ПОЛИИЗОЦИАНАТНАЯ КОМПОЗИЦИЯ

ПОЛИИЗОЦИАНАТНАЯ КОМПОЗИЦИЯ


--- Закажите полную версию данного патента ---

RU (11) 2300519 (13) C1

(51) МПК
C07C 263/10 (2006.01)
C07C 263/18 (2006.01) 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 05.10.2007 - действует 

--------------------------------------------------------------------------------

Документ: В формате PDF 
(14) Дата публикации: 2007.06.10 
(21) Регистрационный номер заявки: 2005127918/04 
(22) Дата подачи заявки: 2005.09.07 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2005.09.07 
(45) Опубликовано: 2007.06.10 
(56) Аналоги изобретения: SU 741799, 15.06.1980. RU 2238267 C1, 20.10.2004. RU 2128674 C1, 10.04.1999. GB 1362708 A, 07.08.1974. SU 287012 A1, 01.01.1970. SU 620481 A1, 25.08.1978. 
(72) Имя изобретателя: Афанасьев Сергей Васильевич (RU); Махлай Владимир Николаевич (RU) 
(73) Имя патентообладателя: ОАО "Тольяттиазот" (RU) 
(98) Адрес для переписки: 445653, Самарская обл., г. Тольятти, Поволжское ш., 32, ОАО "Тольяттиазот", С.В. Афанасьеву 

(54) ПОЛИИЗОЦИАНАТНАЯ КОМПОЗИЦИЯ
Изобретение относится к способам получения полиизоцианатных композиций, применяемых при изготовлении полимербетонов, для пропитки железобетонных, бетонных, кирпичных и деревянных конструкций с целью улучшения их эксплуатационных показателей. Покрытия на основе этих композиций обладают улучшенными декоративными и механическими свойствами, высокой морозостойкостью, устойчивы к воздействию воды, кислот, щелочей и нефтепродуктов. Технической задачей изобретения является оптимизация состава композиции с одновременным улучшением ее рабочих характеристик и сокращением времени отверждения. Поставленная задача решается тем, что полиизоцианатную композицию получают продувкой полифениленполиметиленполиизоцианатов аммиачно-воздушной смесью с содержанием аммиака 0,01-0,1 об.%, синтезируемых фосгенированием полифениленполиметиленполиаминов, с последующим отделением основной части фосгена, хлористого водорода и растворителя при атмосферном давлении и температуре до 180°С и разбавлением толуолом, и последовательным вводом 0-30 мас.ч. твердых отходов, образующихся при переработке и хранении смеси полифениленполиметиленполиизоцианатов и 0-120 мас.ч. антипирена в расчете на 100 мас.ч. полиизоцианата и смешение раствора с ускорителем отверждения - аминоспиртом, добавляемым в толуольный раствор полиизоцианата в количестве 0,01-5 мас.ч. на 100 мас.ч. полиизоцианата.




ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ


Изобретение относится к способам получения полиизоцианатных композиций, применяемых при изготовлении полимербетонов, для пропитки железобетонных, бетонных, кирпичных и деревянных конструкций с целью улучшения их эксплуатационных показателей.

Интерес к данным композиционным материалам обусловлен тем, что покрытия на их основе обладают улучшенными декоративными и механическими свойствами, высокой морозостойкостью, устойчивы к воздействию воды, кислот, щелочей и нефтепродуктов.

Известны способы получения полиизоцианатов (ПИЦ), включающие фосгенирование смеси полифениленполиметиленполиаминов, отделение фосгена, хлористого водорода и растворителя от полученного полиизоцианата, отгонку 4,4'-дифенилметандиизоцианата (МДИ) из ПИЦ при 205-210°С под вакуумом (остаточное давление 3-5 мм рт.ст.), добавление холодного ПИЦ к кубовому остатку и последующее длительное его нагревание при той же температуре под вакуумом [SU 287012, кл. С07С 119/04, 1970] или при атмосферном давлении [SU 620481, кл. С07С 118/02, С07С 119/042, С08G 18/76, 1978]. Полученный продукт, содержащий 24-26% изоцианатных групп, рекомендовано использовать для получения покрытий и композиций строительного назначения.

Существенным недостатком предлагаемых способов является сложность их аппаратурного оформления и энергоемкость.

