Размещено на http://www.allbest.ru/

ПРОИЗВОДСТВО КОМПОНЕНТА А ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ МОНТАЖНОЙ ПЕНЫ

пена монтажный полиуретан герметик

Кудрякова А.В., Черняшкина Я.И., Пикалов Е.С.

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых" (ВлГУ) Владимир, Россия

THE PRODUCTION OF A COMPONENT AND TO GET THE MON PLATEMAKING FOAM

Kudryakova A.V., Chernyashkina Ya.I, Pikalov E.S.

Federal state budgetary educational institution of higher higher education

"Vladimir state University named after Aleksandr Grigorevich and Nikolay

Grigorevich Stoletovs" (VlSU)

Vladimir, Russia

В настоящее время монтажная пена широко применяется как герметик для заполнения трещин и пустот при фиксации оконных и дверных блоков, для тепло- и звукоизоляции, а также для закрепления изоляционных и утеплительных материалов (например, плит пенопласта) на стенах.

Изначально монтажная пена - это система, состоящая из жидкого преполимера полиуретана и растворенного в ней пропеллента. Пропеллент или газ-вытеснитель представляет собой смесь газов (как правило пропан, бутан и их гомологи) и создает давление в баллоне, в котором хранится преполимер.

В момент нанесения происходит выталкивание преполимера из баллона под давлением пропеллента. При выходе из баллона преполимер мгновенно вспенивается по всему объему за счет вскипания пропеллента с образованием пузырьков. Вскипание пропеллента объясняется низкой температурой кипения и высоким давлением его компонентов.

Образовавшаяся пена вступает в реакцию с влагой, находящейся в воздухе или на наносимой поверхности. В результате происходит происходит расширение пены, полимеризация преполимера с последующим отверждением. Расширение происходит за счет взаимодействия свободных радикалов олигомера пены с влагой окружающего воздуха и образования при этом в результате реакции углекислого газа, который при расширении добавляет определенный объем к пене (обычно от 30 до 50 %).

На этом процессы в качественной пене завершаются, дальнейших изменений не происходит. Остается только ее защитить от воздействия света с помощью специальных покрытий, штукатурки или обычной краски. В продуктах низкого качества (в основном бытовых пенах) может происходить вторичное расширение пены из-за расширения газов пропеллента и углекислого газ), оставшихся в закрытых ячейках пены, под воздействием температуры окружающего воздуха (из-за неправильного баланса открытых и закрытых ячеек). В качественных пенах эта проблема решена за счет наличия открытых ячеек.

Качество пены определяется в первую очередь ее рецептурой, которая должна обеспечить высокий объем выхода пены, ее адгезию к наносимым поверхностям и баланс открытых и закрытых пор.

Рецептура преполимера как правило включает два компонента:

Изоцианатный компонент (компонент Б) - в США это компонент А (бочки красного и черного цвета по Европейской классификации, бочки синего цвета - по Американской) - продукт фосгенирования полиаминов, которые образуются при конденсации анилина с формальдегидом в присутствии кислотного катализатора. Он содержит 4,4-дифенил-метандиизоцианат (4,4-МДИ) и его изомеры, а также олигомеры с более высокой функциональностью. Продукт содержит примеси небольших количеств соляной, других хлорсодержащих кислот и железа. Полиизоцианат на территории России в настоящее время не производится, он закупается за рубежом и имеет свое название у каждой из фирм-производителей.

Полиольный компонент (компонент А) - в США это компонент Б (бочки синего цвета по Европейской классификации, бочки красного цвета - по Американской) представляет собой смесь полифункциональных гидроксилсодержащих продуктов (полиолов), вспенивающих агентов физического или химического действия, катализаторов, пенорегуляторов и специальных пламегасящих добавок (антипиренов).

Полиолы представляют собой полиэфиры, т.е. высокомолекулярные соединения, получаемые поликонденсацией многоосновных кислот или их ангидридов с многоатомными спиртами. Они являются источниками гидроксильных (-ОН) групп, которые реагируя с изоцианатом, образуют полиуретановую структуру. Выбор структуры исходного полиола или смеси полиолов определяет конечные свойства пенополиуретана.

В качестве вспенивающих агентов применяют газообразный диоксид углерода (СО2), образующийся при реакции воды с изоцианатом (химическое вспенивание) или СО2 и летучая жидкость (физический вспениватель) - жидкость с низкой температурой кипения, которая испаряется в результате выделения теплоты при реакциях изоцианата с полиолом и водой.

В качестве катализаторов часто применяют третичные амины и замещенные этаноламины. Эти вещества ускоряют реакции между полиэфиром, изоцианатом и водой, т.е. определяют скорость вспенивания и время полного отверждения пены.

В качестве пенорегуляторов применяют поверхностно-активные вещества (ПАВ), в основном алкилсиланполиоксиалкиленовые сополимеры (силиконы). Пенорегуляторы обеспечивают стабильность смеси составляющих компонента А (явдяются эмульгаторами), а также регулируют размер и закрытость ячеек, образующихся при отверждении пены.

Антиперены это вещества замедляющие горение ППУ. Они могут быть нереакционноспособными (не вступающими в реакцию) органическими соединениями, содержащими фосфор и/или галогены, или обычными неорганическими фосфатами или оксидами. Типичными представителями нереакционных органических антипиренов являются трис(хлорэтил) трис(хлорпропил)-или трис(дибромпропил)фосфаты.

