经改进热挠度的聚氨酯泡沫塑料及其生产方法技术

采用ＲＩＭ方法，使有机的聚异氰酸酯与其中存在大量生物基多元醇的与异氰酸酯反应的混合物反应，生产刚性闭孔的聚氨酯泡沫塑料。采用这种方法生产的泡沫塑料，其特征在于改善了热挠度（ｈｅａｔ ｓａｇ），并提高了热变形温度。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及采用反应注模法(“RIM’)生产的聚氨酯泡沫塑料，以及生产这类泡沫塑料的方法，在这种聚氨酯泡沫塑料中，密闭微孔的含量为至少90％，并改进了热挠度性质。
技术介绍
生产聚氨酯泡沫塑料的RIM方法是众所周知的。参见例如Oertel，聚氨酯手册(Polyuretbane Handbook)，第二版，1994，7.4节368-385页，和美国专利5,026,739、5,225,453、5,837,172和6,005,016。在这些已知的方法中，使有机二异氰酸酯或聚异氰酸酯与包括至少一种(一般多于一种)多元醇、催化剂、交联剂和其它加工助剂的异氰酸酯反应性成分反应。所采用的多元醇一般是从蔗糖、胺类、甘油、和乙二醇等衍生地多元醇。这些原料的大多数，是从价格日益上涨的石化产品获得的。因此，采用从便宜原料获得的多元醇，代替一些或所有的这类多元醇是有利的。所提到的这些多元醇的其它来源是如植物油(例如豆油、蓖麻油、亚麻子油、桐油、花生油、葵花油)和鱼油等可重复使用的源。例如美国专利2,787,601公开了采用包含羟基的脂肪酸甘油酯制造的微孔挠性聚氨酯。更具体而言，使简单的(即未改性的)和未处理过的蓖麻油等包含羟基的脂肪酸甘油酯与芳香族二异氰酸酯反应，生成异氰酸酯终端的预聚合物。然后使这种预聚合物与水反应，生成表观密度为2.8-6.5磅/英尺3的微孔泡沫塑料。美国专利2,833,730，还公开了采用基于脂肪酸甘油酯的多元醇生产的微孔聚氨酯，据报道没有遇到与采用这类多元醇制造的现有技术的聚氨酯相似的收缩问题。更具体而言，使低分子量多羟化合物和含羟基的三酸甘油酯(未改性的和未处理过的)的混合物与芳香族二异氰酸酯反应，生成异氰酸酯终端的预聚合物。然后使这种预聚合物与水反应，生成所需要的聚氨酯产品。为了获得改善了收缩性能的聚氨酯，低分子量的多羟化合物与含羟基的三酸甘油酯的比例应为至少0.6-1。然而，利用RIM方法生产刚性的聚氨酯泡沫塑料时，并不采用未改性的植物油作为主要反应成分。然而，采用未改性的植物油作为生产刚性聚氨酯泡沫塑料所采用的多元醇成分的主要替代物是不利的，因为过一段时间以后，未改性的植物油往往能迁移到聚氨酯的表面上，从而增加模制件喷涂后的潜在问题，并降低模制件的物理性能。在致力于改善用植物油生产的泡沫塑料的物理性能的过程中，在使用之前，先采用化学方法将这些植物油改性。例如美国专利4,742,087公开一种方法，其中采用醇解和酯交换作用，将环氧化的油类部分地转化成用于生产异氰酸酯终端的预聚合物的烷基酯多元醇。随后使这些预聚合物反应，生产聚氨酯泡沫塑料。美国专利5,482,980公开一种生产挠性开孔的聚氨酯泡沫塑料的方法，其中在聚醚多元醇反应成分中包括环氧化的豆油。在制造聚氨酯的反应混合物中，也采用很少量的环氧化的植物油作为乳化剂。参见例如美国专利5,750,583。然而，并不采用这些化学改性的油类作为生产刚性闭孔聚氨酯泡沫塑料所采用的多元醇成分的明显部分，因为在含量较高的情况下，预料这些类型的材料会以相同的方式起内脱模剂的作用，并在模塑复合制品时增加脱层的可能性。由于环氧化和例如随后向聚酯多元醇的转化所需要的能量、材料、和时间，所以采用改性植物油在工业上也是不利的。在美国专利6,180,686中，公开一种代替这类用化学方法改性植物油的方案。在该专利中，使异氰酸酯与处理过的植物油反应，生产聚氨酯泡沫塑料和高弹性体，植物油的处理是在如丁二醇或乙二醇等多官能醇交联剂的存在下，使空气通过植物油以除去杂质并将油浓缩进行的(称作“吹制油”)。该专利采用吹制油作为唯一与异氰酸酯反应的成分。不包括任何石油基的聚酯或聚醚多元醇。然而，该专利却未提及可以采用所公开的吹制植物油生产刚性闭孔的聚氨酯泡沫塑料。因此，在不牺牲刚性泡沫塑料物理特性的情况下，开发一种可采用如植物油等未改性的可重复使用的来源作为多元醇成分，以通过RIM方法生产刚性闭孔聚氨酯泡沫塑料的方法是有利的。
