RU2839249C1 - Polyol composition for producing rigid foamed polyurethane for heat insulation purposes - Google Patents
Polyol composition for producing rigid foamed polyurethane for heat insulation purposes Download PDFInfo
- Publication number
- RU2839249C1 RU2839249C1 RU2024126379A RU2024126379A RU2839249C1 RU 2839249 C1 RU2839249 C1 RU 2839249C1 RU 2024126379 A RU2024126379 A RU 2024126379A RU 2024126379 A RU2024126379 A RU 2024126379A RU 2839249 C1 RU2839249 C1 RU 2839249C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- koh
- hydroxyl number
- water
- polyol
- catalyst
- Prior art date
Links
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 48
- 229920005862 polyol Polymers 0.000 title claims abstract description 32
- 150000003077 polyols Chemical class 0.000 title claims abstract description 31
- 238000009413 insulation Methods 0.000 title claims abstract description 13
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 title abstract description 7
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 title abstract description 7
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 claims abstract description 33
- 229920005830 Polyurethane Foam Polymers 0.000 claims abstract description 29
- 239000011496 polyurethane foam Substances 0.000 claims abstract description 29
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 24
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 claims abstract description 21
- 229930006000 Sucrose Natural products 0.000 claims abstract description 20
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 20
- CZMRCDWAGMRECN-UGDNZRGBSA-N Sucrose Chemical compound O[C@H]1[C@H](O)[C@@H](CO)O[C@@]1(CO)O[C@@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O1 CZMRCDWAGMRECN-UGDNZRGBSA-N 0.000 claims abstract description 19
- 239000005720 sucrose Substances 0.000 claims abstract description 19
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims abstract description 15
- GOOHAUXETOMSMM-UHFFFAOYSA-N Propylene oxide Chemical compound CC1CO1 GOOHAUXETOMSMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- 239000006260 foam Substances 0.000 claims abstract description 11
- IMNIMPAHZVJRPE-UHFFFAOYSA-N triethylenediamine Chemical compound C1CN2CCN1CC2 IMNIMPAHZVJRPE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims abstract description 7
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims abstract description 7
- 239000004721 Polyphenylene oxide Substances 0.000 claims abstract description 6
- 229920000570 polyether Polymers 0.000 claims abstract description 6
- SZXQTJUDPRGNJN-UHFFFAOYSA-N dipropylene glycol Chemical compound OCCCOCCCO SZXQTJUDPRGNJN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 12
- 235000011187 glycerol Nutrition 0.000 claims description 9
- HQUQLFOMPYWACS-UHFFFAOYSA-N tris(2-chloroethyl) phosphate Chemical compound ClCCOP(=O)(OCCCl)OCCCl HQUQLFOMPYWACS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000003063 flame retardant Substances 0.000 claims description 5
- -1 amino polyol Chemical class 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 229960004793 sucrose Drugs 0.000 abstract 2
- BBEAQIROQSPTKN-UHFFFAOYSA-N antipyrene Natural products C1=CC=C2C=CC3=CC=CC4=CC=C1C2=C43 BBEAQIROQSPTKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 abstract 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 abstract 1
- 235000013681 dietary sucrose Nutrition 0.000 abstract 1
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 72
- 239000000047 product Substances 0.000 description 13
- WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N Formaldehyde Chemical compound O=C WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 238000005187 foaming Methods 0.000 description 7
- PIICEJLVQHRZGT-UHFFFAOYSA-N Ethylenediamine Chemical compound NCCN PIICEJLVQHRZGT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- UEEJHVSXFDXPFK-UHFFFAOYSA-N N-dimethylaminoethanol Chemical compound CN(C)CCO UEEJHVSXFDXPFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- IGFHQQFPSIBGKE-UHFFFAOYSA-N Nonylphenol Natural products CCCCCCCCCC1=CC=C(O)C=C1 IGFHQQFPSIBGKE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 101800000789 Protease-polymerase p70 Proteins 0.000 description 4
- 101800000786 Protease-polymerase p76 Proteins 0.000 description 4
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- ZBCBWPMODOFKDW-UHFFFAOYSA-N diethanolamine Chemical compound OCCNCCO ZBCBWPMODOFKDW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000012972 dimethylethanolamine Substances 0.000 description 4
- 238000001879 gelation Methods 0.000 description 4
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 229960002887 deanol Drugs 0.000 description 3
- 239000012973 diazabicyclooctane Substances 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 3
- SNQQPOLDUKLAAF-UHFFFAOYSA-N nonylphenol Chemical compound CCCCCCCCCC1=CC=CC=C1O SNQQPOLDUKLAAF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229920001228 polyisocyanate Polymers 0.000 description 3
- 239000005056 polyisocyanate Substances 0.000 description 3
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 3
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 2
