Жесткие плуретановые пены
1. Введение
Жесткие пены представляют собой второй по величине рынок для ПУ после гибких пенопластов. С 1960-х годов рынок жесткой пены вырос до 1,7 млн тонн в 1996 году, что составляет 25% мирового потребления ПУ из 7 млн. т. Потребление теплоизоляции, главным образом контейнеров и труб, в 1996 году составляло 700 тыс. тонн, или 60% потребления. Глобальное потребление жестких пенопластов в строительной зоне распределяется следующим образом: 435 в виде пластин и изоляционные блоки, панели с 27%, связующее 15% и 155 в таких применениях, как пенопласт, однокомпонентные системы и другие.
Жесткие пены могут быть изготовлены распылением, разливом или другими методами пенообразования. Эти методы используются для изготовления изоляционных панелей для полов и перегородок, местной вспенивающей изоляции, сэндвич-панелей, упаковочного материала, морского оборудования для флотации , теплоизоляция грузовых автомобилей и вагонов и части мебели.
Пенополиуретаны PU имеют сильно сшитую полимерную структуру с закрытыми ячейками, которые могут быть изготовлены с плотностями до 10 кг / м3 до почти твердых частиц с плотностью 1100 кг / м3. Однако самый высокий расход представляет собой пены с низкой плотностью (28-50 кг / м3), которые используются в теплоизоляции. Отличные теплоизоляционные свойства обусловлены низкой теплопроводностью расширительного агента, удерживаемого в закрытых камерах.
В последнее время жесткие пены стали предметом горячих дискуссий из-за следующих аспектов:
В отношении воспламеняемости жесткие пены соответствуют стандартам безопасности. Первоначальные проблемы, связанные с замещением ХФУ, были преодолены с внедрением новых вспенивающих агентов. В исследованиях, касающихся антипиренов, цель состоит в том, чтобы получить пены, свободные от галогенов.
Рециркуляция является обязательной в наше время. Жесткие пены были повторно использованы с добавлением MDI и прессованием при высоких температурах для получения пластин различного назначения, от пола до мебели. Другим методом является химическая переработка ( первичный гликолиз). В этом случае происходит переработка вторичных продуктов в новое сырье. Наконец, сжигание является жизнеспособным методом превращения отходов в энергию.
2.Примажные материалы
В производственных процессах жестких пенополиуретанов используются различные сырьевые материалы, такие как изоцианаты, полиолы, сшивающие агенты, добавки для выщелачивания, катализаторы, поверхностно-активные вещества, антипламенные добавки, наполнители и т. Д. Для получения высокополимерной структуры сшивание жестких пенополиуретанов, изоцианаты с высокой функциональностью и полиолы и сшивающие агенты. Количество гидроксилов этих систем чаще всего составляет от 350 до 550 мг КОН / г. Катализаторы и поверхностно-активные вещества играют определенную роль Если скорость реакции достаточно быстро, растущая полимерная масса приобретает сшивающую структуру, заключая в пленку вспенивающий агент (ХФУ, ГХФУ, пентаны, ГФУ и т. Д.) В закрытых ячейках. Полиэфирполисилоксаны представляют собой поверхностно-активные вещества, используемые в жестких пенах, способствующие образованию замкнутой клеточной структуры, однородной и без пустот.
3. Полиуретановая жесткая пенополиуретан (PUR)
Полимерный MDI является наиболее часто используемым изоцианатом в ППУ (ПУР) из-за его высокой функциональности, благоприятных физиологических свойств, разнообразия типов и использования в разных областях. Используются различные типы MDI полимерный MDI, который имеет более высокую функциональность, более высокую вязкость и более низкую текучесть, используется при производстве блоков, что снижает тенденцию трещин и обесцвечивания в сердце жесткого пенного блока.
4.Isocianatos
В жестких пенополиуретанах используются изоцианаты с высокой функциональностью. Первые жесткие полиуретановые пены были изготовлены с использованием TDI. Эти пены были получены двухстадийным процессом (форполимер) для минимизации влияния экзотермической реакции. один шаг был первоначально разработан с использованием TDI - модифицированных или TDI - сырых (недистиллированных, содержащих разведенные продукты), то есть типов TDI с изменениями реактивности и большей функциональности.
