Способ получения наполненных пенопластов

Способ получения наполненных пенопластов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистицеских

Республик (ll}g ЯЗЯ 7 g (б1) Дополнительный к патенту (22) Заявлено 31.05,76 (21) 2363998/23-05 (23) Приоритет - (32) 31.05.75 (31) P 2524191,2 (33) ФРГ (43) Опубликовано 15,02,78.Бюллетень №6 (45! Дата Опубликования описавияЯ Qf-... 7Д. (51) М. Кл.

С 08Ст18/14 государственный комитет

Совете Министров СССР по делам изооретеннй и открытий (53) УД1< 678.664

;6 2-40 5„8 (088.8 ) Иностранцы

Дитер Литерих и Петер Марк ш (ФРР) (72) Авторы изобретения

Иностранная фирма

«Б?1Йер АГ» (ФРГ) (71) Заявитель (54) СПОСОБ П!О г1 >> 1ЕНИ Я НАПОЛНЕННЫХ ПЕНОПЛАСТОВ

Изобретение относи гся к полу гению высоконаполнен!!ых гидрофобных licнопляс"10В, находягцих широко;"- применение в промышленности, сельском хозяйстве и быту.

Известен способ получения наполи Hilbix Нснопластов из !!О 1 и и ",Оциа и атя и H3 0 0 líå!1НОГО порошкообразным известняком многоатомног0 спирта в присутствии целевых добавок (lj.

Однако при получения наполненных пенопластов по этому способу вязкость много-. атомного спирта повышается благодаря неорганической добавке, и поэтому в обычных рецептурах пенопластов могут найти применение только очень низковязкие многоатомные спирты. Кроме того, многоатомный спирт повышает огнеопасность пенопластов, так как многоатом,ные спирты легко воспламеняются и наполнитель играет роль фитиля. Наконец, к<>личссво известняка, к<?горое можно вводись в систему, сильно ограничено. Известно, гго из смесей неорганического наполнитсля, например гипса, и смеси полиуретаня-пенокомпонентов по способу прессования можно получить заменитель древесины, например тес (21. хотя эти продукты и могут обладать хорошими противопожарными свойствами, их нельзя готовить по обычной технологии получения пен и они содержат в качестве составной части про<.той полиэфир, вследствие чего неблагоприятно вл>!яю! ня рас циреиие пламени и дымовые газы. Очсви IHO, 13 случае этиx продуктов речь идет не о п<чкшластаx В обычном смысле, а больше о слаборяс ширенных (вспученных) высоконапол;1енных пл астм ясса х.

Ближайшим по технической c>>цности к изс>бретению является известный способ получспи»

HdH03IH< HHhlX ПЕНОП.;!3010В liУTEA! H< IIOHHIIH! ililH if

oTl3<- 13ждения изоциапятсодс1) ?к!1 цсс! 0 кОм поп< H10 та в присутствии воды, катализатора, пс.>н)стабилизатора и водной суспен lilH высокO. I,!IOпсрс ного неорганического i! HèoëíèòåëH, на»римс"1>

I HдроОкис и кальция (3), ХоТН ИО э!<>>1 0110<. 00

И ПОЛУЧаЮт ПЕНО!!ЛаетЫ С ХОРОШС и ОГНЕС >1!г костью и очень хорошими механическими <ч >й

15 ствами, ио этому способу нельзя 11<>луч<ггь выс<>коияполнсн!>ые пс>!юпласты с удовлет>гор!ггсльпой эластич»остью, 11р f. 3;>мсH<. исч>оль.!ус»<ого

В -этом способ< сОд> р?ксllцc. ÃO 110HHI 1 руH>ii>! гидрофильпог0 изоцианатсодержя щего ком;10>О пента ня гидрофобный изоциянатсодер?кяигпй компонент появляются трудности смегцения, и первично образующиеся водные эмульсии няполнителя и изоц>1анатсодержащего компоп Hта склонны к рясслоени>о. По этому спосс)бу !!сльзя >к>лучить кячествен!!ые гидрофобпыс- пе но!!ласты. И наконец, получаемые HO этому

93671 з

5 способу пенопласты имеют объемную массу более 200 кГ/м .

Для получения высоконаполненных гидрофобных пенопластов с малой объемной массои и хорошей ячеистой структурой по предлагаемому способу в качестве изоцианатсодержащего компонента используют не содержащий ионных групп жидкий водонерастворимый изоцианатсодержащий компонент с вязкостью не менее 201 сПз и функциональностью не менее 2,1, а в качестве водной суспензии неорганического наполнителя используют

30 — 80%-ную водную суспензию с рН 8,05 и размером частиц (по крайней мере 50 вес. % на полнителя) 0,2 — 50 мкм, причем весовое соотношение водной суспензии неорганического наполнителя и изоцианатсодержащего компонента составляет 1:2 — 6:1 соответственно.

