Домой Регистрация
Приветствуем вас, Гость



Форма входа

Население


Вступайте в нашу группу Вконтакте! :)




ПОИСК


Опросник
Используете ли вы афоризмы и цитаты в своей речи?
Проголосовало 514 человек


Изоцианат и полиол что это такое


Что такое пенополиуретан - ОАО ДКС РИАТ

Пенополиуретан (ППУ) – это одна из разновидностей газонаполненных пластмасс (пенопластов), которая получается  в процессе вспенивания вступивших в химическую реакцию двух жидкостей (А полиола и В изоционата).

После смешивания этих двух компонентов,  начинается химическая реакция, в результате которой первоначально жидкая композиция вспенивается и через определенное время застывает, образуя твердый материал. Получившийся жесткий пенополиуретан имеет закрытоячеистую структуру, заполненную в основном углекислым газом (который выделяется при химической реакции),  воздухом или другим газом. При этом сам твердый материал составляет примерно 2-7% в общем объеме пенополиуретана (в зависимости от требуемой  плотности), а все остальное –  газ. Изолированные друг от друга ячейки диаметром 1,0-2,0 мм, заполненные  газом, служат идеальной теплоизоляцией, придавая пенополиуретану  исключительные свойства, что делает его теплоизоляционным материалом № 1 в мире.

История открытия пенополиуретана

Первый органический изоцианат был синтезирован Вюрцем в 1849 году реакцией органических сульфатов с солями циановой кислоты: R₂SO₄ + 2KNCO → 2RNCO + K₂SO₄. В начале 30-х годов Карозерс (США) провел исследования по синтезу полиамидов. На основании этих исследований в концерне “I.G.Farbenindustrie” (Германия) начались работы по созданию полимерных материалов, подобных полиамидам. В результате были изобретены новые полимеры – полиуретаны.

В 1937 году Байер с сотрудниками синтезировали полиуретановые эластомеры взаимодействием диизоцианатов с различными гидроксилсодержащими соединениями (полиолами). Затем на основе этих композиций они получили жесткие и эластичные пенополиуретаны. Работы того периода преследовали цель заменить полиуретанами такие стратегические материалы, как натуральный каучук, сталь, пробку. С того времени эта область химии полимеров развивалась бурными темпами. В разработку химии ПУ внесли вклад практически все промышленно развитые страны.

В нашей стране интенсивные исследования в этом направлении начаты в 60-х годах группой ученых из Института химии высокомолекулярных соединений АН УССР под руководством академика Ю.С. Липатова. Велись работы также в Институте высокомолекулярных соединений РАН, Институте химической физики РАН, московском и казанском химико-технологических институтах и других вузах и научно-исследовательских институтах. В результате проведенных исследований были созданы тысячи полиуретановых композиций и многочисленные технически ценные материалы на их основе. Полиуретаны являются универсальным материалом:  на основе ПУ изготавливают эластичные, полужесткие и жесткие материалы. ПУ перерабатывают практически всеми существующими технологическими методами: экструзией, прессованием, литьем, заливкой. На их основе получают все известные типы материалов и изделий: наполненные, армированные, вспененные, ламинированные, в виде плит, листов, блоков, профилей, волокон, пленок. Наконец, изделия и конструкции на основе ПУ используют во всех без исключения отраслях промышленности.

Компоненты и составляющие пенополиуретана

Системы состоят из двух компонентов: изоцианат (Б) и полиол (А). 

Изоцианат (компонент Б) – в США это компонент А (бочки красного и черного цвета по Европейской классификации, бочки синего цвета – по Американской) - полиизоцианат, полимерный, «сырой МДИ» различных фирм и марок.

Полиизоцианат - продукт фосгенирования полиаминов, которые  образуются при конденсации  анилина с формальдегидом в присутствии кислотного катализатора. Он содержит 4,4-дифенил-метан-диизоцианат (4,4-МДИ) и его изомеры, а также олигомеры с более высокой функциональностью. Продукт содержит примеси небольших количеств соляной, других хлорсодержащих кислот и железа. Полиизоцианат  получил название «сырой МДИ», т.к. содержит  неперегоняющиеся  продукты.

Полиизоцианат на территории России в настоящее время не производится, он закупается за рубежом и имеет свое название у каждой из фирм-производителей. Наиболее распространенные марки полиизоцианата приведены в таблице. 

Марки полиизоционата

Марка Фирма-производитель Страна
Desmodyr 44V20L Bayer Германия

Suprasec 5005

Suprasec 5025

Huntsman Нидерланды
Voracor CS 510 Dow Europe SA Швейцария
Wannate PM 2025

Ningbo Wanhua

Polyurethanes

Китай
Ongronat 2100 BorsodChem Zrt Венгрия
Cosmonate M-200 Kumho Mitsui Chemicals Корея
Milionate MR 200 Mitsui Chemicals Япония
Lupranat M 20 S Elastogran Германия

Полиол (компонент А) - в США это компонент Б (бочки синего цвета по Европейской классификации, бочки красного цвета – по Американской)  представляет собой смесь полифункциональных гидроксилсодержащих продуктов (полиолов), вспенивающих  агентов физического или химического действия, катализаторов, пенорегуляторов и специальных пламегасящих добавок (антипиренов). 

Рассмотрим роль каждой из  этих составляющих.

Полиолы (полиэфиры). Полиэфиры являются источниками гидроксильных (-ОН) групп, которые реагируя с изоцианатом, образуют полиуретановую структуру. Выбор  структуры исходного полиола или смеси полиолов определяет конечные свойства пенополиуретана. 

Полиэфиры делятся на простые и сложные.

Простые  полиэфиры для жестких ППУ обычно основываются на аддуктах  окиси пропилена с такими полифункциональными спиртами  или аминами, как глицерин, пентаэритрит, триметилолпропан, сорбитол, альфа-метилглюкозид, сахароза или этилендиамин  и многими другими. Простые полиэфиры, в настоящее время, постоянно использую тся в рецептурах жестких ППУ из-за их более  низкой стоимости.  

Сложные полиэфиры, получаемые из полифункциональных спиртов и  ди- или полифункциональных кислот и ангидридов, в большинстве случаев используются для получения жестких ППУ, обеспечивая им повышенную прочность и  большую закрытость пор.

Вспенивающие  агенты.

Вспенивающие агенты определяют  плотность и теплопроводность готового ППУ. Имеется два метода применения вспенивающих агентов в  рецептурах для получения жестких ППУ.

В первом методе вспенивающим агентом является  газообразный диоксид углерода (СО2), образующийся при  реакции  воды с изоцианатом - химическое вспенивание.            

Во втором методе вспенивающим агентом являются СО2 и летучая жидкость (физический вспениватель) - жидкость с низкой температурой кипения, которая испаряется  в результате выделения теплоты при реакциях  изоцианата с полиолом и водой.

В первом методе вода и полиол  вместе с катализатором  реагируют с изоцианатом  приблизительно  в  стехиометрическом соотношении, давая пены с различными плотностями в зависимости от содержания воды. Такие  системы могут быть отлиты и сформованы с образованием  ППУ с большим числом закрытых ячеек, низким водопоглощением, хорошей термостойкостью и  эксплуатационностью. Преимуществом  вспениваемых водой  ППУ является  образование  мочевинных звеньев и увеличение  в полимере числа ароматических фрагментов, а  также более низкая  температура кипения газа внутри ячеек  пены по сравнению с ППУ, вспененными  летучими жидкостями. Эти  преимущества становятся  наиболее важными  для ППУ очень низкой  плотности,  особенно для ППУ, предназначенных  для эксплуатации  при  очень низких температурах.

