветвленную алкильную группу с 1-6 атомами углерода. Остатки R¹ и R² предпочтительно выбраны из группы, включающей водород и метил. В особенно предпочтительном варианте остатки R¹ и R² означают водород.

Кроме того, пригодными полифункциональными ароматическими аминами (а2) являются, в частности, изомеры и производные толуолдиамина. К предпочтительным изомерам и производным толуолдиамина, используемым в качестве компонента (а2), относятся, в частности, толуол-2,4-диамин и/или толуол-2,6-диамин, а также диэтилтолуолдиамины, в частности, 3,5-диэтилтолуол-2,4-диамин и/или 3,5-диэтилтолуол-2,6-диамин.

Компонентом (а2) еще более предпочтительно является по меньшей мере один полифункциональный ароматический амин, выбранный из группы, включающей 4,4'-диаминодифенилметан, 2,4'-диаминодифенилметан, 2,2'-диаминодифенилметан и олигомерный диаминодифенилметан.

Олигомерный диаминодифенилметан содержит один или несколько многоядерных продуктов конденсации анилина и формальдегида с метиленовым мостиком. Олигомерный диаминодифенилметан содержит по меньшей мере один олигомер диаминодифенилметана, в общем случае несколько олигомеров диаминодифенилметана с функциональностью более двух, в частности, 3, 4 или 5. Олигомерный диаминодифенилметан известен или может быть получен известными методами. Олигомерный диаминодифенилметан обычно используют в виде смесей с мономерным диаминодифенилметаном.

(Средняя) функциональность используемого в качестве компонента (а2) полифункционального амина, содержащего олигомерный диаминодифенилметан, может колебаться в примерном интервале от 2,3 до 5, в частности, от 2,3 до 3,5, в частности, от 2,3 до 3. Подобной смесью основанных на диаминодифенилметане полифункциональных аминов с разными значениями функциональности является, в частности, сырой диаминодифенилметан, который, в частности, образуется при конденсации анилина с формальдегидом, обычно катализируемой соляной кислотой, в качестве промежуточного продукта получения сырого МДИ.

По меньшей мере один полифункциональный ароматический амин особенно предпочтительно содержит диаминодифенилметан или производное диаминодифенилметана. По меньшей мере один полифункциональный ароматический амин особенно предпочтительно содержит олигомерный диаминодифенилметан. В особенно предпочтительном варианте компонент (а2) содержит в качестве соединения (а2) олигомерный диаминодифенилметан и в целом обладает функциональностью по меньшей мере 2,1. В частности, компонент (а2) содержит олигомерный диаминодифенилметан и обладает функциональностью по меньшей мере 2,4.

Согласно изобретению реакционную способность первичных аминогрупп можно регулировать благодаря использованию в качестве компонента (а2) замещенных полифункциональных ароматических аминов. Указанные ниже замещенные полифункциональные ароматические амины (a2-s) можно использовать в смеси с указанными выше (незамещенными) диаминодифенилметанами (все заместители Q в формуле (I) означают водород, если они не являются NH₂-группами) или по отдельности.

В подобном варианте заместители Q², Q⁴, Q²' и Q⁴' в приведенной выше формуле (I), включая значения этих заместителей, предпочтительно выбирают таким образом, чтобы соединение общей формулы (I) в α-положении по меньшей мере к одной присоединенной к ароматическому ядру первичной аминогруппе содержало по меньшей мере одну неразветвленную или разветвленную алкильную группу с 1-12 атомами углерода, которая может содержать другие функциональные группы.

В подобном варианте заместители Q², Q⁴, Q²' и Q⁴' предпочтительно выбирают таким образом, чтобы замещенный ароматический амин (a2-s) содержал по меньшей мере две первичные аминогруппы, в α-положении к которым соответственно находятся одна или две неразветвленные или разветвленные алкильные группы с 1-12 атомами углерода, которые могут содержать другие функциональные группы. В случае если один или несколько заместителей Q², Q⁴, Q²' и Q⁴' выбирают таким образом, чтобы им соответствовали неразветвленные или разветвленные алкильные группы с 1-12 атомами углерода, содержащие другие функциональные группы, предпочтительными функциональными группами являются аминогруппы, гидроксильные группы и/или атомы галогена.

Амины (a2-s) предпочтительно выбирают из группы, включающей 3,3',5,5'-тетраалкил-4,4'-диаминодифенилметан, 3,3',5,5'-тетраалкил-2,2'-диаминодифенилметан и 3,3',5,5'-тетраалкил-2,4'-диаминодифенилметан, причем находящиеся в 3,3',5 и 5'-положениях алкильные группы могут быть одинаковыми или разными, независимо друг от друга являясь неразветвленными или разветвленными алкильными группами с 1-12 атомами углерода, которые могут содержать другие функциональные группы. Подобными алкильными группами предпочтительно являются метил, этил, н-пропил, изопропил, н-бутил, втор-бутил или трет-бутил (соответственно незамещенные).

В одном варианте осуществления изобретения один, несколько или все атомы водорода одной или нескольких алкильных групп, присутствующих в качестве заместителей Q, могут быть заменены атомами галогена, в частности, атомами хлора. В качестве альтернативы один, несколько или все атомы водорода одной или нескольких алкильных групп, присутствующих в качестве заместителей Q, могут быть заменены NH₂- или ОН-группами. Однако предпочтительным является вариант, в соответствии с которым алкильные группы в общей формуле (I) состоят из углерода и водорода.

В особенно предпочтительном варианте осуществления изобретения компонентом (a2-s) является 3,3',5,5'-тетраалкил-4,4'-диаминодифенилметан, причем алкильные группы могут быть одинаковыми или разными, независимо друг от друга являясь неразветвленными или разветвленными алкильными группами с 1-12 атомами углерода, которые при необходимости могут содержать функциональные группы. Подобные алкильные группы предпочтительно выбирают из группы, включающей незамещенные алкильные группы, в частности, метил, этил, н-пропил, изопропил, н-бутил, втор-б