使用糖类作为活性组分的硬质聚氨酯泡沫塑料制造技术

一种用于形成硬质闭孔泡沫塑料的方法，该泡沫塑料具有约０．８到约３．０的异氰酸酯指数，该方法包括使混合物反应，该混合物包括：　　　　（ａ）平均官能度为约３．０或更少、羟值超过１００ｍｇ／ＫＯＨ／ｇ以及平均分子量小于３０００的芳香族聚酯多元醇；　　　　（ｂ）基于所述混合物的总重量，约１ｗｔ％到约３０ｗｔ％的糖类；　　　　（ｃ）包含水的发泡剂；　　　　（ｄ）异氰酸酯。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及由聚酯多元醇形成的硬质泡沫塑料。
技术介绍
术语“硬质泡沫塑料”通常用于表示具有通过称作“发泡的”膨胀方法产生的泡孔结构，并且还具有相对低的每单位体积重量和相对低的导热性的塑料。任选地，发泡过程可以基本上与塑料材料的形成同时进行。这种硬质泡沫塑料经常用作消除噪声用的绝缘体和/或建筑、冷却和加热技术中的隔热材料，例如用于家庭用途，用于生产如屋顶和壁板用的夹层部件的复合材料，以及用于仿木材料、模型制造材料和包装。基于聚氨酯和聚异氰脲酸酯的硬质泡沫塑料是已知的，其通过例如多元醇与异氰酸酯的放热反应生产。使用化学计量平衡的多元醇和异氰酸酯的混合物制备的泡沫塑料称为聚氨酯泡沫塑料。如果使用充分过量的异氰酸酯，则由异氰酸酯的三聚形成异氰脲酸酯，这使交联增加，并且耐热性和耐燃性增加以及在燃烧过程中生烟量减少；但是，对于某些应用，一些这类材料可能缺乏所需的机械性能。参见Encyclopedia of PolymerScience and Engineering.2nd ed.，J.Kroschwitz，Exec.Ed.(JohnWiley&Sons，NY(1988))，第3卷，第27页。形成泡沫塑料的反应速度可以通过使用适合的活化剂加以调节。为了进行发泡，使用典型地可溶于多元醇的具有合适沸点的发气剂，其在一达到其沸点时就变成气体并由此产生称为“泡孔”的孔隙。为了改善在用于模塑制品或板的泡沫塑料制造过程中发泡反应物的流动性，水通常被加入到多元醇中并与异氰酸酯反应形成二氧化碳，作为辅助的发气剂。可以将表面活性剂加入到反应物中以帮助泡孔形成，并且由例如将气体加入发泡混合物引起的成核作用可以用于增强泡孔结构。在硬质泡沫塑料形成中希望得到尽可能多的小的闭孔。考虑到氯氟碳化合物和氯氟烃的对环境的有害影响，所以需要有效的环境上是良性的代替物。当水加入异氰酸酯/多元醇混合物中时产生的二氧化碳可以用作发气剂，但是其热导率高于碳氟化合物的热导率，这对使用二氧化碳制备的泡沫塑料的隔热能力产生不利影响。Wenning等人的美国专利No.5,034,424公开的硬质泡沫塑料包括闭孔聚氨酯或聚异氰脲酸酯硬质泡沫塑料，其包括通过用二氧化碳作为发气剂与一种其它的发气剂使硬质泡沫塑料原料膨胀而形成的泡孔结构，其中所述其它的发气剂基本不溶于至少一种用于制备泡沫塑料的原料，该原料即为多元醇和异氰酸酯。该不溶的发气剂在多元醇和异氰酸酯间反应之前在至少一种硬质泡沫塑料原料中乳化。该发气剂存在于液滴直径为10微米或更小的乳液分散相中。发气剂少于硬质泡沫塑料材料的3.5wt％。任选添加活化剂和/或稳定剂以形成泡孔结构。Wenning还公开了使用颗粒成核剂，即硅胶和淀粉。仍然需要具有高绝缘电阻值、高压缩强度和低火焰蔓延性的微细闭孔硬质泡沫塑料。专利技术概述本专利技术的一个方面涉及形成硬质闭孔泡沫塑料的方法，该泡沫塑料具有约0.8到约3.0的异氰酸酯指数。该方法包括使一种混合物进行反应，所述混合物包括平均羟基官能度为约3.0或更小，羟值大于100mg/KOH/g以及平均分子量小于3000的芳香族聚酯多元醇，基于混合物总重量约1wt％到约30wt％的糖类，包含水的发泡剂，以及平均官能度为3.0或更小的异氰酸酯。在一些优选实施方案中，糖类的量为约2wt％到约10wt％。优选，泡沫塑料的异氰酸酯指数为约2.7或更小。