Технологии

Во всех представленных на конференцию докладах о NOP подчеркивался растущий интерес со стороны потребителей готовой продукции к производству полиуретановых продуктов, которые не причиняют вреда окружающей среде, в особенности, в области строительства, автомобильной промышленности и рынков хозяйственных товаров. Хотя до сих пор NOP были, в основном, предназначены для производства пенопластовых блоков, уже достигнуты существенные успехи в деле разработки NOP, которые можно легко включать в более интересные рецептуры для формованных и жестких пенопластов.
С другой стороны, имеются инициативы Федеральной службы по закупкам США, которая ставит условия, дающие преимущества материалам на биологической основе по сравнению с продуктами на нефтехимической основе. Так, например, в области возведения стен, Департамент сельского хозяйства (USDA) предложил минимальное содержание продуктов на биологической основе в 8% для того, чтобы можно было классифицировать продукт как продукт на биологической основе для целей федеральных закупок. Для того, чтобы способствовать стандартизации отчетности о содержании веществ на биологической основе, Подкомитет ASTM D20.96 по продуктам на биологической основе и разлагаемым с точки зрения окружающей среды пластмассам недавно опубликовал “Справочный документ ASTM по содержанию материалов на биологической основе”, который содержит  соответствующие определения и примеры для определения содержания материалов на биологической основе.
 

NOP для жестких пенопластов
Один из прорывов в области технологии NOP был осуществлен компанией Bayer MaterialScience,  которая сообщает, что может производить NOP, способные преодолеть некоторые недостатки, которые ранее ограничивали их использование. На сегодняшний день NOP обычно характеризовались низкой гидроксильной функциональностью и относительно высокой эквивалентной массой, что делало их в большей степени применимыми для производства твердых уретанов и эластичных пенопластов, нежели жестких изолирующих пенопластов. Кроме того, отсутствует растворимость вспенивающих веществ, таких как углеводороды или традиционные полиолы.
В компании Bayer сообщают, что, используя патентованную технологию производства, компания создала NOP, которые хорошо подходят для использования в жестких изолирующих пенопластах. Сообщается, что такие NOP имеют высокое содержание веществ на биологической основе и прекрасную совместимость с углеводородными вспенивающими веществами и традиционными полиолами; с их помощью можно производить пенопласты с широким диапазоном физических свойств.

В компании Bayer отмечают, что, хотя полиэфирые полиолы на основе сахарозы давно использовались для изготовления жестких пенопластов, в них обычно содержится до 30% возобновляемых материалов. Однако после того, как жесткий пенопласт изготовлен, общее содержание возобновляемых веществ снижается до концентрации, которая может не соответствовать предлагаемым USDA стандартам в 8% для возведения стен. Компания Bayer произвела NOP с содержанием возобновляемых веществ в диапазоне от 40% до 70%, что позволяет производить жесткие пенопласты с содержанием возобновляемых веществ 10 - 15% и более.
По словам Стивена Шиллинга из подразделения по развитию бизнеса для систем изоляции компании Bayer, жесткие пенопласты на основе таких новых NOP могут использоваться как в строительстве, так и в области производства изоляции для бытовых устройств. “Мы считаем, что у нас есть уникальный полиол, который со своим сочетанием высокой функциональности и гидроксильного числа, станет высоко универсальным сырьевым материалом для производства полиуретановых пенопластов. Разумеется, при производстве строительных пенопластов, потребуются ингибиторы горения для того, чтобы получить необходимый противопожарный рейтинг”, - сказал Шиллинг.
Bayer создала NOP с гидроксильными функциональностями от 2 до 5 и эквивалентными массами от 140 до 280. Компания может начать полномасштабное производство таких NOP (включая и марки для эластичных элементов структуры) в 2008 г., в зависимости от спроса на рынке. Основным фактором является то, что эти NOP могут производиться на существующих линиях производства полиолов, в то время как для производства других NOP часто необходимо другое или модифицированное оборудование.
Исследователи компании Bayer говорят, что такие NOP функционируют с такими вспенивающими веществами, как: циклопентан, HFC, и вода в жестких пенопластах, чьи свойства, в целом, сопоставимы со свойствами традиционных полиуретановых пенопластов. Исследователи также производят жесткие полиуретаны, вспениваемые с изо-пентаном и n-пентаном, которые обычно невозможно использовать с традиционными полиолами из-за их низкой растворимости в таких вспенивающих веществах.
В настоящее время проводятся полевые испытания применений в области бытовой техники и строительства. В Европе крупный производитель бытовой техники успешно использовал составы полиуретанового пенопласта с  NOP от компании Bayer. Ожидается рост числа применений таких полиолов в области строительства, по мере того, как архитекторы и строители будут все больше стремиться сделать свои постройки более “зелеными”. В число потенциальных применений входят: панели с металлическим покрытием, водонагреватели, изоляция труб, изоляция распыляемой пеной, а также охладители.
Сообщается о том, что компания Urethane Soy Systems Co.  (USSC) совершила недавно прорыв в области NOP, создав специальный материал для полиуретановой изоляции, распыляемой пеной. Компания уже на протяжении десяти лет разрабатывала состав полиола на соевой основе, сейчас она реализует его под торговой маркой Soyol, преимущественно, для производства эластичного пенопласта. В компании USSC ведутся исследовательские и проектные работы по созданию NOP для жестких пенопластов, эластомеров, композитов и преполимерных технологий.
По данным исследователей, новая система для изоляции стен из распыляемого пенопласта SoyTherm 50 компании USSC содержит 25% полиола Soyol, она соответствует тем же требованиям, что и предъявляемые к стандартным системам распыляемой пены на углеводородной основе. Сообщается, что формование в твердой фазе (SPF) SoyTherm 50 соответствует минимальным требованиям Международного Совета по Кодированию (ICC) для продуктов для изоляции стен с открытыми порами и низкой плотностью, включая параметры теплостойкости, плотности, прочности на разрыв, содержания закрытых пор, размерной стабильности и открытого сжигания. Полиолы Soyol могут также использоваться в других системах SPF, таких как состав SoyTherm 100 со средней плотностью компании USSC, о котором говорят, что он соответствует требованиям ICC по своим свойствам и эксплуатационным характеристикам.

