PL249655B1 - Sposób wytwarzania wiskoelastycznej biopianki poliuretanowej z zastosowaniem rebiopoliolu - Google Patents

Sposób wytwarzania wiskoelastycznej biopianki poliuretanowej z zastosowaniem rebiopoliolu

Info

Publication number
PL249655B1
PL249655B1 PL447930A PL44793024A PL249655B1 PL 249655 B1 PL249655 B1 PL 249655B1 PL 447930 A PL447930 A PL 447930A PL 44793024 A PL44793024 A PL 44793024A PL 249655 B1 PL249655 B1 PL 249655B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
polyol
rebiopolyol
catalyst
foam
polyol component
Prior art date
Application number
PL447930A
Other languages
English (en)
Other versions
PL447930A1 (pl
Inventor
Elżbieta Malewska
Maria Kurańska
Aleksander Prociak
Tomasz Prociak
Michał Kucała
Original Assignee
Politechnika Krakowska Im Tadeusza Kosciuszki
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Politechnika Krakowska Im Tadeusza Kosciuszki filed Critical Politechnika Krakowska Im Tadeusza Kosciuszki
Priority to PL447930A priority Critical patent/PL249655B1/pl
Publication of PL447930A1 publication Critical patent/PL447930A1/pl
Publication of PL249655B1 publication Critical patent/PL249655B1/pl

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/28—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
    • C08G18/40—High-molecular-weight compounds
    • C08G18/4009—Two or more macromolecular compounds not provided for in one single group of groups C08G18/42 - C08G18/64
    • C08G18/4018—Mixtures of compounds of group C08G18/42 with compounds of group C08G18/48
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/28—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
    • C08G18/40—High-molecular-weight compounds
    • C08G18/42—Polycondensates having carboxylic or carbonic ester groups in the main chain
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/28—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
    • C08G18/40—High-molecular-weight compounds
    • C08G18/48—Polyethers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/28—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
    • C08G18/40—High-molecular-weight compounds
    • C08G18/48—Polyethers
    • C08G18/4833—Polyethers containing oxyethylene units
    • C08G18/4837—Polyethers containing oxyethylene units and other oxyalkylene units
    • C08G18/485—Polyethers containing oxyethylene units and other oxyalkylene units containing mixed oxyethylene-oxypropylene or oxyethylene-higher oxyalkylene end groups
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/28—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
    • C08G18/65—Low-molecular-weight compounds having active hydrogen with high-molecular-weight compounds having active hydrogen
    • C08G18/66—Compounds of groups C08G18/42, C08G18/48, or C08G18/52
    • C08G18/6666—Compounds of group C08G18/48 or C08G18/52
    • C08G18/6696—Compounds of group C08G18/48 or C08G18/52 with compounds of group C08G18/36 or hydroxylated esters of higher fatty acids of C08G18/38
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G2110/00—Foam properties
    • C08G2110/0008—Foam properties flexible
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G2110/00—Foam properties
    • C08G2110/0083—Foam properties prepared using water as the sole blowing agent

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Polyurethanes Or Polyureas (AREA)

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest sposób wytwarzania wiskoelastycznej biopianki poliuretanowej, w którym to sposobie komponent poliolowy zawierający mieszaninę polioli z rebiopoliolem, substancję powierzchniowo-czynną, katalizator i wodę miesza się z komponentem izocyjanianowym, po czym wylewa do formy i sezonuje. Komponent poliolowy zawiera mieszaninę polioli, w tym od 10% do 30% mas. rebiopoliolu oraz poliol polieterowy na bazie sorbitolu, reaktywny polioksyalkilenotriol petrochemiczny na bazie gliceryny i poliol polieterowy, kopolimer blokowo-statystyczny tlenku etylenu i tlenku propylenu na bazie gliceryny. Stosowany rebiopoliol jest produktem chemolizy biopianki poliuretanowej glikolem dietylenowym.

