CC BY
192
УДК 678.6/.7 544.23.057 544.25.057
Р. В. Еганов, Р. М. Гарипов
ПОЛУЧЕНИЕ ПОЛИМЕР-ПОЛИОЛЬНОЙ ДОБАВКИ НА ОСНОВЕ ЛАПРОЛА 3603 И ИЗУЧЕНИЕ ЕЕ СВОЙСТВ
Ключевые слова: пенополиуретан, полимер-полиол, лапрол 3603, стирол, физико-механические свойства,
компонент А.
Разработан метод получения полимер-полиола с использованием полиэфира марки лапрол-3603-2-12 и стирола. Исследованы свойства полимер-полиолов. Показано, что технологические свойства синтезированного полимер-полиола аналогичны используемым в промышленности.
Key words: polyurethane foam, polymer polyol, laprol 3603, styrene, physical and mechanical properties, component A.
The article entitled "The resulting polymer-polyol addition agent based on laprol 3603 and study its properties" contains 7pages, 4 tables, 4 figures, 9 sources.
Пенополиуретан - один из наиболее универсальных полимерных материалов. Изделия и конструкции на основе пенополиуретанов используют в большинстве отраслей промышленности [1]. На основе пенополиуретанов изготавливают эластичные (автомобильные кресла и поролон), полужесткие (различные износостойкие изделия, например, панели автомобилей) и жесткие (теплоизоляционные листы, сэндвич-панели) материалы [2 - 4].
Одним из ключевых вопросов является вопрос качества изделий. Высокий интерес представляет модифицированный наполнителями или добавками пенополиуретан. Одними из наиболее широко применяемых модификаторов пенополиуретановых систем во всем мире являются полимер-полиолы [5, 6]. Это связано с возрастанием требований к пенополиуретанам, где комплекс свойств достигается при использовании полимер-полиолов. Достижение высокого уровня свойств частично объясняется тем, что модифицированные полимер-полиолами полиэфиры при химическом взаимодействии с полиизоционатами образуют химический каркас (сетку химических связей) с жесткими полимерными фрагментами.
Нами разработаны полимер-полиольные дисперсии для эластичных и жестких пенополиуретанов на основе простого полиэфира и стирола. В настоящее время в рецептурах для получения пенополиуретанов различного назначения широко применяется полиэфир марки лапрол-3603-2-12. Поэтому этот полиэфир нами был использован для получения полимер-полиола. В качестве мономера выбран стирол, так как он является крупнотоннажным и относительно дешевым.
Процесс получения полимер-полиолов проводили в трех горловой колбе снабженной мешалкой, термометром и обратным холодильником. Процесс проводили следующим образом: с начало готовили шихту, которая включала в себя часть Лапрола 3603, стирол и смесь перекисей (перекись бензоила и перекись третбутила) в соотношении 1:1. Далее оставшуюся часть Лапрола 3603 помещали в трехгорловую колбу и нагревали до 110 оС и вводили половину шихты. Проводили процесс радикальной полимеризации в течение 30 минут, при этом температуру постепенно поднимали до 140 оС. Затем вводили вторую половину шихты и процесс полимеризации проводили при 140-150 оС в течение 2 ч. При этом происходило помутнение реакционной массы, и образовывался жидкий продукт белого цвета. Для снижения вязкости полученного продукта вводили оставшуюся часть Лапрола 3603.
У полученного полимер-полиола (ЛапС) определяли вязкость [7], содержание гидроксильных групп [7], кислотное число [7], содержание летучих веществ [8]. Поученные продукты подвергали элементному анализу - определяли содержание углерода, водорода и азота [9]. Содержание твердой фазы определяли фильтрацией из разбавленных этанолом растворов полимер-полиолов. В таблице 1 представлена характеристика полученного ЛапС по
сравнению с полимер-полиолами марок Ьиргаио1 4800Н (ВавГ) и иБ-100 (Мицуи), которые применяются для получения эластичных ППУ.
Из таблицы 1 видно, что такие показатели, как гидроксильное и кислотное числа, в основном совпадают со свойствами промышленно-выпускаемых полимер-полиолов.
Таблица 1 - Исследование физико-химических свойств полимер-полиольных добавок
Полимер- полиол Свойства полимер-полиола
Гидрок- сильное число Кислотное число Вязкость, кПа-с Содержание летучих веществ, % Твердый остаток, % Элементный анализ, %
ЛапС 25,28 2,48 9269,7 0,1 21,4 С - 67,45 Н -12,27 N - 0
Ьиргаио1 4800Н 26,36 0,85 7113,9 0,76 10,2 С - 73,15 Н -9,55 N - 4,25
ЦБ-100 19,38 1,26 3381,1 2,17 23,0 С - 72,85 Н -10,1 N - 2,85
По некоторым показателям имеются расхождения: вязкость полимер-полиола ЛапС превосходит вязкость других полимер-полиолов. Это вероятно связано с тем, что при их получении были использованы другие типы простых полиэфиров. Малое содержание летучих веществ свидетельствует о практически полном превращении мономеров.
