композиция для получения жесткого пенополиуретана

Формула изобретения

Композиция для получения жесткого пенополиуретана, включающая простые низкомолекулярный и высокомолекулярный полиэфиры, полиол, поверхностно-активное вещество, азотосодержащий и щелочной катализаторы, вспенивающие агенты, замедлители горения и полиизоцианат, отличающаяся тем, что замедлитель горения представляет собой смесь трис-(2-хлорэтил)-фосфата и винно-кислого кальция или магния сернистого в соотношении 1:0,05-0,2 при следующих соотношениях ингредиентов, мас.ч.:

Полиэфир с ММ 300-800	50,0-75,0
Полиэфир с ММ 3000-6000	1,5-7,5
Полиол	3,0-10,0
Поверхностно-активное вещество	1,0-2,0
Диметилэтаноламин	0,5-3,0
Вспенивающие агенты	3,0-10,0
Щелочной катализатор	0,05-0,5
Замедлитель горения	20-28
Полиизоцианат	150

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к композициям для получения жестких пенополиуретанов, используемых в качестве теплоизоляционных материалов в различных областях техники, в частности для многослойных строительных панелей с промежуточным слоем из пенополиуретана.

Известна композиция для получения пенополиуретана [А.с. 891698, кл. С08G 18/14, С08L 75/04, 1981, Бюл. №47], в которой в качестве катализатора отверждения используют 2,4,6-триамино-5-триазин при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Простой гидроксилхлорсодержащий полиэфир	72-88
N'-тетраоксипропилендиамин	12-28
Полиизоцианат	120-150
Стабилизатор пены	1,5-1,9
Вспенивающий агент	20-35
Вода	0,5-1,0
2,4,6-триамино-5-триазин	0,5-1,0

К недостаткам композиции следует отнести высокое водопоглощение, токсичность и высокую способность к воспламенению.

Наиболее близким по технической сути является композиция для получения жесткого пенополиуретана [А.с. 1497189, кл. С08G 18/14, С08L 35/04, 1989, Бюл. 28], которая на основе гидроксилсодержащего полиэфира, короткоцепного азотсодержащего простого полиэфира, триэтаноламина, трихлорфторметана, воды, полиизоцианата, дополнительно содержит замедлитель горения: смесь гексабромциклододекана с содержанием брома 74,7 мас.% в сочетании с полифосфатом аммония и трехокисью сурьмы.

Однако в композицию введено большое количество замедлителя горения, что вызывает трудности пенообразования, получение неоднородной пены, низкие свойства вспененного материала и выделение достаточного количества вредных веществ, особенно на основе сурьмы.

Технической задачей изобретения является уменьшение количества замедлителя горения в композиции, стабилизация пенообразования и повышение прочностных показателей жесткого пенополиуретана.

Поставленная цель достигается использованием композиции для жесткого пенополиуретана, включающей простые низкомолекулярный и высокомолекулярный полиэфиры, полиол, поверхностно-активные вещества, азотсодержащий и щелочной катализаторы, вспенивающие агенты, замедлитель горения и полиизоцианат, причем замедлитель горения представляет собой смесь трис-(2-хлорэтил)-фосфата и винно-кислого кальция или магния сернистого в соотношении 1:0,05-0,2 при следующих соотношениях ингредиентов, мас.ч.:

Полиэфир с ММ 300-800	50,0-75,0
Полиэфир с MM 3000-6000	1,5-7,5
Полиол	3,0-10,0
Поверхностно-активное вещество	1,0-2,0
Диметилэтаноламин	0,5-3,0
Вспенивающие агенты	3,0-10,0
КОН	0,05-0,5
Замедлитель горения	20-28
Полиизоцианат	150

Согласно изобретению используют следующие ингредиенты:

- Полимерполиолы низкомолекулярные:

Лапрол 805 (ТУ 2226-021-10488057-94);

Лапрол 503 (ТУ 2226-018-10488057-94);

Лапрол 373 (ТУ 2226-017-10488057-94);

Лапрол 564 (ТУ 2226-019-10488057-94);

- Полимерполиолы высокомолекулярные:

Лапрол 3003 (ТУ 6-05-1513-75);

Лапрол 3603 (ТУ 6-05-2014-86);

Лапрол 4503(ТУ 6-05-221-743-84);

Лапрол 6003-2Б-18 (ТУ 6-05-221-880-86);

Лапрол 5003-2-15 (ТУ 6-05-62-93);

- полиол: глицерин (ГОСТ 6823-77);

- азотсодержащий катализатор: диметилэтаноламин (ТУ 6-02-1086-91);

- вспенивающие агенты:

Вода (ГОСТ 74-82);

Фреон-11 (ТУ 6-02-727-75);

- Щелочной катализатор КОН (ГОСТ 24363-80);

- ПАВ пенорегулятор:

Полисилоксан - полиоксиалкилен - блок - сополимер КЭП-2 (ТУ 6-02-813-73)

- Замедлитель горения

- трис-(2-хлорэтил)-фосфат (ТУ 2493-319-05763441-2000);

- винно-кислый кальций

- магний сернистый

- Полиизоцианат (ТУ 113-03-38-106-90).