Description

Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania wiskoelastycznej pianki poliuretanowej (PUR) o gęstości od 44 do 105 kg/m3 z zastosowaniem rebiopoliolu, otrzymanego w procesie chemolizy odpadów biopianki poliuretanowej, do zastosowania w produkcji materacy, specjalistycznych materacy medycznych, poduszek anatomicznych, nakładek zmiękczających do zastosowania w meblach tapicerowanych, ochraniaczy na różne części ciała czy wkładek do butów.
Pianki wiskoelastyczne inaczej nazywane lepkosprężystymi stanowią grupę pianek poliuretanowych, które charakteryzują się opóźnionym czasem powrotu, po przyłożonym obciążeniu. Mają również małą odbojność. Pianki lepkosprężyste zazwyczaj mają wartości odbojności mniejsze niż 20%, w porównaniu do około 40% dla pianek konwencjonalnych i około 55-60% dla pianek wysokoodbojnych. Ze względu na swoje unikalne właściwości, pianki wiskoelastyczne znalazły wiele zastosowań, takich jak poduszki, materace, fotele lotnicze, słuchawki, buty narciarskie, buty turystyczne, opakowania, wkładki do kasków, maty gimnastyczne.
Podobnie jak inne materiały poliuretanowe, pianki wiskoelastyczne są wytwarzane w reakcji składnika poliolowego ze składnikiem izocyjanianowym w obecności czynnika spieniającego. Zazwyczaj środkiem spieniającym jest woda lub mieszanina wody i poroforu fizycznego. Ważnym w procesie otrzymywania pianek wiskoelastycznych jest dobór odpowiedniego układu polioli, ilości wody oraz ilości izocyjanianu.
Obecnie nadal poliole otrzymuje się przede wszystkim z surowców ropopochodnych. Ze względu na niestabilne ceny surowców ropopochodnych oraz ich ograniczone zasoby istnieje rosnąca potrzeba wytwarzania nowych wiskoelastycznych pianek PUR, które zawierają składniki, otrzymane w wyniku recyklingu, takie jak rebiopoliole. Ze względu na zasady Zielonej Chemii wskazanym jest, aby proces otrzymywania rebiopoliolu był maksymalnie uproszczony, jednoetapowy i bezrozpuszczalnikowy.
Ze zgłoszenia patentowego US 2015/0004389 A1 „Viscoelastic foam” znany jest sposób otrzymywania wiskoelastycznych pianek PUR polegający na sporządzeniu odpowiedniej mieszaniny reakcyjnej. W skład mieszaniny reakcyjnej wchodzi składnik poliolowy, izocyjanian, środek porotwórczy, jeden lub więcej katalizatorów i środek powierzchniowo czynny na bazie silikonu. Składnik poliolowy reagujący z izocyjanianem zawiera od 25 do 80% mas. co najmniej jednego polioksypropylenowego/polioksyetylenowego poliolu o łącznej średniej liczbowo masie cząsteczkowej (Mn) od 1300 do 1700 g/mol o udziale procentowym pierwszorzędowych grup OH od 80 do 95% całkowitej liczby grup OH polioksypropylenowego/polioksyetylenowego poliolu oraz od 5 do 30% mas. co najmniej jednego niskofunkcyjnego poliolu o funkcyjności od 1,5 do 2,5 o łącznej Mn od 500 do 1500 g/mol i liczbie hydroksylowej od 40 do 70 mg KOH/g. Pianki są przygotowywane przez połączenie składnika izocyjanianowego ze składnikiem poliolowym oraz katalizatorami, środkami powierzchniowo czynnymi i poroforem wodą. Pianki są produkowane przy indeksie izocyjanianowym 70. Otrzymane wg wynalazku pianki charakteryzowały się gęstością pozorną 44-46 kg/m3, odkształceniem trwałym wynoszącym 2,7-4,3%, histerezą 31-36%.
Dbałość o środowisko oraz ograniczone zasoby surowców kopalnianych sprawia, że coraz częściej poszukuje się rozwiązań proekologicznych i próbuje się zastosować poliole z surowców odnawialnych. Najkorzystniej, jeżeli istnieje możliwość zastosowania surowców odpadowych.
W celu otrzymania repoliolu z odpadów przeprowadza się chemolizę odpadów poliuretanowych poprzez glikolizę, kwasolizę, hydrolizę, aminolizę.
