New amine adducts with carbon dioxide as blowing agents in the production of integral polyurethane foams

• Autorzy: Szczepkowski Leonard , Ryszkowska Joanna , Auguścik-Królikowska Monika , Leszczyńska Milena , Przekurat Sylwia , Przekurat Adam

Identyfikatory

DOI

10.14314/polimery.2020.10.3

Warianty tytułu

PL

Nowe addukty amin z ditlenkiem węgla jako porofory w produkcji integralnych pianek poliuretanowych

• Konferencja: Science and Technology Conference on “Polyurethanes 2019” (13–16 October 2019 ; Ustroń, Poland)
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Blowing agents play an important role in the production of cellular polyurethanes. The traditional chemical blowing agent H2O/CO2 did not meet all application requirements. This led to the introduction of physical foaming agents in the 1950–1960s, which were subject to four further modifications due to climatic hazards. The recently introduced new generation of hydrofluoroolefins (HFOs) hydrocarbons is currently in the application assessment and meets the utility and climate requirements for now. Without waiting for a long-term final assessment of this blowing agent group, an attempt was made to introduce carbon dioxide in the form of adducts with aliphatic amines into the foaming process. As example compounds, CO2 adducts with aliphatic hydrocarbons containing also primary, secondary and tertiary nitrogen atoms in the same molecule were used. The synthesis of adducts was carried out by the absorption of carbon dioxide gas in a solution of amines in monoethylene glycol (MEG) and triethanolamine (TELA). The resulting solutions containing 12–16 wt % CO2 were next used in the application-oriented study. Amines regulating the foaming and gelation processes were used for the production of adducts, which allowed the elimination of organometallic gelling additives. Selected adducts were checked during the production of furniture chair seats on an industrial scale, obtaining integral foams in the range of density 190–294 kg/m3 and hardness 22–38 °ShA. In the production process of these foams carried out at PLASTPUR a double-stream foaming machine from Hennecke was used.

PL

Środki porotwórcze odgrywają istotną rolę w produkcji poliuretanów (PUR) komórkowych. Tradycyjny chemiczny środek porotwórczy, jakim jest H2O/CO2, nie spełnia wszystkich wymagań aplikacyjnych, co doprowadziło w latach 1950–1960 do wprowadzania na rynek fizycznych środków spieniających – hydrofluoroolefin (HFO). Jednak ze względu na zagrożenia klimatyczne wynikające z ich stosowania poddawano je kolejnym czterem modyfikacjom. Ostatnio opracowana, nowa IV generacja węglowodorów typu HFO spełnia wymagania użytkowe i klimatyczne i obecnie jest na etapie oceny aplikacyjnej. Nie czekając na ocenę końcową tej grupy poroforów, podjęto próbę wykorzystania do procesu spieniania PUR ditlenku węgla w postaci adduktów z aminami alifatycznymi. Jako związki przykładowe użyto addukty CO2 z węglowodorami alifatycznymi zawierającymi w tej samej cząsteczce także atomy azotu I-rzędowe, II-rzędowe oraz III-rzędowe. Syntezę adduktów prowadzono metodą absorpcji gazowego ditlenku węgla w roztworze amin w glikolu monoetylenowym (MEG) i trójetanoloaminy (TELA). Otrzymane roztwory zawierające 12–16% mas. CO2 stosowano w dalszych badaniach aplikacyjnych. Do wytwarzania adduktów użyto aminy regulujące procesy spieniania i żelowania, co pozwoliło na eliminację metaloorganicznych dodatków żelowania. Wytypowane addukty zastosowano w produkcji w skali przemysłowej siedzisk do krzeseł meblarskich, wytworzonych z pianek integralnych o gęstości z zakresu 190–294 kg/m3 oraz twardości 22–38 °ShA. W procesie otrzymywania tych pianek, przeprowadzonym w firmie PLASTPUR, wykorzystano dwustrumieniową maszynę spieniającą firmy Hennecke.

Słowa kluczowe

EN

blowing agents; carbon dioxide adducts; integral foams; polyurethane foams

PL

porofory; addukty ditlenku węgla; pianki integralne; pianki poliuretanowe

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Chemii Przemysłowej
• Czasopismo: Polimery
• Rocznik: 2020
• Tom: T. 65, nr 10
• Strony: 681--690
• Opis fizyczny: Bibliogr. 36 poz., rys.

Twórcy

autor

Szczepkowski Leonard

• FAMPUR Adam Przekurat Company, Gersona 40, 85-305 Bydgoszcz, Poland.

autor

Ryszkowska Joanna

• Warsaw University of Technology, Faculty of Materials Science, Wołoska 141, 02-507 Warszawa, Poland.

autor

Auguścik-Królikowska Monika

• Warsaw University of Technology, Faculty of Materials Science, Wołoska 141, 02-507 Warszawa, Poland.

autor

Leszczyńska Milena

• Warsaw University of Technology, Faculty of Materials Science, Wołoska 141, 02-507 Warszawa, Poland.

autor

Przekurat Sylwia

• FAMPUR Adam Przekurat Company, Gersona 40, 85-305 Bydgoszcz, Poland.

autor

Przekurat Adam

• FAMPUR Adam Przekurat Company, Gersona 40, 85-305 Bydgoszcz, Poland.