Винно-кислый кальций - кристаллический порошок триклинной кристалллической ячейки, плотность - 1,96 г/см ³, нерастворим в воде при температуре 20°С.

Магний сернистый - кристаллический порошок, плотность - 1,72 г/см³, нерастворим в воде при температуре 20°С.

Замедлитель горения приготавливают смешением жидкого трис-(2-хлорэтил)-фосфата с твердым порошком винно-кислого кальция или магния сернистого, который вводят при перемешивании в композицию.

Получение жесткого пенополиуретана и его свойства приведены в примерах.

Пример 1 (прототип)

Ингредиенты композиции готовятся и смешиваются в полиэтиленовом стакане в соотношении, мас.ч.:

Лапрол 503	65,0
Лапрол 4503	4,0
Глицерин	6,5
КЭП-2	1,8
Диметилэтаноламин	2,3
фреон-11	10,0
Вода	0,1
КОН	0,35

- Замедлитель горения:

гексобромциклододекан с содержанием брома 72,3%	25,0
Полифосфат аммония	10,0
Триокись сурьмы	7,0
Полиизоцианат	145

После интенсивного перемешивания массу выливают в форму, где происходит вспенивание и отверждение композиции при комнатной температуре. Свойства жесткого пенополиуретана представлены в таблице 1.

Пример 2-7

Условия, как указаны в примере 1.

Замедлитель горения: смесь трис-(2-хлорэтил)-фосфат и винно-кислый кальций или магний сернистый.

Соотношение ингредиентов композиции остается, как в примере 1, соотношение замедлителя горения меняется. Свойства жестких пенополиуретанов приведены в таблице 1.

Пример 8.

Условия, как указаны в примере 3.

Простые полиэфиры:

Лапрол 564	- 65,0
Лапрол 5003	- 3,5

Свойства пенополиуретана приведены в таблице 1.

Пример 9

Условия, как указаны в примере 8.

Простые полиэфиры:

Смесь лапролов 564 и 373, соотношение 1:1.

Смесь лапролов 4503 и 6003-2Б-18, соотношение 1:0,3.

Свойства пенополиуретана приведены в таблице 1.

Анализ опытов 1-9 согласно примерам 1-9 показывает, что трис-(2-хлорэтил)-фосфат индивидуально в применяемом количестве уступает по способности к затуханию пламени и потере массы относительно прототипа.

Применение трис-(2-хлорэтил)-фосфата в сочетании с винно-кислым кальцием или магнием сернистым дает резкое улучшение свойств огнестойкости при снижении количества и вредности дымовых газов. Количество второго компонента замедлителя горения ограничено, так как его превышение (опыт 6) приводит к понижению физико-механических показателей, хотя огнестойкость отличная.

Снижение огнестойких компонентов (опыты 2-5, 7-9) дополнительно обеспечивает однородность пены, утолщение межпузырьковых стенок и в конечном итоге рост физико-механических свойств.

Таблица 1
Характеристики пенополиуретанов
№	Показатели	Опыты
		1	2	3	4	5	6	7	8	9
1	Трис-(2-хлорэтил)-фосфат	-	28	28	20	28	28	28	28	28
2	Винно-кислый
	кальций	-	0,05	0,2	0,15	-	0,3	-	0,2	0,2
3	Магний сернистый	-	-	-	-	0,2	-	-	-	-
4	Время начала старта, с	90-100	70-90	70-80	65-80	75-90	80-95	80-96	80-90	90-100
5	Время подъема пены, с	220-250	180-210	180-220	170-200	180-220	200-230	170-200	180-220	200-220
6	Кажущаяся плотность, кг/м 3	53	53	51	55	52	60	49	53	51
7	Предел прочности при сжатии, МПа	0,57	0,7	0,64	0,75	0,7	0,85	0,69	0,72	0,76
8	Удельная ударная вязкость, кг*см/см 2	0,70	0,88	0,82	0,89	0,95	0,69	0,84	0,92	0,84
9	Время самостоятельного
	горения образца после
	удаления пламени горения, с	0,3	0,25	0,2	0,2	0,18	0	1,4	0,2	0,24
10	Потеря массы, %	2,8	2,9	2,5	2,4	2,0	1,2	9,8	2,5	2,1