Особенно -предпочтительные изоцианатсодержащие компоненты (полиизоцианаты) имеют NCO-содержание 10 — 35 вес.%. Таким образом, речь идет о полиизоцианатах, модифицированных многоатомными или одноатомными спиртами, причем доля модифицирующего компонента составляет предпочтительно менее 30—

60 вес%.

Далее, предпочтительны такие неорганические наполнители, которые состоят по меньшей мере на 50 вес.% из частиц размером менее

10 мкм. Кроме того, предпочтительно применяют стабилизированные по отношению к седиментации суспензии наполнителей.

Для осуществления предлагаемого способа пригодны все полиизоцианаты с вязкостью более 200 сПз при 25 С, точнее 40 — 10000, в особенности 500 †60 сПз при 25 С, Если применяемые полиизоцианаты высоковязкие, смолообразные или. совершенно твердые, то желательную вязкость можно установить благодаря добавке низковязких полиизоцианатов и/или инертных органических растворителей.

Такого рода высоковязкие, смолообразные или твердые полиизоцианаты для осуществления предлагаемого способа пригодны, поскольку их разбавленные растворы имеют вязкость более 200 сПз при 25 С и функциональность— более 2,1.

Жидкими, не содержащими ионных групп органическими полиизоцианатами,,которые как таковые удовлетворяют критериям вязкости и функциональности, являются легкодоступные полифенилполиметиленполиизоцианаты, получаемые анилинформальдегидной конденсацией и последующим фосгенированием. При этом вязкость более 200 сПз/25 С можно устанавливать, например, просто путем подбора соотношения анилин-формальдегид или в случае, если фосгенированный продукт не обладает требуемой-высокой вязкостью, путем частичной отгонки двухядерного:продукта, Само собой разумеется, что пригодны также и другие продукты фосгенирования ариламин-альдегидных кон. денситов. Представителями этого класса являются, например, продукты фосгенировання конденсятов анилииа с альдегндами нли кетоиями, такие как ацетальдегид. пропиональдегид, бутиральдегид, ацетон„метилэтилкетон и т, д, Пригодны также продукты фосгенирования конденсатов алкилзамещенных в ядре анилинов, в особенности толуидинов, с альдегидами или кетонами, таких как,например,с формальдегидом, ацетальдегидом, бутиральдегидом, ацетоном, метилэтилкетоном.

Такого рода полиизоцианаты особенно предпочтительны для предлагаемого способа. Их функциональность предпочтительно составляет

2,2 — 3. Содержание двухядерных компонентов составляет предпочтительно менее 50%. Кроме того, пригодны также растворы остаточных изоцианатов в мономерных полиизоцианатах.

Под остаточными изоцианатами следует понимать высоковязкие, смолообразные или твердые остатки после дистилляции, которые образуются, например, при техническом получении толуилендиизоцианата, дифенилметандиизоцианата или гексаметилендиизоцианата.

Такого рода остаточные изоцианаты всегда имеют среднюю функциональность выше 2,1, 2Е предпочтительно 2,2 — 3. Их вязкость можно доводить до требуемой для переработки путем смешивания, например с низковязкими продажными диизоцианатами. Также пригодны смеси остаточных изоцианатов, поскольку при этом образуются жидкие продукты, а также растворы высоковязких или твердых остатков в инертных органических растворителях. В качестве инертных органических растворителей используют такие растворители, которые имеют температуру кипения от -25 до +80 С и их можно применять при приготовлении пенопластов по зО изобретению в качестве вспенивающего агента.

Пригодными полиизоцианатами являются также так называемые модифицированные полиизоцианаты, т.е. полиизоцианаты, име1ощие карбодиимидные, аллофанатные, изоциануратные мочевино- или биуретовые группы.

