СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГИБКОГО ПЕНОПОЛИУРЕТАНА
METHOD OF PRODUCING FLEXIBLE POLYURETHANE FOAM

Настоящее изобретение относится к гибкому пенополиуретану и к способу получения гибкого пенополиуретана, к среде для роста растений, содержащей такой пеноматериал, и к использованию такого пеноматериала в качестве среды для роста растений.
Среды для роста растений, содержащие гибкие пенополиуретаны, известны.
В US 3798836 описывается нерастворимая в воде вспененная полиуретановая матрица с открытыми порами, включающая диспергированные в ней термопластичные частицы.
В US 3889417 получают гидрофильный пеноматериал в результате проведения реакции между форполимером и большим количеством воды. Данный пеноматериал может быть использован в областях применения в плодоводстве. Использующийся водный индекс составляет 1300-78000. Подобный способ был описан в WO 96/16099, где не представлено какого-либо специального руководства в отношении изоцианатного индекса и водного индекса; в примерах водный индекс был большим, чем 1700, а изоцианатный индекс был меньшим, чем 6. Использующиеся форполимеры получают из полиолов, имеющих молекулярную массу, равную, по меньшей мере, 1000.
В US 3970618 описывается субстрат для культивирования растений, где данный субстрат представляет собой гидрофильный пенополиуретан, полученный в результате проведения реакции между полиизоцианатом и полиолом при низком индексе NCO, где данный полиол характеризуется гидроксильным числом 900-1800, а полиизоцианатом является полиизоцианат толуолдиизоцианатного (ТДИ) типа.
В US 5155931 пеноматериал используют в качестве мата для растений, где данный пеноматериал получают в результате проведения реакции между органическим изоцианатом, который предпочтительно представляет собой ТДИ, и полиолом при индексе NCO 90-120.
В US 6479433 описывается среда для выращивания в плодоводстве, полученная в результате проведения реакции между форполимером и водой в присутствии выбранного материала наполнителя.
В US 2005/0131095 описывается способ получения пенополиуретанов, в том числе гибких пенополиуретанов, при индексе NCO 40-150. Какого-либо специального внимания водному индексу не уделялось; в примерах индекс NCO составлял 85-106, а водный индекс варьировался в диапазоне 93-120.
В ЕР 309217 и ЕР 309218, соответственно, был описан способ получения гибких пенополиуретанов при низком изоцианатном индексе с использованием малого и большого количества воды.
Как это ни удивительно, но пенополиуретаны могли быть дополнительно улучшены, в частности, в отношении стабильности пеноматериала при 100%-ом насыщении водой и буферной емкости по воде совместно с высокой деформацией при сжатии при низкой плотности.
Как это ни удивительно, но заявители также обнаружили новый способ получения таких новых пенополиуретанов.
3
Поэтому настоящее изобретение относится к гибкому пенополиуретану, характеризующемуся плотностью 25-70 кг/м, деформацией при сжатии при 40% (НСД) 5-15 кПа, увеличением объема при насыщении водой, равным, самое большее, 25%, и буферной емкостью по воде 40-60%.
Кроме того, настоящее изобретение относится к способу получения такого гибкого пенополиуретана, где данный способ включает проведение реакции при изоцианатном индексе 20-70 и при водном индексе 200-400 между
- полиизоцианатным форполимером, характеризующимся числом NCO 20-30% (масс.) и полученным в результате проведения реакции между полиизоцианатом, содержащим 30-80% (масс.) дифенилметандиизоцианата (МДИ) и 20-70% (масс.) гомологов данного диизоцианата, при этом гомологи характеризуются изоцианатной функциональностью, равной 3 и более, причем количества обоих компонентов получают в расчете на количество полиизоцианата, и полиолом, характеризующимся средней молекулярной массой 62-1000 и средней номинальной гидроксильной функциональностью 2-4,
- полиоксиэтиленполиоксипропиленполиолом или смесью таких полиолов, при этом полиол или смесь характеризуются средней номинальной гидроксильной функциональностью 2-4, средней молекулярной массой 2000-8000 и средним уровнем содержания оксиэтилена 25-50% (масс.), полученным в расчете на массу данного полиола или смеси, соответственно,
- водой и
- необязательно реагирующими с изоцианатом удлинителями цепи и/или сшивателями, имеющими среднюю молекулярную массу 60-1999, и
- необязательно в присутствии вспомогательных веществ и добавок, использующихся на современном уровне техники полиуретанов.
