способ получения полимер-полиола, полиольной дисперсной композиции

Формула изобретения

1. Способ получения полимер-полиола, включающий две стадии, где на первой стадии смешивают полиэфир, в качестве которого используют Лапрол 5003 или смесь Лапрола 5003 и Лапрола 3003, с полимером, выбранным из группы, включающей полистирол, стирол-акрилонитрильный сополимер, стирол-бутадиеновый сополимер, акрилонитрильный-бутадиеновый-стирольный пластик или их смеси при температуре 100°С, а на второй стадии при температуре 90°С и давлении 0,2 МПа вводят мономер, выбранный из группы, включающей стирол, акрилонитрил, акрилат, винилиденфторид или их смеси, а затем катализатор и полученную массу перемешивают при температуре 100-110°С и давлении 0,25 МПа.

2. Полиольная дисперсная композиция, содержащая 76,6-96,9 мас.ч. полипропиленгликоля с молекулярной массой 2000-6000 и первичным гидроксильным содержанием не менее 40 %, 2-20 мас.ч. полимер-полиола, полученного способом по п.1, и добавки.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способу получения полимерных полиолов с высоким содержанием сухого вещества, к получению полиольных дисперсных композиций, которые пригодны для получения высокоэластичных пеноуретанов. Эластичные пеноуретаны широко используются в основном в автомобильной и мебельной промышленности.

Известны способы получения полимер-полиола и полиольной дисперсии для эластичного пеноуретана (заявка RU №95113718, кл. С 08 G 18/40, 18/32, 20.03.97, Бюл. №8); в котором дисперсия полиола, модифицированная полимером, содержит полиаддитивный продукт, диспергированный в полиоле. Полиаддитивный продукт присутствует в количестве приблизительно 25-75 масс.% из расчета на общую массу полиаддитивного продукта и полиола. Дисперсия имеет вязкость приблизительно 4000-50000 МПас, и эта вязкость остается практически той же после получения дисперсии полиола, модифицированной полимером.

Дисперсия полиола и способ ее получения ориентированы на получение полиуретанового полимера в полиоле, что не всегда удобно в технологии и удорожает стоимость дисперсии ввиду высокой стоимости компонентов.

Наиболее близким по технической сути является полиольная композиция, эластичный латексоподобный пенополиуретан и формованное изделие (пат. RU №2166516, кл. С 08 G 18/48, C 08L 71/00, 71/02, 75/08, от 10.05.2001).

Полиольная композиция включает полиол с диспергированным в нем полимер-полиолом. Полимер-полиол получают растворением при ламинарном перемешивании в полиоле полимера или сополимера в количестве до 40 м.ч. при повышенных температуре и давлении.

Композиция содержит: (а) 80-99,5 м. ч. полимерного полиола, содержащего основной полиол. Имеющий молекулярную массу в пределах 2500-6500, первичное гидроксильное содержание не менее 40% и стабильный диспергированный в нем полимер до общей массы 100 м.ч.; (в) 0,5-20 м.ч. гидрофильного полиола, имеющего молекулярную массу в пределах 2000-5500 и первичное гидроксильное содержание не менее 50%. В качестве полимера в полиоле используют полистирол, стиролакрилонитрильный сополимер (САН) или полиуретановый полимер. Однако процесс получения полимер-полиола с большим количеством полимера связан с длительностью растворения полимера, а полученные частицы полимера в полиоле имеют большой разброс по размеру, что не способствует стабильности свойств получаемой пены и формованного изделия.

Технической задачей изобретения является получение стабильной дисперсии, снижение времени технологического цикла получения полимер-полиола и уменьшение энергозатрат на процесс.