Например алифатические, циклоалифатические, аралифатические, ароматические и гетероциклические полиизоцианаты, например этилендиизоцианат; 1,4-тетраметилендиизоцианат, 1,6-ген аметилендиизоцианат, 1,12-додеканди40 изоцианат, циклобутан-1,3-диизоцианат, циклогексан-1,3- и -1,4-диизоцианат, а также любые смеси этих изомеров: 1-изоцианато-3,3,5-триметил-5-изоцианатометилциклогексан, 2,4- и

2,6-гексагидротолуилендиизоцианат, а также

45 любые смеси этих изомеров; гексагидро-1,3- и/или -1,4-фенилендиизоцианат, пергидро-2,4 - и/или -4,4 -дифенилметандиизоцианат, 1,3- и 1,4-фенилендиизоцианат, 2,4- и 2,6-толуилендиизоцианат, а также любые смеси этих изомеров; дифенилметан-2,4 - и/или -4,4 -динзо о цианат, нафтилен-1,5-днизоцианат, трифенилметан-4,4,4 -триизоцнанат, полифенилполиметиленполиизоцианаты, которые получают путем анилиноформальдегидной конденсации и последующего фосгенирования, Модификацию такого рода полиизоциана55 тов осуществляют термическим н/или катали . ческим способом при определенных условиях, например при применении воздуха, воды, уретаН0В, спиртов, амидов или аминов, Также применимы в качестве модяфикато р роВ моиофункциОнйльныю нпэиОмолюкулирные спирты (предпочтительно с 1= — 12 C--атомами), 59367 такие, как метанол, этанол, н- и изопропанол, бутанол, гексанол, н-октиловый спирт, додециловый спирт, поскольку образующиеся уретановые группы при реакции с изоцианатом переводятся в аллофанатные группы и благодаря этому функциональность образующихся модифицированных полиизоцианатов ухудшается незначительно.

Благодаря такого рода модификациям при использовании низковязких полиизоцианатов гарантируется необходимая по изобретению вязкость (более 200 сПз /20 С). Однако ни в коем случае при применении названных модификаторов нельзя степень модификации выбирать настолько высокой, чтобы получаемые полиизоцианаты приобретали гидрофильный характер. В случае обычных, в практике незначи- 15 тельных количеств по отношению к полиизоцианату (менее 10 вес. /p) низкомолекулярных модификаторов получают полиизоцианаты, которые не обладают никакими гидрофильными свойствами. Особенно предпочтительны аддукты полиизоцианатов друг с другом, такие как уретдионы, изоцианураты, карбодиимиды, которые легко получаются из мономерных полиизоцианатов при повышении молекулярного веса и удовлетворяют критерию минимальной вязкости 201 сПз/25 С.

Чтобы получить полиизоцианат с требуемой вязкость?о совершенно достаточно, если оор»зуется незначительное количесзво аддукта, н»пример 3 — 50 вес. /p по отношению к общему количеству.

Пригодными для предлагаемого способа, хотя и менее предпочтительными, полиизоцианатами являются получаемые по так называемому способу изоцианатного полиприсоединения полуфорполимеры или форполимеры, поскольку они удовлетворяют указанным в изобретении критериям вязкости и функциональности.

Полуфорполимеры или форполимеры, которые получают взаимодействием полиизоцианатов с соединениями, обладающими реакционноспособными по отношению к изоцианату атомами водорода, многократно описаны и известны специалисту. В качестве примеров соединений, обладающих реакционноспособными по отношению к изоцианату атомами водорода можно назвать, например, спирты, гликоли, а также высокомолекулярные многоатомные спирты, 1 как и сложные полиэфиры, меркаптаны, !карбоновые кислоты, амины, мочевину и амиды.

Такого рода форполимеры в каждом, случае должны иметь концевые изоцианатные группы, и не должны иметь никакого ионного центра.

Особенно пригодны форполимеры — продук- so ты взаимодействия полиизоцианатов с одноили многоатомными спиртами. При исключительном применении одноатомных спиртов (метанола, этанола, к-пропанола, н-бутанола), нужно обратить внимание на то, что применяются или полиизоцианаты с функциональностью ) 2,1 и/или вместе с форполимеризацией проводятся также аллофанатизация, изоциануратизация или другие повышающие функциональность реакции. В каждом случае средняя функциональность результирующих форполимеров должна быть ) 2,1.

1 6.

Благодаря обычной форполимеризации получают форполимеры, которые часто имеют вязкость более 2000 сПз и иногда до 100 000 сПз/25 и выше. Если высокие вязкости невыгодны для дальнейшей переработки, вязкость можно понизить добавлением низковязких изоцианатов или инертного растворителя.

Наиболее предпочтительными по изобретению полиизоцианатами являются жидкие остатки после перегонки уже указанных полифенилполиметиленполиизоцианатов с вязкостью 200 — 10 000 сПз /25 С, предпочтительно

500 — 6000 сПз /25 С, причем их средняя функциональность составляет более 2,!.