3
Предпочтительно пеноматериалы характеризуются плотностью 26-60 кг/м и деформацией при сжатии при 40% (НСД) 5-12 кПа. Более предпочтительно пеноматериалы дополнительно характеризуются увеличением объема при насыщении водой, равным, самое большее, 15%.
Кроме того, еще настоящее изобретение относится к средам для роста растений, содержащим гибкий пенополиуретан, соответствующий настоящему изобретению.
В заключение, настоящее изобретение относится к использованию гибкого пенополиуретана, соответствующего настоящему изобретению, в качестве среды для роста растений и в зеленых стенах и/или зеленых крышах.
Способы получения пенополиуретанов при использовании полиолов, характеризующихся относительно высоким уровнем содержания оксиэтилена, при низком изоцианатном индексе были описаны в публикациях DE 3710731, US 4833176, US 4365025, US 4910231, US 5459170, US 5521226, US 6417241, US 7022746 и WO 2007/110286.
Однако пеноматериалы и способы, соответствующие настоящему изобретению, описаны не были. Данные пеноматериалы являются очень хорошо подходящими для использования в качестве среды для роста растений, поскольку они демонстрируют хорошие характеристики по смачиванию, впитыванию, удерживанию воды и высвобождению воды при одновременном сохранении хороших физических свойств, подобных твердости при сжатии и сопротивлению деформации сжатия в сухих, а также влажных условиях.
Пеноматериалы, соответствующие настоящему изобретению, также являются превосходными, по меньшей мере, по одному из вышеупомянутых свойств в сопоставлении с другими материалами, которые были предложены в прошлом в качестве несущего материала для роста растений, подобными перлиту, гравию, минеральной вате, древесному волокну, кокосовому волокну, торфу и гранулам пенополистирола.
Одним предпочтительным способом является способ, соответствующий настоящему изобретению, где полиэфирполиол на основе простого эфира, использующийся для получения форполимера, имеет оксиэтиленовые группы в количестве, равном, по меньшей мере, 50% (масс.) в расчете на массу данного полиола, при этом данный полиол имеет среднюю молекулярную массу 250-800. Наиболее предпочтительно данный полиэфирполиол на основе простого эфира представляет собой полиоксиэтилентриол, имеющий среднюю молекулярную массу 250-800.
В контексте настоящей заявки следующие далее термины имеют следующее далее значение:
1) изоцианатный индекс или индекс NCO или индекс:
соотношение между количествами групп NCO и реагирующими с изоцианатом атомами водорода, присутствующими в рецептуре, приведенное в виде процентного соотношения:
<mrow><mfrac><mrow><mo stretchy="false">[</mo><mi>N</mi><mi>C</mi><mi>O</mi><mo stretchy="false">]</mo><mo>×</mo><mn>100</mn></mrow><mrow><mo stretchy="false">[</mo><mi>а</mi><mi>к</mi><mi>т</mi><mi>и</mi><mi>в</mi><mi>н</mi><mi>ы</mi><mi>е</mi><mtext> </mtext><mi>а</mi><mi>т</mi><mi>о</mi><mi>м</mi><mi>ы</mi><mtext> </mtext><mi>в</mi><mi>о</mi><mi>д</mi><mi>о</mi><mi>р</mi><mi>о</mi><mi>д</mi><mi>а</mi><mo stretchy="false">]</mo></mrow></mfrac><mtext> </mtext><mo stretchy="false">(</mo><mi>%</mi><mo stretchy="false">)</mo></mrow>
.
Другими словами, индекс NCO отображает процентную долю изоцианата, фактически использующегося в рецептуре, по отношению к количеству изоцианата, теоретически необходимого для прохождения реакции с количеством реагирующих с изоцианатом атомов водорода, использующихся в рецептуре.
