Способ получения полиуретана

Способ получения полиуретана

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

635879

Цель достигается тем, что в качестве полиольного компонента при получении полпуретанов используют смесь из 50 — 95 зес. % простого полиэфира с молекулярIbIivI весом 400 — 600 и гидроксильным числом 350 — 400 и 50 — 5 вес. % простого полиэфира с молекулярным весом 2000 — 3500 и гидроксильным числом 50 — 80.

Полиуретаны, полученные из таких смеIIIBFIHbIx полиолов, для упрочнения геологической формации, сыпучей породы и земляных масс, имеют высокую гибкость с большим модулем эластичности и высокую прочность на изгиб, обладают хорошей связы вающей силой IIо отношению к углю,и окружающей породе, и сопротивление к сильным динамическим нагрузкам. Можно также легко хранить композицию продукта постоянной, выдерживая постоянными условиямн реакции во время ее приготовления.

Другим преимуществом такой смеси полполов является ее хорошая совместимость с водой, поэтому невозможно выделение придающего гибкость компонента при упрочнении сырых или влажных формаций.

Молекулярный вес простого полиэфира

1500 †80, предпочтительно 2000 †35, гидрооксильное число ниже 100, предпочтительно 50 — 90.

Составляющими с более чем одним активным атомом водорода в молекуле для получения подходящих простых полиэфпров являются первичные карбоновые кислоты, фенолы, спирты и амины, вступающие в реакцшо с избытком 1,2-алкиленоксида.

Примерами карбс.:„овых .кислот служат фталевая, адипиновая, малеиновая, янтарная кислоты. ,Пр имерами фенолов являются гптрохинон, пирокатехин, 4,4-диоксифенилдиметилметан.

Примерами спиртов являются этилепгликоль, пропиленгликоль, триметилолпропан, глицерин, пентаэритрит, маннитол, глюкоза, фруктоза и сахароза.

Примерами аминов служат аммиак, моно- и диэтаноламин, диэтилентриамин, анилин, диаминодифенилметан, в особенности этилендиамин и триэтаноламин.

Примерами 1,2-алкиленоксидов являются окись этилена, окись пропилена и 1,2оутиленоксид. Могут быть использованы смеси или один алкиленоксид может быть использован на первой стадии реакции, а другой — на второй стадии реакции, для тото чтобы вьивать сегментацию при синтезе молекулы простого пол иэфира.

Количество используемого 1,2-алкиленоксида определяется требованием достижения пид роксилын ого числа ниже 100.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения используется 5 — 50 вес. % таких продуктов, получаемых из имиипл и 1 9-алкилеиоксилои. В этом cJIv5

65 чае особенно очевидны желаемые преимущества по сравнению с касторовым маслом в отношении механических свойств упрочнения геологических формаций, сыпучей породы и земляных масс. Этот результат является неожиданным, особенно в свете общепринятой точки зрения, что с полиолами, содержащими амины, из-за их слишком быстрой реакции с изоцианатами невозможно достигнуть времени для пропитки и проникновения в тонкие трещины и щели формации, представляющее собой предварительное физическое условие для ее химического уп рочнения.

Полиольные смеси имеют ту же продолжительность жизни, что и обычные полиллы, когда они смешаны с изоцианатом, и следовательно могут быть использованы во всех ранее известных методах упрочнения. Используемые изоцианаты могут быть любыми известными продуктами, которые содержат больше одной изоцианатной группы в молекуле. Примерами их являются толуилендиизоцианат, форп олимеры со ево боднымн изоцианатными группами, полученные из многоатомных спирто» и- толуолендиизоцианата, гексаметилендиизоцианат и его форполимеры, дифенил метандиизоцианат и смеси различных изомеров и высшие циклические фракции.

Предпочтительными являются хорошо известные смеси полиизоцианатов, которые получают при фосгенировании анилинформальдегидн ого конденсата.

Полиолы добавляют к простым эфирам, могут быть любыми полиолами, известными в производстве полиуретанов.