По второму методу изоцианат реагирует с полиолом и водой  в присутствии  летучей  жидкости. Экзотермические  реакции между  полиолом  и  изоцианатом , водой и изоцианатом приводят  к выделению теплоты и испарению  растворителя. Варьируя  количество вспенивателя, можно  получить  пены  с различными плотностями. Основное преимущество  этого  метода  заключаются  в  низком коэффициенте теплопроводности пен и в их  лучших  теплоизолирующих  свойствах.

При  использовании  такого  вспенивателя  имеются  и  другие  преимущества: испаряющийся  газ  охлаждает  пену  и  улучшает  технологические  характеристики переработки  и  свойства ППУ, замедляет скорость  гелеобразования  расширяющейся  пены, давая  более  крупные поры и проявляя меньшую тенденцию к скорчингу (подгоранию) и появлению  дефектов в структуре пены

Самыми распространенными легкокипящими  вспенивателями до недавнего времени были хлорфторуглеводороды (например фреон 141b). Но в связи  с  принятыми Международными  соглашениями  по  охране  озонового  слоя  Земли , использование  вспенивателей  подобного  рода  было ограничено квотой на ввоз. Поэтому в настоящее время для вспенивания пенополиуретанов предлагаются  озонобезопасные  легкокипящие фторуглеводороды, которые обладают низкой теплопроводностью. Единственным недостатком при использовании является их высокая стоимость.

В последнее время, большое распространение как вспениватели, получили озонобезопасные углеводороды: пентан, циклопентан, циклогексан и др. Их недостаток в том, что они огнеопасны и, следовательно, требуют специального взрывобезопасного оборудования и специального приема и хранения.

На нашем предприятии разработаны системы с использованием всех видов вспенивающих агентов.

Катализаторы.

Катализаторы ускоряют реакции между изоцианатом и полиэфиром и изоцианатом и водой, т.е. определяют скорости реакций (технологические параметры вспенивания). В зависимости  от  желаемых для производства скорости  вспенивания  или растекаемости,  концентрации  катализаторов  обычно  варьируются. Катализаторы также важны для полного завершения реакций (отверждение пены).

Используемые нами катализаторы - это  в  основном  третичные  амины и  замещенные  этаноламины.

Пенорегуляторы.

Пенорегуляторы это поверхностно-активные вещества (ПАВ). Вспенивающие агенты поднимают полимерную пену, но поддерживать ее в оптимальном состоянии и обеспечить в ней наличие ячеек определенного размера и закрытости способны только поверхностно-активные вещества. Они являются эмульгаторами (обеспечивают стабильность смеси составляющих компонента А ),  пеностабилизаторами (стабилизируют образовавшиеся ячейки) и пенорегуляторами (регулируют размер ячеек).

В этом качестве используются различные типы веществ, но  в большинстве случаев - алкилсиланполиоксиалкиленовые  сополимеры (силиконы). Они позволяют получать исключительно мелкие ячейки с высокой степенью закрытости. Другие ПАВ или менее эффективны или  обеспечивают лишь низкую степень закрытости ячеек.

Антипирены.

Антипирены (пламегасящие добавки) – вещества, замедляющие горение ППУ. Они могут быть нереакционноспособными (не вступающими в реакцию) органическими соединениями, содержащими фосфор и/или галогены, или обычными  неорганическими  фосфатами или оксидами. Типичными  представителями нереакционных органических антипиренов являются трис(хлорэтил) -трис(хлорпропил)-или трис(дибромпропил)фосфаты.

Вторая группа пламегасящих добавок - это вещества с функциональными группами (фосфорсодержащие, хлорсодержащие и бромсодержащие  полиолы), которые в результате взаимодействия с изоцианатом входят в полимерную цепь. 

Химия ППУ

Жесткие пенополиуретаны, полученные в результате реакций полиприсоеди-нения и поликонденсации необходимо рассматривать как блоксополимеры, содержащие помимо уретановой связи и другие функциональные группы, которые взаимодействуют друг с другом.Упрощенно, пенополиуретаны  образуются в результате двух основных реакций:

1. Реакции изоцианата с гидроксисоединениями (полиолами, содержащими ОН- группу), ведущей к образованию полимера:             

                                                           O

                                                         //

R-N=C=O + R1-Ch3-OH = R-NH-C-O-Ch3-R1 + Δ

изоцианат       полиол                уретан

Тепловой эффект реакции (D) равен примерно 24 ккал/моль уретана.

2. Реакции изоцианата с водой с образованием углекислого газа (СО2), помогающего вспенить полимер и придать ему пористую структуру:

                                               O

                                            //

2R-N=C=O + h3O = R-NH-C-NH-R + CO2 + Δ

изоцианат      вода       мочевина       углекислый газ

Тепловой эффект (D) этой реакции равен примерно 47 ккал/моль воды.

Таким образом, химия пенополиуретанов основывается на реакциях изоцианата (компонент Б) с соединениями, содержащими активные атомы водорода (компонент А).

Изоцианаты - соединения, имеющие одну или несколько высокореакционных изоцианатных групп (-N=C=О).

Физика ППУ

Образование пены является сложным физическим процессом.

В жидкой реакционной массе, которая вспенивается за счет физических или химических вспенивателей, образуется газ. Когда жидкость пересыщается газом, начинают формироваться пузырьки, центрами которых является газовая фаза, растворенная в жидкости. Дополнительный газ диффундирует в растущие пузырьки, которые стабилизируются поверхностно-активными веществами (пенорегуляторами). Согласно теории, равновесное давление в пузырьке обратно пропорционально его радиусу. Поэтому, маленькие пузырьки соединяются с большими, образуя меньшее число больших ячеек. По мере расширения ячеек между каждой их парой образуется пленка, а капиллярное течение заставляет жидкость затекать в треугольные тяжи или плоские стенки, формирующиеся из трех ячеек. Четыре тяжа соединяются, образуя каркас структуры пены. Геометрия пены включает множество структур и не может быть смоделирована.

В общих чертах пенополиуретан - это тетраэдрическая сетка тяжей, связанных с помощью пленок, отделяющих отдельные ячейки. Тяжи придают пене механическую прочность; пленки отделяют ячейки, содержащие пары пенообразователя, и препятствуют прохождению паров через пену.

Пенополиуретан образуется из жидкости, которая в процессе вспенивания становится все более вязкой и в конечном счете застывает. Для получения лучших результатов окончание пенообразования и застывание должны происходить примерно одновременно.

Общее число образующихся ячеек определяется содержанием растворенного в жидких компонентах газа и количеством газа, выделяющегося в результате химической реакции и испарения легкокипящей жидкости.

Рассмотрим приведенные основные физико-химические показатели компонентов.

Внешний вид позволяет визуально оценить компоненты.

Гидроксильное число показывает, какое количество гидроксильных (-ОН) групп вступают в реакцию с изоцианатными (-NCO) группами для образования полимерной структуры. При этом, на одну молекулу  –ОН расходуется одна молекула –NCO. 

