Главная / Аналитика / Статьи о полимерах / Полимер-полиолы: классификация...
подписка
Свежие новости Свежие статьи Новые объявления
Получать HTML?

Полимер-полиолы: классификация, получение и функциональные свойства

полиуретанПенополиуретан – один из наиболее универсальных полимерных материалов. Изделия и конструкции на основе пеполиуретанов используют в большинстве отраслей промышленности. В самом деле, на основе пеполиуретанов изготавливают эластичные (автомобильные кресла и поролон), полужесткие (различные износостойкие изделия, например, панели автомобилей) и жесткие (теплоизоляционные листы) материалы.

Разумеется, одним из ключевых вопросов является вопрос качества изделий. Высокий интерес представляет модифицированный наполнителями или добавками пенополиуретан. Одними из наиболее успешных, опломбированных и популярных модификаторов пенополиуретановых систем во всем мире являются полимер-полиольные добавки. Они становятся неотъемлемой частью для пенополиуретанов.

В данной статье мы хотим поближе познакомить Вас с полимер-полиолами, их видами, химией получения и функциональностью.

И так начнем.

Полимер-полиол - это вязкая гомогенная суспензия белого цвета. При добавлении полимер-полиола в компонент А в количестве 10-20% (по массе) повышается несущая способность при многократных деформациях и упругость пены. Кроме того, возрастает долговечность изделий из пенополиуретана, а также снижается количество дефектов поверхности. Добавление полимер-полиола в различных пропорциях позволяет управлять физико-механическими свойствами пенополиуретанов.

Достижение комплекса свойств частично объясняется тем, что модифицированные полимер-полиолами полиэфиры при химическом взаимодействии с полиизоционатами образуют химический каркас (сетку химических связей) с жесткими полимерными фрагментами.

Основные виды полимер-полиолов:

Имеется три класса промышленных модифицированных полиолов:

  • Полимер-полиолы – дисперсии полиакрилнитрила, полистирола (SAN).
  • Полиолы с дисперсией полимочевины (PHD).
  • Полиизоцианатные полиолы с полидобавками (PIPA) – дисперсии полиуретана.
  • Другие сополимер-полиолы.

Теперь остановимся чуть более подробно на каждом виде полимер-полиолов.

Полимер-полиолы – дисперсии полиакрил-нитрила, полистирола (SAN).

Данный вид полимер-полиола получается при цепной полимеризации стирола, акрилонитрила и простого полиэфира. Рассмотрим базовые химические реакции, которые происходят во время свободнорадикальной полимеризации:

Описание реакций:

  1. Сначала свободные радикалы получаются в результате разрыва молекулы инициатора, обычно азобис-алифатического нитрильного соединения.
  2. Радикалы очень быстро реагируют с молекулами мономеров с образованием высокомолекулярного полимера. Данная стадия полимеризации известна как рост цепи. Эта реакция существенно отличается от медленной ступенчатой полимеризации изоцианатов и полиолов.
  3. Процесс роста цепи обрывается при взаимодействии двух разных радикальных концов цепи.
  4. Агенты передачи цепи вступают в реакцию с растущими концами цепей и обрывают их рост. Новая радикальная концевая группа может инициировать дальнейший рост цепи полимеров. Агенты обрыва цепи остановят рост цепи и не дадут повторно инициировать полимеризацию. Эти типы агентов, в конечном счете, замедляют и останавливают полимеризацию.

Можно сказать, что данные типы химических реакций это основа получения полимер-полиола. В зависимости от вида используемого полиэфира в синтезе данная разновидность полимер-полиола имеет вязкости в диапазоне от 3000 до 7000 (до 9000) МПа•с. Полученная дисперсия используется в производстве высокоэластичной пены методом холодного формования с целью повышения упругости и прочности изделий, а также увеличения их срока эксплуатации.

Первые промышленные полимер-полиолы были получены при использовании акрилонитрила в качестве единственного мономера.

Краткая справка об акрилонитриле:

  1. Акрилонитрил действует подобно цианистому водороду, вызывая тканевую гипоксию, раздражает кожу и слизистые оболочки;
  2. Относится к веществам, вероятно, канцерогенным для человека (ГН 1.1.725—98 "Перечень веществ, продуктов, производственных процессов, бытовых и природных факторов, канцерогенных для человека");
  3. Серьезной опасностью является возможность возгорания и взрыва; низкая температура воспламенения акрилонитрила указывает на то, что испарения при комнатной температуре достаточно для образования горючей смеси с воздухом;
  4. Акрилонитрил обладает способностью к спонтанной полимеризации под действием света и тепла, что может привести к взрыву даже в том случае, когда он хранится в герметичных емкостях;
  5. Опасность возгорания и взрыва усиливается смертельно опасными продуктами горения, такими, как аммиак и цианистый водород.

До сих пор практически все импортные полимер-полиолы содержат в своем составе вышеописанный мономер. Возникает вопрос, зачем использовать в производстве полимер-полиола это вещество? А потому что в синтезе участвует второй мономер – стирол, который после синтеза остается в реакционной смеси и его очень тяжело вывести до конца. Акрилонитрил в количестве 10% помогает убрать остаточный стирол и избавиться от запаха.

Наша компания пошла по другому пути, разработав новую технологию получения полимер-полиола, в которой не используется акрилонитрил, а в конечном продукте отсутствует остаточный стирол.

Полиолы с дисперсией полимочевины (ДПМ).