Необходимо заметить то, что изоцианатный индекс в соответствии с использованием в настоящем документе рассматривается с точки зрения фактического способа вспенивания, задействующего изоцианатный ингредиент, и реагирующие с изоцианатом ингредиенты используются на данной стадии реакции. В расчет принимаются только свободные изоцианатные группы и свободные реагирующие с изоцианатом атомы водорода (в том числе атомы водорода воды), присутствующие на фактической ступени вспенивания.
Водный индекс представляет собой соотношение 100Y/X (%), где Y представляет собой количество воды в граммах, фактически использующееся в рецептуре, а Х представляет собой совокупное количество воды в граммах, теоретически необходимое в той же самой рецептуре для получения изоцианатного индекса 100.
2) Выражение «реагирующие с изоцианатом атомы водорода» в соответствии с использованием в настоящем документе для целей вычисления изоцианатного индекса относится к совокупности гидроксильных и аминовых атомов водорода, присутствующих в реакционно-способных композициях в форме полиолов, полиаминов и/или воды. Это значит то, что для целей вычисления изоцианатного индекса в фактическом способе вспенивания одна гидроксильная группа считается содержащей один реакционно-способный атом водорода, а одна молекула воды считается содержащей два активных атома водорода.
3) Выражение «пенополиуретаны» в соответствии с его использованием в настоящем документе в общем случае обозначает пористые продукты, полученные в результате проведения реакции между полиизоцианатами и соединениями, содержащими реагирующие с изоцианатом атомы водорода, при использовании пенообразователей, и, в частности, включает пористые продукты, полученные с использованием воды в качестве реакционно-способного пенообразователя (что включает проведение реакции между водой и изоцианатными группами с образованием мочевиновых соединительных звеньев и диоксида углерода и для получения пенополимочевинополиуретанов).
4) Термин «номинальная гидроксильная функциональность» или «номинальная функциональность», или «гидроксильная функциональность» в настоящем документе используется для указания на функциональность (количество гидроксильных групп на одну молекулу) полиольной композиции в предположении о том, что это функциональность (количество активных атомов водорода на одну молекулу) инициатора(ов) используется при ее получении, хотя на практике она зачастую будет иметь несколько меньшее значение вследствие наличия определенной концевой ненасыщенности. Термин «эквивалентная масса» обозначает молекулярную массу, приходящуюся на один реагирующий с изоцианатом атом водорода в молекуле.
5) Слово «средний» обозначает «среднечисленный».
6) Формулировка «одностадийный» относится к способу проведения реакции между ингредиентами для получения пеноматериала, где все полиолы, имеющие среднюю молекулярную массу, большую, чем 1000, вводят в реакцию с полиизоцианатом в присутствии воды.
7) Плотность: плотность, измеренная в соответствии с документом ISO 845.
8) Твердость по НСД: нагрузка на сжатие, создающая деформацию, при 40% согласно измерению в соответствии с документом ISO 3386/1 при условии измерения твердости во время первого цикла.
9) Стабильность пеноматериала ΔV представляет собой увеличение объема при 100%-ом насыщении водой в %:
<mrow><mi>Δ</mi><mi>V</mi><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mi>V</mi><mn>1</mn></msub><mo>−</mo><msub><mi>V</mi><mn>2</mn></msub></mrow><mrow><msub><mi>V</mi><mn>2</mn></msub></mrow></mfrac><mo>×</mo><mn>100</mn><mi>%</mi><mo>,</mo></mrow>
2
1
1
где V представляет собой объем пеноматериала в отсутствие поступления воды, а V представляет собой объем пеноматериала при максимальном абсорбировании воды как при 23°С, так и при 50%-ной относительной влажности. Для определения значения V пеноматериал погружают в воду на 24 часа при давлении окружающей среды и 23°С.
0
32
10) Буферная емкость по воде (БЕВ, %) представляет собой Ф-Ф, где
<mrow><msub><mi>Ф</mi><mn>0</mn></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mi>V</mi><mi>u</mi></msub></mrow><mrow><msub><mi>V</mi><mi>f</mi></msub></mrow></mfrac><mo>×</mo><mn>100</mn><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mo stretchy="false">(</mo><mi>%</mi><mo stretchy="false">)</mo></mrow>
и
<mrow><msub><mi>Ф</mi><mrow><mn>32</mn></mrow></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mi>V</mi><mi>r</mi></msub></mrow><mrow><msub><mi>V</mi><mi>f</mi></msub></mrow></mfrac><mo>×</mo><mn>100</mn><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mo stretchy="false">(</mo><mi>%</mi><mo stretchy="false">)</mo></mrow>
, где
f
u
r
2
V представляет собой объем пеноматериала в мл, V представляет собой поглощение воды образцом данного пеноматериала в мл при погружении в воду на 24 часа, а V представляет собой объем (в мл) воды, удерживаемый после воздействия на образец данного пеноматериала, содержащий воду, давлением в -32 см столба НО в течение 24 часов.
