Temperature stability and thermal properties of polyurethane-polyisocyanurate foams obtained using products of citric acid condensation

• Autorzy: Liszkowska J. , Czupryński B. , Paciorek-Sadowska J.

Identyfikatory

DOI

10.14314/polimery.2018.7.4

Warianty tytułu

PL

Stabilność temperaturowa i odporność termiczna pianek poliuretanowo-poliizocyjanurowych otrzymanych z udziałem produktów kondensacji kwasu cytrynowego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Three products were obtained from the condensation of citric acid with: propane-1,2-diol with the catalyst Tyzor TPT (HDCA1), propane-1,2-diol without a catalyst (HDCA2) and ­propane-1,3-diol with the catalyst Tyzor TPT (HDCA3). We measured the viscosities (from 3972 mPa • s for HDCA1 to 27 986 mPa • s for HDCA3), densities (about 1200 g/cm3), hydroxyl values (280–427 mg KOH/g), and acid values (­23–52 mg KOH/g) of the HDCAs. The thermal resistance of the HDCAs were assessed under dynamic conditions. The temperature ranges of 5, 10, 20 and 50 % weight loss for HDCA polyols were, respectively: 174–194 °C, 230–234 °C, 263–303 °C, and 314–364 °C. The HDCAs were used in the further synthesis of rigid polyurethane-polyisocyanurate foams (PUR-PIR) and their physical qualities assessed with reference to foams produced from an industrial standard (Rokopol RF551). The authors examined the thermal properties (thermogravimetry, differential thermogravimetry and differential scanning calorimetry) of the foams, as well as the thermal stability: dimensional, volume and mass. The number of foam degradation stages was determined, as well as the speed of degradation of specific chemical bonds and percentage mass loss during all stages. We determined the temperature of the foam’s first weight loss, the extrapolating temperature of the foam’s weight loss, the temperature of the start of the foam’s rapid decomposition, and the temperature of the foam’s highest speed of weight loss, the temperatures of 5 %, 10 %, 20 % and 50 % mass loss were measured (respectively: 208–223 °C, 230–260 °C, 280–300 °C, 345–366 °C). The enthalpy related to each individual stage of foam degradation was examined using DSC (three endotherms and one exothermic peak).

PL

Otrzymano trzy produkty kondensacji kwasu cytrynowego z: propano-1,2-diolem w obecności katalizatora Tyzor TPT(HDCA1), propano-1,2-diolem bez katalizatora (HDCA2) oraz propano-1,3-diolem w obecności katalizatora Tyzor TPT (HDCA3). Zbadano ich lepkość (od 3972 mPa • s dla HDCA1 do 27986 mPa • s dla HDCA3), gęstość (ok. 1200 g/cm3), liczbę hydroksylową (280–427­mg KOH/g) i kwasową (23–52 mg KOH/g) oraz odporność termiczną w warunkach dynamicznych. Zmierzono temperaturę 5, 10, 20 i 50-procentowego ubytku masy polioli HDCA (odpowiednio: 174–194°C, 230–234°C, 263–303°C, 314–364°C). Wytworzone hydroksyalkilowe pochodne użyto do syntezy sztywnych pianek poliuretanowo-poliizocyjanurowych (PUR-PIR). Zbadano właściwości termiczne pianek (metodami analizy termograwimetrycznej, różnicowej analizy termograwimetrycznej i różnicowej kalorymetrii skaningowej) oraz ich stabilność termiczną: wymiarową, objętościową i masową. Określono liczbę etapów degradacji pianek, szybkość degradacji poszczególnych wiązań chemicznych i procentowy ubytek masy na wszystkich etapach, temperaturę 5, 10, 20 i 50-procentowego ubytku masy pianek (odpowiednio: 208–223°C, 230–260°C, 280–300°C, 345–366°C). Określono entalpię poszczególnych etapów degradacji pianek metodą DSC (trzech pików endotermicznych i jednego egzotermicznego).

Słowa kluczowe

EN

rigid polyurethane-polyisocyanurate foams; esterification; thermogravimetry; differential thermogravimetry; differential scanning calorimetry; propane-1,2-diol; propane-1,3-diol

PL

sztywne pianki poliuretanowo-poliizocyjanurowe; estryfikacja; analiza termograwimetryczna; różnicowa analiza termograwimetryczna; różnicowa kalorymetria skaningowa; propano-1,2-diol; propano-1,3-diol

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Chemii Przemysłowej
• Czasopismo: Polimery
• Rocznik: 2018
• Tom: T. 63, nr 7-8
• Strony: 503--514
• Opis fizyczny: Bibliogr. 23 poz., rys.

Twórcy

autor

Liszkowska J.