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000002329 infrared spectrum Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- DUUPDCPVCHSTFF-UHFFFAOYSA-N nonane Chemical compound [CH2]CCCCCCCC DUUPDCPVCHSTFF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 235000011007 phosphoric acid Nutrition 0.000 description 2
- 229920005906 polyester polyol Polymers 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 2
- WSLDOOZREJYCGB-UHFFFAOYSA-N 1,2-Dichloroethane Chemical compound ClCCCl WSLDOOZREJYCGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CTKINSOISVBQLD-UHFFFAOYSA-N Glycidol Chemical compound OCC1CO1 CTKINSOISVBQLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004566 IR spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 238000006683 Mannich reaction Methods 0.000 description 1
- AFCARXCZXQIEQB-UHFFFAOYSA-N N-[3-oxo-3-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)propyl]-2-[[3-(trifluoromethoxy)phenyl]methylamino]pyrimidine-5-carboxamide Chemical compound O=C(CCNC(=O)C=1C=NC(=NC=1)NCC1=CC(=CC=C1)OC(F)(F)F)N1CC2=C(CC1)NN=N2 AFCARXCZXQIEQB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 1
- 229920001400 block copolymer Polymers 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 1
- 210000003850 cellular structure Anatomy 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 125000004185 ester group Chemical group 0.000 description 1
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 1
- 150000002170 ethers Chemical class 0.000 description 1
- 230000009970 fire resistant effect Effects 0.000 description 1
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003301 hydrolyzing effect Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000012774 insulation material Substances 0.000 description 1
- 239000012948 isocyanate Substances 0.000 description 1
- 150000002513 isocyanates Chemical class 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- RTWNYYOXLSILQN-UHFFFAOYSA-N methanediamine Chemical compound NCN RTWNYYOXLSILQN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000001570 methylene group Chemical group [H]C([H])([*:1])[*:2] 0.000 description 1
- 239000011490 mineral wool Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000004433 nitrogen atom Chemical group N* 0.000 description 1
- 238000010534 nucleophilic substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 229960004692 perflenapent Drugs 0.000 description 1
- NJCBUSHGCBERSK-UHFFFAOYSA-N perfluoropentane Chemical compound FC(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)F NJCBUSHGCBERSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000001997 phenyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(*)C([H])=C1[H] 0.000 description 1
- 238000010992 reflux Methods 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 description 1
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 238000003419 tautomerization reaction Methods 0.000 description 1
- 230000004580 weight loss Effects 0.000 description 1
Abstract
Description
Изобретение относится к химии жестких пенополиуретанов (ППУ) теплоизоляционного назначения, а именно к реакционноспособным по отношению к изоцианату композициям, используемым для получения указанных полиуретановых систем.The invention relates to the chemistry of rigid polyurethane foams (PUF) for thermal insulation purposes, namely to compositions reactive with respect to isocyanate, used to obtain the said polyurethane systems.
Жесткие ППУ заливочного типа широко используются в качестве теплоизоляционного материала. Примеры таких применений включают теплоизоляцию трубопроводов различного назначения и резервуаров промышленных установок, изоляцию холодильников и наружную теплоизоляцию, герметизации зданий и сооружений в строительной промышленности. Жесткий ППУ создает качественную изоляцию, которая обеспечивает высокую механическую прочность конструкции в сочетании с низкой теплопроводностью, по сравнению с минеральной ватой и другими аналогичными материалами.Rigid polyurethane foam of the pouring type is widely used as a thermal insulation material. Examples of such applications include thermal insulation of pipelines of various purposes and tanks of industrial installations, insulation of refrigerators and external thermal insulation, sealing of buildings and structures in the construction industry. Rigid polyurethane foam creates high-quality insulation that provides high mechanical strength of the structure in combination with low thermal conductivity, compared to mineral wool and other similar materials.
Основным фактором, определяющим конечные свойства жесткого ППУ является природа исходных материалов, в частности, важен состав полиольного компонента.The main factor determining the final properties of rigid polyurethane foam is the nature of the source materials, in particular, the composition of the polyol component is important.
Известна композиция для получения жесткого ППУ, предназначенная для изоляции тепло-, газо- и нефтепроводов, холодильных установок и различных строительных объектов (патент RU 2343165, МПК C08G 18/16, C08G 18/48, 10.01.2009).A composition for producing rigid polyurethane foam is known, intended for insulating heat, gas and oil pipelines, refrigeration units and various construction projects (patent RU 2343165, IPC C08G 18/16, C08G 18/48, 10.01.2009).