f
u
r
f
u
2
3
Значения V, V и V определяют следующим образом: отрезают образец пеноматериала, получая размеры 100×120×75 мм (длина × ширина × высота). Таким образом, значение V образца составляет 900 мл. Сухую массу образца пеноматериала определяют при 105°С. После этого образец пеноматериала при атмосферном давлении и 23°С в на 6 часов погружают в водяную баню таким образом, чтобы 1 см образца в направлении высоты выступал над поверхностью воды. Затем образец при атмосферном давлении и 23°С полностью погружают на 18 часов. После этого образец размещают на сите с ячейкой сита 0,5-1 см при тех же самых давлении и температуре и дают воде возможность высвобождаться в течение 30 минут. В заключение, еще раз определяют массу образца пеноматериала (содержащего остаточную воду) и рассчитывают значение V в предложении равенства плотности НО 1 кг/дм.
2
После этого образец (с водой) размещают на 24 часа в закрытом окружении при 23°С, и к нижней поверхности образца прикладывают давление, меньшее атмосферного. Давление составляет -32 см НО от середины образца.
r
3
В заключение, еще раз определяют массу образца и рассчитывают объем V воды, удерживаемой в образце, (в предложении равенства плотности воды 1 кг/дм).
Устройством, которое может быть использовано для создания окружения с давлением, меньшим атмосферного, на нижней поверхности образца, является так называемое устройство Sandbox, получаемое от голландской компании Eijkelkamp () и использующееся для определения значения pF.
0
Значение БЕВ для пеноматериала должно составлять 40-60%, а значение Ф предпочтительно составляет 60-80, а наиболее предпочтительно 65-75%.
Полиизоцианаты, использующиеся для получения полиизоцианатного форполимера, на современном уровне техники известны. Им дано широко использующееся наименование полимерных или сырых МДИ и смесей полимерных или сырых МДИ и МДИ.
Полимерные или сырые МДИ содержат МДИ и гомологи, характеризующиеся изоцианатной функциональностью, равной 3 и более, и хорошо известны на современном уровне техники. Их получают в результате фосгенирования смеси полиаминов, полученных в результате кислотной конденсации анилина и формальдегида.
R
R
Изготовление как полиаминовых смесей, так и полиизоцианатных смесей хорошо известно. Конденсация анилина с формальдегидом в присутствии сильных кислот, таких как хлористо-водородная кислота, приводит к получению продукта реакции, содержащего диаминодифенилметан совместно с полиметиленполифениленполиаминами, характеризующимися более высокой функциональностью, при этом точный состав, помимо прочего, известным образом зависит от количественного соотношения анилин/формальдегид. Полиизоцианаты получают в результате фосгенирования полиаминовых смесей, и различные пропорции диаминов, триаминов и высших полиаминов приводят к получению соответствующих пропорций диизоцианатов, триизоцианатов и высших полиизоцианатов. Относительные пропорции диизоцианата, триизоцианата и высших полиизоцианатов в таких композициях сырых или полимерных МДИ определяют среднюю функциональность композиций, то есть, среднее количество изоцианатных групп на одну молекулу. В результате варьирования пропорций исходных материалов средняя функциональность полиизоцианатных композиций может варьироваться в диапазоне от немного более чем 2 до 3 и даже более того. Однако, на практике средняя изоцианатная функциональность предпочтительно находится в диапазоне 2,3-2,8. Число NCO у данных полимерных или сырых МДИ составляет, по меньшей мере, 30% (масс.). Полимерные или сырые МДИ содержат дифенилметандиизоцианат, остаток составляют полиметиленполифениленполиизоцианаты, характеризующиеся функциональностью, большей, чем два. При желании данный полимерный или сырой МДИ может быть перемешан с МДИ при условии содержания в полиизоцианате требуемого количества диизоцианатов и гомологов, характеризующихся изоцитанатной функциональностью, равной 3 и более. Например, такие полиизоцианаты могут быть получены в результате перемешивания в надлежащих относительных количествах продукта SUPRASEC MI 20 (получаемого от компании Huntsman), содержащего приблизительно 80 массовых частей 4,4'-МДИ и приблизительно 20 массовых частей 2,4'-МДИ и менее чем 2 массовые части 2,2'-МДИ, и продукта SUPRASEC 2185 (от компании Huntsman) - полимерного МДИ, характеризующегося числом NCO 30,7% (масс.); содержащего приблизительно 38% (масс.) диизоцианата, при этом остаток составляют гомологи, характеризующиеся изоцианатной функциональностью, равной 3 и более; причем приблизительно 6% (масс.) диизоцианатов составляет 2,4'-МДИ, и менее чем 1% (масс.) диизоцианатов составляет 2,2'-МДИ. Также могут быть использованы и смеси продуктов Suprasec 2185 и Suprasec MPR (4,4'-дифенилметандиизоцианат, также от компании Huntsman).