5. Острые запасы полиизоцианурата (ПИР)
Все жесткие пены, изготовленные из изоцианатов, обычно упоминаются как уретановые или полиуретановые пены, хотя некоторые из них фактически содержат несколько уретановых групп. Основными химическими связями, образующимися во время полимеризации, могут быть: уретаны, изоцианураты, мочевина и карбодиимиды, в зависимости от Полиизоциануратные пены особенно важны из-за их стойкости к высоким температурам, низкого сгорания и легкой разборки. Пенополистирольные пенополиуретаны (ПИР) изготавливаются с такими же ингредиентами, как полиизоцианат (PUR). состоит из полимеризации MDI с образованием тримера, который в основном состоит из смеси продуктов, содержащих кольца с тремя и / или более комбинациями. Полученный изоцианурат имеет высокую разветвленную и высокую функциональность, эти характеристики идеально подходят для изготовления жестких пенопластов. Изоцианураты образуются путем нагревания алифатические и ароматические социанаты. Реакцию ускоряют основные катализаторы, такие как октоат калия (2-этилгексаноат калия). Образование изоцианурата при получении PU приводит к очень стабильным сшивающим связям, в отличие от поперечных связей уретидиндиона, биурет и аллофанат, которые легко меняются. Излишки изоцианурата MDI и TDI демонстрируют небольшую деградацию при температурах ниже 270 ° C.
На PIR пена большинство из изоцианатных групп полимеризуются с образованием кольца полиизоциануратного термодинамический estáveis.Contudo, полная полимеризации изоциануратных приводит к чрезвычайно хрупким изделиям мало интересует prático.Portanto, большинство систем ПИР база с использованием конкретного полиола, диол часто предназначен для управления степенью сшивки PUR / PIR и оптимизации свойств пены, с тем чтобы desejada.As PIR пены получает аналогично приложение PUR, за исключением того, что они используют большой избыток изоцианата (индекс NCO 1,5 или более).
6.Политика
Ароматические полиэфирполиолы и простые полиэфирполиолы с высоким содержанием гидроксила и высокой функциональностью наиболее используются в производстве жестких пенопластов. Благодаря увеличению функциональности и количеству гидроксилов это значительно увеличивает вязкость полиола и снижает его совместимость с ХФУ / ГХФУ и пентанами, используемыми в качестве вспенивающих агентов для жестких пенополиуретанов.
Полиэфирполиолы, используемые в жестких пенах, имеют высокое содержание гидроксила и функциональность, равную или большую, чем 4. Они получают из эпоксидирования сорбита или сахарозы или даже смешивают с глицерином или аминами с пропиленоксидами ( PO) и этилена (EO), случайным образом распределенных в полимерной цепи или в блоках. Полиэфирполиолы обладают хорошей гидролитической стабильностью и наиболее совместимы с ХФУ / ГХФУ.
Пены, изготовленные из полиэфирного полиэфира, имеют лучшие свойства сжигания и термостабильности. Ароматические полиольные полиэфиры используются в области ламината в пенополиизоциануратах из-за низкого сгорания, образования дыма и низкой стоимости. изготовленные из отходов производства диметилтерефталата (DMI), полиэтилентерефталата (ПЭТ) или фталевой кислоты и ее производных.
7. Агенты расширения
На свойства жестких пенопластов в значительной степени влияет тип и концентрация используемого вспенивающего агента. В дополнение к двуокиси углерода, образующейся в результате реакции вода-изоцианат, используются вспомогательные вспенивающие агенты. Эти продукты испаряются из-за тепла, выделяемого в и сохраняются в закрытых ячейках жестких пенопластов и отвечают за отличные изоляционные свойства пены. Поэтому вспенивающие агенты важны для снижения температуры реакции и низкой теплопроводности (измеренной фактором K) ПП жестких пенопластов .
Из-за его свойств, главным образом, низкая теплопроводность CFC-11 стала наиболее широко используемым вспенивающим агентом в жестких пенополиуретанах. Однако использование ХФУ было ограничено из-за разрушающего воздействия, которое они оказывают на слой Были протестированы использование альтернативных вспенивающих агентов, таких как ГХФУ, пентаны, перфторированные углеводороды (ГФУ) и другие.