Известен способ получения полиизоцианата, включающий фосгенирование смеси полифениленполиметиленполиаминов, отделение основной части фосгена, хлористого водорода и растворителя от полученной смеси полифениленполиметиленполиизоцианатов и продувку полученной смеси воздухом при температуре 150-180°С и атмосферном давлении в течение 2-6 ч [RU 2128674, кл. С08G 18/02, С08L 79/00, 1999]. Полученный продукт содержит примеси легколетучих токсичных веществ, в частности фенилизоцианата, и по указанной причине требует соблюдения определенной осторожности в обращении, так как относится ко второму классу опасности по ГОСТ 12.1.007-76.

Известен метод получения полиизоцианата, описанный в [RU 2238267, кл. С07С 263/10, 263/18]. Он предусматривает продувку воздухом полифениленполиметиленполиизоцианатов, синтезируемых фосгенированием смеси полифениленполиметиленполиаминов с последующим отделением основной части фосгена, хлористого водорода и растворителя, при атмосферном давлении и температуре до 180°С, причем для продувки смеси используют воздух, содержащий 0,01-0,1 об.% аммиака, а полученный продукт разбавляют толуолом при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

полиизоцианат 100 
толуол 40-230 


и в него при необходимости вводят 2,5-31 мас.ч. твердых отходов, образующихся при переработке и хранении смеси полифениленполиметиленполиизоцианатов или 65-130 мас.ч. трис-(2-хлорэтил)-фосфата или оба продукта в расчете на 100 мас.ч. полиизоцианата.

При обработке ПИЦ по предложенному способу получается продукт, который можно использовать в изоцианатных композициях самого различного назначения. При этом он практически не содержит легко летучих токсичных веществ (в частности, фенилизоцианата) и поэтому относится к четвертому классу опасности по ГОСТ 12.1.007-76.

Главным и существенным недостатком предлагаемого способа является невысокая скорость отверждения полиизоцианата, особенно в условиях низких температур.

Наиболее близким по технической сущности является способ получения полиуретанмочевин путем взаимодействия форполимера с концевыми изоцианатными группами с отвердителем аминного типа в присутствии воды и растворителя [SU №741799, кл. С08G 18/32, С08D 3/72]. Он предусматривает взаимодействие изоцианатного соединения с сомономером (гликолем или полиолом или многоосновной кислотой или метилоксиэтиламином и другими регуляторами уретанообразования) с образованием форполимера, его растворение и ввод в уретановый раствор воды и отверждающей добавки. В качестве отвердителя по известному техническому решению рекомендовано использовать смесь трех продуктов, каждый из которых содержит по две первичных аминогруппы, что усложняет процесс изготовления композиции и повышает ее стоимость.

Технической задачей изобретения является оптимизация состава полиизоцианатной композиции с одновременным улучшением ее рабочих характеристик и прежде всего сокращением времени отверждения.

Поставленная задача достигается тем, что в качестве соединения с изоцианатными группами применяют полиизоцианат или его комбинацию с твердыми отходами ПИЦ и в их толуольный раствор вводят антипирен и ускоритель отверждения - аминоспирт, выбранный из группы моноэтаноламин, диэтаноламин, метилдиэтаноламин, триэтаноламин, аминный модификатор АМ-1 и другие спирты или их смеси.

Сущностью предлагаемого технического решения является способ получения полиизоцианатной композиции, включающий продувку полифениленполиметиленполиизоцианатов аммиачно-воздушной смесью с содержанием аммиака 0,01-0,1 об.%, синтезируемых фосгенированием полифениленполиметиленполиаминов с последующим отделением основной части фосгена, хлористого водорода и растворителя при атмосферном давлении и температуре до 180°С и разбавлением толуолом при следующем соотношении, мас.ч.:

полиизоцианат 100 
толуол 30-250 


и последовательный ввод 0-30 мас.ч. твердых отходов, образующихся при переработке и хранении смеси полифениленполиметиленполиизоцианатов и 0-120 мас.ч. антипирена в расчете на 100 мас.ч. полиизоцианата и смешение раствора с ускорителем отверждения, причем в качестве ускорителя отверждения выступает аминоспирт, добавляемый в толуольный раствор полиизоцианата в количестве 0,01-5 мас.ч. на 100 мас.ч. полиизоцианата.

Таким образом, изготовление полиизоцианатной композиции осуществляют путем ввода в толуольный раствор полиизоцианата ускорителя отверждения. Предлагаемый способ отличается от описанного в SU №741799 тем, что основой композиции является не уретановый форполимер, а полиизоцианат, в который аминоспирт вводится непосредственно перед применением композиции, то есть выполняет функцию не сомономера полиизоцианата, а ускорителя отверждения.

