制備具有改進(jìn)性能的泡沫的制作方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】制備具有改進(jìn)性能的泡沬
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于制備硬質(zhì)聚氨酯泡沫的組合物，其包含至少一種分子量不 小于1700g/mol的多元醇和至少一種發(fā)泡劑作為組分A，以及至少一種多異氰酸酯作為組 分B，其中所述至少一種多異氰酸酯B包含11至39. 5重量％的多異氰酸酯預(yù)聚物，基于羥 值為至少l〇〇mgKOH/g的聚醚多元醇計(jì)；還涉及一種可通過(guò)反應(yīng)這種組合物獲得的硬質(zhì)聚 氨酯泡沫；一種制備所述硬質(zhì)聚氨酯泡沫的方法；以及所述硬質(zhì)聚氨酯泡沫用于隔熱的用 途，尤其是用于管道隔熱的用途；一種包括硬質(zhì)聚氨酯泡沫的隔熱管以及一種用于制備隔 熱管的方法。
[0002] 現(xiàn)有技術(shù)已經(jīng)已知用于制備聚氨酯泡沫的組合物以及所述泡沫。
[0003] WO 01/18087 Al公開(kāi)了一種包含各種多元醇的特定混合物的多元醇組合物，其用 于制備半柔性（semi-flexible)硬質(zhì)聚氨醋泡沫。用于這些聚氨醋泡沫的有用的多異氰酸 酯組分包括公知常識(shí)的多異氰酸酯例如2, 4-甲苯二異氰酸酯、4, 4'-二苯甲烷二異氰酸酯 和聚合4, 4' -二苯甲烷二異氰酸酯及其同分異構(gòu)體和其混合物。
[0004] EP 0 906 354 B2公開(kāi)了一種通過(guò)將多異氰酸酯與異氰酸酯活性化合物反應(yīng)而制 備硬質(zhì)聚氨酯泡沫的方法。有用的異氰酸酯活性組分包括各種基于多官能醇和/或胺的多 元醇。有用的多異氰酸酯組分也包括常規(guī)多異氰酸酯例如二苯甲烷二異氰酸酯。
[0005] DE 698 03 793 T2公開(kāi)了用于制備聚氨酯泡沫的多元醇配方。本文件的多元醇 配方包括兩種不同的多元醇（其尤其在分子量方面不同）的特定混合物。用于與這種多 元醇混合物反應(yīng)以形成硬質(zhì)聚氨酯泡沫的有用的多異氰酸酯包括已知的多異氰酸酯例如 2, 4-甲苯二異氰酸酯、4, 4' -二苯甲烷二異氰酸酯和聚合4, 4' -二苯甲烷二異氰酸酯及其 同分異構(gòu)體和其混合物。
[0006] EP 0 320 134 Al公開(kāi)了用于制備聚氨酯泡沫的多異氰酸酯組合物。所述特定的 多異氰酸酯組合物包含3至27重量％的二苯甲烷二異氰酸酯和包含兩種或多種分子量小 于lOOOg/mol的異氰酸酯反應(yīng)性基團(tuán)的化合物的預(yù)聚物。
[0007] DE 101 08 443 Al公開(kāi)了一種用于制備彈性泡沫的包含反應(yīng)產(chǎn)物的壓力容器。所 述反應(yīng)產(chǎn)物包含至少一種異氰酸酯以及聚醚多元醇的混合物。有用的異氰酸酯組分被認(rèn)為 包括常規(guī)異氰酸酯例如2, 4-甲苯二異氰酸酯、4, 4'-二苯甲烷二異氰酸酯和聚合4, 4'-二 苯甲烷二異氰酸酯及其同分異構(gòu)體和其混合物，以及至少一種異氰酸酯活性化合物與至少 一種二異氰酸酯和/或多異氰酸酯的反應(yīng)產(chǎn)物（即所謂的預(yù)聚物）。在引用文件中公開(kāi)的 是一種柔軟質(zhì)而非硬質(zhì)聚氨酯泡沫。
[0008] DE 196 10 262 Al公開(kāi)了一種用于制備烴-發(fā)泡的硬質(zhì)聚氨酯泡沫的方法。使包 含多元醇和多異氰酸酯以及發(fā)泡劑的組合物反應(yīng)并發(fā)泡。所述多元醇組分包含60至100% 的分子量為250至1500g/mol且具有兩個(gè)或多個(gè)羥基的聚醚和/或聚酯，以及包含作為發(fā) 泡劑的異戊烷和/或正戊烷。