Было показано, что HCFC-141b является основной альтернативой замещения для CFC-11. Существенные изменения в процессе получения жестких пенополиуретанов необходимы, особенно когда агенты с высокой температурой кипения, такие как HCFC -22. ГХФУ менее вредны для окружающей среды, чем ХФУ, и их использование является временным решением. Пентаны - еще одна альтернатива из-за более низкого потенциала для истощения озонового слоя и глобального потепления, но они являются легковоспламеняющимися Перфторированные углеводороды (ГФУ), такие как 1,1,1,3,3-пентафторпентан (HFC-245a), представляют собой особый класс соединений, которые были испытаны в качестве долгосрочной альтернативы. были получены с использованием перфторгексана. В таблице показаны свойства относительно глобальных характеристик нагревания и разрушения озона различными вспенивающими агентами и теплопроводностью пены (фактор K).
ТАБЛИЦА 1: Свойства агента расширения
Расширительный агент
Глобальный потенциал потепления
Потенциал разрушения озона
Фактор K
CFC-11
3700
1
7.9
HCFC-141b
620
0.11
9.9
Перфторгексан
13600
0
5.7
Pentane
3.4
0
15.2
CO2
1
0
16.6
Азот
0
0
26.0
Жесткие плуретановые пены
1. Введение
Жесткие пены представляют собой второй по величине рынок для ПУ после гибких пенопластов. С 1960-х годов рынок жесткой пены вырос до 1,7 млн тонн в 1996 году, что составляет 25% мирового потребления ПУ из 7 млн. т. Потребление теплоизоляции, главным образом контейнеров и труб, в 1996 году составляло 700 тыс. тонн, или 60% потребления. Глобальное потребление жестких пенопластов в строительной зоне распределяется следующим образом: 435 в виде пластин и изоляционные блоки, панели с 27%, связующее 15% и 155 в таких применениях, как пенопласт, однокомпонентные системы и другие.
Жесткие пены могут быть изготовлены распылением, разливом или другими методами пенообразования. Эти методы используются для изготовления изоляционных панелей для полов и перегородок, местной вспенивающей изоляции, сэндвич-панелей, упаковочного материала, морского оборудования для флотации , теплоизоляция грузовых автомобилей и вагонов и части мебели.
Пенополиуретаны PU имеют сильно сшитую полимерную структуру с закрытыми ячейками, которые могут быть изготовлены с плотностями до 10 кг / м3 до почти твердых частиц с плотностью 1100 кг / м3. Однако самый высокий расход представляет собой пены с низкой плотностью (28-50 кг / м3), которые используются в теплоизоляции. Отличные теплоизоляционные свойства обусловлены низкой теплопроводностью расширительного агента, удерживаемого в закрытых камерах.
В последнее время жесткие пены стали предметом горячих дискуссий из-за следующих аспектов:
В отношении воспламеняемости жесткие пены соответствуют стандартам безопасности. Первоначальные проблемы, связанные с замещением ХФУ, были преодолены с внедрением новых вспенивающих агентов. В исследованиях, касающихся антипиренов, цель состоит в том, чтобы получить пены, свободные от галогенов.
Рециркуляция является обязательной в наше время. Жесткие пены были повторно использованы с добавлением MDI и прессованием при высоких температурах для получения пластин различного назначения, от пола до мебели. Другим методом является химическая переработка ( первичный гликолиз). В этом случае происходит переработка вторичных продуктов в новое сырье. Наконец, сжигание является жизнеспособным методом превращения отходов в энергию.
2.Примажные материалы
В производственных процессах жестких пенополиуретанов используются различные сырьевые материалы, такие как изоцианаты, полиолы, сшивающие агенты, добавки для выщелачивания, катализаторы, поверхностно-активные вещества, антипламенные добавки, наполнители и т. Д. Для получения высокополимерной структуры сшивание жестких пенополиуретанов, изоцианаты с высокой функциональностью и полиолы и сшивающие агенты. Количество гидроксилов этих систем чаще всего составляет от 350 до 550 мг КОН / г. Катализаторы и поверхностно-активные вещества играют определенную роль Если скорость реакции достаточно быстро, растущая полимерная масса приобретает сшивающую структуру, заключая в пленку вспенивающий агент (ХФУ, ГХФУ, пентаны, ГФУ и т. Д.) В закрытых ячейках. Полиэфирполисилоксаны представляют собой поверхностно-активные вещества, используемые в жестких пенах, способствующие образованию замкнутой клеточной структуры, однородной и без пустот.
3. Жесткая пенополиуретан ...