Композиция включает следующие компоненты, мас. %:The composition includes the following components, wt. %:
Недостатком полученного ППУ являются низкий предел прочности на сжатие и повышенная плотность, приводящая к увеличению коэффициента теплопроводности за счет вклада теплопроводности самого полимера (Газонаполненные полимеры: учебное пособие / И.Н. Бакирова, Л.А. Зенитова. Казань: Изд-во Казан. гос. технол. ун-та, 2009. - С.82, 83.)The disadvantage of the obtained polyurethane foam is its low compressive strength and increased density, which leads to an increase in the thermal conductivity coefficient due to the contribution of the thermal conductivity of the polymer itself (Gas-filled polymers: a textbook / I.N. Bakirova, L.A. Zenitova. Kazan: Publishing house of the Kazan State Technological University, 2009. - P. 82, 83.)
Известна композиция для получения жесткого ППУ предназначенная для изоляции тепло-, газо- и нефтепроводов, холодильных установок (патент RU 2144545, МПК C08G 18/16, 18/48, 07.08.1997 г.). Композиция включает следующие компоненты, мас.ч.:A composition for producing rigid polyurethane foam intended for insulating heat, gas and oil pipelines, refrigeration units is known (patent RU 2144545, IPC C08G 18/16, 18/48, 07.08.1997). The composition includes the following components, in parts by weight:
Недостатком полученного ППУ являются низкий предел прочности на сжатие.The disadvantage of the obtained polyurethane foam is its low compressive strength.
Известна полиольная композиция для получения жестких ППУ теплоизоляционного назначения (патент RU 2339663, МПК C08L 71/02, C08G 18/48, 05.06.2007). Композиция содержит четыре полиола:A polyol composition for producing rigid polyurethane foam for thermal insulation purposes is known (patent RU 2339663, IPC C08L 71/02, C08G 18/48, 05.06.2007). The composition contains four polyols:
- продукт взаимодействия окиси пропилена с водным раствором этилендиамина с гидроксильным числом в пределах 729-800 мг КОН/г и динамической вязкостью при температуре 50°С в пределах 1500-2000 мПа⋅с (Лапромол 294),- a product of the interaction of propylene oxide with an aqueous solution of ethylenediamine with a hydroxyl number in the range of 729-800 mg KOH/g and a dynamic viscosity at a temperature of 50°C in the range of 1500-2000 mPa⋅s (Lapromol 294),
- простой полиэфир на основе окиси пропилена и глицерина с гидроксильным числом 480 мг КОН/г и динамической вязкостью при температуре 25°С в пределах 400-500 мПа⋅с (Лапрол 373),- a simple polyester based on propylene oxide and glycerin with a hydroxyl number of 480 mg KOH/g and a dynamic viscosity at a temperature of 25°C within 400-500 mPa⋅s (Laprol 373),
- сахарозный полиэфир - продукт оксипропилирования смеси сахарозы и воды с гидроксильным числом в пределах 400-450 мг КОН/г и динамической вязкостью при температуре 25°С в пределах 2000-3000 мПа⋅с (Полиур А-01) или простой полиэфир на основе окиси пропилена и сахарозной системы с гидроксильным числом в пределах 465-515 мг КОН/г и динамической вязкостью при температуре 25°С в пределах 7500-11500 мПа⋅с (Лапрол ЭС-564),- sucrose polyester - a product of oxypropylation of a mixture of sucrose and water with a hydroxyl number in the range of 400-450 mg KOH/g and a dynamic viscosity at a temperature of 25°C in the range of 2000-3000 mPa⋅s (Polyur A-01) or a simple polyester based on propylene oxide and a sucrose system with a hydroxyl number in the range of 465-515 mg KOH/g and a dynamic viscosity at a temperature of 25°C in the range of 7500-11500 mPa⋅s (Laprol ES-564),
- полиэфир из смеси полиолов с гидроксильным числом в пределах 329-461 мг КОН/г и вязкостью по вискозиметру В3-246 при температуре 20°С, равную 60 с (Полиур А3-20),- polyester from a mixture of polyols with a hydroxyl number in the range of 329-461 mg KOH/g and a viscosity according to a B3-246 viscometer at a temperature of 20°C equal to 60 s (Polyur A3-20),
- антипиреновую добавку - три-(β-хлорэтил) фосфат при следующем соотношении компонентов, мас. %:- a fire retardant additive - tri-(β-chloroethyl) phosphate in the following ratio of components, wt. %:
Недостатками жесткого ППУ, полученного с использованием указанной полиольной композиции, являются длительное время старта, замедляющее процесс получения формованного изделия из жесткого ППУ и повышенная плотность (88-90 кг/м3), приводящая к увеличению коэффициента теплопроводности.The disadvantages of rigid polyurethane foam obtained using the specified polyol composition are a long start-up time, which slows down the process of obtaining a molded product from rigid polyurethane foam, and increased density (88-90 kg/ m3 ), which leads to an increase in the thermal conductivity coefficient.