Гидроксильное число определяется аналитически и выражается в количестве мг КОН,  эквивалентных  ОН-группам, находящимся в одном грамме компонента (мг КОН/г).

Гидроксильное число может выражаться в %.  Перевод ОН-числа  в % осуществляется по формуле: %ОН= ОН-число(мг КОН/г)

Массовая доля воды показывает, какое количество  воды вступает в реакцию с изоцианатными группами и какое количество углекислого газа (вспенивателя) при этом выделяется. При этом на одну молекулу Н2О расходуется две молекулы –NCO и выделяется одна молекула углекислого газа (СО2). Реакция приведена выше.

Массовая доля воды определяется аналитически по методу Фишера и выражается в процентах(%).

Динамическая вязкость компонентов - свойство жидкостей оказывать сопротивление перемещению одной их части относительно другой. Динамическая вязкость жидкостей уменьшается с увеличением температуры. Поэтому обязательно указывается при какой температуре проводилось определение данного показателя.

Динамическая вязкость определяется на специальных приборах – вискозиметрах и выражается в миллипаскаль – секундах (мПа· c) или cантипуазах (сПз). Динамическая вязкость компонентов показывает  подвижность компонентов и их смесей.

Плотность жидких компонентов – величина равная отношению массы к его объему. Плотность зависит от температуры, поэтому её измерения  проводят при определенной температуре, которую обязательно указывают. Плотность жидкостей измеряется на ареометрах, гидростатических весах, пикнометрах и выражается в граммах на кубический сантиметр (г/см3).

Испытание по технологической пробе показывает технологические параметры вспенивания* (время старта и гелеобразования) т.е. активность системы при вспенивании в лабораторных условиях при температуре (19-21)ºС и кажущуюся плотность ППУ при свободном вспенивании**.

Необходимо учитывать, что при вспенивании с машины (при такой же температуре компонентов и помещения) система будет активнее, а плотность ППУ меньше.

*Время старта – время от начала перемешивания смеси компонентов А и Б до начала вспенивания (четкого видимого увеличения объема смеси компонентов).

*Время гелеобразования–время от начала перемешивания смеси компонентов А и Б до момента полимеризации, когда из поднимающейся реакционной смеси при прикосновении стеклянной палочкой можно получить тонкие тянущиеся нити полимера.

Для определения времени гелеобразования стеклянную палочку погружают во вспенивающуюся массу на глубину 5 –7 мм через каждые 2 секунды.

** Кажущаяся плотность ППУ при свободном вспенивании.

Для пористых материалов существуют два вида плотности:

• истинная плотность – плотность материала без учета пустот;

• кажущаяся плотность - отношение массы материала ко всему занимаемому им объему.

Кажущаяся плотность ППУ – масса единицы объема материала, включая и объем закрытых пор. Определение кажущейся плотности проводят через 20 мин после вспенивания на образцах, вырезанных из пенополиуретана, полученного при проведении технологической пробы;

• для испытания вырезают три образца размерами (50,0 ± 0,5)×(50,0 ± 0,5)×(50,0 ± 0,5) мм    из средней по высоте части пенополиуретана , при этом наличие технологической пленки не допускается. Допускается использование образцов цилиндрической формы.

• образцы взвешивают и измеряют.

Кажущуюся плотность ППУ рассчитывают по формуле:

ρ  = М *1000, где

V

М – масса образца, г;

V – объем  образца, см3;

ρ  – кажущаяся плотность ППУ, кг/м3.

При проведении технологической пробы оценивают структуру отвержденного ППУ путем визуального осмотра вертикального среза образца пенополиуретана не ранее, чем через 20 мин после вспенивания. Структура жесткого  ППУ – мелкоячеистая, неоднородная.

Массовая доля изоцианатных групп показывает, какое количество изоцианатных (-NCO) групп, вступает в реакцию с гидроксильными группами и   водой. Реакции приведены выше.

Массовая доля изоцианатных групп определяется аналитически и выражается в %.

Гидролизуемый хлор показывает массовую долю хлор - ионов, присутствующих в продукте и образующихся при гидролизе изоцианатов, и оказывающих каталитическое действие на процесс образования ППУ.  Гидролизуемый хлор определяется аналитически  и выражается в пропромиллях (ррm).

1 ррm равняется 0,0001%.

Показатели (гидроксильное число, массовая доля воды и массовая доля изоцианатных групп) необходимы для расчета соотношения компонентов А и Б при получении ППУ.

Теоретическое количество изоцианата (компонента Б), необходимого для реакций с гидроксильными группами и водой, содержащихся в компоненте А, рассчитывается через стехиометрические эквиваленты.

Количество изоцианата, используемое в рецептуре, деленное на теоретическое эквивалентное количество, известно под названием изоцианатного индекса:

Изоцианатный индекс = Действит. использ. кол-во изоцианата *100% Требуемое теорет. кол-во изоцианата

При  использовании  большего  или  меньшего значения  изоцианатного индекса свойства  ППУ  могут  варьироваться . Для жестких ППУ предпочтительные  величины  этого показателя от 105%  до 110%, что учитывается нашими специалистами при разработке рецептур. Небольшой  избыток  изоцианата также используют для  снижения  тенденции ППУ к усадке.

Виды ППУ

Пенополиуретаны условно разделяются на следующие группы: 

1) по твердости или значению модуля упругости – на жесткие, полужесткие и эластичные (обычно к эластичным относятся пенопласты, имеющие напряжение сжатия при 50%-ной деформации менее 10 кПа, а к жестким – более 150 кПа; полужесткие занимают промежуточное положение); 

2) по способу получения – на блочные и формованные;

3) по степени замкнутости ячеек – на открыто- и закрытоячеистые. Важными свойствами пенополиуретанов являются невысокая кажущаяся плотность (до 16–18 кг/м3 ), отличные теплоизоляционные свойства, высокая прочность при растяжении и раздире, стойкость к окислительному старению.

1. Эластичный (мягкий)  пенополиуретан с открытоячеистой структурой (поролон) – ¬ характеризуется наличием открытой пористой структуры, которая заполнена углекислым газом или воздухом. Количество открытых ячеек в данном виде ППУ достигает до 90% от общего объема. Открытоячеистый пенополиуретан имеет низкий коэффициент теплопроводности, является паропрозрачным материалом и служит  хорошим звукоизолятором. Плотность пенополиуретана с открытыми ячейками ¬составляет 8÷20 кг/куб.м. Основное направление использования эластичных пенополиуретанов ¬ это мебельная и автомобильная промышленность. Эластичные пенополиуретаны широко применяются в качестве амортизирующего материала для поддержки тела, например, при производстве матрасов, топперов, подушек, диванных подушек любых типов для кроватей и кресел, а также в других целях, например, при производстве напольных ковриков и т.д. Помимо обеспечения функциональной поддержки для человеческого тела амортизирующий материал также должен обеспечивать хорошее распределение давления, достаточный уровень физиологического комфорта, а также адекватную вентиляцию. 