Предпочтительными полиолами являюгся полиоксиалканы, имеющие от 2 до 4 гидроксильных групп в молекуле, молеку лярный вес от 62 до примерно 200, например этиленглпколь, 1,2-пропандиол, гексаметиленгликоль, триметилолпропан, глице р ин или пентаэритрат и/ил и,простые полиэфир-полиолы с молекулярными весами от 106 до 1000, предпочтительно 250 †7, и наиболее предпочтительно 350 †4. Могут быть использованы любые смеси компонентов.

Предпочтительными полиолами являются простые полиэфир-полиолы, получающие, нап риме р, п ри взаимодействии тримепилолпропана с окисью пропилена (полиол 1) или смеси сахарозы и 1,2-пропандиола с окисью пропилена (полиол 6).

Другими конкретными примерами таких простых полиэфир-полиолов являются дпэтиленгликоль, триэтиленгликоль, тетраэтиленгли коль, дипропиленгликоль, трипропиленгликоль, продукты этоксилирования или пропоксилирования низкомолекулярных полиоксисоединений.

Пропорция полиольной компоненты для смешивания с изоцианатом может меняться в широких пределах, преимущественно

635879

Таблица 1

Связг1ощие свойства

Прочность на изгиб эквивалентна

1 на угле на пороле

Модуль эластичности

Отклонение эквивалентно (Полиол, вес. ч

2,50

2,58

1 (сравнение) 6 (сравненне) 100 1

+20 2

100 1

+20 3!

00 1 — 20 4

100 1

+20 5

100 1

+20

Касторового масла

100 6

+20 4

1,5

2,0

63

2730 0,98

3420 0.87!

2650 . 0,98

2610, 0,94

2770

2,78

2,5

2,58

2,5

3.00

115

1, 1 (0,78 2.00

3100

3,6

1!2

092 144

0,88 (2,29

1.4

2410

2810

3,8

114 так, чтобы .на каждую ОН-группу г рпхсдилось 0,5 — 2 группы NCO. Если упрочняемые геологические формации, или сыпучая порода, или земляные массы содержат много влаги, желательно использовать большой избыток изоцианата.

Кроме того, возможно вводить обычные составные агенты, известные в химии полиуретанов, для модификации полиуретана, например касторовое масло, вспенивающие агенты, такие как вода и фторированные углеводороды, ускорители, такие как третичные амины и металлические катализаторы (например, хлорное олово), октоат олова или дибутилоловодилаурат) и регуляторы вспенивания, такие как кремн ийсрга ничеокие соедине н ия. Могут быть также включены наполнители, такие как летучая зола.

Кроме того, можно добавлять гидрофильные вещества, такие как алюмосиликаты натрия типа цеолитов, если это тр,.буется для предотвращения .вспенивания упрочняющей среды.

В примерах применяют вещества, состоящие из:

Полиол 1. Простой полиэфир-полиол, полученный из тр иметилолпропана и окиси пропилена, гидроксильное число 370, срений молекулярный вес 450 и вязкость

700 лз при 26 С.

Касторовое масло. Доступный натуральный продукт, категории первого отжима, гидроксильнсе число 148 и вязкость около

1 ООО пз и р и 25 С.

По IHol 2. Простсй полиэфир-полиол, полученный из триметилолпропана и окиси п рспилена, пидроксильное число 56, средний молекулярный вес около 3000 и вязкость 550 аз,при 25 С.

Полиол 3. Простой полиэфир-полиол, полученный из 1,2-пропиленгликоля и окиси пропилена, гидроксильное число 59, средний молекуляр ный .вес 2500 и вязкость

410 пз при 250 С.

Подпол 1. Простой полнэфир-полпол, 1,олученный из этилендиамина и окиси пр:!пилена, гидрокспльное число 61, средний мсloê .lÿ!IíbIé вес 3500 1и вязкость 630 113

5 прп 25 С.