По всей видимости, проявление новых свойств аминоспирта обусловлено предварительной обработкой полиизоцианата аммиачно-воздушной смесью, в результате которой появляются новые реакционноспособные фрагменты и одновременно исчезают высокотоксичные и к тому же летучие соединения, например фенилизоцианат.

Можно предположить, что в результате указанной технологической операции появляются реакционноспособные фрагменты, способные взаимодействовать с функциональным группами аминоспирта. В пользу этого указывает тот факт, что в рассмотренном способе [SU №741799] метилоксиэтиламин не проявляет свойств ускорителя отверждения и выступает лишь как сомономер в реакции уретанообразования.

При изготовлении композиции по предлагаемому способу также нет необходимости в добавлении воды, без которой синтез многих уретановых полимеров весьма затруднителен.

Реализация данного технического решения позволяет расширить температурный интервал применения полиизоцианатной композиции с одновременным поддержанием на необходимом уровне высоких эксплуатационных свойств наносимого покрытия.

Для получения полиизоцианата по предложенному способу могут использоваться любые промышленные модификации ПИЦ, например, полиизоцианат марки Б по ТУ 113-03-38-106-98 или марки К по ТУ 113-38-173-95 и другие, а также отходы, образующиеся на поверхности ПИЦ при его длительном хранении в бочках или емкостях либо в аппаратуре производств ПИЦ и МДИ и извлекаемые при чистке аппаратуры. По данным [RU 2238267] последние содержат от 2 до 12 мас.% изоцианатных групп. Функцию антипирена в композиции выполняет трис-(2-хлорэтил)-фосфат или аналогичные по назначению фосфорсодержащие соединения, увеличивающие огнестойкость материалов, изготовленных на базе предложенного состава.

В качестве ускорителя твердения применяют доступные аминоспирты, например моноэтаноламин, диэтаноламин, триэтаноламин, метилдиэтаноламин, аминный модификатор АМ-1, являющийся промышленным отходом моноэтаноламинной очистки производства аммиака и содержащий, мас.%:

моноэтаноламин, не более 70 
смесь 1-(2-оксиэтил)имидазолидона-2 
и N-(2-оксиэтил)этилендиамина, не более 50 
вода остальное 


и другие продукты.

Приготовленную полиизоцианатную композицию можно использовать путем ее нанесения обычными способами на поверхность защищаемых предметов, например строительных конструкций или деталей (бетонных, кирпичных, деревянных и т.п.). При необходимости в нее могут быть введены тонкодисперсные наполнители: кварцевый песок, доломитовая мука и др. Варьируя дозировку входящего в ее состав ускорителя твердения, можно существенно сократить живучесть, что особенно ценно при невысоких рабочих температурах. При обработке изделий из бетона и кирпича снижается склонность этих материалов к образованию трещин, а нанесение на дерево улучшает огнезащитные свойства.

Изобретения иллюстрируется приведенными примерами.

ПРИМЕР 1. Полиизоцианат марки Б по ТУ 113-03-38-106-98 с содержанием NCO-групп 29,9 мас.% и условной вязкостью на вискозиметре В3-4, равной 49 с, получают путем непрерывного фосгенирования смеси полифениленполиметиленполиаминов, содержащей 16% первичных аминогрупп, в среде хлорбензола (концентрация смеси аминов в растворе 10%). От него отделяют хлористый водород и избыточный фосген и отгоняют хлорбензол под вакуумом. Полученный продукт нагревают в течение полутора часов до 178-180°С при постоянной продувке воздухом, содержащим 0,01 об.% аммиака, со скоростью около 20 л/ч на 1 кг полиизоцианата и быстро охлаждают. Содержание изоцианатных групп после обработки составляет 29,3 мас.%, условная вязкость - 50,0 с.

Синтезированный продукт разбавляют равным по массе количеством толуола и вводят 1,2 мас.ч. аминного модификатора АМ-1 на 100 мас.ч. полиизоцианата. Время потери текучести композиции при температуре 5°С составляет 1 час (в отсутствие ускорителя твердения более 12 ч). После нанесения покрытия на поверхность бетона и его полного отверждения прочность на сжатие достигает 11,0 МПа, водопоглощение при выдержке образца, погруженного в воду, в течение 30 суток не более 0,2%, стойкость (время до начала разрушения) в 33%-ной серной кислоте и в 40%-ном растворе едкого натра превышает 3 мес.