Указанные полиизоцианаты можно также в желательной степени модифицировать гидрофильными неионными спиртами или многоатомными спиртами (полиолами). Такими модификаторами являются, например, простые полиэфиры, которые состоят из спиртов с функциональностью 1 — 3 и окиси этилена и/или окиси пропилена и содержат концевые ОН-группы.

Также примеHBIoTcH поляк»рбонаты на основе ди-, три- и тетраэтиленгликоля при известных условиях, coHoëèêàðáoíàòû с гидрофобными мономерами. Также для модификации полиизоцианатов можно использовать гидрофильные сегменты сложных полиэфиров, которые построены, например из ди- и триэтиленгликоля, щавелевой и янтарной кислот. Благодаря этому доля этих модифицирующих компонентов в результирующем полиизоцианате составляет менее 60 вес. /p и предпочтительно менее 30 вес. /p.

В качестве высокодисперсных нсорганических наполнителей пригодны B основном все неорганические, нерастворимые или труднорастворимые в воде материалы, которые имеют, по меньшей мере 50 вес. /p частиц размером

0,2 — 50 мкм (предпочтительно менее !0 мкм).

Предпочтительно используют инертные ми неральные наполнители или также гидравлические минеральные связующие, н»пример гидроокиси кальция, м»гния, желез», алюминия, карбонаты кальция и магния, мел, доломит. окиси кальция и магния, сульфат кальция, гипс, ангидрид, кварцевую и каменную муку. сланцевый порошок, тальк, боксит, каолин, сульфат и карбон»т бария, глины, асбест, кремневую кислоту, двуокись кремния, порошкообразные стекла, силикаты щелочноземельных металлов, цеолиты, силикатные минералы, угольную пыль, шлаки, железистый шламм, кирпичную пыль, водный цемент такой как портландцемент, быстросхватывающийся цемент, доменный портландцемент, сульфатстойкий цемент, цемент низкого обжига, строительный цемент, природный цемент, гидравлическая известь, гипсоцемент, пуццолановый цемент, кальцийсульфатный цемент. Также можно применять глины, которые многократно встречаются в природе.

По изобретению наполнители применяют в виде водных суспензий, -содержащих 30-80 вес. /p твердого вещества. Поскольку сухие наполнители уже удовлетворяют предлагаемым критериям размера частиц (по меньшей мере

50 вес. /р 0,2 — 50 мкм) их можно размешивать с водой до образования суспензии. Если частицы

59367

7 крупнее, то водную грубую суспензию наполнителей можно превращать способом мокрого размола в высокодисперсную суспензию.

Наиболее предпочтительными водными суспензиями являются такие, которые обладают определенной устойчивостью к седиментации и обладают непрерывными вязко-текучими свойствами, как это известно, например, для меловального состава для бумаги.

По предлагаемому способу предпочтителbными стабилизированными суспензиями являются такие, которые в течение двух дней практически не подвергаются седиментации и обладают непрерывными вязко-текучими свойствами. В рамках изобретения водные суспензии наполнителей в качестве «стабилизированных» имеют значение тогда, когда наполнители дис- 15 пергируются преимущественно в виде отдельных частиц без образования агломератов, благодаря следующим применяемым мерам.

1. Применение крайне высокодисперсных наполнителей с размерами частиц менее 20 мкм (должны иметь по меньшей мере

50 вес.% частиц менее 2 мкм). Особенно хороши наполнители, размеры частиц которых на

80% составляют 0,5 — 2 мкм, например в случае наполнителей ряда кальцийкарбонатнь;х типов.

2. Применение поверхностно-модифицированных наполнителей, которые гидрофилируются путем модификации и благодаря этому лучше диспергируются.

3. Приготовление дисперсии с использовани ем препятствующих агломерации срезающих усилий, например растирание на трехвальцoBOM станке, мельнице для измельчения песка и,т. и.

Обычно эту меру применяют при приготовлении пигментных красителей в пасте и в случае пигментированных лаковых систем.

4. Совместное применение диспергаторов или стабилизаторов дисперсии, как, например, солей фосфорной, пирофосфорной, метафосфорной кислот, полифосфорных, фосфористых, олигокремневых, поликремневых, органических высокомолекулярных многоосновных кислот, как, например, поли (мет) акриловых кислот, сополи- 4О мерных поли(мет) акриловых кислот, полималеиновых кислот, сополимерных полималеиновых кислот, водорастворимых производных казеина, целлюлозы, крахмала, альги новых кислот, а также растительных каучуков. Также применяются и обычные поверхностно-активные соединения, такие как эмульгаторы, смачиватели и поверхностно-активные вещества.

