ПОЛИМЕРНЫЕ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ

ЗАКОНОМЕРНОСТИ ПОЛУЧЕНИЯ

Пенополиуретаны получаются в результате реакции при взаимодействии диизоцианата, полиэфира н воды в присутствии катализаторов, эмульгаторов и других ком­понентов (газообразователей, антипиренов, наполните­лей, стабилизаторов). Их можно получить одностадий­ным, когда все компоненты смешиваются одновременно, и форполимерным способами, когда компоненты смеши­вают последовательно. Реакции, протекающие при сме­шении компонентов, можно разбить на следующие эта­пы: получение форполимера (изоцианатполиэфиров), сшивки молекул форполимера в линейный полимер; вспенивание реакционной массы; образование сетчатой структуры вспененного полимера.

Форполимеры образуются в результате взаимодейст­вия диизоцианатов с полиэфирами, обычно при двойном избытке диизоцианата по схеме:

2 OCN — R — NCO + ОН — R' — ОН -» OCN — R — NH — СО — О — — R' — О — ОС — NH — R — NCO.

Механизм этой реакции имеет ступенчатый характер. При реакции водородный атом гидроксильной группы спирта мигрирует к атому азота изоцианатовой группы. Реакция может идти без катализаторов, но в их присут­ствии значительно ускоряется.

Получаемые молекулы форполимера за счет взаимо­действия их концевых изоцианатовых групп с 'воюй об­разуют линейные макромолекулы:

П OCN — R — NH — СО — О — R'— О — ОС — NH—R-NCO г " Н20 - [— NH — СО — NH — R—NH—СО — О — R —О—ОС—NH—R—]„ +

+ п С02.

Имеющийся в реакционной смеси свободный днизо - циапаг также реагирует с водой с образованием поли­мочевин:

... — R — NCO + Н20 ->[...— RNHCOOH] > . . . — RNH2 +

+ СО,.

Свободные аминогруппы реагируют с пюциапатпы- мм I руинами форполимера с образованием линейных макромолекул; причем эта реакция протекает значитель­но быстрее, чем реакция взаимодействия динзоцианата с водой:

. • .— R — NH2+. . .— R — NCO. . .—R — NH — CO — NH—R—. . .

Выделяющийся при --mix реакциях CO., нпкчшиает реакционную массу Для улучшения вспенивания можно добавлять инертные газообразователи (например, фре - опы).

Подвижные атомы водорода дизамещенных мочевин- ных групп соседних макромолекул полиуретанов при реакции со свободным диизоцианатом «сшиваются» с об­разованием сетчатой структуры:

. . . —NH —СО —NH — . . . +OCN —R —NCO+ . . . —NH —СО —

— NH —. .. - . . . — N — СО — NH — R — NH— СО — N— . . .

СО СО

I I

. . — NH HN — . ..

Чтобы получить пенопласты с низким объемным ве­сом, молярное соотношение диизоцнаната берут обычно больше, чем 2 : 1, в результате чего получаемый поли­мер содержит гораздо больше мочевинных групп.

[— (NH — СО — NH — R), — NH — СО—О — R'—О—СО—N11 — R—]„.

При получении эластичных пенополиуретанов при­меняют полиэфиры с линейной или слаборазветвленной структурой, а для жестких — с разветвленной - трукту - рой. Строение полимера, полученного при использова­нии разветвленного трсхфункциоиального полиэфира, можно представить следующим образом:

"—(NH—СО—NH—R)v—NH—СО—О—R - О - СО—NH—R—

О—СО—NH—(R—NH—СО— L —NH) у —' „

Для пластичных пенополиуретанов средний молеку­лярный вес каждой структурной единицы, т. е. вес, при ходящпйся на одни у. к-л разветвления, составляет более 2500; для жестких находится в пределах 400—700. Сред­нее значение (700 2500) имею г полужесткие пенопла­сты.

При пол чеппп iieiioii(i.'invp>-T ниш (mijimiivio роль пг - 1111,11 I II. I.II11.1 горы II >м 1Ы поры < помощью каппа tampon можно рпулиропа II, скортчъ реакции ч мши пата с полиэфиром, форполимера с водой и изоцнанатом таким образом, чтобы система вспенивалась и отверж - далась без оседания пены. Наиболее распространенны­ми катализаторами являются амины. Значительно ус­коряют реакцию взаимодействия изоцнаиата с полиэфи­рами соединения олова (октоат и олеат олова, дпоктоат и дилаурат дибутилолова). Часто используют смешан­ные катализаторы, состоящие из соединений оло'ва и од­ного или нескольких аминов. Смесь катализаторов под­бирают таким образом, чтобы обеспечить определенное соотношение между реакциями изоцнаната с полиэфи­рами и форполимерами и изоцнаната с водой; соедине­ния олова регулируют в основном первую реакцию, а амины — вторую. Кроме того, амины в значительной степени способствуют «сшивке» макромолекул. Приме­нение смешанных катализаторов позволяет избежать усадки пенопластов.

Эмульгаторы, в качестве которых обычно применя­ют поверхностно-активные вещества, позволяют добить­ся в очень короткий промежуток времени однородного диспергирования довольно большого числа компонентов рецептуры, различных по относительным количествам, физическим и химическим свойствам, взаимной раство­римости. Высокая степень диспергирования положитель­но влияет на равномерность пенообразования и одно­родность пенопласта по свойствам, особенно при приме - пении взаимно нерастворимых компонентов рецептуры Эмульгаторы облегчают вовлечение пузырьков воздуха во время перемешивания и их устойчивость в реакциоп ной смеси. Эти пузырьки в дальнейшем служат центра­ми пенообразования. Во время вспенивания и отвержде­ния реакционной массы эмульгаторы выполняют роль пепостабилизаторов.

Большое значение для образования трехмерной стру­ктуры имеет температура окончательною отверждения: при нормальной температуре окончательное отвержде­ние закапчивается обычно в течение 5—7 дней, при 80— 200°С—за 2—6 ч. Вспенивать и отверждать пенополиу­ретаны можно непрерывным методом, методами заливкч и напыления

Получение пенополиуретанов из порошкообразной композиции путем ее нагрева (Г1ПУ марки 101) iv - mvi чпло пока широкого распространения в ci рои голыми мрак гике.