polyether polyol что это такое

Полиэфир-полиолы в производстве ППУ

Простые и сложные соединения

Полиолы бывают двух типов:

Среди характеристик полиолов большое значение имеет их гидроксильное число, а также эквивалентная масса. Соединения подбирают по этим показателям, в зависимости от того, эластичные или жесткие ППУ необходимо получить.

Виды полиолов

В промышленности применяются три основных класса модифицированных полиолов:

Дисперсии полиакрилонитрила, полистирола. Их еще именуют полимер-полиолы или SAN. Продукт получают за счет цепной реакции полимеризации между акрилонитрилом, стиролом и полиэфирами. Этот материал используется для получения пены методом холодного формования. Как мономер может быть использован до 10% акрилонитрил, чтобы избавиться от остаточного количества стирола и запаха. Наиболее широко применяется при производстве поролона и сидений в транспортных средствах.

Дисперсии мочевины или PHD. Соединения получают за счет многоступенчатой реакции полимеризации. Они обладают более высокой вязкостью.

Дисперсии полиуретана. Это полиизоционатные полиолы, содержащие добавки или PIPA. Они отличаются тем, что включают диспергированные фракции полиуретана, более востребованы для получения пенопласта. Эти компоненты обеспечивают высокую скорость реакции при перемешивании. Если использовать катализаторы на основе олова, то реакция полностью завершится в течение 5 минут.

Эти компоненты вводят в смесь в количестве до 10-20%, чтобы повысить несущую способность, упругость получаемой пены. Кроме этих разновидностей, также есть полиолы на основе эпоксидной смолы, дисперсии полиизоцианурата, меламина. Такие вещества производятся во многих странах.

Основными поставщиками полиолов являются бренды:

Wanol (Wanhua Chemical, Китай);

Puranol (Jiahua Chemical Co., LTD, Китай);

Arcol (COVESTRO INTERNATIONAL SA).

Сферы использования

Полиолы находят широкое применение в различных областях:

изоляция трубопроводов как методом напыления, так и по принципу «скорлупа», «труба в трубе»;

изготовление акустических материалов, звукоизоляция помещений;

производство смазочных материалов;

изготовление эпоксидных смол, лакокрасочных средств, клеев, герметиков;

Полиолы имеют особую структуру, которая обеспечивает их производным специфические качества. Они устойчивы ко влаге, не боятся воздействия температуры, обладают высокой прочностью и инертностью ко многим химическим реагентам. Наиболее полиолы востребованы как теплоизоляционный материал при строительстве жилых и промышленных зданий. Они применяются для изоляции холодильных камер, теплотрасс с температурой не выше 120 градусов, технологического оборудования. Материал востребован для выполнения бесшовной гидроизоляции, в т.ч. для крыш, он предотвращает образование конденсата.

Особенности компонентов для ППУ

Полиолы при получении ППУ отвечают за плотность материала, скорость его вспенивания.

В зависимости от основы, компоненты бывают:

Фреоновые. Их при использовании запрещается нагревать выше +30 градусов, иначе вещество потеряет свою способность вспениваться.

Водные. Для вспенивания таких полиолов их обязательно нужно подогревать до 40 градусов.

Сверхплотные продукты используются реже, и только как гидроизоляционный материал. Легкая пена имеет небольшую себестоимость, поэтому применяется чаще. Но поскольку она способна пропускать влагу, то рекомендована для утепления помещений изнутри. Плотные материалы используются в тех случаях, когда возможно на них механическое воздействие.

Источник

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(CH2OH)2	92,10	3	1827,3
2	Триметилол-пропан	CH3CH2C(CH2OH)3	132,0	3	1275,0
3	Триэтаноламин	N(CH2CH2OH)3	149,19	3	1128,0
4	Пентаэритриол	C(CH2OH)4	136,0	4	1650,0
5	Ди-пентаэритриол	(HOCH2)3CCH2OCH2——C(CH2OH)3	254,0	6	1325,19
6	α-метил глюкозид		194,19	4	1155,56
7	Ксилитол	HOCH2(CHOH)3CH2OH	152,0	5	1845,39
8	Сорбитол	HOCH2(CHOH)4CH2OH	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 (-NH2), 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.

Деревянные стены. Пенополиуретан – идеальный материал для утепления

Вспененный полиуретан идеально подходит для утепления любых стен, и деревянных в том числе. Мы рассмотрим основные положительные свойства пенополиуретана, которые связаны именно с утеплением деревянных стен, так как этот процесс полностью зависит от некоторых особенностей основания. И в первую очередь необходимо учесть некоторые физические свойства древесины.