5. Совместное применение загустителей,таких как производные целлюлозы, полиакриламин, альгианты, растительные каучуки, водо- о растворимые полимеры, например полиэтиленоксид.

6. Совместное применение высоко- и низкомолекулярных ди- или многоатомных спиртов или ди- или полиаминов.

Особенно предпочтительны суспензии, которые приготовляются при добавке 0,05—

20 вес.% по отношению к наполнителю одной или нескольких указанных в пп. 4, 5, 6 добавок.

Равноценно, хотя и менее рентабельно, использование поверхностно-модифицированных и

8 благодаря этому гидрофилированных наполнителей, без других добавок.

Поскольку стабилизацию суспензий наполнителей осуществляют при использовании органических добавок, их количество не должно превышать 5% по отношению к наполнителю, чтобы не повышать огнеопасных свойств пенопластов.

Когда суспензии содержат добавки согласно пп. 4 и/или 5 и/или 6 и удовлетворяют указанным в и. 1 и 3 критериям, то получают очень устойчивые к седиментации суспензии с удовлетворительными для процесса вспенивания текучими свойствами.

Суспензию наполнителя можно готовить также непосредственно перед смешением с полиизоциатаном, подавая сухие наполнители и воду смесительным устройством, например шнеком, и получая водную суспензию наполнителя непосредственно перед смесительной камерой.

При использовании гидравлического связующего, в особенности цемента, суспензии, как правило, готовят непосредственно перед вспениванием с изоцианатным компонентом, так как целесообразно, чтобы процесс схватывания происходил в готовом пенопласте. Несмотря на это, при приготовлении суспензий добавляют предпочтительно указанные в пп. 4 — 6 стабилизаторы, так как они благоприятно влияют на . свойства пен.

Для приготовления пенопластов по предлагаемому способу из полиизоцианатов и водных суспензий наполнителей необходимо присутствие третичных аминов в качестве активаторов, так как гидрофобные полиизоцианаты недостаточно быстро реагируют с водной суспензией.

Дополнительно можно применять металлоорганические катализаторы. В качестве дополнительных катализаторов по изобретению также применяют сильные неорганические основания, которые добавляют к водным суспензиям наполнителей, например гидроокиси натрия, кальция, бария, карбонаты натрия и калия, а также соли щелочных металлов и слабых неорганических или органических кислот, таких как трет. фосфаты, бораты, сульфиты, ацетаты. Наполнители, которые при ограниченной растворимости в воде дают сильнощелочную реакцию, могут также выполнять функцию катализатора.

Однако при использовании таких веществ, как известковое молоко, в качестве катализатора нужно добавлять третичный амин.

Очень. существенно также, чтобы при осуществлении предлагаемого способа рН водной суспензии наполнителя с катализатором составляло по меньшей мере 8,05, предпочтительно 9.

Это неожиданно, так как такое ограничение, например для вспенивания гидрофильных или ионномодифицированных изоцианатов, не имеет значения.

При частичном использовании основных наполнителей значение рН суспензии устанавливается -8,05. Если значение рН не равно 8,05, то следует добавлять основные вещества и устанавливать равным этому значению.

Если в качестве катализатора перед вспениванием водной суспензии добавляют третичный амин, и не достигают требующееся значение

593671 рН, то следует добавлять такие щелочи, как, 10 например,гидроокиси калия, натрия и основных солей, или увеличивать количество катализатора:

При раздельной добавке катализатора, или если катализатор растворен в полиизоцианате, суспензия наполнителя перед смешением с другими компонентами может иметь более низкие значения рН, например 7 — 8. Однако вместе с применяющимся в рецептуре вспенивания катализатором рН вЂ” значение должно составлять по меньшей мере 8,05. Чтобы установить, пригодна ли комбинация суспензии наполнителя и канализатора для вспенивания, по предлагаемому способу смешивают, например 100 г суспензии с предусмотренным для этого количеством катализатора и измеряют значение рН.

Благодаря добавке высокодисперсных наполнителей в виде стабилизированных суспензий трудности, связанные с использованием сухих порошков не возникают, например нет пыли на аппаратуре смешения, дозировки и вспенивания. Особенно предпочтительны суспензии, которые стабилизированы таким образом, что суспензия в течение нескольких дней или недель остается транспортабельной и в короткое время снова можно ликвидировать частичную седиментацию благодаря кратковременному перемешиванию. Добавлять к суспензиям наполнителей для стабилизации или для установления реологических свойств такие органические всщества как полимеры, олигомеры, эмульгаторы, поверхностно-активные вещества следует в таких количествах, чтобы они не превышали

5 /О-ного содержания твердого вещества по отношению к общему количеству наполнителя.