技术实现思路
本专利技术的目的，是提供一种在生产刚性闭孔聚氨酯泡沫塑料过程中有用的多元醇成分，这种多元醇成分包括作为主要成分的生物基多元醇材料。本专利技术的另一个目的，是提供一种由包括大量生物基多元醇材料的反应混合物生产刚性闭孔聚氨酯泡沫塑料的RIM方法，该泡沫塑料具有优良的物理性能。对本领域的技术人员而言，这些目的和其它目的是显而易见的，可以通过下列方法实现以与异氰酸酯反应的成分的总重量计，在RIM方法中采用的与异氰酸酯反应的成分中，包括高达30重量％的生物基吹制油(本申请也称作“生物基多元醇”或“吹制植物油”或“聚合的植物油”)，例如豆油。附图简述附图说明图1是采用tgδ(E′/E″)对模制品温度标绘的曲线，模制品的密度为45磅/英尺3或35磅/英尺3，模制品由一些包含20重量％吹制豆油的体系和一些不包含吹制豆油的体系制造。图2是探针贯穿度％的导数对按照实施例31、35、和39生产的模制品的温度标绘的曲线。图3是探针贯穿度％的导数对按照实施例32、36、和40生产的模制品的温度标绘的曲线。图4是探针贯穿度％的导数对按照实施例33、37、和41生产的模制品的温度标绘的曲线。图5是探针贯穿度％的导数对按照实施例34、38、和42生产的模制品的温度标绘的曲线。图6是探针贯穿度％对在恒温下按照实施例32、36、和40生产的模制品的时间标绘的曲线。对本专利技术优选实施方案的详述本专利技术涉及生产刚性闭孔聚氨酯泡沫塑料的RIM方法，特别是涉及与异氰酸酯反应的成分的应用，其中高达30重量％是如豆油的吹制的生物基油。本专利技术还涉及采用这种方法生产的刚性闭孔的聚氨酯泡沫塑料。本专利技术的关键特征是，以与异氰酸酯反应的成分的总重量计，在与异氰酸酯反应的成分中，采用约0.5-30重量％的吹制植物油，优选约5-25重量％，最优选约10-20重量％。在本专利技术的实践中，可以采用使空气通过其中以除去杂质并增稠的任一种已知的生物基油类，特别是植物油。在吹制后，在本专利技术中可以采用的适宜的生物基油类的实例包括植物油如豆油、菜子油或低芥酸菜子油、花生油、棉子油、橄榄油、葡萄子油、椰子油、棕榈油、亚麻子油、和蓖麻油；鱼油和从动物脂肪获得的油类。豆油和蓖麻油是优选的。特别优选豆油。在美国专利6,180,686中叙述了这类吹制油，在市场上可以以SoyOylP38.GC5生物基多元醇、和SoyOyl P38-05生物基多元醇、和SoyOylP56.05生物基多元醇的名称从Urethane Soy Systems购买。在与所要求的吹制植物油组合使用的与异氰酸酯反应的成分的其它组分包括在RIM方法中常用的任一种已知的与异氰酸酯反应的材料、链增长剂、交联剂、催化剂、发泡剂、添加剂和加工助剂。在所要求的吹制植物油组合中使用的适合的与异氰酸酯反应的化合物包括数均分子量为400至约10,000的化合物，优选约470至约8,000，最优选约1,000至约6,000，并含有氨基、羟基、硫羟基、或它们的组合。这些与异氰酸酯反应的化合物一般包含约1至约8个与异氰酸酯反应的基团，优选约2至约6个与异氰酸酯反应的基团。这类适宜的化合物包括聚醚、聚酯、聚缩醛、聚碳酸酯、聚酯醚、聚酯碳酸酯、聚硫醚、聚酰胺、聚酰胺酯、聚硅氧烷、聚丁二烯、和聚丙本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种与异氰酸酯反应的成分，用于采用ＲＩＭ方法生产刚性闭孔的聚氨酯泡沫塑料，其中包括：ａ）以与异氰酸酯反应的成分的总重量计，０．５－３０重量％的生物基多元醇，ｂ）以与异氰酸酯反应的成分的总重量计，５－８０重量％的与异氰酸酯反应的材料， 其官能度至少为１，数均分子量为４００－１０，０００，ｃ）链增长剂或交联剂，ｄ）发泡剂，和ｅ）催化剂。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：JL克拉蒂，
申请(专利权)人：美国拜尔公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]