ИЗОБРЕТЕНИЕ
Патент Российской Федерации RU2296777

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОГНЕСТОЙКОГО ПЕНОПОЛИУРЕТАНА

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОГНЕСТОЙКОГО ПЕНОПОЛИУРЕТАНА

Имя изобретателя: Варюхин Владимир Андреевич (RU); Дергунов Юрий Иванович (RU); Рябов Сергей Александрович (RU); Сучков Владимир Павлович (RU); Мольков Алексей Александрович 
Имя патентообладателя: Варюхин Владимир Андреевич (RU); Дергунов Юрий Иванович (RU); Рябов Сергей Александрович (RU); Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "ИЗУРЭМ"
Адрес для переписки: 603000, г.Нижний Новгород, ул. Ильинская, 160, кв.2, пат. пов. Н.К. Ганюшкиной
Дата начала действия патента: 2006.03.16 

Изобретение относится к способу получения огнестойкого пенополиуретана, используемого в транспорте, строительстве и других областях, где требуются тепло- и звукоизоляционные материалы. Способ заключается в том, что вначале полиэфирполиол смешивают с аминным активатором, многоатомным спиртом и вспенивателем, добавляют предварительно подготовленную смесь расширенного графита, цианурата меламина и гипса в количестве от 5 до 50 мас.% от общего количества компонентов. Далее добавляют полиизоцианат. Расширенный графит смешивают с циануратом меламина при соотношении 1-2:1 и суммарном количестве 15-30 мас.% от общего количества компонентов. В качестве вспенивателя используют воду или фреон. Композиция может содержать в своем составе трихлорэтилфосфат в качестве антипирена. Изобретение позволяет повысить прочность и теплостойкость.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение относится к получению огнестойкого пенополиуретана и может быть использовано в транспорте, строительстве и других областях, где требуется тепло- и звукоизоляционные материалы.

Пенополиуретаны относятся к органическим горючим материалам, так как имеют высокую удельную поверхность, заполненную воздухом. Этим свойством обладают не только эластичные открытопористые (на 98-99%) пенополиуретаны, но и их жесткие закрытопористые аналоги. Однако получить без специальных неорганических добавок на 100% закрытую жесткую пенополиуретановую массу невозможно. В пределе такие материалы имеют закрытые поры на 95-97%. Как показывает эксперимент, заполнение всего образца воздухом за счет открытых пор (на 3-5%) происходит достаточно быстро (от 1 часа до 3-4 часов). Для снижения горючести пенополиуретанов используют обычно метод введения антипиренов.

Наиболее близким к заявленному по технической сущности и достигаемому результату, выбранным в качестве прототипа, является способ получения огнестойкого пенополиуретана, защищенный патентом РФ №2268899, кл. C08G 18/08, C08G 18/48, опубл. 2006.01.27.

Способ включает взаимодействие полиола и изоцианата в присутствии расширенного графита, аминного активатора, стабилизатора и вспенивателя, причем композиция дополнительно содержит цианурат меламина и модифицирующую добавку - многоатомные спирты. В качестве вспенивателя композиция содержит воду или фреон. Полиэфирполиол перед взаимодействием с полиизоцианатом предварительно смешивают с аминньм активатором, стабилизатором, модифицирующей добавкой и вспенивателем, а затем добавляют расширенный графит и цианурат меламина при соотношении 1-2:1 и суммарном количестве 15-30 мас.% от общего количества компонентов. В полиэфирполиол дополнительно вводят фосфатный антипирен - трихлорэтилфосфат.

Получаемый пенополиуретан имеет высокие показатели по огнестойкости, но низкие физико-механические характеристики по прочности и теплостойкости.

Повышение двух последних показателей особенно важно для различных строительных конструкций (изготовление строительных панелей, заливочных паст для звуко- и теплозащиты, термоизоляционных накладок на различные трубопроводы и т.п.). Жесткий пенополиуретан часто используют как материал конструкционный для соединения строительных элементов в современных технологиях строительства.

Задача, решаемая предлагаемым изобретением, - создание способа получения жесткого пенополиуретана, сочетающего в себе высокую огнестойкость с сохранением тепло- и звукоизолирующих свойств, а также повышенными показателями по прочности и теплостойкости.

Технический результат от использования изобретения заключается в повышении прочности и теплостойкости.

Указанный результат достигается тем, что в способе получения огнестойкого пенополиуретана из композиции, включающей полиэфирполиол, полиизоцианат, аминный активатор, модифицирующую добавку - многоатомные спирты и вспениватель - воду или фреон, расширенный графит, предварительно смешанный с циануратом меламина при соотношении 1-2:1 и суммарном количестве 15-30 мас.% от общего количества компонентов, в предварительно приготовленную смесь графита с циануратом меламина дополнительно вводят гипс, полиэфирполиол перед взаимодействием с полиизоцианатом предварительно смешивают сначала с аминным активатором, многоатомным спиртом и вспенивателем, а затем добавляют смесь расширенного графита, цианурата меламина и гипса в количестве от 5 до 50 мас.% от общего количества компонентов.