Wszystkie reakcje chemolizy prowadzą do rozerwania części wiązań, takich jak uretanowe, mocznikowe, karbodiimidowe, allofanianowe oraz biuretowe, które występują w piankach PUR. Obecnie glikoliza jest najczęściej stosowaną metodą recyklingu chemicznego pianek PUR. Amundarain, I.; Miguel-Fernandez, R.; Asueta, A.; Garcia-Fernandez, S.; Arnaiz, S. Synthesis of Rigid Polyurethane Foams Incorporating Polyols from Chemical Recycling of Post-Industrial Waste Polyurethane Foams. Polymers 2022, 14, 1157. https://doi.org/10.3390/polym14061157.
Otrzymywanie pianek PUR z surowców uzyskanych z recyklingu poliuretanów jest opisane w literaturze. Recyklaty otrzymywane są z poliuretanów otrzymywanych na bazie surowców petrochem icznych. W większości opisanych metod recyklaty stosuje się do otrzymywania sztywnych pianek PUR.
W zgłoszeniu patentowym US4159972A recyklingowi poddano piankę elastyczną otrzymaną z polioli petrochemicznych. Recyklat otrzymano poprzez rozpuszczenie w obecności małocząsteczkowego diolu tj. glikol dietylenowy w temperaturze 210°C. Po rozpuszczeniu pianki do produktu dodawano
PL 249655 Β1 ciekłego poliolu o Mn 1000-10 000 g/mol, który jest odpowiedni do stosowania w przygotowaniu elastycznej pianki. W następnym kroku usuwano pod próżnią z produktu co najmniej 70% mas. diolu. Otrzymany w ten sposób recyklat zastosowano do otrzymania pianki elastycznej poprzez zastąpienie 25% mas. poliolu petrochemicznego recyklatem. Otrzymano piankę o większej wytrzymałości na rozdarcie.
Pod pojęciem rebiopoliol rozumie się produkt chemolizy biopianki PUR zawierającej w swoim składzie biopoliole, czyli produkt reakcji transestryfikacji lub amidyzacji oleju roślinnego (triglicerydu) z dwu- lub trójfunkcyjnymi czynnikami zawierającymi grupy hydroksylowe i/lub aminowe zdolne do reakcji tj. gliceryna, trietanoloamina, dietanoloamina, glikol dietylenowy.
Celem wynalazku jest opracowanie sposobu wytwarzania wiskoelastycznej pianki PUR z użyciem składników pochodzących z przetworzenia pianek PUR, w szczególności pianek, do których produkcji użyto biopoliole.
Zgodnie z wynalazkiem sposób wytwarzania wiskoelastycznej biopianki PUR, w którym to sposobie komponent poliolowy zawierający mieszaninę polioli z rebiopoliolem, substancję powierzchniowo czynną, katalizator i wodę miesza się z komponentem izocyjanianowym, po czym wylewa do formy i sezonuje, charakteryzuje się tym, że komponent poliolowy zawiera mieszaninę polioli o składzie: od 10 do 30% mas. rebiopoliolu, który jest produktem chemolizy biopianki poliuretanowej glikolem dietylenowym o temperaturze 180-200°C i stosunku masowym glikolu do pianki od 1:1 do 1:1,5, od 25 do 35% mas. poliolu polieterowego na bazie sorbitolu o liczbie hydroksylowej od 400 do 420 mg KOH/g, od 25 do 35% mas. reaktywnego polioksyalkilenotriolu petrochemicznego na bazie gliceryny o liczbie hydroksylowej od 27 do 29 mg KOH/g, i 20% mas. poliolu polieterowego, kopolimeru blokowo-statystycznego tlenku etylenu i tlenku propylenu na bazie gliceryny, o liczbie hydroksylowej od 31 do 36 mg KOH/g. Korzystnie liczba hydroksylowa mieszaniny polioli wynosi od 209 do 267 mg KOH/g. Ponadto na każde 100 g mieszaniny polioli, komponent poliolowy, zawiera od 0,0 do 1,0 g katalizatora korzystnie dioctanu dibutylocyny, 0,8 g substancji powierzchniowo czynnej korzystnie siloksanowego kopolimeru polialkilenooksydowego i od 2,50 do 3,92 g wody, jako chemicznego środa spieniającego. Wszystkie składniki miesza się przez 10 do 60 s z prędkością od 1000 do 5000 obr/min., a następnie dodaje się do nich komponent izocyjanianowy, polimeryczny diizocyjanian difenylometanu o zawartości grup NCO 26,4% mas., z zachowaniem indeksu izocyjanianowego od 0,45 do 0,6 i całość miesza się, mechanicznie lub ciśnieniowo, przez 5 do 12 s z prędkością od 3000 do 5000 obr/min, wylewa do formy i sezonuje minimum 24 godziny.
Korzystnie rebiopoliol jest produktem chemolizy biopianki poliuretanowej, do której wytworzenia użyto komponent poliolowy o zawartości od 25 do 100% mas. biopoliolu.