2. Вязкоэластичный пенополиуретан (с памятью)  с открытоячеистой структурой– обладает уникальными свойствами. Способен принимать форму воздействующего на него предмета, например, тела человека, и в случае снятия нагрузки, через какое-то время, медленно восстанавливать свою первоначальную форму без остаточной деформации. Применяется в мебельной промышленности. Вязкоэластичные (VE) пенополиуретаны получили широкое распространение в качестве амортизирующего материала для поддержки человеческого тела. В отличие от обычных и высокоупругих пенополиуретанов, их показатели эластичности заметно ниже 40%, и как правило, даже ниже 15%. Вязкоупругие пенополиуретаны - довольно мягкие, но в то же время обеспечивающие необходимую поддержку, вспененные материалы, обладающие очень медленной скоростью восстановления исходной формы, после прекращения воздействия нагрузки,  высокой плотностью и термочувствительностью. Эти свойства позволяют телу погрузиться глубже в пену, при этом сохраняются приятные ощущения, возникающие при контакте с высококачественным эластичным пенополиуретаном. Это означает, что благодаря своей уникальной структуре пенополиуретан прекрасно адаптируется к контурам и весу человеческого  тела, позволяя более равномерно поглощать и распределять давление, что является особенно полезным для профилактики и лечения пролежней. Недостаток вязкоэластичного пенополиуретана – потеря эластичности при низкой температуре.

3. Эластичный пенополиуретан с закрытоячеистой структурой – специальный, дорогостоящий пенополиуретан, который применяется в авиа- и аэрокосмической технике

4. Твердо-мягкий пенополиуретан с закрытоячеистой структурой – применяется а автомобилестроении. Используется для изготовления термошумоизоляции кабины автомобиля. 

5. Жесткий пенополиуретан с закрытоячеистой структурой – характеризуется наличием закрытоячеистой структуры. Закрытоячеистый ППУ представляет собой жесткую и прочную полимерную губку с миллионами закрытых, изолированных друг от друга ячеек¬пузырьков, наполненных газом, образовавшихся в результате взаимодействия компонентов ППУ (полиола и изоционата). Это взаимодействие привело к тому, что  жидкая композиция вспенилась,  расширилась  в объеме до 30 раз по сравнению с первоначальным объемом жидкости и  полимеризовалась.  Около 92-98 % всего объема ППУ составляют закрытые ячейки, заполненные газом и только 2-8 % составляет твердый материал. Этот  газ имеет более низкую теплопроводность, чем воздух. И именно то, что более 92% материала составляет  газ (и всего менее 8% ¬ твердое вещество), делает пенополиуретан лидером среди всех ныне существующих теплоизоляционных материалов. Закрытоячеистый пенополиуретан обладает высоким коэффициентом теплопроводности (0,019-0,03 Вт/м°С, в зависимости от плотности пенополиуретана),  является влаго¬, паронепроницаемым материалом. Плотность пенополиуретана с закрытыми ячейками ¬ 17÷750 кг/куб.м. Закрытоячеистый ППУ – жесткий, прочный и в то же время легкий материал с твердой структурой, низкой теплопроводностью и малой паропроницаемостью. Благодаря своей закрытоячеистой структуре, этот тип ППУ надежно препятствует прохождению воздуха, воды, влаги и паров. Коэффициент паропроницаемости 0,04¬0,05 мг/(м*ч*Па). Пожалуй, единственным недостатком данного типа ППУ является его относительная дороговизна по отношению к другим теплоизоляционным материалам, в том числе и открытоячеистому ППУ. Поскольку он имеет более плотную структуру, то соответственно повышается расход материала, что непременно приводит к увеличению стоимости выполнения теплоизоляционных работ. Однако, теплоизоляция из жесткого ППУ окупается за счет снижения затрат на отопление зимой и электрическую энергию на кондиционирование воздуха летом. Обычно выбор закрытоячеистого ППУ обусловлен требованиями к жесткости и прочности теплоизоляционного покрытия и необходимостью пароизоляционных и гидроизоляционных свойств утеплителя. Жесткий пенополиуретан применяют в строительстве, при изготовлении холодильной и морозильной техники, судостроении. Пенополиуретан широко применяется для тепло¬ и гидроизоляции всевозможных емкостей, металлических, арочных и иных конструкций, а также труб, стен и крыш.

6. Пенополиуретан с открытоячеистой структурой - Это материал, состоящий из открытых и взаимосвязанных друг с другом ячеек, обладающий ярко выраженными эластичными свойствами. Имеет губчатую структуру. Быстро вспенивается и увеличивается в объёме. Обладает отличными свойствами звукопоглощения. Однако, недостаточно прочен, потому не рекомендован к использованию для наружного утепления в случаях возможного прямого контакта с водой и паром.

В сфере строительства и утепления интерес представляют открытоячеистые жесткие ППУ сверхмалых плотностей 8-10 кг/м3.

Напыление и заливка таких систем целесообразна в защищенных от влаги конструкциях или в местах, в которых в силу специфики эксплуатации невозможны конденсация и намокание ППУ. Широко применяется для звукоизоляции и фильтров.

Сравнительная характеристика открытоячеистого и закрытоячеистого ППУ

ПАРАМЕТРЫ Закрытоячеистый ППУ Открытоячеистый ППУ
Коэффициент теплопроводности  0,019÷0,030  0,03÷0,04
Количество закрытых ячеек Более 92%  Менее 50%
Расширение (подъем пены) по сравнению с первоначальным объемом 30:1  100:1
Плотность 25÷300 кг/м3  8÷20 кг/м3
Паропроницаемость 0,02÷0,05  0,06÷0,08
Влагопоглощение 1÷3% 15÷100%
Гидроизоляционные свойства да нет
Звукопоглощения хорошее высокое

Преимущества ППУ с закрытоячеистой структурой перед пеной с открытой ячейкой это прочность, лучшие теплозащитные свойства, большая устойчивость к утечкам воздуха и водяного пара. Применение того или иного вида пенополиуретана зависит от конкретных технических условий и факторов, как-то: тип объекта, материал поверхности, наличие агрессивных сред, атмосферное воздействие и назначение выполняемой изоляции.

Например, открытоячеистый ППУ не подойдет для утепления подвала или фундамента, тех мест где утеплитель будет находиться непосредственном контакте с влагой и существует угроза намокания. Закрытоячеистый ППУ идеален для утепления любых пространств, в том числе там, где необходимо добиться максимальной теплоизоляции, но нет возможности применять материал достаточной толщины.

Выбор компонентов для пенополиуретана и технологические характеристики ППУ

Пенополиуретан (ППУ) – полимер, относится к категории газонаполненных пластмасс. Он получается в ходе реакции двух жидких веществ: полиола и полиизоцианата. Реакция сопровождается процессами нуклеации, вспенивания и образования газонаполненных твердых ячеек.

Действующие вещества реакции полимеризации ППУ

  1. Компонент A: полиол – вязкая жидкость белого цвета, содержащая различные реагенты во взвешенном состоянии. Вещество определяет основные характеристики ППУ: плотноcть, прочность, способность к воспламенению. Свойства полиола определяют ход реакции:
  1. Компонент B: изоцианат – токсичная горючая жидкость коричневого цвета, легко реагирующая с водой. Изменение пропорций при смешивании компонента B с полиолом влияет на свойства ППУ.
  2. Антипирены (Триxлорэтилфосфат – ТXЭФ) – добавки, мешающие ППУ быстро воспламеняться.