在一些优选实施方案中，泡沫塑料的异氰酸酯指数为约0.8到约2.5。在其它优选实施方案中，异氰酸酯指数为约1.0到约1.7。在某些高度优选实施方案中，异氰酸酯指数为约1.05到约1.3。在一些实施方案中，异氰酸酯的平均官能度为2.7或更小。在一些实施方案中，多元醇的平均官能度为2.5或更小。在一些实施方案中，多元醇的平均官能度为2.3或更小。本专利技术的另一个方面涉及硬质闭孔泡沫塑料。该泡沫塑料由包括使一种混合物进行反应的方法形成；所述混合物包括平均羟基官能度为约3.0或更小、羟值大于100mg/KOH/g以及平均分子量小于3000的芳香族聚酯多元醇，基于混合物总重量约1wt％到约30wt％的糖类，包含水的发泡剂，以及平均官能度为3.0或更小的异氰酸酯。该泡沫塑料的异氰酸酯指数为约0.8到约3.0。鉴于以下公开内容和所附的权利要求，本专利技术的这些和其它方面对于本领域技术人员来说是显而易见的。附图简述附图说明图1是描绘用于形成本专利技术硬质泡沫塑料设备的圆。图2是根据实施例3生产的泡沫塑料的光学共焦显微照片图像的实例。图3是根据实施例3生产的泡沫塑料的扫描电子显微照片。详细说明现已令人惊奇地发现，在糖类存在下，通过低官能异氰酸酯与多元醇反应可以生产具有所需高闭孔含量和压缩强度的硬质聚氨酯泡沫塑料，其中在此限定所述异氰酸酯为平均官能度为3.0或更小，优选2.7或更小的异氰酸酯，多元醇的平均羟基官能度为约3.0或更小，优选2.5或更小，更优选2.3或更小，甚至优选2.0或更小。出乎预料的是，通过在组合物中包括糖类和采用制备泡沫塑料的方法，具有如此低官能度的异氰酸酯和多元醇可以用于制备具有高闭孔含量和高绝缘值和压缩强度的硬质聚氨酯泡沫塑料。该泡沫塑料可以使用含有水的发泡剂加以制备。该发泡剂优选基本上是水或基本上由水组成。例如，“基本上是水”的发泡剂可以85、90、95、98或99％是水。在一些实施方案中，发泡剂完全由水组成。在一些实施方案中，可以使用与水组合的烃作为“共发泡剂”。虽然不拟用任何具体的理论或机理限制本专利技术，但是据信涉及糖类的氢键作用和/或由于糖类存在聚合物的快速交联迅速地产生粘度，并且保持由精细分散的发泡剂产生气体。另外据信糖类可以作为泡核作用位置。除非另有说明，在此使用的下列术语具有以下定义。“硬质”泡沫塑料是一种当20×2.5×2.5厘米泡沫塑料片在15-25℃下环绕以每秒1圈的均匀速率旋转的2.5厘米卷芯卷绕时发生断裂的泡沫塑料。相反，在相同测试条件下，20×2.5×2.5厘米较低硬质泡沫塑料片，如“非硬质”泡沫塑料，通常会发生瘪泡。多元醇的“羟值”表示能与异氰酸酯基反应的每单位重量多元醇的羟基浓度。羟值表示为mg KOH/g，并根据标准ASTMD 1638测量。“酸值”表示存在于多元醇中的羧酸基团的浓度，并以单位mg KOH/g表示，根据标准ASTM 4662-98测量。多元醇的“平均官能度”或“平均羟基官能度”表示每分子中OH基的平均数。异氰酸酯的平均官能度表示每分子中-NCO基的平均数。“二元醇”或“二羟基醇”为含有2个羟基的低分子量羟基化合物，优选平均分子量为约62到260。“多羟基多元醇”或“多元醇”为含有3到8个羟基的低分子量羟基化合物，优选平均分子量为约90到约350。“多异氰酸酯”表示具有两个或多个异氰酸酯官能团的有机异氰酸酯组分。“异氰酸酯指数”表示实际上使用的异氰酸酯当量与基于羟基的化学计量计算量的比值。“异氰酸酯指数”的另一个术语为“NCO∶OH比”。与通常称为“开孔泡沫塑料”的相互连接的泡孔份额较多的泡沫塑料相反，如那些在此记述的具有“高闭孔含量”的泡沫塑料具有的未相互连接泡孔份额相对较少。具有高闭孔含量的泡沫塑料仍然可以具有一些相互连接的泡孔。在基于多异氰酸酯的泡沫塑料生产中，当各成分从不同的罐(本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：T·A·巴伯，
申请(专利权)人：纳幕尔杜邦公司，
类型：发明
国别省市：