Ecotermix провел обучающий семинар в Новосибирске

Как утеплить бетонный пол. Пошаговая инструкция для непрофессиональных строителей

Бетонный пол является основным источником холода и препятствует созданию комфортного микроклимата внутри помещения. Устранить данную проблему, а также повысить энергоэффективность помещения можно путем утепления бетонного перекрытия.

Источник

Полиолы

Описание

Полиол (полиэфирполиол, простой полиэфир) на основе глицерина

Полиолы – это многоатомные спирты (полиспирты), органические соединения класса спиртов, содержащие в своём составе более одной гидроксильной группы.

Пуранол (Puranol) G 330 (JH 330) аналог: Воранол 3138, Лапрол 3003, Аркол 1104

Пуранол G 330 – это простой 3-х функциональный полиэфир-полиол с молекулярной массой 3000, является продуктом полимеризации пропиленоксида с инициатором – глицерином. Концевые группы данного продукта содержат вторичные гидроксильные группы. Пуранол G 330 применяется для производства широкого ряда ПУ эластичных пен – поролона. Также может быть использован для производства искусственной кожи, обувных подошв, напольных покрытий, ПУ фильтрующих материалов, а также изделий получаемых литьем. Как и в случае с любым другим продуктом, полиол необходимо протестировать, прежде чем использовать в вышеуказанных целях. Продукт содержит антиоксидант BHT (бутилгидрокс¬итолуол, 2,6-ди-трет-бутил-4-метил-фенол)в количестве 0.05–0.08%.

Производство

Пуранол (Puranol) G 330 (JH 330) наиболее подходит для производства поролона блочным (ящичным) методом.

Характеристики

Физико-химические свойства

Пуранол (Puranol) F 3500 (JH 3500) аналог: Воранол 3322, Лапрол 3603, 4003, Аркол 1108

Пуранол F 3500 – это простой 3х функциональный полиэфир-полиол с молекулярной массой 3500, является продуктом присоединения пропиленоксида и этиленоксида к инициатору – глицерину (содержание этиленоксида 8%). Концевые группы данного продукта содержат вторичные гидроксильные группы и незначительное количество первичных гидроксильных групп. Пуранол F 3500 применяется для производства широкого ряда ПУ эластичных пен – поролона, Также может применяться для производства герметиков, покрытий, эластомеров, а также литьевых изделий. Как и в случае с любым другим продуктом, Пуранол F 3500 должен быть протестирован и одобрен, перед тем как будет использован в вышеуказанных целях. Продукт содержит антиоксидант BHT (бутилгидрокс­итолуол, 2,6-ди-трет-бутил-4-метил-фенол) в количестве 0.05–0.08%.

Пуранол (Puranol) F 3500 (JH 3500) наиболее подходит для производсва поролона непрерывным методом.

Физико-химические свойства

Полимер-полиол Пуранол (Puranol) PP 3045, Полимерполиол Пуранол (Puranol) PP 2045B, аналог Воралюкс (Voralux) HL 400, аналог Аркол HS100 (Arcol HS 100), аналог Спецфлекс NC 700 (Specflex NC 700 ), POP полиол

Пуранол PP 3045 – полимер-полиол синтезируемый из простого полиэфира (3х функционального, с молекулярной массой 3500), акрилонитрила, стирола. Это важный вид полиола применяемый для получения следующих видов полиуретановых эластичных пен: мягкие пены повышенной жесткости, мягкие пены холодного формования, HR пены при использовании в смеси с основным полиолом и др. Данный продукт при добавлении в стандартную рецептуру мягких пен влияет на порооткрывание пены и жесткость конечного изделия.

Источник

Простые полиэфиры

Полиэфирполиолы на основе оксида этилена имеют первичные концевые гидроксильные группы, являются нелетучими жидкостями или воскообразными твердыми веществами. При полимеризации окиси пропилена и бутилена образуются простые полиэфиры со вторичными гидроксильными группами. Первичные OH-группы обладают высокой реакционной способностью по отношению к изоцианатам по сравнению со вторичными. Растворимость простых полиэфиров в воде снижается с ростом цепи полимера (молекулярной массы). Также на растворимость в воде влияет наличии этиленоксидных блоков в молекуле. Полиэтиленоксидные блоки увеличивают растворимость полиэфира в воде. Большинство полиэфиров растворимо также и в органических растворителях.

Азотсодержащие простые полиэфирполиолы синтезируют с использованием аминов в качестве инициатора. Чаще всего встречаются четырехфункциональные блоксополимеры оксидов этилена и пропилена на основе этилендиамина. Такие полиэфиры обладают каталитической активностью, что позволяет снизить количество аминных катализаторов в пенополиуретановой системе, и, следовательно, снизить эмиссию аминов при переработке компонентов, которые имеют неприятный запах.