Поставленная задача решается тем, что способ получения полимер-полиола включающий две стадии, где на первой стадии смешивают полиэфир, в качестве которого используют Лапрол 5003 или смесь Лапрола 5003 и Лапрола 3003, с полимером, выбранным из группы, включающей полистирол, стирол-акрилонитрильный сополимер, стирол-бутадиеновый сополимер, акрилонитрильный-бутадиеновый-стирольный пластик или их смеси, при температуре 100°С, а на второй стадии при температуре 90°С и давлении 0,2 МПа вводят мономер, выбранный из группы, включающей стирол, акрилонитрил, акрилат или их смеси, а затем катализатор и полученную массу перемешивают при температуре 100-110°С и давлении 0,25 МПа. Полиольная дисперсная композиция, содержащая 76,6-96,9 м.ч. полипропиленгликоля с молекулярной массой 2000-6000 и первичным гидроксильным содержанием не менее 40%, 2-20 м.ч. полимер-полиола, полученного способом по п.1, и добавки.

Отличительными признаками предлагаемого изобретения является то, что получение полимер-полиола осуществляют в две стадии, где на первой стадии смешивают полиэфир, в качестве которого используют Лапрол 5003 или смесь Лапрола 5003 и Лапрола 3003, с полимером, выбранным из группы, включающей полистирол, стирол-акрилонитрильный сополимер, стирол-бутадиеновый сополимер, акрилонитрильный-бутадиеновый-стирольный пластик или их смеси, при температуре 100°С, а на второй стадии при температуре 90°С и давлении 0,2 МПа вводят мономер, выбранный из группы, включающей стирол, акрилонитрил, акрилат или их смеси, а затем катализатор и полученную массу перемешивают при температуре 100-110°С и давлении 0,25 МПа. Полиольная дисперсная композиция, содержащая 76,6-96,9 м.ч. полипропиленгликоля с молекулярной массой 2000-6000 и первичным гидроксильным содержанием не менее 40%, 2-20 м.ч. полимер-полиола, полученного способом по п.1, и добавки.

Приготовление полимер-полиола связано с длительными процессами смешения компонентов, набуханием полимера, его частичного растворения при повышенных температуре и давлении с образованием дисперсии: твердого полимера в полиоле. Однако даже длительное перемешивание в указанных условиях не всегда приводит к ожидаемому результату. Это связано с нестабильностью межфазного взаимодействия на границе полиол-полимер, к расслаиванию при хранении, в результате чего формируемый в конечном итоге эластичный пеноуретан не всегда удовлетворяет техническим требованиям и особо это связано с деформацией пены под нагрузкой.

Для стабильности межфазного взаимодействия на границе полиол-полимер в предлагаемом изобретении предлагается введение второй стадии в получении полимер-полиола, при которой в ранее приготовленную смесь полиола и полимера вводят вначале мономер, а затем катализатор и в условиях перемешивания, и в условиях повышенных температур и давления осуществляют процесс полимеризации или сополимеризации мономера. Процесс происходит и на поверхности твердых частиц полимера, обеспечивая изменение межфазного взаимодействия. Тем самым достигают большей стабильности на межфазной поверхности в полимер-полиоле. Подбирая пару полимер, мономер и полиол на основе индивидуального полиэфира или их смеси, можно достичь высокой стабильности полиольной дисперсной композиции при использовании предлагаемого полимер-полиола. А высокая стабильность полиольной дисперсной композиции позволит получать качественный эластичный пеноуретан, соответствующий необходимым техническим требованиям.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. В реактор объемом 0,05 м³ с полиэфиром-Лапрол 5003 с молекулярной массой 5000 и первичным гидроксильным содержанием 42-45% при перемешивании и температуре 100°С вводят 20 м.ч. полистирола по отношению к полиэфиру. Повышают давление в реакторе до 0,2 МПа и перемешивают в течении 10 часов. На второй стадии температуру в объеме реактора понижают до 90°С, вводят при перемешивании акрилонитрил 20 м.ч., затем катализатор - перекись третбутила. Полученную массу перемешивают при температуре 100-110°С и давлении 0,25 МПа в течении 6 часов. Результаты опыта представлены в таблице 1.