Korzystnie chemolizę biopianki poliuretanowej prowadzi się w obecności katalizatora, który dodaje się w ilości 0-4% mas. w odniesieniu do masy użytego glikolu dietylenowego, korzystnie jako katalizator stosuje się wodorotlenek potasu, octanu cynku, trietanoloaminę.
Dzięki zastosowaniu sposobu według wynalazku zmniejszono ilość środka powierzchniowo czynnego w porównaniu z tradycyjnymi wiskoelastycznymi piankami oraz wyeliminowano konieczność użycia przedłużacza łańcucha. W przypadku wytwarzania pianek wiskoelastycznych z użyciem recyklatu uzyskanego w wyniku chemolizy pianki poliuretanowej, w skład której wchodzi biopoliol otrzymany w procesie transestryfikacji oleju roślinnego trietanoloaminę nie ma konieczności stosowania katalizatora.
Przedmiot wynalazku przedstawiono w przykładach
Przykład 1
Tabela 1
Składnik Ilość, g
Recyklat, Rec_EPO_DEG_100 10
poliol polieterowy na bazie sorbitolu 35
reaktywny wysokofunkcyjny polioksyalikilenol 35
poliol polieterowy kopolimer blokowostatystyczny tlenku etylenu i tlenku propylenu na bazie gliceryny 20
PL 249655 Β1
dioctan dibutylocyny - Katalizator 1
siloksanowy kopolimer polialkilenooksydowy - SPC 0,8
HiO 2,5
polimeryczny diizocyjanian difenylometanu PMDI (%NCO=26,4% mas.) 47,1
Indeks izocyjanianowy NCO 0,45
W pierwszym etapie otrzymywano rebiopoliol Rec_EPO_DEG_100 w procesie chemolizy pianki poliuretanowej EPO_DEG_100. Komponent poliolowy pianki EPG_DEG_100 składał się w 100% mas. z biopoliolu uzyskanego w dwuetapowym procesie epoksydacji oleju rzepakowego i otwarcia pierścieni oksiranowych przy użyciu glikolu dietylenowego.
Glikol dietylenowy w ilości 200 g wprowadzono do szklanego reaktora, dodano 2 g katalizatora wodorotlenku potasu. Mieszaninę ogrzano do temperatury 180°C i partiami w czasie 1 godziny dodawano 300 g zmielonej pianki EPG_DEG_100, ciągle mieszając. Piankę dodawano partiami tak, aby możliwe było mieszanie zawartości reaktora. Proces prowadzono utrzymując temperaturę 180°C przy ciśnieniu atmosferycznym. Po rozpuszczeniu pianki zawartość reaktora schłodzono.
Otrzymano rebiopoliol Rec_EPO_DEG_100 o liczbie hydroksylowej 498 mg KOH/g, Mn 427 g/mol oraz lepkości 8600 mPa s.
Wiskoelastyczną piankę PUR z zastosowaniem rebiopoliolu Rec_EPO_DEG_100 syntezowano metodą jednoetapową z układów dwukomponentowych, komponentu poliolowego i komponentu izocyjanianowego.
Składniki komponentu poliolowego: rebiopoliol Rec_EPG_DEG_100, poliol polieterowy na bazie sorbitolu, reaktywny wysokofunkcyjny polioksyalikilenol, poliol polieterowy kopolimer blokowo-statystyczny tlenku etylenu i tlenku propylenu na bazie gliceryny, substancję powierzchniowo czynną - siloksanowy kopolimer polialkilenooksydowy, katalizator - dioctan dibutylocyny oraz wodę jako chemiczny środek spieniający odważono, zgodnie z Tabelą 1 i wymieszano przez 30 s przy prędkości mieszania 5000 obr/min. Do wymieszanego komponentu poliolowego dodano, uprzednio odważony komponent izocyjanianowy, polimeryczny diizocyjanian difenylometanu. Całość mieszano przez 7 s przy 5000 obr./min., po czym wylano do formy, gdzie następował wzrost pianki. Piankę sezonowano w formie przez 24 h.
Właściwości pianki otrzymanej zgodnie z przykładem przedstawiono w Tabeli 5.
Przykład 2
Tabela 2
Składnik Ilość, g
Recyklat, Rec_TRE_DEG_100 20
poliol polieterowy na bazie sorbitolu 30
reaktywny wysokofunkcyjny polioksyalikilenol 30
poliol polieterowy kopolimer blokowostatystyczny tlenku etylenu i tlenku propylenu na bazie gliceryny 20
dioctan dibutylocyny - Katalizator 1
siloksanowy kopolimer polialkilenooksydowy - SPC 0,8
h2o 2,5
polimeryczny diizocyjanian difenylometanu PMDI (%NCO=26,4% mas.) 51,3
Indeks izocyjanianowy NCO 0,45
PL 249655 Β1