[0009] 現(xiàn)有技術(shù)的硬質(zhì)聚氨酯泡沫在其柔性方面需要有所改善。優(yōu)選地連續(xù)制備隔熱管 要求制備的管纏繞在輥上以用于運(yùn)輸。用作隔熱的硬質(zhì)聚氨酯泡沫應(yīng)具備足夠的柔性而不 會(huì)在纏繞的過(guò)程中斷裂。
[0010] 因此，本發(fā)明的目的在于提供了一種具有特別好的隔熱性能和足夠高的柔性的硬 質(zhì)聚氨酯泡沫，以使連續(xù)制備的隔熱管可連續(xù)纏繞。因此本發(fā)明更具體的目的是提供一種 用于制備所述硬質(zhì)聚氨酯泡沫的組合物、所述硬質(zhì)聚氨酯泡沫、用于制備所述硬質(zhì)聚氨酯 泡沫的方法以及所獲得的硬質(zhì)聚氨酯泡沫用于隔熱目的的用途。
[0011] 根據(jù)本發(fā)明，這些目的通過(guò)用于制備硬質(zhì)聚氨酯泡沫的組合物實(shí)現(xiàn)，該組合物至 少包含：
[0012] (A)至少一種分子量不小于1700g/mol的多元醇和至少一種發(fā)泡劑，作為組分A， 以及
[0013] (B)至少一種多異氰酸酯，作為組分B，
[0014] 其中，所述至少一種多異氰酸酯B包含11至39. 5重量％的多異氰酸酯預(yù)聚物，基 于至少一種OH值為至少100的至少一種聚醚多元醇計(jì)。
[0015] 在另一個(gè)的實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及一種用于制備硬質(zhì)聚氨酯泡沫的組合物，其 至少包含：
[0016] (A)至少一種分子量不小于1700g/mol的多元醇和至少一種發(fā)泡劑，作為組分A， 以及
[0017] (B)至少一種多異氰酸酯，作為組分B，
[0018] 其中，所述至少一種多異氰酸酯包含40至100重量％的多異氰酸酯預(yù)聚物。
[0019] 本發(fā)明涉及一種用于制備聚氨酯泡沫的組合物。為本發(fā)明的目的，術(shù)語(yǔ)聚氨酯泡 沫涉及一種包含至少一種聚氨酯的泡沫；本發(fā)明的硬質(zhì)聚氨酯泡沫更優(yōu)選由聚氨酯組成。
[0020] 術(shù)語(yǔ)"硬質(zhì)泡沫"是本技術(shù)領(lǐng)域中的技術(shù)人員熟知的，且其通常描述為具有剛性、 緊密網(wǎng)孔（close-mesh)、交聯(lián)聚合物結(jié)構(gòu)的泡沫。硬質(zhì)泡沫為閉孔（closed-cell)泡沫，泡 沫中具有彼此被聚合物基體隔開(kāi)的不連續(xù)孔。它們以良好的熱絕緣性能而著稱(chēng)。
[0021] 本發(fā)明的硬質(zhì)聚氨醋泡沫在10%相對(duì)形變（relative deformation)下的壓縮 應(yīng)力優(yōu)選為不小于50kPa，更優(yōu)選不小于lOOkPa，非常優(yōu)選不小于150kPa。此外，本發(fā)明 的硬質(zhì)聚氨酯泡沫的DIN ISO 4590閉孔量?jī)?yōu)選為至少70%，更優(yōu)選大于85%。關(guān)于本發(fā) 明的硬質(zhì)聚氨醋泡沫的其他詳情見(jiàn)于"Kunststoffhandbuch, vol. 7, Polyurethane"，Carl HanserVerlag, 3rd edition 1993, chapter 6。DIN 7726 也可作為聚氛醋泡沫的參考。
[0022] 現(xiàn)將詳細(xì)闡述本發(fā)明所述的組合物的各組分：
[0023] 組分 A :
[0024] 用于制備硬質(zhì)聚氨酯泡沫的本發(fā)明組合物包含組分A，其包含至少一種分子量不 小于1700g/mol的多元醇和至少一種發(fā)泡劑。
[0025] 通常，任何適于制備硬質(zhì)聚氨酯泡沫的多元醇都可用于本發(fā)明的目的。本發(fā)明使 用至少一種多元醇，其分子量不小于1700g/mol，優(yōu)選不小于2500g/mol且更優(yōu)選不小于 4000g/mol，例如為4350g/mol。至少一種多元醇的分子量的上限通常為8000g/mol，優(yōu)選 7000g/mol 且更優(yōu)選 6000g/mol。
