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

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.

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.