W pierwszym etapie otrzymywano rebiopoliol Rec_TRE_DEG_100 w procesie chemolizy pianki poliuretanowej TRE_DEG_100. Komponent poliolowy pianki TRE_DEG_100 składał się w 100% mas. z biopoliolu uzyskanego w procesie transestryfikacji oleju rzepakowego glikolem dietylenowym.
Glikol dietylenowy w ilości 200 g wprowadzono do szklanego reaktora, dodano 2 g katalizatora wodorotlenku potasu. Mieszaninę ogrzano do temperatury 180°C i partiami w czasie 1 godziny dodawano 300 g zmielonej pianki TRE_DEG_100, ciągle mieszając. Piankę dodawano partiami tak, aby możliwe było mieszanie zawartości reaktora. Proces prowadzono utrzymując temperaturę 180°C przy ciśnieniu atmosferycznym. Po rozpuszczeniu pianki zawartość reaktora chłodzi się.
Otrzymano rebiopoliol Rec_TRE_DEG_100 o liczbie hydroksylowej 480 mg KOH/g, Mn 375 g/mol oraz lepkości 3500 mPa s.
Wiskoelastyczną piankę PUR z zastosowaniem rebiopoliolu Rec_TRE_DEG_100 syntezowano metodą jednoetapową z układów dwukomponentowych, komponentu poliolowego i komponentu izocyjanianowego.
Składniki komponentu poliolowego: rebiopoliol Rec_TRE_DEG_100, poliol polieterowy na bazie sorbitolu, reaktywny wysokofunkcyjny polioksyalkilenol, poliol polieterowy kopolimer blokowo-statystyczny tlenku etylenu i tlenku propylenu na bazie gliceryny, substancję powierzchniowo czynną - siloksanowy kopolimer polialkilenooksydowy, katalizator - dioctan dibutylocyny oraz wodę jako chemiczny środek spieniający odważono, zgodnie z Tabelą 2 i wymieszano przez 10 s przy prędkości mieszania 1000 obr/min. Do wymieszanego komponentu poliolowego dodano, uprzednio odważony komponent izocyjanianowy, polimeryczny diizocyjanian difenylometanu. Całość mieszano przez 12 s przy 3000 obr./min., po czym wylano do formy, gdzie następował wzrost pianki. Piankę sezonowano w formie przez 24 h.
Właściwości pianki otrzymanej zgodnie z przykładem przedstawiono w Tabeli 5.
Przykład 3
Tabela 3
Składnik Ilość, g
Recyklat, Rec_TRE_TEA_100 30
poliol polieterowy na bazie sorbitolu 25
reaktywny wysokofunkcyjny polioksyalikilenol 25
poliol polieterowy kopolimer blokowostatystyczny tlenku etylenu i tlenku propylenu na bazie gliceryny 20
dioctan dibutylocyny - Katalizator -
siloksanowy kopolimer polialkilenooksydowy — SPC 0,8
H2O 2,53
polimeryczny diizocyjanian difenylometanu PMDI (%NCO=26,4% mas.) 52,9
Indeks izocyjanianowy NCO 0,45
W pierwszym etapie otrzymywano rebiopoliol Rec_TRE_TEA_100 w procesie chemolizy pianki poliuretanowej TRE_TEA_100. Komponent poliolowy pianki TRE_TEA_100 składał się w 100% mas. z biopoliolu uzyskanego w procesie transestryfikacji oleju rzepakowego trietanoloaminą.
Glikol dietylenowy w ilości 200 g wprowadzono do szklanego reaktora, dodano 2 g katalizatora wodorotlenku potasu. Mieszaninę ogrzano do temperatury 180°C i partiami w czasie 1 godziny dodawano 300 g zmielonej pianki PUR TRE_TEA_100, ciągle mieszając. Piankę dodawano partiami tak, aby możliwe było mieszanie zawartości reaktora. Proces prowadzono utrzymując temperaturę 180°C przy ciśnieniu atmosferycznym. Po rozpuszczeniu pianki zawartość reaktora chłodzi się.
Otrzymano rebiopoliol Rec_TRE_TEA_100 o liczbie hydroksylowej 502 mg KOH/g, Mn 364 g/mol oraz lepkości 6600 mPa s.
PL 249655 Β1
Wiskoelastyczną piankę PUR z zastosowaniem rebiopoliolu Rec_TRE_TEA_100 syntezowano metodajednoetapową z układów dwukomponentowych, komponentu poliolowego i komponentu izocyjanianowego.
Składniki komponentu poliolowego: rebiopoliol Rec_TRE_TEA_100, poliol polieterowy na bazie sorbitolu, reaktywny wysokofunkcyjny polioksyalikilenol, poliol polieterowy kopolimer blokowo-statystyczny tlenku etylenu i tlenku propylenu na bazie gliceryny, substancję powierzchniowo czynną - siloksanowy kopolimer polialkilenooksydowy, katalizator - dioctan dibutylocyny oraz wodę jako chemiczny środek spieniający odważono, zgodnie z Tabelą 3 i wymieszano przez 60 s przy prędkości mieszania 3000 obr/min. Do wymieszanego komponentu poliolowego dodano, uprzednio odważony komponent izocyjanianowy, polimeryczny diizocyjanian difenylometanu. Całość mieszano przez 5 s przy 4000 obr./min., po czym wylano do formy, gdzie następował wzrost pianki. Piankę sezonowano w formie przez 24 h.