Известна быстрореагирующая композиция для приготовления твердой полиуретановой пены низкой плотности (патент 2557234, C08G 18/42, C08G 18/48, C08G 18/64, C08G 101/00, C08J 9/04, опуб. 22.10.2010). Полиольный компонент композиции включает сложный полиэфирполиол с гидроксильным числом 100-450 мг КОН/г, полиол Манниха с гидроксильным числом 160-750 мг КОН/г и простой полиэфирполиол, где сложный полиэфирполиол составляет 3,0-20 мас. % от общей массы смешанного полиола, и полиол Манниха составляет 3-30 мас. % от общей массы смешанного полиола, при этом остаток представляет собой простой полиэфирполиол.A fast-reacting composition for preparing a low-density rigid polyurethane foam is known (patent 2557234, C08G 18/42, C08G 18/48, C08G 18/64, C08G 101/00, C08J 9/04, published 22.10.2010). The polyol component of the composition includes a polyester polyol with a hydroxyl number of 100-450 mg KOH/g, a Mannich polyol with a hydroxyl number of 160-750 mg KOH/g and a polyether polyol, wherein the polyether polyol constitutes 3.0-20 wt. % of the total weight of the mixed polyol, and the Mannich polyol constitutes 3-30 wt. % of the total weight of the mixed polyol, wherein the remainder is a polyether polyol.
Недостатком жесткого ППУ, полученного с использованием указанного полиольного компонента является низкая гидролитическая устойчивость, поскольку в состав композиции входит сложный полиэфирполиол, сложноэфирные группы которого подвержены гидролизу (см. с. 11 Любартович С.А., Морозов Ю.Л., Третьяков О.Б. Реакционное формование полиуретанов / М.: Химия, 1990).The disadvantage of rigid polyurethane foam obtained using the specified polyol component is low hydrolytic stability, since the composition includes a complex polyester polyol, the ester groups of which are subject to hydrolysis (see p. 11 Lyubartovich S.A., Morozov Yu.L., Tretyakov O.B. Reaction molding of polyurethanes / Moscow: Chemistry, 1990).
Наиболее близкой к заявляемой композиции по составу и технической сущности является полиольная композиция для получения жесткого пенополиуретана, предназначенного для теплоизоляции (патент RU 2534536, МПК C08L 71/02, 23.07.2013 г.). Композиция содержит три полиола:The closest to the claimed composition in composition and technical essence is a polyol composition for obtaining rigid polyurethane foam intended for thermal insulation (patent RU 2534536, IPC C08L 71/02, 23.07.2013). The composition contains three polyols:
продукт взаимодействия окиси пропилена с водным раствором этилендиамина с гидроксильным числом в пределах 700-800 мг КОН/г (Лапромол 294), простой полиэфир на основе окиси пропилена и глицерина с гидроксильным числом 430-480 мг КОН/г (Лапрол 373), сахарозный полиэфир - продукт оксипропилирования смеси сахарозы и воды с гидроксильным числом в пределах 480-520 мг КОН/г (Пропол 490), антипиреновую добавку - три-(β-хлорэтил) фосфат, катализатор диметилэтаноламин, пенорегулятор, воду при следующем соотношении компонентов, мас. %:a product of the interaction of propylene oxide with an aqueous solution of ethylenediamine with a hydroxyl number in the range of 700-800 mg KOH/g (Lapromol 294), a simple polyester based on propylene oxide and glycerin with a hydroxyl number of 430-480 mg KOH/g (Laprol 373), sucrose polyester - a product of oxypropylation of a mixture of sucrose and water with a hydroxyl number in the range of 480-520 mg KOH/g (Propol 490), a fire retardant additive - tri-(β-chloroethyl) phosphate, a catalyst dimethylethanolamine, a foam regulator, water in the following ratio of components, wt. %:
Недостатками ППУ, полученного с применением известной полиольной композиции, являются высокий коэффициент теплопроводности, низкий предел прочности при сжатии и невысокая термостойкость.The disadvantages of polyurethane foam obtained using a known polyol composition are a high thermal conductivity coefficient, low compressive strength and low heat resistance.
Технической проблемой является создание полиольной композиции для получения жесткого пенополиуретана теплоизоляционного назначения с низким значением коэффициента теплопроводности, повышенными термостойкостью и прочностью на сжатие.The technical problem is the creation of a polyol composition for obtaining rigid polyurethane foam for thermal insulation purposes with a low thermal conductivity coefficient, increased heat resistance and compressive strength.