Производятся методом ступенчатой полимеризации. Первым из этих продуктов был полиол на основе ДПМ (дисперсии полимочевины). ДПМ-полиолы представляют дисперсии частиц полимочевины в стандартных полиолах. Такие полиолы готовятся в реакции диаминов с диизоцианатами в присутствии простых полиэфиров с концевыми гидроксильными группами. Механизмы привития и полимеризации значительно отличаются от тех, которые используются для сополимер-полиола стирола и акрилонитрила. Реакция базового полиола с диизоцианатом протекает медленнее, чем реакция диаминов с диизоцианатами, их тенденция к образованию мелких «затравочных» частиц значительно меньше, чем у полиолов, стирола и акрилонитрила. Это приводит к более слабому внедрению привитых полиолов и к ухудшению регулирования процесса образования зародышей (активных центров). Результатом являются более крупные частицы и более широкое распределение относительно полимерных полиолов, стирола и акрилонитрила.

Вязкость ДПМ-полиолов выше, чем у сополимер-полиолов стирола и акрилонитрила. Первое поколение ДПМ-полиолов содержало 20% твердых частиц с вязкостью 3000 до 3500 сантиплаз. Более поздние продукты содержали 28% твердых частиц.

Полизоцианатные полиолы с полидобавками (ПППИЦ-полиол) – дисперсии полиуретана.

ПППИЦ-полиолы схожи с ДПМ-полиолами, но, в отличие от них, содержат диспергированные частицы полиуретана, образованные в реакции изоцианата и алканоламина, например триэтаноламина. В общем, амины добавляют в стандартные полиолы и смесь быстро контактирует, например, с толуилендиизоцианатом при быстром перемешивании. Если ускорить реакцию оловоорганическим катализатором, то она может завершиться за пять минут.

ПППИЦ-полиолы обычно изготавливаются и используются фирмами-производителями пенопластов.

Другие сополимер-полиолы

Полиолы на основе эпоксидной дисперсии

Есть информация о наполненном полиоле на основе дисперсий отвержденных эпоксидных смол. Стабилизация частиц происходит с использованием специального полиола, который взаимодействует с эпоксидной смолой. Сообщается, что эпоксидные частицы являются более высокомодульными наполнителями с улучшенной способностью к образованию водородной связи.

Полиолы на основе дисперсии полиизоцианурата

Это дисперсии частиц полиизоциануратов в стандартных полиолах. Частицы готовят в растворителе, диспергируют в полиоле и полученный растворитель дает готовый продукт. Стабилизация частиц достигается путем реакции частиц полиизоцианурата с монофункциональным галогенированным спиртом.

Полиолы на основе дисперсии меламина

Имеются факты о снижении воспламеняемости при использовании сополимер-полиолов на основе меламина. Однако влияние размера частиц меламина на физические свойства готового пенопласта до конца не изучено.

В России наибольшую популярность нашел первый вид полимер-полиола (дисперсия полиакрил-нитрила, полистирола (SAN)) и используется в основном производителями поролона и автомобильных сидений. Стоит отметить, что многие производители по-прежнему не используют полимер-полиольные добавки, изготавливая низкокачественные изделия. Нежелание применять добавку в своем производстве связано с несколькими факторами:

  1. Импортная добавка дорогостоящая, что приводит к повышению стоимости конечной продукции
  2. Неосведомленность о добавке и ее пользе
  3. Не желание производить лишних движений и изменять производственный процесс

Попытаемся опровергнуть вышеизложенные аргументы:

  1. Решением вопроса с удорожанием конечной продукции станет применение полимер-полиольной добавки отечественного производства. Научная команда ЗАО «Химтраст» и ООО « Полиол» разработала и запатентовала новую технологию получения полимер-полиола (торговая марка ЛапС 48-40). Рыночная стоимость добавки почти равна стоимости Лапрола 3603.
  2. Коротко о пользе добавки. Полимер-полиол повышает несущую способность при многократных деформациях, упругость пены и долговечность изделий. Кроме того, снижается количество дефектов поверхности и, в общей сложности, возрастает качество изделий. При добавлении к Компоненту А в различных пропорциях позволяет управлять физико-механическими свойствами пенополиуретана, например, повышать жёсткость и упругость при неизменном содержании воды в рецептуре и равной плотности пены.
  3. В опровержение боязни производителей что-либо менять в производственном процессе мы просто приведем способ внедрения добавки: полимер-полиол добавляется в количестве 10—20% в общую массу взамен используемого полиэфира, при этом состав других ингредиентов в рецептуре не меняется.

Автор: Еганов Руслан, Севастьянов Артем
Источник: «Химтраст» ЗАО

Другие статьи: Стирол СДЭБ

 
[an error occurred while processing the directive]
  • 0
  • 1
  • 2
Оперативность работы

Мы знаем цену времени и дорожим им. Оперативность в работе и своевременное информирование об изменениях дает временное преимущество и позволяет экономить время для наших партнеров. Быстро — не значит плохо. Быстро — значит профессионально!

News image
Стабильность

Качество услуг, предоставляемых нами, персонификация в общении и ориентация на особенности рабочих условий клиента, дает нашим Заказчикам уверенность в надежности компании ООО «Название компании». Благодаря этому из большинства обращающихся за нашими услугами компаний, значительная часть становится нашими постоянными партнерами.

News image
Финансовая надежность

Мы являемся компанией, которая гарантирует полную прозрачность всех финансовых операций. Компания дорожит своей репутацией «надежного партнера» и никогда не станет ей рисковать.

News image