有机矿物泡沫材料的制备方法技术

本发明专利技术的内容为有机矿物发泡材料以及在不使用发泡剂的条件下通过使聚异氰酸酯与水玻璃反应制备这种有机矿物泡沫材料的方法。在本发明专利技术的方法中，通过加入一种聚硅氧烷和聚醚的嵌段共聚物而控制了异氰酸酯基与水反应中释放出的ＣＯ－［２］，从而使反应混合物的发泡得到了控制。（*该技术在2007年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及的是有机矿物泡沫材料，以及通过使聚异氰酸酯与碱金属硅酸盐水溶液(水玻璃)在不加物理发泡剂情况下反应来制备这些材料的方法。由西德专利DE-A-2460834可知一不易燃的有机矿物泡沫材料，它主要是水玻璃与至少具有二个异氰酸酯基团的化合物的反应产物，同时还公开了该泡沫材料的制备方法。该方法是使水玻璃溶液与至少含二个异氰酸酯基团的化合物在一种或多种催化剂和一种或多种作为发泡剂的挥发性物质存在下发生反应。所用催化剂是已知在聚氨酯化学中作为诱导物的胺类和氨基醇类，优选的是2，4，6-三(二甲基氨甲基)酚。作为“物理”发泡剂的挥发性物质是在水玻璃与异氰酸酯反应产生热效应时能够蒸发的液体，例如三氯氟甲烷、二氯二氟甲烷和三氯三氟乙烷。在DE-A-2460834所公开的方法中还可混入其它添加剂如以聚硅氧烷为基质的硅氧烷油以调整其胞状结构、表面活性物质(同时也作为泡沫稳定剂)以及燃烧抑制助剂。已知的方法均要小心地使用发泡剂以便得到低表观密度(小于100Kg/m3)的泡沫，通常加入卤代烷烃如三氯氟甲烷，它们主要起着对反应混合物发泡作用。聚异氰酸酯和水玻璃反应中产生的二氧化碳在现有方法中当NCO/Me2O比例适当(＞2)时的逸出是不可控制的，因而它对泡沫的形成不起作用，或者说其作用是微不足道的(在Me2O式中Me表示碱金属原子)。现有的方法中采用卤代烷作为所需的物理发泡剂，从环境保护角度考虑很不利。此外，传统方法所得的有机矿物泡沫材料在其细密泡囊中含有残存的发泡剂，随着时间的推移，它们会释放到大气中，这也是不利的。因此，有必要找到一种不需要使用特定掺合发泡剂的制备有机矿物泡沫(有机/无机混合泡沫材料)的方法。本专利技术的目的是提供一种新的有机矿物泡沫材料，它们不含残存的发泡剂如卤代烷。本专利技术的另一目的是提供一种新的制备有机矿物泡沫材料的方法，在该方法中不必使用物理发泡剂。本专利技术的另一个目的是提供一种新的制备有机矿物泡沫材料的方法，该方法中不必使用物理发泡剂，所形成的有机矿物泡沫产品具有确定的和可再现的密度，并且不含残存的发泡剂。本专利技术所提出的任务是由如下的令人惊奇的发现得到解决只要适当调整反应混合物，使其含有一定量的疏水聚硅氧烷和聚醚嵌段共聚物，就可以使异氰酸酯基团与水反应而生成的CO2用于可控发泡，从而使形成的泡沫材料不含所不希望的发泡剂。根据本专利技术，提供了这种新的有机矿物泡沫材料，它是通过在催化剂存在下，使异氰酸酯与碱金属硅酸盐溶液反应而制得(其中在聚异氰酸酯中NCO基团与碱金属硅酸盐溶液中Me2O基团摩尔比大于2)，其特征在于该有机矿物泡沫材料中至少含有2%(重量，基于产品的总重量)的疏水聚硅氧烷和聚醚嵌段共聚物，分子通式为Ⅰ 其中P表示分子式为-(C2H4O)x(C3H6O)y-R的基团，其中R为氢原子或烷基，n.m.x.y为整数(相应于各自的聚合度)，聚硅氧烷嵌段与聚醚嵌段由一不水解的SiC键相连，在聚醚嵌段中环氧乙烷单元的比例为30～80%。本专利技术还提供了一种在催化剂存在下，使聚异氰酸酯与碱金属硅酸盐溶液反应而制备有机矿物泡沫材料的方法，其特征在于反应是在聚异氰酸酯中NCO基团与水玻璃中Me2O基团的摩尔比大于2的条件下，并在通式(Ⅰ)的疏水聚硅氧烷和聚醚嵌段共聚物存在下进行。我们惊奇地发现，如果在反应混合物中加入疏水聚硅氧烷和聚醚嵌段共聚物，异氰酸酯基团与水反应中产生的二氧化碳可以有控制地应用以使反应混合物发泡。除了增强乳化作用外，这些物质对气体形成有一成核作用，还能稳定所形成的泡沫材料。这样，加入疏水聚硅氧烷和聚醚嵌段共聚物可获得可再生的特定的最终产品，即具有低燃烧性的有机矿物泡沫。