Техническая проблема решается полиольной композицией для получения жесткого жесткого пенополиуретана теплоизоляционного назначения, включающей аминополиол, простой полиэфир на основе окиси пропилена и глицерина с гидроксильным числом 430-480 мг КОН/г, сахарозный полиэфир - продукт оксипропилирования смеси сахарозы и воды с гидроксильными числом 480-520 мг КОН/г, антипиреновую добавку - три-(β-хлорэтил) фосфат, пенорегулятор, катализатор и воду, в которой в качестве аминополиола композиция содержит соединение структурной формулы The technical problem is solved by a polyol composition for obtaining rigid polyurethane foam for thermal insulation purposes, including an aminopolyol, a simple polyester based on propylene oxide and glycerin with a hydroxyl number of 430-480 mg KOH/g, sucrose polyester - a product of oxypropylation of a mixture of sucrose and water with a hydroxyl number of 480-520 mg KOH/g, a fire retardant additive - tri-(β-chloroethyl) phosphate, a foam regulator, a catalyst and water, in which the composition contains a compound of the structural formula as an aminopolyol
а в качестве катализатора – продукт, состоящий из 33 мас.% триэтилендиамина и 67 мас.% дипропиленгликоля, при следующем содержании компонентов, мас. %:and as a catalyst - a product consisting of 33 wt.% triethylenediamine and 67 wt.% dipropylene glycol, with the following content of components, wt. %:
Технический результат заключается в снижении коэффициента теплопроводности и повышении термостойкости и прочности на сжатие жесткого ППУ.The technical result consists in reducing the thermal conductivity coefficient and increasing the heat resistance and compressive strength of rigid polyurethane foam.
Краткая характеристика компонентов.Brief description of components.
Простой полиэфир на основе окиси пропилена и глицерина с гидроксильным числом в пределах 430-480 мг КОН/г - Лапрол 373 (ТУ 2226-017-10488057-94)/Simple polyester based on propylene oxide and glycerin with a hydroxyl number in the range of 430-480 mg KOH/g - Laprol 373 (TU 2226-017-10488057-94)/
Сахарозный полиэфир – продукт оксипропилирования смеси сахарозы и воды с гидроксильным числом в пределах 480-520 мг КОН/г - Пропол 490 от Yadong group.Sucrose polyester is a product of oxypropylation of a mixture of sucrose and water with a hydroxyl number in the range of 480-520 mg KOH/g - Propol 490 from Yadong group.
Для придания огнестойких свойств в композицию вводили антипиреновую добавку - три-(β-хлорэтил) – полный эфир ортофосфорной кислоты и этиленхлорида, вязкостью 60-72 мПа⋅с, от компании «ОКАХИМ». Также добавка обладает пластифицирующим действием.To impart fire-resistant properties, a fire retardant additive was introduced into the composition - tri-(β-chloroethyl) - a full ester of orthophosphoric acid and ethylene chloride, with a viscosity of 60-72 mPa⋅s, from the company "OKAHIM". The additive also has a plasticizing effect.
Для обеспечения оптимальных характеристик процесса вспенивания (время старта, гелеобразования) в состав композиции вводили аминный катализатор от Evonik, состоящий из 33% триэтилендиамина и 67% дипропиленгликоля DABCO LV-33.To ensure optimal characteristics of the foaming process (start time, gelation), an amine catalyst from Evonik was added to the composition, consisting of 33% triethylenediamine and 67% dipropylene glycol DABCO LV-33.
Для стабилизации ячеистой структуры в процессе вспенивания в композиции использовали пенорегулятор DABCO DC 197.To stabilize the cellular structure during the foaming process, the DABCO DC 197 foam regulator was used in the composition.
Соединение структурной формулыCompound structural formula
получено конденсацией нонилфенола, диэтаноламина и водного раствора формальдегида и представляет собой светло-коричневую вязкую жидкость с гидроксильным числом 617 мг КОН/г.obtained by condensation of nonylphenol, diethanolamine and an aqueous solution of formaldehyde and is a light-brown viscous liquid with a hydroxyl number of 617 mg KOH/g.
Синтез указанного соединения проводили по реакции Манниха путем конденсации нонилфенола, диэтаноламина и водного раствора формальдегида (см. с. 385 М. Ionescu. Chemistry and technology of polyols for polyurethanes /Shawbury: Rapra Technology Limited, 2005.). Механизм данной реакции основан на нуклеофильном замещении и проходит в две стадии. На первой стадии протекает реакция между формальдегидом и диэтаноламином. На второй стадии - анион нонилфенола в татутомерной форме с отрицательным зарядом в ядре атакует атом углеродметиленовой группы метилендиамина. Происходит таутомеризация с образованием соединения.The synthesis of the specified compound was carried out by the Mannich reaction by condensation of nonylphenol, diethanolamine and an aqueous solution of formaldehyde (see p. 385 M. Ionescu. Chemistry and technology of polyols for polyurethanes /Shawbury: Rapra Technology Limited, 2005.). The mechanism of this reaction is based on nucleophilic substitution and occurs in two stages. In the first stage, a reaction occurs between formaldehyde and diethanolamine. In the second stage, the nonylphenol anion in the tautomeric form with a negative charge in the nucleus attacks the carbon atom of the methylene group of methylenediamine. Tautomerization occurs with the formation of the compound.