Właściwości pianki otrzymanej zgodnie z przykładem przedstawiono w Tabeli 5.
Przykład 4
Tabela 4
Składnik Ilość, g
Recyklat, Rec_EPO_DEG_25 20
poliol polieterowy na bazie sorbitolu 30
reaktywny wysokofunkcyjny polioksyalikilenol 30
poliol polieterowy kopolimer blokowostatystyczny tlenku etylenu i tlenku propylenu na bazie gliceryny 20
dioctan dibutylocyny - Katalizator 1,0
siloksanowy kopolimer polialkilenooksydowy - SPC 0,8
h2o 3,9
polimeryczny diizocyjanian difenylometanu PMDI (%NCO=26,4% mas.) 83,3
Indeks izocyjanianowy NCO 0,6
W pierwszym etapie otrzymywano rebiopoliol Rec_EPO_DEG_25 w procesie chemolizy pianki poliuretanowej EPO_DEG_25. Komponent poliolowy pianki EPO_DEG_25 składał się z 25% mas. biopoliolu uzyskanego w dwuetapowym procesie epoksydacji oleju rzepakowego i otwarcia pierścieni oksiranowych przy pomocy glikolu dietylenowego oraz 75% mas. poliolu petrochemicznego.
Glikol dietylenowy w ilości 200 g wprowadzono do szklanego reaktora, dodano 2 g katalizatora wodorotlenku potasu. Mieszaninę ogrzano do temperatury 180°C i partiami w czasie 1 godziny dodawano 300 g zmielonej pianki PUR EPO_DEG_25, ciągle mieszając. Piankę dodawano partiami tak, aby możliwe było mieszanie zawartości reaktora. Proces prowadzono utrzymując temperaturę 180°C przy ciśnieniu atmosferycznym. Po rozpuszczeniu pianki zawartość reaktora chłodzi się.
Otrzymano rebiopoliol Rec_EPO_DEG_25 o liczbie hydroksylowej 502 mg KOH/g, Mn 447 g/mol oraz lepkości 31000 mPa s.
Wiskoelastyczną piankę PUR z zastosowaniem rebiopoliolu Rec_EPO_DEG_25 syntezowano metodajednoetapową z układów dwukomponentowych, komponentu poliolowego i komponentu izocyjanianowego.
Składniki komponentu poliolowego: rebiopoliol Rec_EPO_DEG_25, poliol polieterowy na bazie sorbitolu, reaktywny wysokofunkcyjny polioksyalikilenol, poliol polieterowy kopolimer blokowo-statystyczny tlenku etylenu i tlenku propylenu na bazie gliceryny, substancję powierzchniowo czynną - siloksanowy kopolimer polialkilenooksydowy, katalizator - dioctan dibutylocyny oraz wodę jako chemiczny środek spieniający odważono, zgodnie z Tabelą 4 i wymieszano przez 45 s przy prędkości mie
PL 249655 Β1 szania 4000 obr/min. Do wymieszanego komponentu poliolowego dodano, uprzednio odważony komponent izocyjanianowy, polimeryczny diizocyjanian difenylometanu. Całość mieszano przez 8 s przy 4000 obr./min., po czym wylano do formy, gdzie następował wzrost pianki. Piankę sezonowano w formie przez 24 h.
Właściwości pianki otrzymanej zgodnie z przykładem przedstawiono w Tabeli 5.
Tabela 5
Gęstość pozorna [kg/m3] Twardość [kPa] Histereza [%] Współczynnik komfortu Odbojność [%] Czas powrotu [s]
Przykład 1 75,5 1,69 90,3 3,34 6,1 11
Przykład 2 81,8 1,22 96,7 3,85 5,0 165
Przykład 3 103,8 6,28 96,3 4,12 8,2 378
Przykład 4 44,3 18,72 76,8 4,42 26,8 90
Analizę właściwości fizykomechanicznych pianek PUR wykonano zgodnie z normami:
Gęstość pozorna - EN ISO 845:2006
Odbojność - ISO 8307:2007
Czas powrotu - wytyczne IKEA IOS-MAT-0076
Wytrzymałość na ściskanie - PN-EN ISO 3386-1:1997 w tym:
Twardość - wartość naprężenia ściskającego przy 40% odkształceniu.
Wartość histerezy oraz współczynnika komfortu obliczono z następujących wzorów:
F .
Wspólspółcik _ komfortu - — ^25% gdzie:
Ρβ5% - naprężenie niezbędne do odkształcenia pianki o 65% jej początkowej grubości [kPa], ^25% - naprężenie niezbędne do odkształcenia pianki o 25% jej początkowej grubości [kPa].
Histereza =
W -W ' load ' unload wload gdzie:
Wioad- praca wykonana podczas obciążania pianki [J], Wunioad- praca podczas odciążania pianki [J].