Как уже указывалось, целью изобретения является приготовление пенопластов, которые обладают высоким содержанием неорганического негорючего материала, которые приготовляются по технологии для полиуретановых пенопластов. Это удается с полиизоцианатами в качестве связующего, поскольку соблюдаются прочие согласно изобретению критерии.

Приготовление пенопластов, содержащих неорганические и органические соединения по изобретению достаточно простое. Главное условие, чтобы жидкий полиизоцианат гомогенно смешивался с водной суспензией наполнителя в присутствии аминного катализатора и силоконового стабилизатора, вскоре после чего осуществляют вспенивание и отверждают образующуюся первичную эмульсию.

При смешении весовое соотношение суспензия наполнителя: полиизоцианат = 1:2 — 6:1, предпочтительно 2:3 — 4:1. Можно применять и больше полиизоцианата, однако при этом снижается количество неорганических составных частей и повышаются огнеопасные свойства.

Содержание в пенопластах высокодисперсных неорганических наполнителей должно составлять 30 — 850/р.

Процесс вспенивания вызывается благодаря наличию двуокиси углерода, выделяющейся при реакции между полиизоцианатом и водой.

Можно вызывать вспенивание также благодаря добавкам вспенивающих агентов, таких как, например углеводорода, фторхлоруглеводороды, воздух, азот, водород и т. д.

Добавлять такого рода вспенивающие агенты в качестве дополнительных компонентов необходимо при наличии в суспензии больших

5 количеств щелочных, поглощающих угольную кислоту наполнителей, таких как гидроокись кальция. Смесь компонентов не стабильна. Так называемая жизнеспособность или время хранения, в течение которого смеси способны к переработке, зависит прежде всего от рода и количества катализатора, а также от реакционноспособности полиизоцианата. Такое время составляет от 0,2 с до -30 мин. Возможно и более длительное время хранения, однако качество пены при этом ухудшается. Предпочти15 тельное время хранения примерно от 2 с (разбрызгивающаяся пена) до 10 мин. Из этого следует, что, как правило, смешение следует осуществлять непосредственно перед формованием.

Приготовление нового вида неорганическиорганических полимочевиновых пен можно осуществлять в принципе по известным технологиям, например так же, как приготовляется литье или вспененные полиуретаны. Можно работать как непрерывно, так и периодически. Поскольку

25 благодаря виду и количеству применяемого катализатора реакционная способность может меняться в очень широких границах, нет никакой проблемы непрерывного изготовления крупных фасонных деталей благодаря тому, что устанавливается соответственно длительная «жиз30 неспосооность». Компоненты по обычной технологии получения полиуретаHовых пенопластов непрерывно и быстро смешиваются в смесительной камере и затем отверждаются при формовании. Для этого жидкую или пастообразную смесь выливают в формы, наносят на поверхности или заполняют ею углубления, швы, щели и т. п. При перемешивании соотношение между полиизоцианатом и водной суспензией наполнителя можно менять в широких пределах, чтобы получить продукты, которые наряду с хороши4Р ми механическими свойствами нЕогнеОпаСны, причем весовое отношение суспензий наполнителя: полиизоцианат должно составлять 1:2—

6:1. Предпочтительное соотношение от 2:3 до

4:i. Из этого следует, что для приготовления

45 таких пенопластов количественное соотношение полиизоцианата и суспензии наполнителя некритическое. Это особенно выгодно, так как при непрерывном приготовлении в транспортировочном устройстве и смесительной камере не нужно обращать внимание на точную дозироврр ку. Так, можно использовать такие мощные транспортировочные устройства, как зубчатые и эксцентрические шнековые насосы.

Поскольку при вспенивании такте используют такие грубодисперсные добавки, как например гравий, песок, стеклобой, кирпичный щебень, щебень, вспученное стекло, керамзит, вспученный сланец, смешение компонентов можно осуществлять также известными методами технологии бетона, причем целесообразно их немного активировать. Например, сначала можно один из жидких компонентов, целесообразнее суспензию наполнителя, смешивать в

593671 смесителе с грубой добавкой, затем примешивать полиизоцианат и гетерогенную смесь и выливать в соответствующие формы, где она затем отверждается при вспенивании или заполнении пустот.

По изобретению можно применять также поверхностно-активные добавки (эмульгаторы и пеностабилизаторы) . В качестве эмульгаторов можно использовать, например натриевые соли сульфонатов касторового масла или жирных кислот или соли жирных кислот с аминами, такие как олеиновокислый диэтиламин или стеариновокислый диэтаноламин. Соли щелочных металлов и аммония сульфокислот, как например додецилбензолсульфокислоты или динафтилметандисульфокислоты, или соли таких жирных кислот, как рицинолевая, или полимерных жирных кислот.

