使用氢氟醚成核剂制备聚合物泡沫制造技术

高沸点的氢氟醚在聚合物泡沫生产，特别是聚氨酯泡沫体和酚醛泡沫塑料生产中作为成核剂的用途。同样，本发明专利技术公开了包括一种或多种高沸点的氢氟醚成核剂的发泡剂组合物和发泡组合物，和使用这样的发泡剂组合物和发泡组合物制造的泡沫。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】领域本专利技术涉及高沸点的氢氟醚作为成核剂在制造聚合物泡沫中的用途，特别是在制造聚氨酯泡沫体和酚醛泡沫中的用途。本专利技术进一步涉及发泡剂组合物，和包括一种或多种高沸点氢氟醚成核剂的发泡组合物。背景根据“Cellular Materials，”Encyclopedia of Polymer Science andEngineering，vol.3，pages 1-59，(2d ed.John Wiley&Sons，1985)，泡沫塑料定义为其中表观密度随着在其主体中布置的众多微泡的存在而明显降低的塑料。在泡沫塑料中的气相通常分布在如下的微泡中，所述微泡优选极细微以提供良好的绝热。起泡剂产生用于在可发泡的聚合材料中产生微泡的气体，例如用于制造泡沫塑料绝缘。物理起泡剂通过相变形成微泡，例如液体可以挥发或者气体在高压下溶解在聚合物中。低沸点的(例如通常小于80℃，更通常小于大约50℃)液体，特别是氯氟烃(CFCs)和氢氯氟烃(HCFCs)已经大规模地在全世界使用以生产泡沫塑料。然而，CFCs和HCFCs与地球臭氧保护层的破坏有关系。见百科全书，vol 2，第437页。工业上重要的液体起泡剂包括脂族和脂环族碳氢化合物和它们的氯代和氟代衍生物。例如，戊烷，己烷和庚烷的异构体主要用于制造极低密度的聚苯乙烯泡沫塑料。这些液体往往是便宜的而且毒性低，但是它们是高度易燃的。见百科全书，vol 2，第434页，见前。在有催化剂，起泡剂，加工助剂或者添加剂参与情况下，泡沫塑料产品，例如多孔的聚氨酯弹性体和挠性半刚性的或者刚性聚氨酯泡沫体的制造记载在为数众多的文献专利和出版物中。关于多孔聚氨酯弹性体，聚氨酯泡沫和聚异氰脲酯泡沫的生产方法，它们的机械性能和它们的用途的综述例如可见，High Polymers，Vol.14，“Polyurethanes，”Parts I and II by J.H.Saunders and K.C.Frisch(Interscience Publishers，New York 1962 and 1964)，Plastics Handbook，Volume VII，“Polyurethanes，”1st ed.1966，published by R.Vieweg and A.Hochtlen and 2d ed.1983，published by G.Oertel(Carl Hanser Verlag，Munich)，and“Integral Foams，”published by H.Piechota and H.Rohr(Carl Hanser Verlag，Munich，1975)。基本上有两种类型的起泡剂用于生产多孔的聚氨酯(1)在放热的聚合过程影响下蒸发的沸点低的惰性液体，例如，链烷，例如丁烷，正戊烷或者环戊烷，卤代烃，或者卤化的碳氟化合物，例如二氯甲烷，二氯氟甲烷，和三氯氟甲烷；和(2)通过化学反应或者热分解形成气态起泡剂的化合物，例如异氰酸酯基与水起反应产生二氧化碳。TheHandbook of Polymeric Foams and Foam Technology，DanielKlempner and Kurt C.Frisch，ed.，(Oxford University Press，1991)，公开了通过使用成核剂，同样称为晶核试剂，可以形成均匀细微的微孔结构。所述手册将成核剂基于它们如下的作用方式分为三类(1)在可发泡的组合物中产生过饱和气体的气态和液态的化合物，其通过发泡剂(例如二氧化碳，氮气，碳酸氢钠，柠檬酸和柠檬酸钠)作用前形成细微的气泡，(2)形成所谓的“热点”的细微分散的有机，无机或者金属粉末，和(3)提供成核中心细微的分散的化合物，在成核中心所述发泡剂转变为气相(例如滑石，二氧化硅，二氧化钛，硅藻土，高岭土等等)。