Факторы влияния на технологические характеристики ППУ

  1. Сфера применения. Производитель постоянно работает над свойствами выпускаемого материала, приспосабливая их к требованиям технологии в различных производственных ситуациях. Так, разработан и налажен выпуск ППУ для заливки труб с такими качествами:

Увеличение времени реакции на 40-50 сек. позволит материалу заполнить всю поверхность трубы. Предприятие обеспечит также соответствие плотности ППУ требованиям ГОСТа по утеплению трубопроводов. Исследования ведутся с целью создания оптимальных материалов для панелей, декора, заполнения скорлуп. В первую очередь учитываются потребности крупных клиентов, а также рыночный спрос.

  1. Время старта. Так называется период от момента смешивания компонентов до начала вспенивания.

Данные о времени старта и подъема пенопласта, экспериментально полученные в заводских лабораториях, указываются в сертификате.

Пример. Технологическая проба «Испытание в стакане» (t° реактивов: 20 ± 1° C)

№№

Показатели технологической пробы

Значение

Методика испытания

1

Время старта (сек.)

2-5

По ТУ 6-55-32-89 и

по п.7.5 настоящих ТУ

2

Время подъема (сек.)

10-20

3

Кажущаяся плотность

при свободном вспенивании (кг/м3)

35-45

По ГОСТ 409-77 и

п.7.5 настоящих ТУ

  1. Плотность. Плотность исходных веществ и готового пенополиуретана имеет различную величину.

Пример. Физико-химические показатели жидкостей

№№

Характеристики компонентов

Полиол

(Химтраст КАН-40, зимний)

Изоцианат

(Миллионат MR-200)

Метод испытания

1

Плотность при 20 оС

1,1-1,15 г/см3

1,22-1,24 г/см3

ДИН 51 757

2

Вязкость при 25 оС

200-300 мПа·с

150-250 мПа·с

ДИН 53 018

3

Срок хранения

6 месяцев

6 месяцев

 Оптимальная плотность готового пенопласта при напылении для утепления – 30-40 кг/м3 . При заливке плотность зависит от технологии изготовления изделия.

  1. Уровень горючести. Данный показатель характеризует способность вещества к воспламенению. ППУ – самозатухающий материал с уровнем горючести в диапазоне Г1-Г4. При удалении от источника огня он быстро перестает гореть. Горючесть большинства пенополиуретанов – Г2-Г3.
  2. Пропорции исходных компонентов. Различные соотношения объемов полиола с изоцианатом в реакции полимеризации дают разнообразие характеристик ППУ. Для напыления, к примеру, оптимальной является равная пропорция - 1:1.
  3. Температура полимеризации. Для получения продукта с указанными в сертификате параметрами необходимо выдерживать режим, рекомендованный производителем и проставленный в сертификате. Например, для напыления нужна температура 25-40°. Если она будет ниже, пенополиуретана понадобится больше, и он будет непрочным.
  4. Кто производит ППУ. Фактор производителя существенно влияет на качество выпускаемого полимера. Проверенные временем, имеющие хорошие отзывы компании поставляют материалы с минимальным риском брака. А если он все-таки случился, без проблем делают замену на качественный товар.
  5. Правила хранения.
  1. Тара. Полиол поставляется преимущественно в синих бочках, а изоцианат – в красных, черных или серо-салатных. Объемы тары:

Промышленные изоцианаты

В 1848 году, Ш. Вюрц впервые синтезировал соединение изоцианата алкилированием цианата кальция с эфирами органических серных кислот. В 1884, Ф. Хентшель впервые упомянул в своих работах способ получения изоцианатов фосгенированием аминов (схема ниже). Эти реакции представляли собой скорее научный интерес, чем промышленный, до тех пор, пока в 1937 году Отто Байер не открыл синтез диизоцианатов и реакции полиприсоединения с их участием.

Основные марки изоцианатов, нашедших применение в реальном производстве, содержат как минимум две функциональные –NCO группы, которые способны взаимодействовать с агентами отверждения, полиолами, водой и другими химическими соединениями.

Метод получения изоцианатов

Метод получения изоцианатов на примере метода фосгенирования аминов:

Данную реакцию обычно проводят в присутствии избытка хлорированных ароматических растворителей. Это делается для того, чтобы регулировать количество и активность фосгена в системе. Процесс протекает в несколько стадий и включает в себя некоторые сопутствующие химические реакции. Например, в процессе фосгенирования, побочные уретановые продукты превращаются в карбодиимины. Дальнейшее взаимодействие карбодииминов с фосгеном приводит к образованию хлорсодержащих компонентов.

Ниже приведены некоторые реакции сопутствующие процессу фосгенирования аминов:

Толуол диизоцианат (TDI)

Наиболее часто, толуол диизоцианат (TDI) в промышленности применяется в виде смеси двух изомеров - 2,4- и 2,6 – толуол диизоцианат. Стандартные применяемые соотношения – TDI-80/20 и TDI-65/35 соответственно. Толуол диизоцианаты – соединения содержащие две функциональные группы (f = 2). Большей реакционной способностью характеризуются толуол диизоцианаты, в которых заместители у ароматического кольца находятся в пара положении, то есть 2,4-TDI.

Получение толуол диизоцианата:

Первый этап получения TDI представляет собой нитрирование толуола сульфоазотными соединениями. В результате первого этапа, получают смесь орто-, мета- и пара- нитролуолов. Последующее разделение изомеров происходит путем фракционной перегонки. Из нитротолуолов с различной конфигурацией заместителей у ароматического кольца, получают различные диизоцианатные соединения – например, из 2,4-динитротолуола получают 100 п-толуол диизоцианат, тогда как из орто-динитротолуола получают готовую смесь 2,4- и 2,6- толуол диизоцианата в соотношении 65/35.

Схема реакции:

Метилендифенил диизоцианат (MDI)

Метилендифенил диизоцианат (MDI) был разработан в качестве аналога TDI, решающего проблему токсичности последнего. MDI химически более сложен и технология его производства предлагает большее количество структурных вариации и, соответственно, свойств. Из-за широких возможностей к модификации, метилендифенил диизоцианат быстро приобрел популярность на рынке потребителей полиуретановых композиций.

Процесс получения MDI происходит в несколько стадий. На первом этапе происходит реакция конденсации анилина с формальдегидом, в присутствии соляной кислоты в качестве катализатора. В результате получается смесь различных изомеров метилендифенил дианилинов, содержащих в структуре два и более ароматических кольца. Следующий этап – фосгенирование дианилинов. Продуктом данной стадии является смесь полимерных MDI, в основном состоящая из 4,4’-, 2,4’-, 2,2’- метилендифенил диизоцианатов и побочных продуктов с несколькими ароматическими кольцами в структуре.

В чистом, не модифицированном виде, смесь изомерных MDI, используется для получения жестких пенополиуретанов, где требуются высокие показатели механических и прочностных свойств, а также строгие требования к геометрии конечного изделия.

Схема получения 4,4’-метилендифенил диизоцианата:

Виды промышленных MDI

Развитие современной полиуретановой промышленности привело к потребности в создании изоцианатных композиций (в том числе MDI) с различными свойствами. При разделении смеси MDI- изомеров на отдельные виды, можно получить диизоцианаты с большим диапазоном функциональности, вязкости, химической активности и пр. Схема: зависимость температуры кристаллизации от соотношения орто- и пара- изомеров MDI в смеси.