При осуществлении предлагаемого способа используют пеностабилизаторы типа известных полиэфирполисилоксанов. Это неожиданно, поскольку такие стабилизаторы не требуются для приготовления гидрофильных пеноматериалов и добавка силиконовых стабилизаторов при вспенивании ионных полнизоцианатов с суспензиями наполнителей во многих случаях даже вредна и ведет к ухудшению свойств.

Ilo изобретению также можно применять обычные пенорегуляторы, такие как парафины, жирные спирты или диметилполисилоксаны, а также обычно используемые пигменты, красители и огнезащитные средства, например трихлорэтилфосфат нли фосфат и полифосфат аммония, далее стабилизаторы старения и погодных условий, пластификаторы и фунгнстатически и бактериостатически активные вещества.

Особенно высококачественные пластмассы получают по предлагаемому способу, осуществляя отверждение при температурах выше 20 С, преимущественно при 30 — 100 С. При комбинациях из полиизоцианатов с содержанием

NCO-групп 10 — 35% и сильнощелочных, а также катализированных аминами суспензий даже без наружного подвода тепла выделяется столько тепла, что не нужен дополнительный нагрев. Внутри блоков пеноматериалов температуры могут достигать до 100 С.

Пеноматериалы можно получать при помощи инертных газов или воздуха. Например, один из двух реакционных компонентов можно предварительно вспенивать с помощью воздуха и затем смешивать с другими компонентами.

Смешение компонентов можно осуществлять также с помощью сжатого воздуха; при таком способе смешения сразу образуется пена, которая затем,при придании формы отверждается.

Свойства образующихся пеноматерналов, например их плотность во влажном состоянии, зависят от тонкостей процесса смешения. например формы и числа оборотов мешалки, оформления смесительной камеры и т. д., а также от температуры, при которой осуществляется вспенивание. Плотность может меняться примерно от 0,005 до 0,3 г/смз, влажные свежеприготовленные пены имеют плотности от

0,1 до 0,2 г/см з. Отвержденные пены могут иметь закрыто- или открытопористый характер.

Получаемые пенопласты можно применять в высушенном или во влажном состоянии, в зависимости от способа нанесения покрытия или способа отжига, .при известных условиях под давлением, в качестве изоляционных материалов, заполнителей пустот, упаковочных и стройматериалов, с хорошей устойчивостью к растворителям и удовлетворительными огнестойкими свойствами. Их также применяют в качестве легких, строительных элементов в многослойных конструкциях, например в качестве уплотнителей металлических слоев, в строительстве жилья, автомобиле-. и самолетостроении.

Особый интерес представляют полученные по предлагаемому способу легкие неорганически-органические пеноматериалы с объемным весом (кажущаяся плотность) 10 — 100 кг/и з.

Чтобы достичь удовлетворительных огнестойких свойств, неорганические водные компоненты применяют в весовом избытке. Для достижения низкого объемного веса (кажущейся плотности) в большинстве случаев применяют вспенивающий агент, например воздух, галоидуглеводороды или выделяющие газы вещества, например перекись водорода.

Огнестойкость можно еще улучшить путем добавки таких огнезащитных средств, как гало- идные и/или фосфорные соединения, в особенности в виде водных растворов неорганических солей нли суспензий, например фосфатов, аммония, щелочных или шелочноземельных металлов, растворов мочевины, фосфорной кислоты и т. д.

Особенно высококачественные легкие строительные материалы можно получить вспениванием неорганических гранулятов с низким объемным весом, например вспученного стекла, керамзита, вспученного сланца, пемзы и т. д., с указанными легкими пенопластами.

По предлагаемому способу приготбвляются предпочтительно твердые пеноматериалы (пенопласты). Для этого вспенивают полиизоцианаты, которые содержат менее 30% и пре- . имущественно менее 10% многоатомных спиртов, сложных полиэфиров многоатомных спиртов или простых полиэфиров многоатомных спиртов. Содержание NCO-групп таких полиизоцианатов составляет предпочтител но 20—

32 вес.%.