Вторая группа пламегасящих добавок - это вещества с функциональными группами (фосфорсодержащие, хлорсодержащие и бромсодержащие полиолы), которые в результате взаимодействия с изоцианатом входят в полимерную цепь.

Рассмотрим процесс производства компонента А, который проводится в соответствии со схемой, показанной на рис. 1.

Перед запуском реакторы, трубопроводы и насосы должны быть сухими и чистыми. В процессе работы допускается использование оборудования из-под полиэтиленовой смеси или готового продукта предыдущей партии.

Полиэфиры (Лапрол 373, Лапрол 1052, Пропол 1055) и пеностабилизатор Silicone SR-234 поступают в цех в стальных бочках вместимостью 200-250 дм3 или в полиэтиленовых контейнерах вместимостью 1 м3. В случае ,если транспортировка компонентов происходила в зимнее время, их необходимо разогреть в таре до температуры не ниже 0 оС.

Диморфолиндиэтиловый эфир (DMDEE) поступает в цех в полиэтиленовых канистрах или бочках вместимостью 200 л. Хлорпарафин ХП-470 поступает в цех в полиэтиленовых контейнерах вместимостью 1м3. В случае транспортировки в зимнее время его необходимо выдержать в помещении не менее суток. Ортофосфорная кислота поступает в цех в стеклянных бутылях вместимостью 10-20 дм3 или полиэтиленовых канистрах.

Полиэфиры (Лапрол 373, Лапрол 1052, Пропол 1055) загружают насосом из тары, стоящей на весах, в реактор 1. Температура полиэфиров при загрузке должна быть в пределах 0-40 оС. Включают мешалку и через 15-25 минут отбирают пробу содержимого реактора для анализа на массовую долю воды, которая должна быть не более 0,06%. В противном случае приступают к сушке полиэфирной смеси. Для этого нагревают содержимое реактора подачей пара в рубашку. Пар является оборотным и нагревается в калорифере, перед входом в который устанавливают конденсатоотводчики.

Рис. 1. Схема получения компонента А: 1 - реактор 1; 2 - реактор 2;

3 - рубашка реактора 2; 4 - рубашка реактора 1; 5 - весы; 6 - насос;

7 - фильтр; 8 - пробоотборник; 9 - конденсатоотводчик; 10 - калорифер; 11 - водокольцевой вакуумный насос; 12 - компрессор.

По достижении температуры в интервале 60-70 оС включают вакуумный насос. Сушку ведут при температуре 100-110 оС и вакуумметрическом давлении минус 0,85 - минус 0,95 кгс/м2 (минус 85 - минус 95 кПа) в течение 3-5 часов. Затем полиэфирную смесь вновь анализируют намассовую долю воды.

Если массовая доля воды не более 0,06%, то загружают в реактор DMDEE, пеностабилизатор Silicone SR-234, ортофосфорную кислоту (поз. 2) и перемешивают в течение 15-25 минут. Готовую полиэфирную смесь передают в реактор 2. Для этого, если необходимо, содержимое реактора 1 нагревают до температуры 50-60 оС и создают в нем при помощи компресссора давление осушенного воздуха не более 0,7 кгс/см2. В реакторе 2 создают вакуумметрическое давление минус 0,8 кгс/см2 (- 80 кПа) и передают полиэфирную смесь из реактора 1 в реактор 2 за счет разности давлений.

В реактор 2 загружают хлорпарафин ХП 470А и перемешивают с уже имеющейся в реакторе смесью в течение 40-60 минут. По завершению перемешивания отбирают пробу из реактора 2 через пробоотборник и направляют в лабораторию на анализ массовой доли воды, которая должна быть не более 0,1. При соблюдении показателей готовый продукт сливают в бочки или полиэтиленовые контейнеры, установленные на весы, а при несоблюдении показателей смесь считается браком и дорабатывается путем внесения изменений в технологические параметры и рецептуру.

Список литературы

1. Монтажная пена [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.vira.ru/pena.html (дата обращения: 20.01.2016).

2. О монтажной пене [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://pena-realist.ru/polyurethane-foam (дата обращения: 20.01.2016).

3. Всё о монтажной пене [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://azimut-stroy.com/vs_o_montazhnoy_pene (дата обращения: 20.01.2016).

4. Полиуретановая монтажная пена: особенности и преимущества

[Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.i-fsr.ru/archive/11357 (дата обращения: 20.01.2016).

5. Полиуретановая монтажная пена [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.uves.ru/articles/55/ (дата обращения: 20.01.2016).

6. Состав и физико-химические свойства сырья для получения жестких ППУ торговой марки «Корунд» [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.uves.ru/articles/55/ (дата обращения: 20.01.2016).

7. Булатов Г.А. Полиуретаны в современной технике. - Машиностроение, 1983. - 272 с.

8. Гладковский Г. А., Тараканов-Шорих О. Г., Шамов И. В., Копшева

Л. М. Способ получения пенополиуретана // Патент СССР №472136. 1975. Бюл. № 20.

9. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. М.: Химия, 1973. - 785 с.

10. Любартович С. А., Морозов Ю. Л., Третьяков О. Б., Реакционное формование полиуретанов. - М.: Химия, 1990. - 288 с.

Размещено на Allbest.ru