Claims (8)

1. Sposób wytwarzania wiskoelastycznej biopianki poliuretanowej, w którym to sposobie komponent poliolowy zawierający mieszaninę polioli z rebiopoliolem, substancję powierzchniowo czynną, katalizator i wodę miesza się z komponentem izocyjanianowym, po czym wylewa do formy i sezonuje, znamienny tym, że komponent poliolowy zawiera mieszaninę polioli o składzie: od 10 do 30% mas. rebiopoliolu, który jest produktem chemolizy biopianki poliuretanowej glikolem dietylenowym o temperaturze 180-200°C i stosunku masowym glikolu do pianki od 1:1 do 1:1,5, od 25 do 35% mas. poliolu polieterowego na bazie sorbitolu o liczbie hydroksylowej od 400 do 420 mg KOH/g, od 25 do 35% mas. reaktywnego polioksyalkilenotriolu petrochemicznego na bazie gliceryny o liczbie hydroksylowej od 27 do 29 mg KOH/g, i 20% mas. poliolu polieterowego, kopolimeru blokowo-statystycznego tlenku etylenu i tlenku propylenu na bazie gliceryny, o liczbie hydroksylowej od 31 do 36 mg KOH/g, ponadto na każde 100 g mieszaniny polioli komponent poliolowy zawiera od 0,0 do 1,0 g katalizatora, 0,8 g substancji powierzchniowo czynnej i od 2,50 do 3,92 g wody, wszystkie składniki komponentu poliolowego miesza się przez 10 do 60 s z prędkością od 1000 do 5000 obr/min., a następnie dodaje się do nich komponent izocyjanianowy, polimeryczny diizocyjanian difenylometanu o zawartości grup NCO 26,4% mas., z zachowaniem indeksu izocyjanianowego od 0,45 do 0,6, po czym całość miesza się przez 5 do 12 s z prędkością od 3000 do 5000 obr./min., wylewa do formy i sezonuje minimum 24 godziny.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że rebiopoliol jest produktem chemolizy biopianki poliuretanowej, do której wytworzenia użyto komponent poliolowy o zawartości od 25 do 100% mas. biopoliolu.
3. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że w procesie chemolizy dodaje się katalizator w ilości 0-4% mas. w odniesieniu do masy użytego glikolu dietylenowego.
4. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że jako katalizator stosuje się wodorotlenek potasu, octanu cynku albo trietanoloaminę.
5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że liczba hydroksylowa mieszaniny polioli wynosi od 209 do 267 mg KOH/g.
6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako katalizator stosuje się dioctan dibutylocyny.
7. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako substancje powierzchniowo czynną stosuje się siloksanowy kopolimer polialkilenooksydowy.
8. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że komponent poliolowy i komponent izocyjanianowy miesza się mechanicznie lub ciśnieniowo.
PL447930A 2024-03-05 2024-03-05 Sposób wytwarzania wiskoelastycznej biopianki poliuretanowej z zastosowaniem rebiopoliolu PL249655B1 (pl)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL447930A PL249655B1 (pl) 2024-03-05 2024-03-05 Sposób wytwarzania wiskoelastycznej biopianki poliuretanowej z zastosowaniem rebiopoliolu

