Сырье и компоненты для производства ППУ

ППУ имеет широкое применение в качестве изоляционного материала для коммуникаций, используется на строительных объектах, как мягкий наполнитель для мебели и в других сферах. Главные компоненты для его производства – это изоцианаты и полиолы. Для улучшения свойств полимера в его состав также вводят добавки: катализаторы, разбавители, антипирены.

Полиолы

Это один из двух главных компонентов для ППУ. Полиол обеспечивает создание полимерной основы, вступая в реакцию с изоцианатом.

Этот компонент определяет свойства готовой продукции и параметры реакции:

• плотность материала;

• твердость получаемого покрытия;

• степень горючести;

• скорость вспенивания и отвердения;

• растекание при заливке и т.д.

Полиолы (полиэфиры) являются органическими соединениями, которые вступают во взаимодействие с изоцианатом и обеспечивают структуру полиуретана. Эти компоненты подразделяют на простые и сложные. Первые имеют более низкую стоимость, поэтому широко востребованы при производстве жестких ППУ. Это продукты окисления пропилена с различными функциональными аминами и спиртами (глицерин, этилендиамин, сорбитол, триметилолпропан).

Сложные полиэфиры изготавливаются из многофункциональных спиртов, кислот и ангидридов. Они применяются при производстве ППУ в тех случаях, когда необходимо создать материал высокой прочности с закрытыми порами.

Большинство полиолов сохраняют свои свойства в течение 6 месяцев. Они требуют хранения в герметичных упаковках: полиэфиры поставляют преимущественно в синих бочках, для изоцианата они могут черными или красными. Перед использованием полиол обязательно требует перемешивания в течение 10-15 минут.

Изоцианаты

Изоцианаты производят путем реакции между анилином и формальдегидом с добавлением кислотных катализаторов. Это, который вступая в реакцию с полиолами формирует пористую структуру материала: смесь вспенивается и затвердевает. Для производства ППУ чаще применяются 2,4-ТДИ и 2,6-ТДИ, в виде смеси соотношением компонентов 80:20 либо 65:35. В чистом виде вещества используются для изготовления эластомеров и как лабораторные реактивы.

Основные характеристики изоцианатов:

• высокая вязкость вплоть до твердого состояния;

• нерастворимость в воде;

• достаточно высокая токсичность;

• слабо основная реакция;

• способность вызывать коррозию алюминия, меди, их сплавов;

• горючесть.

Процесс получения полиуретана отчасти базируется на взаимодействии изоцианатов с водой, что вступает в реакцию с определенным количеством изоцианатных групп. Это приводит к образованию полимера и выделению углекислого газа, который обеспечивает вспенивание состава. Кроме производства ППУ, изоцианаты применяются для получения герметиков и клеев, различных адгезионных строительных материалов. Они добавляются при изготовлении пестицидов, заливке бетонных и других напольных покрытий, лаков, красок.

Антипирены

Эти добавки призваны снизить горючесть полиуретана. В зависимости от введенных компонентов, их разновидности и количества, ППУ может иметь класс горючести от Г1 до Г4 (сильно горючий).

Чаще всего в производстве ППУ используются содержащие фосфор вещества:

1. Трихлорпропилфосфат (ТХПФ). Он обеспечивает класс горючести Г3, имеет доступную стоимость.

2. Триэтилфосфат (ТЭФ). За счет более высокого содержания фосфора, по сравнению с ТХПФ, обеспечивает более низкий класс горючести полиуретану Г2 и Г1, но его стоимость выше.

Добавление антипиренов существенно увеличивает безопасность эксплуатации изделий на основе полиуретана.

Разбавители

Разбавители необходимы при производстве ППУ, чтобы снизить вязкость массы, обеспечить удобство напыления и заливки материала, придать ему необходимые свойства. Для производства полимера обычно применяется пропиленкарбонат. Это органическое соединение получают из пропиленгликоля. Оно представляет собой бесцветную жидкость, которая хорошо смешивается с водой, имеет лучшие характеристики по сравнению с ацетоном и этилацетатом.

Кроме производства ППУ, пропиленкарбонат применяется как один из компонентов электролита в аккумуляторных батареях, ингредиент при производстве средств для удаления краски, при изготовлении клев, бытовой химии, как пластификатор, растворитель полимерных соединений в текстиле. Он используется в косметике и средствах личной гигиены.

Катализаторы

Получение ППУ – это реакция взаимодействия между двумя компонентами – А и Б (полиолами и изоцианатами). Скорость этой реакции можно регулировать путем введения катализаторов.

Они обеспечивают такие технологические характеристики:

• скорость формирования пены;

• растекаемость массы по поверхности;

• плотность готового материала;

• быстрота отверждения смеси.

При производстве ППУ важно правильно рассчитать дозировку катализаторов, иначе пена получится слабая, материал не увеличится в объеме, плохо затвердеет. При изготовлении ППУ обязательно добавляют хотя бы один катализатор.

Наиболее востребованы:

1. Амины. Третичные амины обеспечивают хорошее вспенивание, вносят вклад в процесс гелеобразования. Выбор вещества зависит от способа изготовления материала. Для промышленного использования допускается вводить амины, придающие пене остаточный запах. При производстве мебели применяются только летучие амины.

2. Металлоорганические соединения. Они активизируют реакции гелеобразования. Самый востребованный катализатор этой группы – органические соединения олова.

Если использовать одновременно соединения олова и амины, тони усиливают действие друг друга.

Другие добавки

Кроме перечисленных компонентов, в зависимости от вида ППУ, и его необходимых свойств в массу могут быть добавлены пигменты для придания полимеру подходящего оттенка. Также используются соединения на основе силикона, они обеспечивают ППУ высокую пористость.