Можно, хотя это и менее предпочтительно, приготовлять полуотвержденные и мягкие гидрофобные пеноматериалы, которые применяются, например, в качестве противоударных обивочных материалов в автомобилестроении, в качестве пен для заполнения и т. д. Для этого используют модифицированные простыми полизфирами или сложными полиэфирами полиизо-. цианаты или также смеси из полиизоцианатов с обычными сложными полиэфирами и/или простыми полиэфиродиолами. В этих случаях содержание гидрофильных простых эфирных сегментов, например,— (СН g — СН g — O)x — не превышало 20%, предпочтительно не было выше 10% всего количества простого нли сложного полиэфира.

593671

1О способов обработки

Под термином гидрофобный пеноматериал, который получается по предлагаемому способу, нужно понимать такой пеноматериал, который после выдерживания в течение 24 ч под водой линейно набухает самое большее на 5%, предпочтительно менее чем на 2%.

Предлагаемые пеноматериалы можно примешивать к почве в форме крошек, при определенных условиях вместе с удобрениями и средствами защиты растений, чтобы улучшить ее аграрную консистенцию. Пены с высоким содержанием воды можно применять в качестве субстрата для выращивания рассады, черенков и растений или цветов на срез. Нанесе нием разбрызгиванием смесей на непроезжие или рыхлые почвы, например болота (трясины) или дюны, можно достичь эффективного упрочнения, которое требуется на короткое время, и, соответственно, осуществляется защита от эрозии.

Далее представляет интерес нанесение разбрызгиванием предлагаемых реакционных смесей, применяемых в качестве защитных при пожаре, причем содержащаяся в смеси вода не стекает с поверхности защищаемого предмета и может быстро испаряться, благодаря чему достигается особенно эффективная зашита от горения, перегрева или облучения, так как отвержденная смесь, пока она еще содержит воду, не может нагреваться выше 100 С и поглощает

ИК- или ядерное излучение.

Благодаря хорошей способности к разбрызгиванию, смеси наносят на ткани, решетки, стены и прочие поверхности, на которых образуются эффективные защитные слои, поэтому их можно применять в горных разработках при несчастных случаях, а также при опасной работе. При этом особенное значение имеет то, что уже спустя короткое время достигается отверждение.

Точно так же, вспенивающиеся смеси можно применять при строительстве надземных и подземных сооружений, в дорожном строительстве, для изготовления стен, уплотнений, для заделки швов, для оснований, изоляций, отделок, в качестве покрывных материалов, материалов для бесшовных полов и облицовочных материалов.

Также возможно их применение в качестве клеящих веществ или строительных растворов или литьевых масс, при известных условиях в наполненной форме, при использовании органических или неорганических наполнителей.

Так как отвержденные по предлагаемому способу пеноматериалы после высушивания могут иметь значительную пористость, их можно использовать в качестве осушителей, так как они снова могут поглощать воду. Они могут содержать также биологически активные вещества или применяться в качестве носителей катализаторов или фильтров и абсорбентов.

Применяемые при определенных условиях вместе с реакционной смесью или внесенные дополнительно в реакционную смесь такие вспомогательные средства, как эмульгаторы, моющие вещества диспергаторы, смачиватели, ароматизирующие вещества, гидрофобирующе действующие вещества, позволяют по желанию

25 зо

60 модифицировать свойства пеноматериалов в водусодержащем или высушенном состоянии.

Водусодержащие, высушенные или импрегнированные пеноматериалы можно дополнительно лакировать, металлизировать, покрывать, ламинировать, гальванизировать, наносить на них покрытие напылением, склеивать или флокировать. Водусодержащие или высушенные формованные изделия могут дальше формоваться например фрезерованием, распиловкой, сверлением, полированием, строганием, и прочих

При известных условиях свойства наполненных формованных изделий можно далее модифицировать термической обработкой, окислением, путем горячего прессования, спекания или путем процессов поверхностного плавления ит. д.

В особенности предлагаемый способ пригоден для вспенивания in situ на строительном участке. Так, можно заливать или заполнять пеной любые полые формы, которые образуются даже при обшивке детали досками.

Пустоты, трещины, швы просто заполняются реакционной смесью, причем получается очень прочное сцепление между материалами.

Изолирующие внутренние штукатурки также просто можно наносить разбрызгиванием.

Во многих случаях предлагаемые материалы можно применять вместо древесины или грубоволокнистых плит. Их можно пилить, шлифовать, строгать, сверлить, прибивать гвоздями, фрезеровать, т. е. для них существуют многочисленные возможности обработки и применения.

Легкие пеноматериалы высокой хрупкости, которые можно получать при очень высоком содержании наполнителей, при раздавливании в особых устройствах могут легко превращаться в мелкодисперсный порошок, который можно широко применять в качестве модифицированных полимочевиной наполнителей. Модификация органиче