Практически все ППУ, предназначенные для применения в мебельной промышленности (в качестве набивок сидений, матрацев и подушек) изготавливают на основе простых полиэфиров. Первыми простыми полиэфирами были полиоксипропилендиолы с молекулярной массой 2000, которые в 1956-1957 гг в США применили для получения эластичных ППУ. После 1961 г. начали применять активированные полиэфиры, представляющие собой блок-сополимеры пропилен- и этиленоксидов с полиэтиленоксидными блоками на концах цепи и высокой долей первичных гидроксильных групп. Эти полиэфиры сыграли важную роль в разработке промышленных процессов горячего формования автомобильных сидений и открыли возможность получения блочных ППУ на основе простых полиэфиров с молекулярной массой до 5000.

Для блочного ППУ используют простые полиэфиры с молекулярной массой 3500-4000 и функциональностью 3 на основе глицерина. При дальнейшем повышении молекулярной массы полиола возрастает несущая способность пенопласта, но при этом увеличивается остаточная деформация при сжатии, снижается упругость, и ухудшается перерабатываемость композиции. В стандартных рецептурах, где на 100масс.ч. полиола приходится от 1,8-5 масс.ч. воды, подобные полиэфиры хорошо совмещаются с другими компонентами вспенивающейся смеси.

Для горячего формования требуются полиэфиры, которые обеспечивали бы, с одной стороны, хорошую текучесть вспенивающейся массы, с другой – высокую скорость поверхностного и объемного отверждения ППУ. Хорошие результаты дают полиоксипропилентриолы, содержащие ограниченное количество полиэтиленоксидных блоков (следовательно, и первичных гидроксилов) и имеющие молекулярную массу 3100-3300.

Для высокоупругих ППУ холодного формования используют триолы с молекулярной массой 4500-6500, в которых содержание первичных гидроксильных групп составляет 60% от общего количества концевых групп. С увеличением молекулярной массы эффективная функциональность полиолов становится значительно ниже 3, что обусловлено протеканием побочных реакций, приводящих к образованию диолов и моноолов.

Низкая вязкость простых полиэфирполиолов способствовала применению их в лакокрасочных материалах без растворителей. Однако существуют ограничения по использованию простых полиэфиров в ЛКМ. Их можно использовать только для внутренних работ в помещениях и для грунтовок из-за окислительного распада цепи полиэфира. К преимуществам покрытий на основе простых полиэфирполиолов можно отнести высокое сопротивление к гидролизу и механическим деформациям. Такие покрытия предпочтительно используют для минеральных оснований (кирпич, бетон).

Источник

Обзорная статья по полимер-полиолам

Содержание:

Введение:

Разумеется, одним из ключевых вопросов является вопрос качества изделий. Высокий интерес представляет модифицированный наполнитель или добавки пенополиуретана. Одними из наиболее успешных, опробированных 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.

Достижение комплекса свойств частично объясняется тем, что модифицированные 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:

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

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:

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:

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.

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

Заключение:

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:

Попытаемся опровергнуть вышеизложенные аргументы:

1. Решением вопроса с удорожанием конечной продукции станет применение полимер-полиольной добавки отечественного производства. Поясним:

Научная команда АО «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.

Рецептура с применением отечественного полимер-полиола (ЛапС 48-40)

Рецептура с применением импортного полимер-полиола

Рецептура без применения полимер-полиола

Из приведенных таблиц, очевидно, что применение импортного полимер-полиола приводит к удорожанию одного стандартного блока поролона на 72 рубля или на 1,5% (по сравнению с рецептурой без полимер-полиольной добавки) – а это весомая потеря прибыли. Применение же отечественной добавки приводит к удорожанию конечной продукции на 3 рубля или на 0,06%. Согласитесь, что повышение качества продукции при повышении сырьевых затрат на 0,06% снимает вопрос о дороговизне добавки.

По поводу цены разобрались, теперь может возникнуть вопрос: «А качество вашего полимер-полиола такое же, как у импортного производителя?». Наша компания долго и плодотворно работала над этим вопросом, прежде чем выпустить продукт на рынок. Мы создали конкурентоспособный и качественный полимер-полиол, которым гордимся. Результаты испытаний самой добавки и готовых изделий с ее применением позволяют нам заявить, что ЛапС 48-40 не уступает зарубежным аналогам. Более детализировано испытания и их результаты будут отображено чуть позже в статье, посвященной исследованиям полимер-полиолов.

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.

Конечно, вопрос о пользе добавки требует глубокого анализа с приведением численной аргументации, которую мы дадим в следующей статье.

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. В случае возникновения вопросов наши специалисты помогут вам осуществить подбор рецептуры.

Источник