Чистый 4,4’-MDI – (при нормальных условиях) белое кристаллическое вещество, температура кристаллизации ~38°C. При температуре хранения свыше 40°C осаждается и образует нерастворимые димерные соединения. Данные свойства были неудобны с технологической точки зрения, поэтому чаще применяют модифицированные смеси пара- и орто- MDI изомеров. Такие смеси характеризуются большей стабильностью при комнатной температуре и меньшей склонностью к образованию побочных продуктов, чем чистый 4,4’-MDI.

Другая методика модифицирования, представляет собой смешение MDI со вторичными спиртами (диолами), в соотношении 2 к 1. В результате получаются жидкие диизоцианаты с повышенной средней молекулярной массой и функциональностью равной двум (f=2). Эти соединения, при использовании в смеси с чистым MDI, образуют жидкие при комнатной температуре системы.

Метилендифенил диизоцианат, модифицированный вторичным спиртом:

Альтернативным способом получения MDI композиции, находящейся в жидком состоянии при комнатной температуре является превращение части изоцианатов в карбодиимиды, которые при взаимодействии с избытком изоцианатов образуют уретонимины (f=3). Эти соединения, при смешении с чистым MDI, дают стабильные, вязкотекучие жидкости, с температурой кристаллизации ~ 20°C.

Схема: MDI модифицированный уретонимином.

Применение метилендифенил диизоцианата

MDI в чистом виде применяется в производстве высоконаполненных эластомеров. Высокофункциональные MDI используются в производстве жестких ППУ и иногда как связующее вещество. Существует большое количество других видов MDI, основные представители которых приведены в таблице:

Высокоочищенные 4,4’-MDI используются в текстильной и обувной промышленности в качестве волокон и материала для подошв. К волокнам предъявляются повышенные физико- механические требования, поэтому содержание примесей крайне нежелательно. Например, для обувной промышленности, содержание изомерных примесей не должно превышать 2,5%. Получают их фракционным разделением, поэтому примеси 2,4’-изомера малы.

В настоящее время на рынке существует большой выбор различных видов модифицированных метилендифенил диизоцианатов, разных как по физико-механическим, так и по химическим свойствам. Это позволяет потребителю с высокой точностью подобрать специальный компонент под индивидуальные задачи.

Полиэфирные полиолы для получения жестких пенополиуретанов (ППУ)

Полиэфирные полиолы для жестких ППУ – это продукт реакции между многоатомным спиртом (или амином) инизкомолекулярными соединениями оксида пропилена (иногда оксида этилена). Такие спирты имеют 3 – 8 гидрокси-групп на 1 моль, а полиольнаяцепь, развивающаяся из каждой гидрокси-группы имеет относительно малую длину –0.5 – 2 мономерных блока.

Гидроксильное число таких полиолов достаточно высокое – 300 – 800 мг КОН/г (реже 600 – 800 мг). Эквивалентная масса полиэфир-полиолов для жестких ППУ относительно низкая – около 60 – 200. Для сравнения, эквивалентная масса полиэфир-полиолов для эластчиных ППУ – 1000 – 2000.

Основная реакция получения полиэфирных полиолов для жестких ППУ:

Наиболее распространенные многоатомные спирты, используемые для получения полиэфир-полиолов для жестких ППУ и некоторые их свойства приведены в таблице ниже.

Многоатомный спирт Формула Молекулярная масса Кол-во функц. групп Гидроксильное число
1 Глицерин HOCH(Ch3OH)2 92,10 3 1827,3
2 Триметилол-пропан Ch4Ch3C(Ch3OH)3 132,0 3 1275,0
3 Триэтаноламин N(Ch3Ch3OH)3 149,19 3 1128,0
4 Пентаэритриол C(Ch3OH)4 136,0 4 1650,0
5 Ди-пентаэритриол (HOCh3)3CCh3OCh3——C(Ch3OH)3 254,0 6 1325,19
6 α-метил глюкозид 194,19 4 1155,56
7 Ксилитол HOCh3(CHOH)3Ch3OH 152,0 5 1845,39
8 Сорбитол HOCh3(CHOH)4Ch3OH 182,17 6 1847,7
9 Сахароза   342,30 8 1311,1

Из приведенного списка видно, что некоторые спирты имеют алифатическую структуру (глицерин, пентаэритриол, ксилитол, сорбитол), другие обладают циклическим строением (сахароза, α-метил глюкозид). Как правило, жесткие ППУ, полученные на основе многоатомных спиртов с циклоалифатической (ароматической) структурой, характеризуются большей жесткостью, улучшенными физико-механическими параметрами, а также повышенной термо- и огне- стойкостью, относительно ППУ на основе цепных алифатических спиртов с таким же количеством функциональных групп и значениями гидроксильных чисел.

Второй важной группой полиэфирных полиолов для жестких ППУ являются продукты реакции между оксидами и полиаминами.Основные полиамины и их основные свойства приведены в таблице ниже.

Полиамин Формула Молекулярная масса Кол-во функц. групп Гидроксильное число*
1 Этилендиамин   60,10 4 3733,7
2 Диэтилен-триамин    130,20 5 2718,0
3 о-диамин толуол   122,16 4 1836,9
4 Дифенилметан-диамин   198,27 4 1131,78

* Очевидно, что полиамины не имеют гидрокси-групп и гидроксильное число нельзя использовать в качестве их характеристики. В данном случае, в таблице указаны значения гидроксильных чисел для полиэфир полиола, полученного на основе приведенных в списке аминов.

Амино группы (-Nh3), вступая во взаимодействие с органическими оксидами, образуют амино-полиол, который не обладает разветвленной полиэфирной структуры:

Однако, при увеличении концентрации оксидов в реакционной смеси, в присутствии катализатора, происходит постепенное разветвление структуры, приводящее к получению полиола с полиэфирной разветвленной структурой:

Обе структуры амино-полиолов (разветвленные и неразветвленные) находят применение в производстве ППУ. Спирты с меньшей разветвленностью чаще используются в качестве сшивающего агента для получения жестких ППУ и различных покрытий.

Третья группа веществ, используемая при получении полиэфир-полиолов для жестких ППУ – продукты реакций между ароматическим соединением (например, фенол) и альдегидами (например формальдегид).

Примерами таких соединений могут послужить:

                                                       

Эти вещества важны, так как применяя их в реакции синтеза полиэфирного полиола, полученные в последствии ППУ будут обладать выдающимися физико-механическими и огнеупорными свойствами, относительно ППУ, полученных из других реагентов.

Подводя итог, главными реакциями, применяемыми для синтеза полиэфир полиолов для жестких ППУ являются:

А) Полиприсоединение органических оксидов к гидроксильным группам многоатомных спиртов:

Б) Присоединение органических оксидов к амино группам:

Полиэстер полиолы для получения жестких пенополиуретанов (ППУ)

Первыми полимерными многоатомными спиртами, применяемыми для получения жестких ППУ были низкомолекулярные полиэстеры, на основе адипиновой кислоты и ангидрида фталиевой кислоты, а также различных гликолей и полиолов. Примером такого полиэстера, может послужить продукт процесса поликонденсации между адипиновой кислотой, фталиевым ангидридом и триметилолпропаном (основные свойства приведены в таблице ниже). Иногда к таким полиэстерам добавляют олеиновую кислоту для улучшения взаимодействия полиола с вспенивающим агентом.

