применение кремнийорганического амина в качестве многофункциональной добавки для вспененных полиуретановых композиций

Формула изобретения

Применение кремнийорганического амина

a R' - насыщенный углеводород С _nН_m (n=2-8) в качестве многофункциональной добавки для вспененных полиуретановых композиций.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технологии получения пенополиуретанов.

Известна композиция для получения жесткого пенополиуретана (авт.св. №745909, кл. С08G 18/14, С08L 75/08, 1980, Бюл. №25), которая содержит, мас.ч.:

Простой гидроксилхлорсодержащий полиэфир	75-85
N'-тетраоксипропилендиамин	15-25

Блок-сополимер полиорганосилоксана

и полиоксисилоксана КЭП-21,	3-1,8
Фтортрихлорметан	30-45
Вода	0,5-1,0
Катализатор - n-бензохинон	0,5-2,5
Полиизоцианат	140-160

В известной композиции используют N'-тетраоксипропилендиамин в качестве азотосодержащего катализатора, а блок-сополимер полиорганосилоксана и полиоксисилоксана в качестве поверхностноактивного вещества - пенорегулятора.

Известна гидроксилсодержащая композиция для получения эластичного пенополиуретана (пат. RU №2143442, кл. С08G 18/48, С08L 75/08, 1999, Бюл. №36), которая содержит компоненты, масс.ч.:

Простой олигоэфир с ММ 4500-6000	70-95
Азотсодержащий катализатор
N, N, N',N'-тетрагидроксипропиленэтилендиамин	1,35-2,0
Кремнийорганический пеностабилизатор КЭП-2	0,005-2,0
Вода	3,0-4,2
Отходы эластичного пенополиуретана	5,0-30,0

В известной композиции азотсодержащий катализатор и кремнийорганический пеностабилизатор - два продукта, имеющие разные химические формулы, свойства и назначение.

Известна композиция для получения жесткого пенополуретана (авт.св. №1654316, кл. С08L 75/08, 1991, Бюл. №21), в которой смесь простых полиэфиров смешивают с глицерином, кремнийорганическим пенорегулятором, водой, трихлорфторметаном, трис-(2-хлорэтил)-фосфатом и диметилэтаноламином. Затем гидроксилсодержащий компонент с полиизоцианатом интенсивно смешивают.

В композиции азотсодержащий катализатор, кремнийорганический пеностабилизатор и сшивающий агент являются разными продуктами.

В качестве продукта, выполняющего как минимум две функции азотсодержащего катализатора и кремнийорганического пеностабилизатора, в пенополиуретановых композициях может быть использован кремнийорганический амин

где R и R' - радикалы.

Кроме того, кремнийорганический амин может быть использован вместо сшивающего агента - глицерина, однако полностью заменить глицерин не может.

Кремнийорганический амин получают следующим образом:

1 моль кремнийорганического амина АСОТ-2 (ТУ 6-02-1250-83), КрООТ-1 (пат. RU №223006, кл. С07F 7/10, 2004, Бюл. №16) перемешивают с 4 молями моноглицидилового эфира (бутилглицидилового (БГЭ) или 2 этилгексилглицидилового (Лапроксид 301Г) или другого эфира). Реакцию ведут при перемешивании в течение 10-14 часов. Полученные вещества имеют следующие свойства (таблица 1).

Характеристики кремнийорганических аминов.

Таблица 1
№	Показатели	Исходный кремнийорганический амин
		АСОТ-2		КрООТ-1
		БГЭ	Л-301Г	БГЭ	Л-301Г
1	Внешний вид	Жидкость желтоватая прозрачная
2	Плотность, г/см 3	1,13	1,16	1,25	1,27
3	Вязкость, сПз	600-630	620-660	610-650	650-700
4	Содержание третичного амина,	3,1	2,5	2,55	2,1
5	Содержание гидроксильных групп	7,57	6,06	6,20	5,15
6	Поверхностное натяжение, мН/м	25,1	25,8	25,7	26,6

При использовании кремнийорганического амина заявляемой формулы получен положительный эффект в композициях для получения жесткого эластичного пенополиуретана. Вместо азотсодержащего катализатора и кремнийорганического поверхностно-активного вещества - пеностабилизатора - было использовано одно вещество - кремнийорганический амин.

Отмеченный эффект использования кремнийорганического амина связан с его химическим строением и способностью выполнять многофункциональные действия. Это обусловлено, с одной стороны, способностью гидроксилсодержащих третичных аминов вступать в химическое взаимодействие с изоцианатной группой с образованием уретана или уретановой связи. С другой стороны, поверхностное натяжение, свойственное кремнийорганическому амину, близко для кремнийорганических блок-сополимеров типа КЭП-2 (ТУ 6-02-813-73), Tegostab EP-K-11 и других подобных материалов. Гидроксилсодержащий компонент хорошо смешивается с другими ингредиентами, и смесь стабильна во времени. Гидроксильные группы кремнийорганического амина, хотя и вступают в химическую реакцию сеткообразования жесткого пенополиуретана, однако их количество недостаточное для полной замены гидроксильных групп глицерина, поэтому глицерин может быть заменен только частично. Опыты, приведенные в таблицах 1 и 2, подтверждают вышевысказанные положения о применении кремнийорганического амина формулы

где R и R' - радикалы,

как многофункциональной добавки в гидроксилсодержащий компонент, способствующий пенополиуретанообразованию, позволяющей достичь стабилизирующего действия пенообразования, однородность пены и прочностные показатели пенополиуретана при упрощении состава композиции.

Таблица 2
Показатели жесткого пенополиуретана
№	Показатели	Опыты
		1	2	3	4	5	6
		м.ч.	м.ч.	м.ч.	м.ч.	м.ч.	м.ч.
1	Полимерполиол Лапрол 564	65	65	65	65	65	65
2	Полимерполиол Лапрол 4503	3	3	3	3	3	3
3	Глицерин	8	8	8	8	8	8
4	КЭП-2	1,5	-	1,5	-	-	-
5	Диметилэтаноламин	3,0	3,0	-	-	-	-
6	КОН	0,1	0,1	0,1	0,1	0,1	0,1
7	Н2 O	0,7	0,7	0,7	0,7	0,7	0,7
8	Фреон-11	6	6	6	6	6	6
9	Кремнийорганический амин		1,0	3,0	4,5	6,1	10
10	Полиизоцианат	95	95	95	95	95	95
11	Кажущаяся плотность, кг/м3	55	67	56	71	68	46
12	Предел прочности при сжатии, МПа	0,46	0,97	1,04	0,98	1,06	0,48
13	Удельная ударная вязкость, кг·см/см2	0,57	0,69	0,63	0,67	0,74	0,52

Таблица 3
Показатели эластичного пенополиуретана
№	Показатели	Опыты
		1	2	3	4
		м.ч.	м.ч.	м.ч.	м.ч.
1	Полимерполиол Лапрол 5003	89	89	89	89
2	N,N,N',N'-тетрагидроксипропиленэтилендиамин	1,8		1,8	-
3	КЭП-2	1,5	1,5	-	-
4	H2 O	3,0	3,0	3,0	3,0
5	Кремнийорганический амин	-	2,0	1,3	3,0
6	Полиизоцианат	100	100	100	100
7	Кажущаяся плотность, кг/м3	45-50	43-49	47-52	43-50
8	Предел прочности при растяжении, кПа	130-140	135-150	130-140	130-150
9	Относительное удлинение, %	90-100	90-110	85-100	95-110
10	Относительная остаточная деформация при 50% сжатии, %	2-3	2-3	3-4	2-3