Полиизоцианат содержит 30-80, а предпочтительно 50-70% (масс.) МДИ и 20-70, а предпочтительно 30-50% (масс.) гомологов МДИ, при этом гомологи характеризуются изоцианатной функциональностью, равной 3 и более, где оба количества получают в расчете на количество полиизоцианата.
Полиолы, характеризующиеся средней молекулярной массой 62-1000 и средней номинальной гидроксильной функциональностью 2-4, которые могут быть использованы при получении полиизоцианатного форполимера, включают этиленгликоль, диэтиленгликоль, триэтиленгликоль, пропиленгликоль, дипропиленгликоль, трипропиленгликоль, бутандиол, глицерин, триэтаноламин, триметилолпропан, 1,2,6-гексантриол, пентаэритрит, полиоксиэтиленполиолы, полиоксипропиленполиолы, полиоксиэтиленполиоксипропиленполиолы и их смеси.
Предпочтительными являются полиолы, полученные в результате проведения полимеризации этиленоксида и необязательно пропиленоксида в присутствии там, где это необходимо, полифункциональных инициаторов. Подходящие соединения инициаторов содержат множество активных атомов водорода и включают воду, бутандиол, этиленгликоль, пропиленгликоль, диэтиленгликоль, триэтиленгликоль, дипропиленгликоль, этаноламин, диэтаноламин, триэтаноламин, циклогександиметанол, глицерин, триметилолпропан, 1,2,6-гексантриол и пентаэритрит. Могут быть использованы и смеси инициаторов и/или циклических оксидов. Полиоксиэтиленполиоксипропиленполиолы получают в результате одновременного или последовательного добавления этилен- и пропиленоксидов к инициаторам, что полностью описывается на предшествующем уровне техники. Могут быть использованы статистические сополимеры, блок-сополимеры и их комбинации. Предпочтительными являются те, которые имеют, по меньшей мере, часть, а предпочтительно все количество оксиэтиленовых групп в конце полимерной цепи (с введением групп по концам или на концах цепи). Также могут быть использованы и смеси упомянутых полиолов.
Наиболее предпочтительными являются полиоксиэтиленполиолы и полиоксиэтиленполиоксипропиленполиолы, характеризующиеся средней номинальной гидроксильной функциональностью 2-4, а наиболее предпочтительно 3, средней молекулярной массой 250-800 и уровнем содержания оксиэтилена, равным, по меньшей мере, 50% (масс.) и полученным в расчете на массу полиола. Такие полиолы коммерчески доступны. Одним примером является продукт Polyol 3380 от компании Perstorp.
Полиизоцианатные форполимеры получают известным образом в результате объединения и перемешивания полиизоцианата и полиола в таких относительных количествах, чтобы получить форполиммер, характеризующийся числом NCO 20-30% (масс.), и предоставления им возможности вступить в реакцию. При желании может быть использован катализатор, который улучшает образование уретановых групп.