Свойство Ед. изм. Полиестер-полиол Полиэстер-полиол с добавлением олеиновой к-ты.
Молекулярная масса Дальтон 900 1030
Гидроксильное число мг КОН / г 350-390 350-390
Среднее кол-во функциональных групп ОН группы / моль 6,0 6,6
Вязкость, при 70 °C,при 75 °C мПа*сек -2500-4000 1300 – 1500-
Температура стеклования °C 21 7
Кислотное число мг КОН / г < 4 < 1
Плотность, при 25 °C г/мл 1,12 1,1

В 1960е – 70е годы, более дешевые, менее вязкие и более функциональные полиэфир-полиолы практически полностью вытесняют полиэстер-полиолы из промышеленного процесса получения полиуретановых пен. ППУ на основе полиэфир-полиолов характеризуются лучшими физико-механическими свойствами при низком изоцианатном индексе (около 105-115).

Однако, развитие технологии производства плотных и жесткосшитыхполиизоциануратных(ПИР) пен стало широкой областью применения именно полиэстер-полиолов. Для производства ПИР не требуется высокая концентраци функциональных групп, а пластифицирующий эффект, характерный при применении полиэстер-полиолов, является преимуществом в процессе производства.

Первыми полиэстер-полиолом, использованном в процессе производства ПИР стали низкомолекулярные продукты поликонденсации между адипиновой кистолотой, этиленгликолем (или диэтиленгликолем), с добавлением фталиевого ангидрида и триолов.

ПИР характеризуются гибридным строением: в структуре молекул присутствуют как уретановые группы, так и изоциануратные кольца:

Уретановые группы возникают вследствие реакции –NCOгрупп изоцианатов с гидроксильными группами полиолов. Изоциануратные кольца получаются вследствие тримеризации избыточных групп –NCO под действием специальных катализаторов (трис-диметиламинометил-фенол, ацетат калия и другие).

С ценами на услуги нашей компании можно ознакомиться в разделе СТОИМОСТЬ

Или закажите консультацию специалиста в удобное для Вас время!

Заявка абсолютно бесплатна и ни к чему Вас не обязывает!

Бесплатная консультация специалиста

РУЧНАЯ ПЕРЕРАБОТКА ПОЛИУРЕТАНОВЫХ СИСТЕМ >> Промышленные силиконы, масла, полиуретан, смазки, компаунды, герметики, акриловые смолы

Спецификации продуктов, Спецификации по безопасности и Этикетки

Пожалуйста, внимательно ознакомьтесь с этими документами – они содержат важную информацию. Если в силу каких-либо причин у Вас не оказалось Спецификации продукта и Спецификации по безопасности, пожалуйста, свяжитесь с Вашим региональным представителем или с отделом технической поддержки Hyperlast Limited, чтобы получить копии этих документов.

Изоцианаты – Требования по технике безопасности

В этих Требованиях содержится важная информация по технике безопасности при обращении с материалами Hyperlast Limited. Копии данных Требований должны поставляться вместе с продуктами. Если Вы не получили копии данных Требований, пожалуйста, свяжитесь с Вашим региональным представителем или с отделом технической поддержки Hyperlast Limited, чтобы получить копии этих Требований.

Полиол (компонент А)

Полиол (компоент А) обычно представляет собой смесь (композицию) различных полиолов, катализаторов, пигментов; в отдельных случаях – наполнителей, вспенивающих агентов, огнегасящих составов, тиксотропов и т.д.

Емкости с полиолом хорошо закрыты. Это не только предотвращает утечку материала, но также не позволяет атмосферной влаге попасть в материал. Влага, содержащаяся в атмосфере, может спровоцировать появление пузырьков в компоненте или вспенивание конечного продукта (или чрезмерный подъем системы в случае со вспенивающимися продуктами).

Работая с композициями полиола, старайтесь минимизировать вероятность попадания влаги в компонент. Не держите емкость открытой: сразу после отбора компонента из емкости закрывайте отверстие пробкой, не оставляйте компонент открытым для атмосферного влияния.

Так как композиции полиола включают в себя различные компоненты, он может кристаллизоваться или расслоиться. Внимательно ознакомьтесь с рекомендуемыми условиями обращения с продуктом и условиями его хранения, изложенными в Спецификации продукта. Если Полиол кристаллизовался и его структура напоминает комочки или гранулы, его нужно подогревать, пока он опять не перейдет в жидкое, текучее состояние.

Если Полиол содержит наполнители или другие отделившиеся компоненты, перед использованием Полиол необходимо перемешать. Один из эффективных и проверенных способов перемешивания – выкатывание емкости с полиолом (бочки или цилиндрической канистры) на двух вращающихся роликах (фрагмент конвейера). Достаточно перемешивать около 5 минут.

Прежде, чем выливать полиол из емкости, убедитесь, что материал хорошо перемешан и представляет из себя жидкость. Температура компонента, готового к использованию, должна соответствовать указанной в Спецификации продукта.

Внимание

Если из емкости с кристаллизовавшимся или неразмешанным полиолом был извлечен какой-либо из материалов, это наверняка приведет к тому, что оставшаяся смесь станет непригодной, так как баланс компонентов полиольной композиции будет нарушен.

Изоцианат (компонент В)

Изоцианат, как правило, смесью не является, но, тем не менее, перед использованием рекомендуется изучить Спецификацию продукта.

Изоцианат вступает в реакцию с атмосферной влагой, и его необходимо оберегать от воздействия влаги также, как и полиольные смеси. Изоцианат может кристаллизоваться, если не соблюдается минимально допустимая температуа хранения (см.Спецификацию продукта).

Внимательно изучив Спецификации продуктов, Вы будете застрахованы от неприятностей, связанных с использованием изоцианатов, в частности, при повышенных температурах. Многие продукты Hyperlast Limited перерабатываются при комнатной температуре (15-25oC), следовательно, испарение изоцаната незначительно. Если для переработки требуется повышенная температура, то для ручного смешивания рекомендуется нагревать только полиол, а температура изоцианата остается комнатной, или же Вы можете удалять испарения изоцианата с помощью воздуха.

ПЕРЕРАБОТКА ДВУХ ЖИДКОСТЕЙ

Это простая технология, пригодная для большинства материалов, «время жизни» которых достаточно для того, чтобы подготовить и залить систему. Обычно время первичного застывания (т.н. время желирования) составляет по крайней мере 5 минут; этого достаточно, чтобы залить полиуретановую систему.

Важно правильно вычислить вес материала, который потребуется для заливки: необходимо учесть допуск на остатки материала на стенках емкостей для смешивания. Правильное соотношение компонентов указано в Спецификации продукта.

Изоцианат или полиол (компонент, больший по весу) должен быть взвешен в емкости. Затем требуемый объем второго компонента взвешивается в той же емкости в соответствующей пропорции. Значение соотношения компонентов не должно отклоняться от указанного в Спецификации продукта более, чем на 1%.

Теперь оба компонента готовы к смешиванию. Для небольших объемов (до 5 кг) перемешивать компоненты можно плоским, узким шпателем или используя миксер для вспенивающихся материалов, тщательно перемешивая оба компонента. Следите за остатками материала на дне и стенках емкости для смешивания. Смешивание займет у Вас около 1 минуты, а со временем Вы будете делать это немного быстрее. Для смешивания больших объемов компонентов можно использовать обычную дрель со смешивающей насадкой. Специально сконструированный миксер, известный под именем «Jiffy» (мгновенный – англ.), можно применять для смешивания систем весом до 10 кг. Уточнить детали по вопросу правильного смешивания компонентов Вы можете проконсультироваться с Вашим региональным представителем или с отделом технической поддержки Hyperlast Limited.