В четырехгорлую колбу на 1 л, снабженную мешалкой и обратным холодильником, приливали нонилфенол 183,62 г, диэтаноламин 178,94 г и катализатор ортофосфорную кислоту 0,266 г. Полученную смесь нагревали до 50°С и в течение 30-40 минут прикапывали формалин 136,82 г, поддерживая температуру 50-70°С. Далее синтез проводили при 60°С в течение 2 часов. Затем катализатор нейтрализовали гидроксидом калия. Выделяющуюся в ходе синтеза воду, отгоняли под вакуумом при 110°С.Into a four-necked 1 l flask equipped with a stirrer and reflux condenser were added 183.62 g of nonylphenol, 178.94 g of diethanolamine and 0.266 g of orthophosphoric acid catalyst. The resulting mixture was heated to 50°C and 136.82 g of formalin was added dropwise over 30-40 minutes, maintaining the temperature at 50-70°C. The synthesis was then carried out at 60°C for 2 hours. Then the catalyst was neutralized with potassium hydroxide. The water released during the synthesis was distilled off under vacuum at 110°C.
Полученный продукт представляет собой соединение формулыThe resulting product is a compound of the formula
структура которого подтверждена методами ИК-спектроскопии и химического анализа.the structure of which has been confirmed by IR spectroscopy and chemical analysis.
ИК-спектры снимали на приборе Nicolet iS 10 в диапазоне длин волн 500-4000 см-1. Гидроксильное число определяли согласно ГОСТ 25261-82 «Полиэфиры простые и сложные для полиуретанов. Метод определения гидроксильного числа».IR spectra were recorded on a Nicolet iS 10 device in the wavelength range of 500-4000 cm -1 . The hydroxyl number was determined according to GOST 25261-82 "Ethers and complex polyesters for polyurethanes. Method for determining the hydroxyl number".
На фиг.1 показан ИК-спектр синтезированного соединения. Анализ спектра, показывает наличие полосы поглощения в области длин волн 3341 см-1, соответствующей валентным колебаниям спиртовой ОН-группы. Фиксируется полоса поглощения 1255 см-1, характерная валентным колебаниям С-О связи фенольного гидроксила. Полоса в области 1032 см-1 указывает на присутствие в соединении третичного атома азота. В спектре также присутствуют полосы поглощения, характерные для бензольного кольца: 1607 см-1, 1480 см-1 - валентные колебания С-С связи. Наличие полос поглощения в области 1456 см-1, 1375 см-1, 1295 см-1 обусловлено деформационными колебаниями группы СН3 нонильного радикала, а область с максимумами 771 см-1, 731 см-1 соответствует деформационным колебаниям группы CH2 нонильного радикала.Fig. 1 shows the IR spectrum of the synthesized compound. Analysis of the spectrum shows the presence of an absorption band in the wavelength region of 3341 cm -1 , corresponding to the stretching vibrations of the alcohol OH group. An absorption band of 1255 cm -1 is recorded, characteristic of the stretching vibrations of the C-O bond of the phenolic hydroxyl. The band in the region of 1032 cm -1 indicates the presence of a tertiary nitrogen atom in the compound. The spectrum also contains absorption bands characteristic of the benzene ring: 1607 cm -1 , 1480 cm -1 - stretching vibrations of the C-C bond. The presence of absorption bands in the region of 1456 cm -1 , 1375 cm -1 , 1295 cm -1 is due to deformation vibrations of the CH 3 group of the nonyl radical, and the region with maxima of 771 cm -1 , 731 cm -1 corresponds to deformation vibrations of the CH 2 group of the nonyl radical.
Гидроксильное число полученного соединения составило 617 мгКОН/г, что близко к теоретическому 616,5 мгКОН/г.The hydroxyl number of the obtained compound was 617 mgKOH/g, which is close to the theoretical 616.5 mgKOH/g.
Таким образом, ИК-спектроскопический анализ синтезированного продукта, а также значения гидроксильного числа в нем указывают на соответствие полученного соединения структуреThus, the IR spectroscopic analysis of the synthesized product, as well as the hydroxyl number values in it, indicate that the obtained compound corresponds to the structure
. .
Примеры осуществления изобретения.Examples of implementation of the invention.
Пример 1.Example 1.
В емкость с якорной мешалкой загружают синтезированное соединение - 10,0 г, Лапрол 373 - 56,0 г, Пропол 490 - 20,0 г, три-(β-хлорэтил) фосфат - 10,5 г, катализатор - 0,5 г, пенорегулятор марки DC 197-1,0 г и воду - 2,0 г. Затем массу перемешивают в течение 30 минут при комнатной температуре.The synthesized compound (10.0 g), Laprol 373 (56.0 g), Propol 490 (20.0 g), tri-(β-chloroethyl) phosphate (10.5 g), catalyst (0.5 g), DC 197 foam regulator (1.0 g) and water (2.0 g) are loaded into a container with an anchor stirrer. The mass is then stirred for 30 minutes at room temperature.