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL447930A PL249655B1 (pl) 2024-03-05 2024-03-05 Sposób wytwarzania wiskoelastycznej biopianki poliuretanowej z zastosowaniem rebiopoliolu

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL447930A1 PL447930A1 (pl) 2025-09-08
PL249655B1 true PL249655B1 (pl) 2026-05-25

Family

ID=96946628

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL447930A PL249655B1 (pl) 2024-03-05 2024-03-05 Sposób wytwarzania wiskoelastycznej biopianki poliuretanowej z zastosowaniem rebiopoliolu

Country Status (1)

Country Link
PL (1) PL249655B1 (pl)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
PL2480584T3 (pl) * 2009-09-22 2014-04-30 Inst Of Macromolecular Chemistry As Cr V V I Surowy materiał do produkcji poliuretanu oraz proces jego wytwarzania z poliuretanu odpadowego
CN113896880A (zh) * 2021-10-29 2022-01-07 万华化学(宁波)有限公司 一种废旧硬质聚氨酯泡沫回收制备聚醚多元醇的方法
PL242255B1 (pl) * 2019-06-19 2023-02-06 Politechnika Krakowska Im Tadeusza Kosciuszki Sposób wytwarzania otwartokomórkowej pianki poliuretanowej

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
PL2480584T3 (pl) * 2009-09-22 2014-04-30 Inst Of Macromolecular Chemistry As Cr V V I Surowy materiał do produkcji poliuretanu oraz proces jego wytwarzania z poliuretanu odpadowego
PL242255B1 (pl) * 2019-06-19 2023-02-06 Politechnika Krakowska Im Tadeusza Kosciuszki Sposób wytwarzania otwartokomórkowej pianki poliuretanowej
CN113896880A (zh) * 2021-10-29 2022-01-07 万华化学(宁波)有限公司 一种废旧硬质聚氨酯泡沫回收制备聚醚多元醇的方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
J. LISZKOWSKA I INNI,: "PRZETWÓRSTWO TWORZYW 5 (wrzesień – październik) 2017, str. 377-382", „RECYKLING CHEMICZNY SZTYWNYCH PIANEK PUR-PIR OTRZYMANYCH NA BAZIE WYBRANYCH ZWIĄZKÓW HYDROKSY- ALKILOWYCH" *

Also Published As

Publication number Publication date
PL447930A1 (pl) 2025-09-08