ПРИМЕР 2. Полиизоцианат марки К по ТУ 113-38-173-95 с содержанием NCO-групп 30,0 мас.% и условной вязкостью на вискозиметре В3-4, равной 12,5 мин, получают аналогично примеру 1, с тем отличием, что после отгонки хлорбензола из него дополнительно отгоняют под вакуумом часть МДИ. Полученный продукт нагревают в течение полутора часов до 160°С при постоянной продувке воздухом, содержащим 0,05 об.% аммиака, со скоростью 18 л/ч на 1 кг полиизоцианата и выдерживают при этой температуре и постоянной продувке в течение 2 час. Содержание NCO-групп после обработки составляет 24,4 мас.%, условная вязкость - 16,2 мин, легколетучие примеси отсутствуют. Синтезированный продукт разбавляют равным по массе количеством толуола и в него добавляют 3 мас.ч. моноэтаноламина на 100 мас.ч. полиизоцианата. Время потери текучести полученной композиции составляет 40 мин (в отсутствие ускорителя твердения более 6 ч). После нанесения покрытия на поверхность бетона и его полного отверждения прочность на сжатие составляет 13,4 МПа, водопоглощение - 0,10%, время до начала разрушения в 40% растворе едкого натра превышает 2 мес.

ПРИМЕР 3. Полиизоцианат марки Д по ТУ 113-03-7822270-1-92 с содержанием NCO-групп 30 мас.% и массовой допей гидролизуемого хлора, равной 0,2 мас.%, имеющий условную вязкость на вискозиметре В3-4, равную 50 с, получают аналогично примеру 1. Полученный продукт нагревают в течение часа до 146-150°С при постоянной продувке воздухом, содержащим 0,1 об.% аммиака, со скоростью 15 л/ч на 1 кг полиизоцианата и выдерживают при этой температуре и постоянной продувке в течение 5 часов. Содержание NCO-групп после обработки составляет 23,0 мас.%, вязкость - 19 мин, легколетучие примеси и гидролизуемый хлор отсутствуют. Защитное покрытие для бетонных поверхностей готовят, смешивая 100 мас.ч. полученного продукта с 220 мас.ч. толуола и 4 мас.ч. аминного модификатора АМ-1. Время потери текучести полученной композиции при 6°С составляет 45 мин (в отсутствие ускорителя твердения свыше 10 час.) После нанесения покрытия на поверхность бетона и его полного отвердения прочность на сжатие достигает 16,5 МПа, водопоглощение при выдержке образца, погруженного в воду, в течение 30 суток - 0,10%, время до начала разрушения в 40% растворе едкого натра превышает 2 мес.

ПРИМЕР 4. Полиизоцианат марки Б по ТУ 113-03-38-106-98 с содержанием NCO-групп 31,1 мас.% и условной вязкостью на вискозиметре В3-4, равной 51 с, синтезируют аналогично примеру 1. Полученный продукт нагревают в течение 1 часа до 127-130°С при постоянной продувке воздухом, содержащим 0,05 об.% аммиака, со скоростью около 20 л/ч на 1 кг полиизоцианата и выдерживают при этой температуре и постоянной продувке в течение получаса. После этого к продукту добавляют твердые отходы, образующиеся при переработке и хранении смесей полифениленполиметиленполмизоцианатов, в количестве 31 мас.ч. на 100 мас.ч. полиизоцианата, и перемешивают компоненты в течение полутора часов при той же температуре и при продувке воздухом, содержащим 0,05 об.% аммиака. В процессе перемешивания отходы полностью растворяются. В 100 мас.ч. реакционной смеси после ее охлаждения до 20°С вводят 40 мас.ч. толуола и 1,0 мас.ч. диэтаноламина. Время потери текучести композиции при 5°С составляет один час, в то время как для состава без ускорителя твердения более 12 час. После нанесения покрытия на поверхность бетона и его полного отверждения прочность на сжатие равна 12,6 МПа, водопоглощение при выдержке образца, погруженного в воду, в течение 30 суток - 0,20%, время до начала разрушения в 33% серной кислоте превышает 2 мес.

ПРИМЕР 5. Полиизоцианат марки Б по ТУ 113-03-38-106-98 получают и обрабатывают аналогично примеру 4 с тем отличием, что твердые отходы, образующиеся при переработке и хранении смесей полифениленполиметиленполиизоцианатов, вводят в количестве 2,5 мас.ч. на 100 мас.ч. полиизоцианата, а в полученную смесь добавляют равное по массе количество толуола. Время потери текучести полиизоцианатной композиции при 4°С составляет 50 мин (в отсутствие ускорителя твердения более 12 ч). После отверждения состава его прочность на сжатие достигает 13,0 МПа, водопоглощение - 0,12%, время до начала разрушения в 33% серной кислоте и в 40% растворе едкого натра превышает 2 мес. При испытании на морозостойкость по ГОСТ 10060.1-95 нарушения целостности покрытых образцов не наблюдалось.