Наличие твердого остатка, которого выделяли фильтрованием разбавленного этанолом полимер-полиола, свидетельствует о том, что данный продукт является суспензией. Элементный анализ показал (табл. 1), что представленные промышленные полимер-полиолы содержат в качестве сомономера акрилонитрил. Об этом свидетельствуют ИК-спектры (рис. 1-3). ИК спектры полимер-полиолов ЦБ-100 и Ьиргаио1 4800Н содержат полосу поглощения 2238 см-1, характерную для нитрильных групп [10]. Указанная полоса полностью отсутствует в ИК-спектре полученного нами полимер-полиола.
Рис. 1 - ИК спектр полимер-полиола ЛапС
ЗВДВДП : иГЮОЛ 5йг,Рк-Е :
ОАТЕ I Ы0.-2(Ю£ ТЕСЮПЭИЕ : НчимЗ
ПНЕ : 10:2-1:23 из^ : 1и318
Рис. 2 - ИК спектр полимер-полиола иТ-100
Рис. 3 - ИК спектр полимер-полиола Ьиргапо! 4800Н
Выделенные твердые фазы полимер-полиолов ЛапС и ЦБ-100 представляют собой мелко дисперсный порошок, состоящий в основном из полистирола. Их подвергали дифференциально сканирующей калориметрии (ДСК), данные представлены на рисунках 4 и
5. Видно, что температура плавления твердой фазы полимер-полиола ЦБ-100 превосходит температуру плавления твердой фазы полимер-полиола ЛапС на 30 оС. Это вероятно всего объясняется наличием а твердой фазы ЦБ-100 сополимера, содержащего элементарных звеньев акрилонитрила.
Рис. 4 Кривые ДСК полимер-полиольной добавки марки ЛапС
Рис. 5 - Кривые ДСК полимер-полиольной добавки марки UF-100
Таким образом, впервые разработана методика получения полимер-полиола на основе Лапрола 3603 и стирола, который может быть использован для модификации составов эластичных и жестких пенополиуретанов.
Литература
1. Саундерс, Д. Х. Химия полиуретанов / Д. Х. Саундерс, К.К Фриш. - М.: Химия, 1968. - 470 с.
2. Пат 5578652 США, МПК С 08 J 9/14. Получение жестких пенополиуретанов и изделий из них / Bianpied R. H., Thomsberry J. D.; Exxon Chemical Patents, Inc. - № 498276; заявл. 3.7.95; опубл. 26.11.96; НПК 521/107.
3. Berthevas, P. Новое поколение полиэфирполиолов и сополимерных полиолов для сидений автомобилей получаемых формованием из пенопластов, отвечающих последним требованиям OEM. Int. Polyurethane Ind. Conf. and Exhib. / P. Berthevas, H. Phan Thanh, S. Hamada. - London, 1997. -C. 27-34.
4. Заявка 19725020 Германия, МПК С 08 G 18/66, С 08G 18/48. Способ получения эластичных пенополиуретанов / Hettel Hans, Haas Peter; Bayer AG. - № 19725020.3; заявл. 13.6.97; опубл. 24.12.98.
5. Randall, D. The polyurethanes book. John Wiley and Sons LTD / D. Randall, S. Lee. - 2002. - 477 p.
6. Севастьянов, А.В. Получение полимер-полиольной добавки на основе Лапрола 5003 и изучение ее свойств/ А.В. Севастьянов, Р.М. Гарипов, Р.В. Еганов // Вестник Казан. Технол. Ун-та. - 2010. № 10 -С. 180-186.
7. Торопцева, А. М. Лабораторный практикум по химии и технологии высокомолекулярных соединений / А. М. Торопцева, К. В. Белогородская, В. М. Бондаренко // Химия. - 1972. - 416 с.
8. Карякина, М.И. Лабораторный практикум по испытанию лакокрасочных материалов и покрытий / М.И. Карякина // Химия. - 1977. - 240 с.
9. Аверко-Антонович, И.Ю. Методы исследования структуры и свойств полимеров / И.Ю. Аверко-Антонович, Р.Т. Бикмуллин // КГТУ. - 2002. - 604 с.
10.Наканиси, К. Инфракрасные спектры и строение органических соединений / под ред. А.А. Мальцева. - М.: Мир, 1965. - 152 с.
© Р. В. Еганов - асп. КНИТУ, [email protected] Р. М. Гарипов - д-р хим. наук, проф. каф. технологии переработки пластических масс и композиционных материалов КНИТУ, [email protected].