После смешивания полиуретановую систему нужно перелить в чистую емкость, примерно в два раза более вместительную, чем та, в которой происходило смешивание и быстро перемешать систему еще немного. Это позволит Вам избежать попадания в систему неперемешанных остатков материала со стенок или со дна емкости для смешивания. Вторая емкость имеет больший объем для того, чтобы материал мог подниматься во время дегазации (вакуумирования).

Емкость с вторично перемешанной системой помещается в установку для дегазации, где на уровне около 5 торр она подвергается вакуумированию, воздух вытесняется из системы. Достаточно 1-2 минту для вакуумной обработки. Если Вы можете наблюдать за поведением системы в вакуумной установке, Вы увидите, как система поднимается, а затем оседает. Когда на поверхность системы будут подниматься всего лишь несколько пузырьков, это будет означать, что дегазацию можно завершать. Если же вакуумная установка не дает возможности заглянуть в емкость, придется ориентироваться по времени, когда можно завершать процедуру дегазации. Затем вакуумированная система заливается в ящик или в форму.

Внимание:

1) Если Вы работаете со вспенивающейся системой, дегазацию проводить нельзя. Вспенивающиеся системы обычно не перерабатываются вручную

2) Если дегазируется изоцианат или система, включающая изоцианат, выход вакуумного насоса должен быть выведен из рабочего помещения, чтобы туда не попали испарения изоцианата.

ФОРМОВКА

Смешанная система заливается или впрыскивается в подготовленную форму (ящик).

Форма может изготовлена из различных материалов (см. Главу 3).

Форма должна быть обработана подходящим разделительным составом – обычно на основе воска или силикона.

Можно также применять смешанные разделительные составы на основе воска и силикона, или на основе фторопласта (PTFE). Более подробную информацию Вы можете получить у Вашего регионального представителя или в отделе технической поддержки Hyperlast Limited.

После подготовки форма должна быть нагрета до требуемой температуры, которая будет зависеть от того, какую полиуретановую систему Вы используете (см. Спецификацию продукта).

Залитую форму оставляют до тех пор, пока материал не застынет до такой степени, что готовую форму можно будет извлечь из ящика без повреждений. Если после извлечения формы из ящика она должна еще некоторое время застывать вне формы (обычно это требуется в Спецификации продукта), то это нужно сделать немедленно. Возможно, потребуется поместить готовую форму в контейнер, чтобы она сохранила заданные размеры во время дозастывания.

Статьи > Подробно о изоцианатах || ISOcyanates.ru || Изоцианаты, полиизоцианат, толуилендиизоцианат, диизоцианат, ТДИ 80

Изоцианаты, являясь ди- или полифункциональными реагентами, соединяют макромолекулы полиола, превращая систему в полимер. Реакция уретанообразования экзотермична (теплота образования уретана 159—168 кДж/моль). Выделяющееся тепло обеспечивает испарение инертного вспенивающего агента и отверждение пены. В случае вспенивания водой изоцианат взаимодействует с водой, при этом выделяется двуокись углерода для вспенивания и образуется поликарбамид, входящий в структуру полимера. Наличие уретановых и карбамидных групп, образующихся в результате реакции изоцианатов с гидроксильными группами и водой, способствует увеличению межмолекулярного взаимодействия за счет водородных связей. В производстве жестких и эластичных ППУ используют ароматические ди- и полиизоцианаты. Основными из них являются 2,4-и 2,6-толуилендиизоцианаты (ТДИ), 4,4'-дифенилметандиизоцианат (МДИ), технические смеси изомеров ТДИ и МДИ, а также олигомерные продукты, получаемые при взаимодействии диизоцианатов с гидроксильными группами олигодиендиолов. Наряду с упомянутыми типами ароматических диизоцианатов для придания ППУ ряда специфических свойств нашли применение также ксилилендиизоцианат, нафтилендиизоцианат, хлорированные и фосфорсодержащие изоцианаты. Толуилендиизоцианаты (ТДИ) используются главным образом в производстве эластичных ППУ по одностадийному методу. При этом ТДИ применяются в виде смеси 2,4- и 2,6-изомеров: ТДИ 80/20 (содержание 2,4-изомера 80%, 2,6-изомера — 20%) и ТДИ 65/35. Изоцианатная группа ТДИ, расположенная в пара-положении к метильной группе, в 8—10 раз более реакционно способна (при 20 °С), чем NСО-группа в орто-положении. С повышением температуры разница в активности обеих групп уменьшается и при 100 °С они уже имеют практически одинаковую реакционную способность. Это различие в активности NСО-групп используется при получении преполимеров с концевыми изоцианатными группами и при синтезе полимеров с регулярной структурой. Выбор ТДИ для получения эластичных ППУ обусловлен его доступностью и высокой реакционной способностью при взаимодействии с ингредиентами полиуретановой композиции. В этом случае высокая экзотермичность реакции не усложняет производство ППУ, поскольку диизоцианат берется в сравнительно малых количествах. Иная картина наблюдается при получении жестких ППУ по одностадийному методу, когда диизоцианат вводится в значительных количествах, что обусловливает интенсивное тепловыделение и разогрев пенопласта до температур деструкции полимера -- примерно до 180 °С. Трудности отвода тепла в таких системах делают нецелесообразным применение ТДИ с высоким содержанием целевого продукта. Положительные результаты достигаются при использовании менее реакционноспособного «сырого» ТДИ, содержащего 50—85% 2,4- и 2,6-изомеров или других ароматических диизоцианатов с меньшей мольной концентрацией NСО-групп. Из числа диизоцианатов, пригодных для получения жестких ППУ по одностадийному методу, следует упомянуть 4,4/-дифенил-метандиизоцианат (МДИ) и олигофениленметилдиизоцианаты - «полиизоцианаты» (ПИЦ), получаемые фосгенированием анили-ноформальдегидных олигомеров. В зависимости от условий синтеза ПИЦ получаются различной функциональности и средней молекулярной массы. Обычно для получения ППУ применяют ПИЦ с функциональностью (по изоцианатным группам), равной 2—3. Возможность регулирования функциональности и молекулярной массы ПИЦ позволяет направленно влиять на свойства ППУ, получаемых на их основе. Очень низкое давление паров ПИЦ при комнатной температуре и их относительно малая токсичность упрощают технологию производства ППУ. Преимуществом ПИЦ является также то, что они получаются в виде вязких жидкостей, и такая консистенция сохраняется для некоторых из них до —20°С. В отсутствие влаги полиизоцианаты могут храниться в течение длительного времени без изменений, однако, подобно другим ароматическим полиизоцианатам, они претерпевают химические превращения при повышенной температуре. Устойчивость ПИЦ при хранении улучшается при разбавлении инертными растворителями (метиленхлорид, фреон-11). Для производства ППУ по двухстадийному (преполимерному) методу применяются аддукты диизоцианатов с мономерными или олигомерными ди- и полиолами. Функциональность таких аддуктов по NCО-группам определяется числом реакционноспособных гидроксильных групп в исходных ди- и полиолах.


Смотрите также




© 2012 - 2020 "Познавательный портал yznai-ka.ru!". Содержание, карта сайта.