Полиолы, которые могут быть использованы при получении гибкого пеноматериала, соответствующего настоящему изобретению, и которые должны вступать в реакцию с полиизоцианатным форполимером, включают продукты, полученные в результате проведения полимеризации этиленоксида и пропиленлоксида в присутствии там, где это необходимо, полифункциональных инициаторов. Подходящие соединения инициаторов содержат множество активных атомов водорода и включают воду, бутандиол, этиленгликоль, пропиленгликоль, диэтиленгликоль, триэтиленгликоль, дипропиленгликоль, этаноламин, диэтаноламин, триэтаноламин, циклогександиметанол, глицерин, триметилолпропан, 1,2,6-гексантриол и пентаэритрит. Также могут быть использованы и смеси инициаторов. Полиоксиэтиленполиоксипропиленполиолы получают в результате одновременного или последовательного добавления этилен- и пропиленоксидов к инициаторам, что полностью описывается на предшествующем уровне техники. Могут быть использованы статистические сополимеры, блок-сополимеры и их комбинации, имеющие указанное количество оксиэтиленовых групп.
Также могут быть использованы и смеси полиолов. В случае использования смесей полиолов смесь должна характеризоваться средней номинальной гидроксильной функциональностью 2-4, средней молекулярной массой 2000-8000 и средним уровнем содержания оксиэтилена 25-50% (масс.), полученным в расчете на массу смеси полиолов. Полиолы, составляющие смесь, также характеризуются номинальной гидроксильной функциональностью 2-4 и молекулярной массой 2000-8000. Индивидуальные полиолы, составляющие смесь, могут характеризоваться уровнем содержания оксиэтилена 20-90% (масс.), полученным в расчете на массу рассматриваемого полиола, при условии демонстрации смесью среднего уровня содержания оксиэтилена 25-50% (масс.), полученного в расчете на массу данной смеси.
R
R
R
R
Такие полиолы известны и коммерчески доступны. Примерами являются продукты Daltocel F489 и Daltocel F442. Примером такой смеси является смесь из полиола Daltocel F489 и полиола Daltocel F442 с массовым соотношением 4:1. Оба полиола характеризуются номинальной гидроксильной функциональностью 3 и средней молекулярной массой в диапазоне от 2000 до 8000. Их уровни содержания оксиэтилена составляют приблизительно 27 и 76% (масс.), соответственно, что получают в расчете на массу полиола. Продукты Daltocel как F489, так и F442 могут быть получены в компании Huntsman. Daltocel представляет собой торговую марку компании Huntsman Corporation или ее дочернего предприятия, которое было зарегистрировано в одной или нескольких, но не всех странах.
Воду используют в таком количестве, чтобы изоцианатный индекс составлял 20-70, а водный индекс составлял 200-400.
Кроме того, может быть использован катализатор, который улучшает образование уретановых групп. Предпочтительно его используют в количестве 0,1-2% (масс.) (в расчете на количество всех реагирующих с изоцианатом ингредиентов). Такие катализаторы в общем случае на современном уровне техники известны. Примерами являются аминовые катализаторы, подобные триэтилендиамину, N,N-диметилэтаноламину, бис(N,N-диметиламиноэтил)эфиру, 2-(2-диметиламиноэтокси)этанолу, N,N,N'-триметил-N'-гидроксиэтилбисаминоэтилэфиру, N-(3-диметиламинопропил)-N,N-диизопропаноламину, N,N'-диэтилпиперазину и 1-(бис(3-диметиламинопропил)амино-2-пропанолу, и металлоорганические соединения, подобные октаноату двухвалентного олова и дилауринату дибутилолова. Также могут быть использованы и смеси катализаторов.
Необязательно пеноматериалы могут быть получены в присутствии добавок и вспомогательных веществ, использующихся на современном уровне техники полиуретанов и подобных антипиренам, поверхностно-активным веществам, другим пенообразователям, дымоподавителям, красителям, техническому углероду, противомикробным средствам, антиоксидантам, литейным технологическим смазкам, наполнителям и удобрениям.
Пеноматериалы получают в результате объединения и перемешивания всех ингредиентов и предоставления реакции возможности протекать. Пеноматериалы могут быть получены в соответствии со способом самопроизвольного вспенивания, способом с формованием, способом изготовления блоков, способом ламинирования и способом распыления.