ПРИМЕР 6. Защитное покрытие для деревянных поверхностей готовят аналогично примеру 5, добавляя 100 мас.ч. толуола и 110 мас.ч. трис-(хлорэтил)-фосфата на 100 мас.ч. полиизоцианата. Время потери текучести полиизоцианатной композиции сохранилось на уровне примера 5. После ее нанесения на поверхность образцов из сосны и отверждения они испытывались на огнестойкость по НПБ 251-98 ("Огнезащитные составы и вещества для древесины и материалов на ее основе. Общие требования. Методы испытаний"). Среднее значение потери массы для десяти образцов составило 15,0%, что соответствует 2-ой группе огнезащитной эффективности.

Таким образом, по заявленному техническому решению удается получить композицию с повышенной скоростью отверждения.




ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ


Способ получения полиизоцианатной композиции, включающей продувку полифениленполиметиленполиизоцианатов аммиачно-воздушной смесью с содержанием аммиака 0,01-0,1 об.%, синтезируемых фосгенированием полифениленполиметиленполиаминов, с последующим отделением основной части фосгена, хлористого водорода и растворителя при атомосферном давлении и температуре до 180°С и разбавлением толуолом при следующем соотношении, мас.ч.:

Полиизоцианат 100 
Толуол 30-250 


и последовательный ввод 0-30 мас.ч. твердых отходов, образующихся при переработке и хранении смеси полифениленполиметиленполиизоцианатов и 0-120 мас.ч. антипирена в расчете на 100 мас.ч. полиизоцианата и смешение раствора с ускорителем отверждения, отличающийся тем, что ускорителем отверждения является аминоспирт, добавляемый в толуольный раствор полиизоцианата в количестве 0,01-5 мас.ч. на 100 мас.ч. полиизоцианата.





ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал

Подборка патентов изобретений и технологий относящихся к СТРОЙИНДУСТРИИ: строительные составы, смеси и композиции для производства строительных материалов и ведения строительных работ, бетон, специальный бетон, добавки для бетона, влияющие на его физические и химические свойства, специальные строительные составы, смеси и композиции обладающие гидроизолирующими, теплозащитными, звукоизоляционными, антикоррозийными, герметизирующими, радиационно-защитными свойствами и способы их получения, лакокрасочные, клеевые составы и композиции, строительные изделия, окна и двери. шторы и жалюзи. фурнитура, гарнитура и комплектующие, устройство кровли, крыш зданий и сооружений кровельные материалы и изделия. приспособления и устройства, устройство покрытий полов. наливные полы. смеси и композиции, строительство и ремонт гидротехнических сооружений, технологии строительства и ремонтно-строительные работы при возведении объектов промышленного и гражданского назначения, новые технологии и способы ведения ремонтно-строительных работ, строительная техника и оборудование для производства строительных материалов и ведения строительных работ.



Новые технологии и изобретения в стройиндустрии




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "и" означает, что будут найдены только те страницы, где встречается каждое из ключевых слов. Например, при запросе "силикатный кирпич" будет найдено словосочетание "силикатный кирпич". При использовании режима "или" результатом поиска будут все страницы, где встречается хотя бы одно ключевое слово ("силикатный" или "кирпич").

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+силикатный -кирпич".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "кирпич" будут найдены слова "кирпич", "кирпичи" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу "кирпич!".


Строительные составы, смеси и композиции для производства строительных материалов и ведения строительных работ | Специальные строительные составы, смеси и композиции обладающие гидроизолирующими, теплозащитными, звукоизоляционными, антикоррозийными, герметизирующими, радиационно-защитными свойствами и способы их получения | Лакокрасочные, клеевые составы и композиции | Строительные изделия | Новые технологии и способы ведения ремонтно-строительных работ | Окна и двери. Шторы и жалюзи. Фурнитура, гарнитура и комплектующие | Устройство кровли, крыш зданий и сооружений кровельные материалы и изделия. Приспособления и устройства | Бетон. Добавки для бетона, влияющие на его физические и химические свойства | Устройство покрытий полов. Наливные полы. Смеси и композиции | Строительство и ремонт гидротехнических сооружений | Технологии строительства и ремонтно-строительные работы при возведении объектов промышленного и гражданского назначения | Строительная техника и оборудование для производства строительных материалов и ведения строительных работ | Способы производства строительных материалов из древесины и отходов деревообработки


Рейтинг@Mail.ru