加入聚硅氧烷和聚醚嵌段共聚物促进了异氰酸酯基团与水玻璃反应过程中CO2的形成，同时也防止使气体迅速及不可控制地从反应物中逸出。通过改变疏水聚硅氧烷和聚醚嵌段共聚物的量，可仔细调整最终产品的密度。使反应按照本专利技术所希望的那样进行的前提条件是保证NCO基团和水玻璃中Me2O组分的摩尔比大于2，以便首先有足够NCO基团与水进行反应，从而生成CO2。用于按本专利技术的方法制备可控密度的有机矿物泡沫材料的反应混合物之必要成分为水玻璃溶液、聚异氰酸酯、催化剂和聚硅氧烷与聚醚疏水嵌段共聚物。为了制备本专利技术的有机矿物泡沫材料，可采用在本领域内常用的碱金属硅酸盐水溶液。如EP-B-579和DE-A-2460834中描述的水玻璃溶液。因钠水玻璃易得，粘度小，价格低、故应优选之。优选采用的水玻璃溶液具有较高的固体含量，无机固体占重量的28～60%，最好是40～60%。SiO2和Na2O的摩尔比较好的是在2.0～4.0，最好是2.0～3.2。若采用钾水玻璃，SiO2和K2O的摩尔比为2.8～4.1，优选的是2.8～3.4，钾水玻璃的固体含量为28～45%，优选为35～45%(重量)。对于异氰酸酯组分，可以考虑采用脂肪族、环脂族、芳脂肪族(araliphatic)、芳香族和杂环聚异氰酸酯。在异氰酸酯工业生产中得到的含有异氰酸酯基团的蒸馏残渣也可采用。例如，可采用EP-B-579和DE-A-2460834中所提到的化合物，也可以采用在聚氨酯生产中已知的和在DE-A-2460834中描述的NCO预聚物。从实际考虑，优选采用的是工业上易得的聚异氰酸酯，如2，3和2，6-二异氰酸甲苯酯、以及这些异构体(“TDI”)的任何所需的混合物，由苯胺/甲醛缩合然后使缩合物与光气(碳酰氯)反应而制得的这类聚苯基聚亚甲基聚异氰酸酯(粗MDI”)，以及含有碳化二亚胺基、尿烷基、脲基甲酸酯基、异氰脲酸酯基、脲基和缩二脲基的聚异氰酸酯(“改性的聚异氰酸酯”)。特别优选的是NCO含量在28～32.5%的“粗MDI”。本专利技术方法制备有机矿物泡沫材料所需的第三种组分是催化剂。在聚氨酯化学中已知的催化剂也适用。适当的催化剂的实例有叔胺如三乙胺、三丁胺、N-甲基吗啉、N-乙基吗啉、N-可口吗啉、N、N、N′、N′-四甲基乙二胺、1，4-二氮杂二环(2.2，2)辛烷、N-甲基-N′-二甲氨基乙基哌嗪、N、N-二甲基苄胺、二-(N，N-二乙氨基乙基)己二酸、N，N-二乙基苄胺、五甲基二乙撑三胺、N、N-二甲基环己胺、N、N、N′、N′-四甲基-1，3-丁二胺、N、N-二甲基-β-苯乙胺、1，2-二甲基咪唑，2-甲基咪唑和六氢化三嗪衍生物;含有碳硅键的硅胺，如德国专利1229290中所述的2，2，4-三甲基-2-硅吗啉和1，3-二乙氨基甲基-四甲基二硅氧烷;含氮的碱如氢氧化四烷基铵，碱金属氢氧化物如氢氧化钠，碱金属的酚盐如酚钠或金属的醇化物如甲醇钠;有机金属化合物，尤其是有机锡化合物，优选含碳酸的锡(Ⅱ)盐，如乙酸锡(Ⅱ)，辛酸锡(Ⅱ)，乙基己酸锡(Ⅱ)和月桂酸锡(Ⅱ)以及含碳酸的二烷基四价锡盐、如二乙酸二丁锡、二月桂酸二丁锡、马来酸二丁锡或二乙酸二辛锡;以及那些能催化加成反应和/或异氰酸酯聚合或三聚作用的催化剂，如2，4，6-三(二甲氨基甲基)苯酚。本专利技术方法中优选的催化剂为2，4，6-三(二甲氨基甲基)苯酚，二甲基环己胺和四甲基六亚甲基二胺。本专利技术方法中所用催化剂的量一般是异氰酸酯重量的0.001～10%，优选0.3～4.0%。按本专利技术方法制备有机矿物泡沫材料所需的第四本文档来自技高网...

【技术保护点】
制备共聚物的方法，其特征在于通过使一氧化碳与一种或多种烯属不饱和化合物所组成的混合物于稳态条件下与含钯催化剂组合物于液体稀释剂中所形成的溶液相连续接触，从而完成上述混合物的共聚反应，其中所选用的稀释剂几乎不或完全不溶解该共聚物，每小时共聚物的生成量与反应器中共聚物的数量之比在任何时刻均小于０．２０。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：哈拉德伯德，
申请(专利权)人：福斯洛克国际有限公司，
类型：发明
国别省市：GB[英国]