Примеры 2-5 аналогичны примеру 1, при этом варьируется содержание компонентов (см. таблицу 1).Examples 2-5 are similar to example 1, but the content of components varies (see Table 1).
Пример 6 (по прототипу).Example 6 (based on the prototype).
Для корректного сравнения свойств ППУ, полученных на основе полиольных композиций, приготовили полиольную композицию по прототипу.To correctly compare the properties of polyurethane foam obtained on the basis of polyol compositions, a polyol composition was prepared according to the prototype.
В емкость с якорной мешалкой загружают продукт взаимодействия окиси пропилена с водным раствором этилендиамина с гидроксильным числом в пределах 700-800 мг КОН/г (Лапромол 294) - 10,0 г, простой полиэфир на основе окиси пропилена и глицерина с гидроксильным числом 430-480 мг КОН/г (Лапрол 373) - 56,0 г, сахарозный полиэфир (пропол 490) - 20,0 г, три-(β-хлорэтил) фосфат - 10,5 г, катализатор - 0,5 г, пенорегулятор марки DC 197 - 1,0 г и воду - 2,0 г. Затем производят перемешивание в течение 30 минут.The reaction product of propylene oxide with an aqueous solution of ethylenediamine with a hydroxyl number in the range of 700-800 mg KOH/g (Lapromol 294) - 10.0 g, a simple polyester based on propylene oxide and glycerin with a hydroxyl number of 430-480 mg KOH/g (Laprol 373) - 56.0 g, sucrose polyester (Propol 490) - 20.0 g, tri-(β-chloroethyl) phosphate - 10.5 g, catalyst - 0.5 g, foam regulator brand DC 197 - 1.0 g and water - 2.0 g are loaded into a container with an anchor stirrer. Then stirring is performed for 30 minutes.
Состав полученных полиольных композиций приведен в таблице 1.The composition of the obtained polyol compositions is given in Table 1.
прототип6
prototype
Жесткий ППУ получали путем смешения полиольной композиции с полиизоционатом в течение 10 сек. Полученную смесь заливали в форму. При этом определяли технологические параметры вспенивания: время старта, время гелеобразования и время подъема. После термостатирования системы при комнатной температуре в течение 24 часов образец извлекали из формы и определяли эксплуатационные свойства.Rigid polyurethane foam was obtained by mixing the polyol composition with polyisocyanate for 10 seconds. The resulting mixture was poured into a mold. In this case, the technological parameters of foaming were determined: start time, gelation time, and rise time. After thermostatting the system at room temperature for 24 hours, the sample was removed from the mold and its operational properties were determined.
Технологические и эксплуатационные свойства жестких ППУ определяли в соответствие с ГОСТ:The technological and operational properties of rigid polyurethane foam were determined in accordance with GOST:
- время старта, время гелеобразования, время подъема, плотность свободного вспенивания, предел прочности при сжатии и коэффициент теплопроводности - ГОСТ 59561-2021,- start time, gelation time, rise time, free foaming density, compressive strength and thermal conductivity coefficient - GOST 59561-2021,
- термостойкость оценивали по температуре начала потери массы - ГОСТ 29127-91.- heat resistance was assessed based on the temperature at which weight loss began - GOST 29127-91.
В таблице 2 приведены технологические параметры вспенивания и свойства жестких ППУ, полученных на основе заявляемых смесей, в сравнении с прототипом.Table 2 shows the technological parameters of foaming and the properties of rigid polyurethane foam obtained on the basis of the claimed mixtures, in comparison with the prototype.
Анализ данных таблицы 2 показывает, что жесткий ППУ, полученный на основе предлагаемой полиольной композиции, характеризуется меньшим коэффициентом теплопроводности за счет меньшего значения плотности в сравнении с прототипом, более высокой температурой начала потери массы, т.е. более высокой термостойкостью, и большей прочностью при сжатии. При этом процесс вспенивания ускоряется (снижаются технологические параметры вспенивания: время старта, время гелеобразования и время подъема), что позволяет получить больше продукции (ППУ) в единицу времени.The analysis of the data in Table 2 shows that the rigid polyurethane foam obtained on the basis of the proposed polyol composition is characterized by a lower thermal conductivity coefficient due to a lower density value in comparison with the prototype, a higher temperature of the onset of mass loss, i.e. higher heat resistance, and greater compressive strength. At the same time, the foaming process is accelerated (the technological parameters of foaming are reduced: start time, gelation time and rise time), which allows obtaining more products (polyurethane foam) per unit of time.