Вне зависимости от типа способа пеноматериалы получают таким образом, чтобы подъем пены не сдерживался или сдерживался ограниченным образом в такой степени, чтобы плотность пены была, самое большее, на 20%, а предпочтительно, самое большее, на 10% большей, чем плотность при самопроизвольном вспенивании для данного пеноматериала. Пеноматериалом «самопроизвольного вспенивания» является пеноматериал, который получили в результате предоставления ингредиентам возможности при получении пеноматериала вступать в реакцию и в результате предоставления реагирующему и вспенивающемуся материалу возможности свободно расширяться в вертикальном направлении. В случае применения «сдерживаемого самопроизвольного вспенивания» используют средства придания пеноматериалам более прямоугольной формы и избегания образования неровной верхней поверхности. Это уменьшает количество отходов пеноматериала. Существует несколько способов достижения данной более прямоугольной формы. Примерами, известными на современном уровне техники, являются использование так называемой поплавковой крышки, способ авторов Draka/Petzetakis, способ технологии Maxfoam, способ технологии Panibloc, способ технологии Quadrofoam и способ технологии Vertifoam. В случае использования «сдерживаемого самопроизвольного вспенивания» в контексте настоящее заявки необходимо понимать то, что использующееся сдерживание имеет такую природу, чтобы увеличение плотности было ограничено в наибольшей возможной степени и соответствовало изложенному выше. Все плотности измеряют в соответствии с документом ISO845.
Ингредиенты могут быть независимо поданы в смесительную головку машины для вспенивания. Предпочтительно реагирующие с изоцианатом ингредиенты до их смешивания с полиизоцианатом предварительно перемешивают, необязательно совместно с добавками и вспомогательными веществами, использующимися на современном уровне техники полиуретанов.
3
Полученные пеноматериалы имеют плотность 25-70, а предпочтительно 26-60, кг/м. Пеноматериалы характеризуются уровнем воздушного потока и открытости пор, который делает их подходящими для использования в качестве среды для роста растений, в частности, для выращивания овощей и цветов и для использования в зеленых стенах и/или зеленых крышах и в других областях применения, относящихся к управлению водным режимом для растений.
Изобретение проиллюстрировано в следующих далее примерах.
Примеры 1-5
0
Гибкие пеноматериалы получали в результате предоставления следующим далее рецептурам возможности вступать в реакцию в условиях самопроизвольного вспенивания. Пеноматериалы подвергали физическим испытаниям для определения плотности, твердости (НСД), стабильности пеноматериала ΔV, значений БЕВ и Ф.
Рецептуры и физические свойства представляли собой нижеследующее. Количества выражены в массовых частях (м.ч.). Пример 1 является сравнительным примером.
Пример
1
2
3
4
5
Полиизоцианат 1
35,1
-
-
-
-
Полиизоцианат 2
-
36,2
38,2
-
-
Полиизоцианат 3
-
-
-
36,6
36,5
Полиол 1
58
11,6
11,1
11,6
11,5
Полиол 2
-
46,4
44,6
46,2
46,1
Полиол 3
1,8
-
-
-
-
Катализатор 1
-
0,6
0,6
0,6
0,6
Катализатор 2
0,5
0,05
0,05
0,05
0,05
Катализатор 3
0,5
-
-
-
-
Поверхностно-активное вещество 1
-
0,25
0,25
0,25
0,25
Поверхностно-активное вещество 2
0,3
-
-
-
-
Вода
3,8
4,9
5,2
4,7
5,0
Изоцианатный индекс
54
40
40
40
38
Водный индекс
200
280
280
280
300
Плотность, кг/м<sup>3</sup>
26
35
30
37
36
НСД-40%, кПа
2,2
10,7
11,3
7,0
7,0
ΔV, %
65
15
11
19
22
БЕВ, %
60
48
55
48
53
Ф<sub>0</sub>, %
91
73
75
69
73
Полиизоцианат 1 представляет собой смесь из 47,6 м.ч. продукта Suprasec 2020, 10,4 м.ч. продукта Suprasec 2185 и 47,6 м.ч. продукта Suprasec MPR; все данные полиизоцианаты могут быть получены в компании Huntsman.