Bibliografia

• [1] UNEP-2002 Report of the Rigid and Flexible Foams, Technical Options Committee, 2002, pp. A17–A112.
• [2] Prociak A., Rokicki G., Ryszkowska J.: „Materiały poliuretanowe”, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2014.
• [3] Brumner K., Schrock A.K.: “Technical Advances in the Elimination of Blowing Agents in Flexible Slabstock System”, Conference Proceedings, Utech ‘92, Dow Chemical Europe 1992, 92, 194.
• [4] Kurańska M., Prociak A., Michałowski S. et al.: Polimery 2018, 63, 672. https://doi.org/10.14314/polimery.2018.10.2
• [5] https://www.solvay.us/en/binaries/P19465-USA_CN_EN-237819.pdf
• [6] http://www.tecnologiademateriais.com.br/mt/2010/cobertura_paineis/isolamento/apresentacoes/solvay.pdf
• [7] Williams D., Bogdan M.: “Performance of HFC-245fa in Integral Skin Foam Application”, Conference Proceedings, Polyurethanes 2000, p. 250.
• [8] Vollmer M.K., Reimann S., Folini D. et al.: Geophysical Research Letters 2006, 33 (20), L20806. https://doi.org/10.1029/2006GL026763
• [9] Stemmler K., Folini D., Ubl S. et al.: Environmental Science & Technology 2007, 41 (4), 1145. https://doi.org/10.1021/es061298h
• [10] UNEP-May 2018. Progress Report 2018, V3, pp. 5–9. https://www.unenvironment.org/annualreport/2018/index.php
• [11] Regulation (EU) No 517/2014 of the European Parliament and of the Council of 16 April 2014 on Fluorinated Greenhouse Gases and Repealing Regulation (EC) No 842/2006. https://www.eea.europa.eu/policy-documents/regulation-eu-no-517-2014
• [12] Honeywell Solstice 1233zd(E), Honeywell 2013.ht t p s: //s t at i c1. s q u a r e s p a c e . c om/s t at i -c / 5 9 c c e 8 b b a 9 d b 0 9 41e a 9 2 e 7 5 f / t / 5 9 d 2 5 9 8 e -914e6bc265306b3b/1506957710989/honeywell-solstice-LBA-technical-brochure.pdf
• [13] Fluorochemicals-Forane FBA 1233zd Blowing Agent- Technical Profile, Arkema Inc. 2017. https://www.arkema.com/en/products/product--finder/product-viewer/Forane-FBA-1233zd-foamblowing-agent/?t=4
• [14] DuPont receives US EPA approval for Formacel 1100 foam expansion agent, 2014. https://www.chemicals-technology.com/news/newsdupont-receives-us-epa-approval-for-formacel-1100-foam-expansion-agent-4413936
• [15] “Opteon 1100 Liquid blowing Agent”, PU Magazine International 2019, 06, 376.
• [16] Diendorf J.: 4th Generation Blowing Agents: Chances and Challenges with HFOs Rigid Technical Seminar Evonik, 2018.
• [17] Mayer O.: “CFC Free. Low Density. Soft Flexible Slabstock Foams”, Arco Chem. Europe Inc., Conference Proceedings, Polyurethanes 1992, 92, pp. 487—492.
• [18] Treuling U., Horn P.: “CFC Replacement. Technical Applications for Microporous Materials”, Conference Proceedings Polyurethanes 1995, 95, pp. 196–203.
• [19] Obata H., Utsumi H., Ohkubo K. et al.: “New All Water Blown MDI Based Flexible Moulded Foam System”, Conference Proceedings, Polyurethanes 1995, 95, pp. 406–412.
• [20] Wada H., Fukuda H.: Journal of Cellular Plastics 2009, 45 (4), 293. https://doi.org/0.1177/0021955X09101206
• [21] H2Foam Lite (LDC50)TM, The Evolution of Insulation, Icynene Europe 2018. https://www.toftegaardgroup.dk/wp-content/uploads/2019/11/TDS-LDC50-EU-.pdf
• [22] Jacobs L.J.M., Kemmere M.F., Keurenties J.T.F.: Green Chemistry 2008, 10 (7), 13. https://doi.org/10.1039/b801895b
• [23] PLASTINUM Polyurethane Foaming with CO2-Linde Gaz. https://www.linde-gaz.pl/en/products_and_supply/ plastic_rubber_solutions/plastinum_foam_p.html
• [24] Supercritcal CO2Technology for Polyurethane Spray Foam, UNDP Report 2013. 690 POLIMERY 2020, 65, nr 10 ht t p://mu lt i l at e ra l f u nd.or g /O u r%20Work /DemonProject/Document%20Library/7106a1%20super%20C02%20pu%20foam.pdf
• [25] US Pat. 44 670 899 (1984).
• [26] US Pat. 5 451 612 (1995).
• [27] US Pat. 5 789 451A (1999).
• [28] US Pat. 5 874 021 (1999).
• [29] US Pat. 6 316 662 B (2001).
• [30] US Pat. 6 326 412 B1 (2001).
• [31] Da X., Liu C., Long Y. et al.: Applied Polymer Science 2019, 137, 48752. https://doi.org/10.1002/app.48752
• [32] Wianowski L., Białkowska A., Dobrowolski L. et al.: Polimery 2020, 65, 83. https://doi.org/10.14314/polimery.2020.2.1
• [33] PL Pat. 230 383B1 (2017).
• [34] Long Y., Zheng L., Gu Y. et al.: Polymer 2014, 55, 6494. https://doi.org/10.1016/j.polymer.2014.10.039
• [35] Liu C., Long Y., Xie J., Xie X.: Polymer 2017, 116, 240. https://doi.org/10.1016/j.polymer.2017.03.079
• [36] Long Y., An J., Xie X.: Arabian Journal of Chemistry 2020, 13, 3226. https://doi.org/10.1016/j.arabjc.2018.10.007

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2020).