Таким образом, заявленная полиольная композиция позволяет получать жесткий ППУ теплоизоляционного назначения с пониженным коэффициентом теплопроводности, повышенной термостойкостью и более высокой прочностью при сжатии.Thus, the claimed polyol composition makes it possible to obtain rigid polyurethane foam for thermal insulation purposes with a reduced thermal conductivity coefficient, increased heat resistance and higher compressive strength.
Claims (4)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2839249C1 true RU2839249C1 (en) | 2025-04-28 |
Family
ID=
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2534536C1 (en) * | 2013-07-23 | 2014-11-27 | АйПи ПОЛИУРЕТАН ТЕКНОЛОДЖИС ЛТД | Polyol composition for obtaining hard foam polyurethane for production of shell |
| RU2557234C2 (en) * | 2010-10-22 | 2015-07-20 | Наньцзин Хунбаоли Полиуритэйн Ко., Лтд. | Fast-reacting composition for preparation of low-density solid polyurethane foam |
| JP2020033502A (en) * | 2018-08-31 | 2020-03-05 | 旭有機材株式会社 | Chemical composition for polyurethane foam |
| RU2798597C2 (en) * | 2018-09-13 | 2023-06-23 | ХАНТСМЭН ИНТЕРНЭШНЛ ЭлЭлСи | Polyurethane insulating foam composition containing stabilizer compound |
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2557234C2 (en) * | 2010-10-22 | 2015-07-20 | Наньцзин Хунбаоли Полиуритэйн Ко., Лтд. | Fast-reacting composition for preparation of low-density solid polyurethane foam |
| RU2534536C1 (en) * | 2013-07-23 | 2014-11-27 | АйПи ПОЛИУРЕТАН ТЕКНОЛОДЖИС ЛТД | Polyol composition for obtaining hard foam polyurethane for production of shell |
| JP2020033502A (en) * | 2018-08-31 | 2020-03-05 | 旭有機材株式会社 | Chemical composition for polyurethane foam |
| RU2798597C2 (en) * | 2018-09-13 | 2023-06-23 | ХАНТСМЭН ИНТЕРНЭШНЛ ЭлЭлСи | Polyurethane insulating foam composition containing stabilizer compound |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| IONESCU M. Chemistry and technology of polyols for polyurethanes // Rapra Technology, 2005, P. 605. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2467025C2 (en) | Polyols, initiated with cis- and/or trans-ortho-cyclohexanediamine, and rigid polyurethane foam plastics, manufactured from them | |
| EP3044247B1 (en) | Pipa based combustion-modified polyurethane foam | |
| KR19990030102A (en) | Thermally stable rigid foams based on isocyanates with low brittleness and low thermal conductivity | |
| US6833390B2 (en) | Process for preparing closed-cell water-blown rigid polyurethane foams having improved mechanical properties | |
| CN114174366B (en) | Polyurethane foam with improved combustion properties | |
| EP3883981A1 (en) | Rigid polyurethane foams comprising a siloxane rich nucleating agent | |
| JP2018508637A (en) | Isocyanate-reactive formulations for rigid polyurethane foams | |
| CN107880314B (en) | Composite flame retardant and polyurethane material containing same | |
| US5397810A (en) | Polyol, polyurethane resin and utilization thereof | |
| EP0778302B1 (en) | Polyether polyol for preparing rigid polyurethane foams | |
| KR930005135B1 (en) | Polyurethane resin and its use | |
| JPH07196838A (en) | Expansion-curable phenolic resin composition | |
| EP4259681A1 (en) | Polyetherester polyol and use thereof for producing polyurethane rigid foam materials | |
| RU2839249C1 (en) | Polyol composition for producing rigid foamed polyurethane for heat insulation purposes | |
| WO2014037558A1 (en) | Process for the preparation of a polyol composition | |
| EP0409599A2 (en) | Polyol, polyurethane resin and utilization thereof | |
| JP2001526728A (en) | Rigid polyurethane foam | |
| WO2024129344A1 (en) | Polyurethane foam-forming reaction mixtures, polyurethane foams formed therefrom, and methods for their production and use | |
| US5198475A (en) | Polyol and utilization thereof | |
| CN118994559B (en) | A modified polyether polyol and its preparation method, as well as polyurethane foam materials. | |
| JP2002293871A (en) | Rigid polyurethane foam and production method thereof | |
| RU2634482C1 (en) | Method for producing rigid foam polyurethane | |
| US20220282024A1 (en) | Metal polyols for use in a polyurethane polymer | |
| CN112135852A (en) | Polyisocyanate components, polyurethane foam systems and articles made therefrom | |
| KR102893404B1 (en) | Rigid polyurethane foam comprising a nucleating agent rich in siloxane |