[0026] 用于本發(fā)明目的的有用的多元醇通常包括具有兩個(gè)或多個(gè)異氰酸酯活性基團(tuán) (即，具有兩個(gè)或多個(gè)對(duì)異氰酸酯基團(tuán)呈活性的氫原子）的化合物。其實(shí)例為具有OH基團(tuán)、 SH基團(tuán)、NH基團(tuán)和/或順2基團(tuán)的化合物。
[0027] 用于本發(fā)明的目的的優(yōu)選多元醇為基于聚酯醇或聚醚醇、優(yōu)選聚醚醇的化合物。 聚醚醇和/或聚酯醇的官能度的范圍通常為I. 5至8,優(yōu)選I. 7至7,且更優(yōu)選I. 9至6。
[0028] 多元醇的輕值（OH值）通常大于IOmg KOH/g，優(yōu)選大于15mgKOH/g且更優(yōu)選大于 20mg KOH/g。羥值的上限通常為 IOOOmg KOH/g，優(yōu)選 900mg KOH/g，特別是 700mg KOH/g。
[0029] 為了本發(fā)明的目的，存在于組分A中的至少一種多元醇優(yōu)選使用多元醇的混合 物，其例如包含兩種、三種、四種或多種不同的多元醇，例如聚醚醇和/或聚酯醇，優(yōu)選聚醚 醇。
[0030] 當(dāng)使用作為用于本發(fā)明的目的的優(yōu)選多元醇混合物時(shí)，上述OH值基于多元醇混 合物的總量計(jì)，這并未排除組成混合物的各組分具有更高或更低的值的可能性。例如，為了 本發(fā)明的目的，在此優(yōu)選所述混合物中的至少一種多元醇的羥值為10至80mg ΚΟΗ/g且優(yōu) 選 15 至 60mg K0H/g。
[0031] 組分A優(yōu)選包含通過(guò)已知方法獲得的聚醚多元醇，例如通過(guò)如下方法獲得：堿金 屬氫氧化物（例如氫氧化鈉或氫氧化鉀）或堿金屬醇鹽（例如甲醇鈉、乙醇鈉、乙醇鉀或異 丙醇鉀）作為催化劑且加入至少一種包含2-8個(gè)并優(yōu)選3-8個(gè)呈鍵合形式的活性氫原子的 起始分子的陰離子聚合；或使用路易斯酸（例如五氯化銻、特別是氟化硼醚化物或者漂白 土）作為催化劑使一種或多種烯基部分中具有2至4個(gè)碳原子的環(huán)氧烷進(jìn)行陽(yáng)離子聚合。
[0032] 有用的環(huán)氧烷包括例如四氫呋喃、1，3-環(huán)氧丙烷、1，2-環(huán)氧丁烷、2, 3-環(huán)氧丁烷、 氧化苯乙烯，并優(yōu)選環(huán)氧乙烷以及1，2-環(huán)氧丙烷。環(huán)氧烷可單獨(dú)使用、相繼交替使用或作 為混合物使用。
[0033] 本發(fā)明的組合物中用于多元醇的有用的起始化合物包括醇；糖化合物；胺；至少 一種胺、至少一種芳族化合物和甲醛的縮合產(chǎn)物；及其混合物。
[0034] 因此，本發(fā)明優(yōu)選涉及本發(fā)明的組合物，其中組分A包含至少一種多元醇，其基于 選自下述化合物的化合物：醇；糖化合物；胺；至少一種胺、至少一種芳族化合物和甲醛的 縮合產(chǎn)物；及其混合物。
[0035] 有用的起始分子包括醇，例如丙三醇、三羥甲基丙烷（TMP)、季戊四醇、二乙二醇； 糖化合物，例如蔗糖、山梨糖醇，以及胺，例如甲胺、乙胺、異丙胺、丁胺、芐胺、苯胺、甲苯胺、 甲苯二胺（TDA)、萘胺（naphthyleneamine)、乙二胺（EDA)、二乙三胺、4,4' -二苯甲燒二胺 (methylenedianiline)、1，3-丙二胺、1，6-己二胺、乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺等。
[0036] 有用的起始分子還包括至少一種胺、至少一種芳族化合物以及甲醛的縮合產(chǎn)物； 特別是以下化合物的縮合產(chǎn)物：甲醛、苯酚和二乙醇胺/乙醇胺；甲醛、烷基酚和二乙醇胺/ 乙醇