Дополнительно композиция содержит антипирен - трихлорэтилфосфат.

Новая добавка - гипс, содержащий до двух молекул воды на молекулу CaSO 4, играет роль не только наполнителя, который удешевляет представленную композицию, но, как показано предварительными исследованиями, гипс заметно увеличивает прочность получаемого жесткого наполненного пенополиуретана и оказывает положительное влияние на теплостойкость выпускаемых изделий. Указанный эффект достигается за счет взаимодействия полиизоцианата с кристаллизационной водой гипса. При этом образуются дополнительные полимочевинные составляющие пенополиуретана, приводящие к повышению прочностных характеристик данного материала.

В полиэфирполиол дополнительно может быть внесен антипирен, например трихлорэтилфосфат.

Способ осуществляют следующим образом

Полиэфирполиол смешивают с расчетными количествами аминного активатора, вспенивателя, модифицирующей добавки, расширенного графита, предварительно смешанного с циануратом меламина и гипсом, и тщательно перемешивают до получения однородной массы. Затем приготовленную систему переносят в форму вместе с полиизоцианатом и интенсивно перемешивают в течение 10-15 с. Через примерно 15-20 мин готовый материал извлекают из формы. Далее проверяется его физические и механические характеристики.

Горючесть полученного пенополиуретана оценивали по ГОСТ 12.1.044-89, п.4.3, на приборе ОТМ.

Среднюю плотность материала оценивали по ГОСТ 17177-94.

Прочность при 10% деформации по ГОСТ 17177-94.

Водополголощение за 24 часа по ГОСТ 17177-94.

Теплостойкость по ГОСТ 15088-93.

В качестве полиэфирполиола используют, например, лапрол 564 (ТУ 2226-019-10488), полученный на основе окиси этилена и окиси пропилена с гидроксильным числом не более 110 мг К на 1 г полиэфирполиола и молекулярной массой 500-600.

В качестве полиизоцианата используют, например, " Супросек 5005" или " Супросек 2456" (фирма Хантсман, США), которые являются модифицированными производными смеси 4,4- и 2,4- изомеров дифенилметандиизоцианата.

Аминный активатор - диметилэтаноламин (ТУ 6-02-1086-91) или другие третичные амины.

Модификатор - глицерин (ГОСТ 6824-96) или многоатомные спирты.

Вспениватель - вода или фреоны.

Расширенный графит может быть использован, например, марки РГ-М (ТУ 5728-006-115907317-99), полученный обработкой графита серной кислотой с размером частиц не более 50-100 мкм.

Цианурат меламина - Э-ЦМ.

Антипирен - трихлоэтилфосфат ТХЭФ (ТУ 6-06-212-91).

Гипс - измельченный природный гипсовый камень (ГОСТ 4013-82).

Нижеследующие примеры иллюстрируют изобретение.

Пример №1

В смеситель, снабженный мешалкой, загружают 30 г лапрола, 1,2 г воды, 0,3 г диметилдиэтаноламина, 4,5 г глицерина, 12,5 г расширенного графита, предварительно смешанного с 12,5 г цианурата меламина и 4 г гипса и перемешивают в течение 10 мин. Полученную однородную массу переносят в форму, добавляют 50 г полиизоционата и интенсивно перемешивают в течение 15 с (скорость мешалки 2700 об/мин). Смесь вспенивается и, после полного окончания подъема вспененной массы и ее отверждения (около 15 минут), образец извлекают и анализируют.

Аналогично приготовлены примеры 2-4. Примеры 5, 6 приготовлены для сравнения без добавления гипса (таблица 1).

Физико-механические характеристики образцов приведены в таблице 2.

Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет получить огнестойкий пенополиуретан с улучшенными характеристиками по прочности (до 0,2 МПа при 10% деформации) и теплостойкости (до 165°С).

Количество гипса более чем 50 вес.% приводит к значительному увеличению вязкости системы и уменьшению прочности ППУ-изделий. Уменьшение содержания гипса менее чем на 5 вес.% практически не влияет на теплостойкость и другие свойства ППУ-материала.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Способ получения огнестойкого пенополиуретана из композиции, включающей полиэфирполиол, полиизоцианат, аминный активатор, модифицирующую добавку - многоатомные спирты и вспениватель - воду или фреон, расширенный графит, предварительно смешанный с циануратом меламина при соотношении 1-2:1 и суммарном количестве 15-30% от общего количества компонентов, отличающийся тем, что в предварительно приготовленную смесь графита с циануратом меламина дополнительно вводят гипс, полиэфирполиол перед взаимодействием с полиизоцианатом предварительно смешивают сначала с аминным активатором, многоатомным спиртом и вспенивателем, а затем добавляют смесь расширенного графита, цианурата меламина и гипса в количестве от 5 до 50% от общего количества компонентов.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительно композиция содержит антипирен - трихлорэтилфосфат.

Версия для печати
Дата публикации 05.05.2007гг


вверх