• Kazimierz Wielki University, Faculty of Mathematics, Physics and Technical Science, Chodkiewicza 30, 85-064 Bydgoszcz, Poland

autor

Czupryński B.

• Kazimierz Wielki University, Faculty of Mathematics, Physics and Technical Science, Chodkiewicza 30, 85-064 Bydgoszcz, Poland

autor

Paciorek-Sadowska J.

• Kazimierz Wielki University, Faculty of Mathematics, Physics and Technical Science, Chodkiewicza 30, 85-064 Bydgoszcz, Poland

Bibliografia

• [1] Piszczyk Ł., Hejna A., Formela K. et al.: Polimery 2014, 59, 783. http://dx.doi.org/10.14314/polimery.2014.783
• [2] Beltrán A.A., Boyacá L.A.: Latin American Applied Research 2011, 41, 75.
• [3] Zhang M., Zhang J., Chen S., Zhou Y.: Polymer Degradation and and Stability 2014, 110, 27. http: //dx.doi .org/10.1016/ j .polymdegradstab.2014.08.009
• [4] Ribeiro da Silva V., Mosiewicki M.A., Yoshida M.I. et al.: Polymer Testing 2013, 32, 438. http://dx.doi.org/10.1016/j.polymertesting.2013.01.002
• [5] Tan S., Abraham T., Ference D., Macosco C.W.: Polymer 2011, 52, 2840. http://dx.doi.org/10.1016/j.polymer.2011.04.040
• [6] Brzeska J.: “Thermoplastics Elastomers – Synthesis and Applications” 2015, Chapter 1. http://dx.doi.org/10.5772/60933 http://www.intechopen.com/books/thermoplasticelastomerssynthesis-and-applications
• [7] Florjańczyk Z., Penczek S.: “Chemistry of Polymers” (in Polish), vol. III, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warsaw 1998.
• [8] Liszkowska J., Czupryński B., Paciorek-Sadowska J., Michałowski S.: Journal of Cellular Plastics 2016, 52, 321. http://dx.doi.org/10.1177/0021955X15570983
• [9] Liszkowska J., Czupryński B., Paciorek-Sadowska J.: Journal of Advanced Chemical Engineering 2016, 6, 1. http://dx.doi.org/10.4172/2090-4568.1000148
• [10] Czupryński B., Liszkowska J., Paciorek-Sadowska J.: Polimery 2008, 53, 133.
• [11] Baroni A.F., Sereno A.M., Hubinger M.D.: Thermochimica Acta 2003, 395, 237. http://dx.doi.org/10.1016/S0040-6031(02)00220-4
• [12] Krasodomski M., Krasodomski W.: “Application of thermal analysis methods in petroleum products testing” (in Polish), INiG works 2009, p. 159.
• [13] Karalus W., Dąbrowski J.R., Auguścik M., Ryszkowska J.: Polimery 2016, 61, 509. http://dx.doi.org/10.14314/polimery.2016.509
• [14] Datta J., Rohn M.: Journal of Thermal Analysis and Calorimetry 2007, 88, 37. http://dx.doi.org/10.1007/s10973-006-8041-0
• [15] Datta J., Kacprzyk M.: Journal of Thermal Analysis and Calorimetry 2008, 93, 753. http://dx.doi.org/10.1007/s10973-008-9140-x
• [16] Ciecierska E., Jurczyk-Kowalska M., Bazarnik P. et al.: Journal of Thermal Analysis and Calorimetry 2016, 123, 283. http://dx.doi.org/10.1007/s10973-015-4940-2
• [17] Żabski L., Walczyk W., Weleda D.: Journal of Applied Polymer Science 1980, 25, 2659. http://dx.doi.org/10.1002/app.1980.070251201
• [18] Liszkowska J.: Polymer Bulletin 2017, 74, 283. http://dx.doi.org/10.1007/s00289-016-1705-4
• [19] Liszkowska J., Czupryński B., Paciorek-Sadowska J.: Polymer Bulletin 2017 (on-line). http://dx.doi.org/10.1007/s00289-017-2191-z
• [20] Steller R.: Polimery 2012, 57, 562. http://dx.doi.org/10.14314/polimery.2012.562
• [21] Paciorek-Sadowska J., Borowicz M., Czupryński M., Liszkowska J.: Polimery 2017, 62, 666. http://dx.doi.org/10.14314/polimery.2017.666
• [22] Cornille A., Auvergne R., Figovsky O. et al.: European Polymer Journal 2017, 87, 535. http://dx.doi.org/10.1016/j.eurpolymj.2016.11.027
• [23] Wirpsza Z.: “Poliuretanes. Chemistry, technology, application” (in Polish), WNT, Warsaw 1991, p. 363.

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).