Поl110;I 5. ПростоЙ полиэфпр-IIOJIIIO.I, полученный из триэтаноламина и окиси пронилена, пх взаимодействие проводят до тех пор, пока гидроксильное число не до10 стигнет 103, затем продолжают реакцию с окисью этилена до тех пор, пока гидроксильное число не достигнет 58, средний молекулярный вес 3200 и вязкость 480 аз прп

25 С. !

5 Полиол G. HpocTon полиэфир-полиол, полученный из смеси сахарозы и 1,2-пропандиола в молекулярном соотношении

1: 5 и окись пропилена, гидроксильное число 380, средний молекулярный вес 440 и вязкость 580 пз и эи 25 С.

Пример 1. 100 частей по объему полполов или полиольных смесей, приведенных в табл. 1, смешивают с изоцианатной компонентой, содержащей 31 о!в изоциана25 та, вязкость 140 из прои 25 С, полученной фосгенированием продукта конденсации анилина и формальдегида и представляюще!й более чем на 50в1о 4,4-диизоцианаттифенилметан, и с 5 вес. ч. алюмосиликата

30 натрия типа цеолита, и отливают в метал;Iпческие формы, обработанные высвобождающим агентом. После 15 ч отверждения

I1pI1 комнатной температуре формы отпускают, завершая отверждгние в течении. 5 ч

35 прп 80 С. Свойства, приведенные в табл. 1, определены для полученных компактных образцов невспсненного полиуретана.

Для оценки связующих свойств с углем и окружающей породой, глинистый сланец

4О и угольные призмы размером 4Х4Х6 сл разламывалп и заливали в них реакционную c»ãoü, выдерживая постоянное разделяющее расстояние 2 л1л1. Прочность на изгиб цементированных призм затем опре45,еляли, используя для измерения связывающие свойства.

635879

Табл ..и 2 с.ввз Ишь!. сво осьа

Пво гиость иа изгиб эквивалентна ( (ll3 1гле llà пороле

Полиол вес. ч.

63!

115

1,04

1,! 6

2,84

1,21

2730

3,02

1,20

Ф ор мула изобр етения

Составитель С. Пурииа

Редактор Л. Герасимова Техред A. 1(амышиикова Корректор С. Фаин

Заказ 063/1509 11зд.. :з 341 Тира,к 506 Il:1;! !1:. cíoå

НПО Государственного комитета СССР по де,,ë изсбрс"; еп1;й и озк;) з1:ит

113035, Москва, К-35, Раушская наб, д. 4/5

Тип. Харьк. фин, пред. «Патент»

Пример 2. 100 частей по объему каж,".о;, смеси полиолов, приведенных в табл, 2, ооработаны по методике примера 1. Опрс100

100 — 14

1 20

+30

Пример 3. 100 частей по объему каждой полпольной смеси с теми же опре делениями, что в примере 1, смешаны с 1,2 части по объему воды и 0,6 части по объему полпсплоксана для стабилизации пены.

100 частей по объему изоцианата, описанного в примере 1, затем прибавляют к каждой смеси:и пе ремешвва1от 30 с. Развитие пены в жидкости начинается в каждом случае через 4 мин, полученная пена отверждается через 15 льин. 15

Способ получения полиуретана, пригодного для упрочнения геологических форма- 20 ций, сыпучей породы и земляных масс, пу:Jc,,".åíèë полполов согласно приведенным в

:.01 мере 1. Измеренные свойства приведены в табл. 2. тем взаимодействия полиизоцианата с по, польным компонентом, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышен ля гибкости и прочности конечного продукта, в качестве полиольного компонента используют смесь из 50 — 95 вес. % простого полиэфира с молекулярным весом 400 — 600 и гидрокспльным числом 350 — 400 и 50 — 5 вес. в/в простого полиэфира с молекулярным весом

2000 †35 и гидроксильным числом 50 — 90.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Патент ФРГ № 112984, кл. 84 с 3/14, опублик. 1962.

2. Патент ФРГ ¹ 1784458, кл. 84 с 5/54, опублпк. 1973.