[1]Изобретение относится к производству пенопластов, касается разработки нового вспенивателя из возобновляемого сырья для получения пенополиуретана и может быть использовано в различных областях промышленности.
[2]Известно изобретение, описывающее способ получения жестких пенополиуретанов или пенополиизоциануратов, модифицированных уретаном (RU 2184127 МПК C 08 G 18/08, 18/20, 18/65, опубл. 27.06.2002). Однако изобретение пригодно исключительно для вспенивания полиуретанов, получаемых по типу уретанообразования, и не характеризуется универсальностью. К тому же изобретение предполагает использование в качестве пенообразователей газов и жидкостей, отрицательно влияющих на озоновый слой атмосферы.
[3]Известно изобретение, описывающее полиизоцианатный компонент, пенополиуретановую систему и изделие, изготовленное из них (RU 2768646 МПК C 08 G 18/58, C 08 J 9/00, C 08 G 101/00, опубл. 24.03.2022 Бюл. № 9). Однако согласно описанию продукт реакции смеси полиизоцианатного компонента и полиольного компонента представляет собой исключительно жесткий пенополиуретан. Изобретение не характеризуется универсальностью и пригодно исключительно для вспенивания полиуретанов, получаемых по типу уретанообразования.
[4]Известен способ получения вспененного термопластичного полиуретана (RU 2759926 МПК D 06 P 1/00, опубл. 18.11.2021 Бюл. № 32), который включает крашение и вспенивание материала термопластичного полиуретана в сверхкритических текучих средах (таких как диоксид углерода в сверхкритическом состоянии) в присутствии окрашивающего вещества и/или флуоресцентного отбеливающего агента. Несмотря на то, что в способе
[5]выбирают среди солей фосфорсодержащих оксоанионов, особенно предпочтительно среди фосфатов, конденсированных фосфатов, фосфонатов, фосфитов, смешанных гидроксидов-фосфатов и циануратов. Осуществление предлагаемого способа выделения углекислого газа из порообразующей композиции проводят при нагревании в широком диапазоне температур: от 80 до 400 °C.
[6]Изобретение позволяет контролировать процесс газообразования и создавать равномерную ячеистую структуру изделия путем соответствующего выбора указанных компонентов и их относительных количеств. Предлагаемые в изобретении порообразующие композиции в основном безопасны для здоровья, допустимы для контакта с пищевыми продуктами и экологически безвредны. Тем самым предлагаемый в изобретении способ обладает значительными преимуществами перед известными методами вспенивания: растворением, методами химического вспенивания, методами изготовления пенополиуретанов.
[7]Технической задачей и результатом изобретения является расширение сырьевых ресурсов для изготовления пенополиуретанов, обеспечение экологической безопасности готовых изделий, снижение себестоимости получаемых материалов с сохранением физико-механических, эксплуатационных и технологических характеристик получаемой композиции и расширение границы сфер их использования и повышении конкурентоспособности продукции.
[8]Указанный технический результат достигается за счет применения карбонатсодержащего вспенивателя, состоящего из порошка на основе предварительно подготовленной яичной скорлупы с гранулометрическим составом 50-200 мкм и стеариновой кислоты.
[9] Использование в качестве вспенивателя предварительно подготовленной яичной скорлупы позволяет снизить себестоимость композиций, расширить сырьевые ресурсы для их изготовления, решить экологическую проблему снижения количества отходов.
[10]Существо изобретения заключается в получении пеноматериалов без содержания газов, вредных для озонового слоя планеты, а вспенивание полиуретана осуществляют в интервале 90-140 °С за счет углекислого газа, который образуется в ходе химической реакции между карбонатом кальция и стеариновой кислотой.
[11]При этом образующийся стеарат кальция выступает в качестве стабилизатора пенополиуретана.
[12]Физико-механические, эксплуатационные и технологические свойства получаемого пенополиуретана зависят от соотношения компонентов в составе композиции.
[13]Пенополиуретан по настоящему изобретению может быть получен любым преполимерным способом, одностадийным способом и по известной методике уретанообразования.
[14]Физико-механические, эксплуатационные и технологические свойства полимерной композиции оценивают по стандартным методикам.
[15]Пример практической реализации заявляемого карбонатсодержащего вспенивателя.
[16]Пpeдвapитeльнyю пoдгoтoвкy карбонатсодержащего вспенивателя ocyщecтвляют следующим образом. Скорлупу промывают водой, 5 %-ным раствором гидроксида натрия для удаления органических веществ с поверхности скорлупы. Затем снова промывают водой до нейтральной среды. Сушат в течение 48 час при 80 °С. Для получения пенопластов рекомендуется использовать вспениватель в виде порошка с гранулометрическим составом 50-200 мкм. Перед смешиванием и пocлe cмeшивaния c вoдoй cыpьe мoжнo пoдвepгaть измeльчeнию.
[17]Частицы вспенивателя с размерами более 200 мкм использовать не рекомендуется в связи с ухудшением свойств и качества поверхности изделий, а также технологичности композитов при переработке.
[18]Экспериментально установлено, что использование вспенивателя подобных размеров, согласно изобретению, обеспечивает наиболее полное взаимодействие карбоната кальция и стеариновой кислоты, а также необходимо для оптимизации условий вспенивания полиуретана и получения равномерной структуры пенопласта.
[19]В таблице 1 приведены примеры композиции для получения пенополиуретана с указанием компонентного и количественного состава, а также результаты испытаний образцов по технологическим показателям.
[20]Настоящее описание изобретения приведено только в иллюстративных целях и не должно восприниматься в качестве ограничения объема настоящего изобретения.
[22]| Компоненты | ППУ без наполнителя | Примеры по изобретению, состав, масс. ч. |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| Полиуретан | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
| Карбонатсодержа-щий вспениватель | - | 3 | 5 | 10 | 15 | 7 | 8 |
| Стеариновая кислота | - | 3 | 5 | 10 | 15 | 7 | 8 |
| Пигмент | - | 3 | - | - | 1,5 | 1,5 | 0,3 |
| Наполнитель | - | - | 3 | - | 1,5 | | 1,7 |
| Антипирен | - | - | - | 3 | - | 1,5 | 1 |
| Свойства |
| Плотность, кг/м3 | 15-45 | 102 | 95 | 87 | 75 | 92 | 90 |
| Прочность при 10% сжатии, МПа | не ниже 0,3 | 0,42 | 0,41 | 0,38 | 0,35 | 0,40 | 0,39 |
| Твердость по Шору А, ед. | 55-97 | 61 | 60 | 52 | 48 | 55 | 57 |
| Водопоглощение, % | 1,5-3 | 0,13 | 0,15 | 0,17 | 0,2 | 0,16 | 0,16 |
| Коэффициент теплопроводности, Вт/мК | 0,023 - 0,032 | 0,025 | 0,026 | 0,028 | 0,03 | 0,027 | 0,028 |
[23]В результате использования карбонатсодержащего вспенивателя на основе яичной скорлупы с гранулометрическим составом 50-200 мкм для получения пенополиуретана в соответствующих количествах физико-механические, эксплуатационные и технологические показатели соответствуют нормативным. Использование карбонатсодержащего вспенивателя согласно изобретения обеспечивает экологическую безопасность готовых изделий, расширяет границы сфер их использования и повышает конкурентоспособность продукции.