Использование полиолов Soyol в системах SPF, по имеющимся данным, позволяет поставщикам распыляемых веществ соответствовать требованиям постановлений о 8% содержании веществ на биологической основе в материалах для возведения стен. Имеются также преимущества для недавно разработанных полевых применений, включая улучшенную адгезию, повышенную межслоевую прочность при сдвиге и более широкое технологическое окно в том, что касается температуры и давления.
Vertellus Performance Materials сообщает о создании нового семейства полиолов на основе касторового масла, которое распространит применение таких продуктов на производство более широкого диапазона применений. Касторовое масло давно уже непосредственно использовалось в качестве полиола, особенно, при изготовлении полиуретановых покрытий, связывающих веществ, герметизирующих веществ, благодаря их способности придавать свойства гидролитической стабильности, амортизации, влагостойкости, низкотемпературной эластичности, а также электрической изоляции. На сегодняшний день это единственные NOP, которые производятся непосредственно из самого растения и имеют однородный химический состав (90% рицинолеиновая кислота). Все остальные NOP представляют собой смеси ненасыщенных жирных кислот, которые можно химически модифицировать для создания полиола.
Поскольку касторовое масло является дискретным компаундом, оно дает специальные физические свойства, которые можно только слегка изменять с помощью выбора изоцианатных компаундов. Для того, чтобы получить существенно отличающиеся вспененные свойства в отвержденном состоянии, необходимо модифицировать структуру полиола, функциональность и молекулярную массу. На примере использования своей новой группы полиолов Vertellus продемонстрировала, как можно этого достигнуть либо за счет подбора сочетания строительных элементов структуры из касторового масла, либо за счет осуществления реакций с другими материалами. Полученные полиолы преобразуют молекулу касторового масла, делая ее полезной для использования в покрытиях и жестких пенопластах, для которых необходима высокая прочность, а также в эластичных пенопластах, герметизирующих веществах и связывающих веществах, для которых необходимы эластичность и более низкая жесткость.
Произведенные из касторового масла полиолы компании Polycin, в которые входит серия GR, запущенная в производство в 2006 г., и новая серия DTM, различаются по молекулярной массе от 370 до 3500 и гидроксильному содержанию от 400 до 35. По словам исследователей из Vertellus, получаемые в результате полиуретаны имеют диапазон твердости от высокой по Шору D до низкой по Шору A. Серия глицерин рицинолеатных полиолов GR производится только из элементов структуры касторового масла, и имеет широкий диапазон физических свойств. Последняя серия полиолов Polycin DTM (D означает диолы, T - триолы, а M - многофункциональные полиолы) создана на основе рицинолеиновой кислоты в сочетании с глицерином и прочими гликолями для производства компаундов, которые, по имеющихся данным, придают касторовому маслу новые эксплуатационные возможности.