在逐渐淘汰氯氟烃(“CFC”)生产之后，使用HCFC-141b(CCI2FCH3)作为发泡剂生产许多聚合物泡沫。随着该发泡剂的逐渐淘汰，许多制造厂期待使用碳氢化合物例如环戊烷作为起泡剂。尽管泡沫制造商发现它们可以安全处理相对高可燃性的这些起泡剂，但得到的泡沫表现出相对更高的导热性，对于这些起泡剂是一种重大缺陷。用非卤化的起泡剂例如环戊烷或者二氧化碳(通过水与异氰酸酯反应原位生产)生产的泡沫通常显示的导热系数比用CFCs，HCFCs例如HFC-245fa(CF3CH2CHF2)生产的那些的导热系数高10到15％。所述发泡剂提供必要的体积以在可发泡的树脂中形成空隙，所述空隙在成品泡沫中结果变成的微泡，而成核剂提供引发位，在所述引发位所述发泡剂形成空隙。通过选择成核剂，可以获得较少的相对较大空隙的泡沫，或者获得具有更大量相对更小的空隙的泡沫。据报导，低浓度的全氟化合物例如C5F12，C6F14，和C5F11NO可被使用作为成核剂以在泡沫中产生较小的微泡尺寸。因此，这样的泡沫显示更低的热导率。然而，由于全氟化合物长的常压寿命和高的使全球气侯变暖的潜在趋向性，禁止它们用作成核剂。不饱和的全氟化合物例如HFP二聚物同样显示出作为成核剂的前景，且同全氟化合物比较起来可提供略微更好的环境特性，但是它们没有被工业采用用于泡沫起泡应用中。另外的备选方案是使用部分氟化的化合物，其在其他的应用中已经引入作为CFCs，HCFCs和PFCs的代替物。代用材料例如3MNOVEC Brand HFE-7100和HFE-7200具有所希望的环境和毒物学特性，但是不能提供作为泡沫成核剂可接受的性能。需要一种具有所希望的环境和毒物学特性并可作为可接受的成核剂以及产生较高性能的聚合物泡沫的成核剂。
技术实现思路
本专利技术提供用于制备聚合物泡沫的发泡组合物，用于制备聚合物泡沫的方法，用于制备聚合物泡沫的发泡剂组合物和以其制造的泡沫。简言之，本专利技术的发泡组合物包括至少一种发泡剂，至少一种发泡聚合物或者其前体组合物，和至少一种本专利技术描述的成核剂。简言之，本专利技术的方法包括制备聚合物泡沫的方法，该方法包括在有至少一种发泡聚合物或者其前体组合物和至少一种本专利技术描述的成核剂存在下，蒸发至少一种液态的或者气态发泡剂或者产生至少一种气态发泡剂的步骤。简言之，本专利技术的发泡剂组合物包括至少一种发泡剂和至少一种本专利技术描述的成核剂。根据本专利技术，所述成核剂是具有如下通式结构的分离醚(segregated ethers)(R-O)x-R′其中X是1或者2；O是氧；R和R′之一是全氟脂族或者全氟环状基团，另一个是脂族或者环状基团。当x是2，每一R可能包含相同的或者不同数量的碳原子。当R或者R′是全氟脂族或者全氟环状基团时，它可任选在链中包含一个或多个杂原子例如O，N或者S原子。所述化合物在1大气压的沸点至少大约80℃，氟的百分比饱和度大于66小于85。除提供作为成核剂的有用性能之外，本专利技术使用的分离醚可以提供另外重要的使用安全优点和环境适应性优点(例如零臭氧消耗潜势和低的常压寿命)。例如，3M NOVEC Brand HFE-7500具有低的急性毒性(其急性致死浓度大于10,000ppm，这是其在室温下空气中的饱和浓度)。本专利技术有用的分离醚是非臭氧消耗的，而且由于它们在低大气层中迅速降解，具有短的常压寿命，并本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发泡组合物，包括至少一种发泡剂，至少一种发泡聚合物或者其前体组合物和成核剂，其中所述的成核剂是在１大气压沸点至少大约８０℃的分离氢氟醚，氟的百分比饱和度大于６６且小于８５。

【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：约翰G欧文斯，鲁道夫J达姆斯，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]