Пример 2. Условия приведены в примере 1. Полиэфир является смесью Лапрола 5003 с молекулярной массой 5000 и первичным гидроксильным содержанием 42-45% и Лапрол 3003 с молекулярной массой 3000 и первичным гидроксильным содержанием 56-60% в соотношении 1:1.

Полимер - сополимер стирола с акрилонитрилом в количестве 26 м.ч. На второй стадии вводят 14 м.ч. мономера - смесь стирола и акрилонитрила в соотношении 1:2. Результаты опыта представлены в таблице 1.

Пример 3. Условия приведены в примере 1. Полимер-стирол-бутадиеновый сополимер, мономер - акриловая кислота. Результаты опыта представлены в таблице 1.

Пример 4. Условия приведены в примере 1. Полимер-акрилонитрильный сополимер и акрилонитрильный-бутадиеновый-стирольный пластик в соотношении 1:1. Мономер - смесь акрилонитрила с винилиденхлоридом в соотношении 2:1. Результаты опыта представлены в таблице 1.

Пример 5 (прототип). Условия приведены в примере 2. Второй стадии приготовления полимер-полиола нет. Количество сополимера 40 м.ч. Время перемешивания 28 часов. Результаты опыта представлены в таблице 1.

Пример 6. Полиольную дисперсную композицию получают смешивая:

- полимер-полиол по примерам 1-5 - 10 м.ч.

- полиэфир гидрофильный аналогичный как в примерах 1-5 - 80 м.ч.

- катализатор сшивания «Тегостат В 8681», октоат олова 0,25 м.ч.

- кремний органический продукт «Тегостат 2770» - 2 м.ч.

Полученная композиция имеет белый цвет, содержание полимера - 6%, вязкость для разных примеров в пределах 2800-4000 сПз.

Состав реакционной смеси для получения эластичного пеноуретана для всех примеров одинаковый и содержит:

полиольную дисперсную композицию	- 100 м.ч.
добавки	- 2 м.ч.

смесь толуилендиизоцианат - 80/20 и полиизоцианат на основе метафенилендиизоцианат - 50 м.ч.

Свойства полученных эластичных пеноуретанов приведены в таблице 2.

Таблица 1 Свойства полимер-полиолов
№ опыта	Общее время 1 и 2 стадий, час	Вязкость при 25°С, сПз	Сухой остаток, %	Средний размер частиц полимера, мкм	Запах	Устойчивость дисперсии при 45°С в течение 30 суток
1	16	2950	40	3,3	слабый	+
2	16	3200	40	3,8	слабый	+
3	16	3250	40	3,5	-	+
4	16	3600	40	4	слабый	+
5	28	4100	40	5,7	нет	22

Таблица 2 Характеристики эластичных пеноуретанов, полученных из реакционных смесей составленных из полильных диспесных композиций (пример 6) с использованием полимер-полиолов, полученных в примерах 1-5
Показатели	Примеры
	1	2	3	4	5
Плотность, кг/м3	24	22	22,5	24,5	20
Упругость, %	37	34	33	36	32
Деформация сжатия под нагрузкой Н, кПа
10%	0,85	0,7	0,65	0,8	0,55
20%	2,0	1,7	1,7	1,9	1,57
40%	2,9	2,35	2,25	2,5	1,9

Сравнение показателей полимер-полиолов (таблица 1), полученных разными способами, показывает, что введение на второй стадии полимеризационных процессов улучшает стабильность полимер-полиола, снижает технологическое время его получения и отсюда энергозатраты на процесс (примеры 1-5).

Полученные полиольные дисперсные композиции на основе полимер-полиолов по примерам 1-4 позволяют получать эластичные пеноуретаны, превосходящие по свойствам, в первую очередь, по упругой деформации, аналогичные пеноуретаны, получаемые по прототипу.