Полиизоцианат 2 представляет собой форполимер, полученный в результате проведения реакции между 93 м.ч. продукта Suprasec 2185 и 7 м.ч. продукта Jeffox WL-440 (полиоксиэтилентриола от компании Huntsman, характеризующегося числом ОН 344 мг КОН/г) и характеризующийся числом NCO, равным приблизительно 26,7% (масс.).
Полиизоцианат 3 представляет собой форполимер, полученный в результате проведения реакции между 54 м.ч. продукта Suprasec 2185 и 36 м.ч. продукта Suprasec MPR и 10 м.ч. продукта Polyol 3380 (полиоксиэтилентриола от компании Perstorp, характеризующегося числом ОН 382 мг КОН/г) и характеризующийся числом NCO, равным приблизительно 25,9% (масс.).
Полиол 1: Daltocel F442 - полиэфирполиол на основе простого эфира от компании Huntsman, характеризующийся номинальной функциональностью 3, числом ОН, равным приблизительно 42 мг КОН/г, и имеющий оксиэтиленовые и оксипропиленовые группы, при этом количество оксиэтиленовых групп составляет приблизительно 76% (масс.) (в расчете на массу полиола).
Полиол 2: Daltocel 489 - полиэфирполиол на основе простого эфира от компании Huntsman, характеризующийся номинальной функциональностью 3, числом ОН, равным приблизительно 28 мг КОН/г, и имеющий оксиэтиленовые и оксипропиленовые группы, при этом количество оксиэтиленовых групп составляет приблизительно 27,5% (масс.) (в расчете на массу полиола).
Полиол 3: Jeffox WL 660 - полиоксиэтиленмоноол, характеризующийся числом ОН, равным приблизительно 31 мг КОН/г.
Катализатор 1: Jeffcat DPA от компании Huntsman.
Катализатор 2: Jeffcat ZF-10 от компании Huntsman.
Катализатор 3: Jeffcat Z130 от компании Huntsman.
Поверхностно-активное вещество 1: Tegostab B8724LF от компании Evonik.
Поверхностно-активное вещество 2: Dabco DC2525 от компании Air Products.
Suprasec, Daltocel, Jeffcat и Jeffox представляют собой торговые марки компании Huntsman Corporation или ее дочернего предприятия, которое было зарегистрировано в одной или нескольких, но не всех странах.
Дополнительные сравнительные примеры
1) Пример 2 был повторен при тех же самых изоцианатном индексе и водном индексе с использованием вместо полиизоцианата 2 полиизоцианата Suprasec 2591. Полученный пеноматериал характеризовался значением НСД-40%, равным всего лишь 1,8. Продукт Suprasec 2591 представляет собой форполимер, полученный из полиола, имеющего молекулярную массу, равную приблизительно 6000, и его использовали в сравнительном эксперименте 1 из примера 7 из публикации US 2005/0131095.
2) Пример 2 был повторен при тех же самых изоцианатном индексе и водном индексе с использованием вместо полиизоцианата 2 полиизоцианата Suprasec 1002. Пеноматериал схлопывался. Продукт Suprasec 1002 подобен форполимеру, использующемуся в эксперименте 5 из примера 1 из WO 96/16099.
3) (Представленный выше) пример 4 был повторен при равенстве как изоцианатного индекса, так и водного индекса 100. Пеноматериал продемонстрировал неудовлетворительные характеристики по впитыванию, и буферная емкость по воде составляла всего лишь 26%. Испытания на эксплуатационные характеристики по впитыванию проводили в результате предоставления образцу пеноматериала (длина × ширина × высота=2 × 2 × 7,5 см) возможности плавать по воде и отслеживания времени погружения на дно стеклянной колбы на 75 мл, заполненной водой до 2,5 см от дна. Данный сравнительный образец совершенно не погружался, в то время как пеноматериал из примера 4 погружался в течение 20 секунд.
3
4) Был повторен пример 1 из эксперимента 5 из публикации WO 96/16099. Пеноматериал имел полностью закрытые поры и был бесполезным. Повторение эксперимента с использованием 70 м.ч. воды привело к получению пеноматериала, характеризующегося плотностью 86 кг/м (в сухом состоянии) и увеличением объема при насыщении 106% (водный индекс составлял приблизительно 4000).