异氰酸酯型聚合物泡沫及其生产方法技术

本发明专利技术涉及包括具有分布在其中的吸热相转换焓为至少大约５０Ｊ／ｇ的颗粒状材料的异氰酸酯型聚合物泡沫基质的异氰酸酯型聚合物泡沫。也描述了生产该泡沫的方法。在该方法的过程中，颗粒状材料起散热剂的作用并通过吸收在工艺过程中释放的相当一部分反应热量而经历吸热相转变。通过降低泡沫经历的最大放热而改进生产方法的安全性和／或产品性能。（*该技术在2019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。尤其是，本专利技术涉及减轻在生产过程中由异氰酸酯型聚合物泡沫所经历的放热的新型方式。
技术介绍
异氰酸酯型聚合物在本
中是已知的。一般，熟悉本
的人员将异氰酸酯型聚合物理解为聚氨酯、聚脲、聚异氰脲酸酯和它们的混合物。在本
中生产泡沫异氰酸酯型聚合物也是已知的。事实上，与其它聚合物体系相比，异氰酸酯型聚合物的一个优点是聚合和发泡能够原位发生。这在它被形成和膨胀的同时，产生了模塑该聚合物的能力。一般，异氰酸酯型聚合物泡沫通过使包含异氰酸酯、含活性氢的化合物(即，在聚氨酯情况下的多元醇、在聚脲情况下的多胺，等等)、发泡剂、催化剂和一种或多种其它任选的成分(例如，填料、表面活性剂、扩链剂、开孔剂等)的混合物反应来生产。生产聚氨酯泡沫的通常方法被称为“一步”工艺。在该工艺中，例如使用撞击式混合(例如，高压)将异氰酸酯、适合的多元醇、催化剂、水(它用作活性“发泡”剂，并能够任选补充一种或多种辅助发泡剂)和其它添加剂立刻混合在一起。一般，如果要生产聚脲，多元醇将用适合的多胺来替换。聚异氰脲酸酯可以从异氰酸酯组分的环三聚来得到。尿烷改性的聚脲或聚异氰脲酸酯在本
中是已知的。在这两个方案中，反应剂使用适合的混合工艺来非常快速地紧密混合。用于生产泡沫异氰酸酯型聚合物的另一工艺被称为“预聚物”工艺。在该工艺中，通过使多元醇和异氰酸酯(在聚氨酯的情况下)在惰性氛围中反应以形成以活性基团封端的液体聚合物(例如，异氰酸酯)来生产预聚物。为生产泡沫聚合物，预聚物与低分子量多元醇(在生产聚氨酯的情况下)或多胺(在生产改性聚脲的情况下)在有固化剂和根据需要的其它添加剂的情况下彻底混合。异氰酸酯型聚合物泡沫的两大种类是模塑泡沫和块状泡沫(slabstock foam)。一般，模塑泡沫通过将可发泡的组合物分配到模具腔，封闭模具以限定具有所需的被生产制品的形状的模具腔和让可发泡的组合物聚合和膨胀从而填充模具腔来生产。一般，块状泡沫使用连续或半连续方法作为泡沫胶块来生产。这些方法通常涉及将可发泡的组合物分配到具有开顶、侧壁和用于将发泡物质从分配点转移走的活动底部运输装置的料槽。这里的产品一般是泡沫胶块。泡沫胶块能够有100英尺长，具有高达7英尺×4英尺的横截面。可想而知的是，当生产块状泡沫时，泡沫的放热是重要的安全问题。如本
已知的那样，在异氰酸酯和多元醇之间的反应(即，当生产聚氨酯泡沫时)是释放相当大量的热量的放热反应。在模塑泡沫中的放热是易处理的，因为批量产品的尺寸是相对小的，而在块状泡沫中的放热必须要特殊解决，因为产品是如此大的。在本说明书全文中使用的术语“放热”当在异氰酸酯型聚合物泡沫的上下文中使用时，用来指在产生过程中由泡沫经历的反应热量。因此，术语“最大放热”用来指在实际生产过程中由泡沫经历的最大反应热量，这可以通过在生产后直接测量泡沫(一般在中心区域)达到的最高温度来评价。实践中，一旦达到临界温度(对于大多数开孔泡沫一般为165-175℃，对于大多数刚性、半刚性和低气流块状泡沫至多200℃)，在空气或氧的存在下，会发生泡沫的自动氧化，导致了脱色(产品质量下降)和有时着火(损害和/或毁坏生产设备)。现有技术中使用了许多方法来试图解决在块状泡沫中的该放热问题。一种方法涉及用具有高热容的液体有机发泡剂-即可吸收反应的至少部分释放热量的液体有机溶剂代替作为间接发泡剂的水。用于该目的的液体烃发泡剂的实例包括氯氟碳(例如，Freon-11，Freon-12等)，氯氟烃(例如，Freon-142b，Freon-22等)，二氯甲烷，丙酮，1，1，1-三氯乙烷等。尤其，在20世纪80年代中期，鉴于研究所揭示的由这种化合物逃逸到环绕地球的臭氧层并与之相互作用引起的潜在破坏，各政府机构开始审查有机碳型化合物如烃型或卤化碳型发泡剂的使用。结果，世界上许多国家的政府已经制定了显著缩减或甚至禁止有机碳型发泡剂如烃型或卤化碳型发泡剂的使用。另一方法涉及使用液体二氧化碳来代替在异氰酸酯和水之间反应的过程中原位生产的二氧化碳。该方法的缺点是它在生产设施中需要显著高昂的基本费用，并存在与产品有关的处理问题(例如在产品中的“针孔”和/或在发泡(rise)前低劣的流动特性)。还一个方法涉及试图通过吸取冷或环境空气透过泡沫胶块来快速冷却新鲜、“热”的泡沫胶块。该方法的缺点是必须紧紧地控制泡沫的性能以确保它具有高的开孔含量来让空气穿过泡沫。还一个方法涉及使用减低的大气压来生产低密度泡沫，不用过量的水。该方法的缺点是它在生产设施中需要显著高昂的基本投资和使用相对昂贵的共聚物多元醇来获得泡沫的坚固性，该坚固性的损失一般是由于在泡沫配制料中减少水量而引起的。因此，虽然有多种现有技术方法，但在本
中对减少在异氰酸酯型泡沫的生产中的固有放热存在着需求。如果在异氰酸酯型泡沫的生产中固有的放热能够被减少，而不用增加生产设施的基本投资和/或在泡沫配制料中使用相对昂贵的化学品，这将是更理想的。本专利技术的公开本专利技术的目的是排除或减轻现有技术的上述缺点的至少一个。本专利技术的另一个目的是提供新型异氰酸酯型聚合物泡沫。本专利技术的还一个目的是提供生产异氰酸酯型泡沫的新型方法。因此，在本专利技术的一个方面，提供了包括其中分布有颗粒状材料的异氰酸酯型聚合物泡沫基质的异氰酸酯型聚合物泡沫，所述的颗粒状材料的吸热相转换焓为至少大约50J/g。因此，在本专利技术的一个方面，提供了包含具有分布在其中的晶体颗粒状材料的异氰酸酯型聚合物泡沫基质的异氰酸酯型聚合物泡沫。在本专利技术的另一个方面，提供了用于生产异氰酸酯型聚合物泡沫的方法，该方法包括下述步骤把异氰酸酯、含活性氢的化合物、水、催化剂和吸热相转换焓为至少大约50J/g的颗粒状材料接触在一起以产生反应混合物；使反应混合物膨胀以产生异氰酸酯型聚合物泡沫。在本专利技术的还一个方面中，提供了用于生产异氰酸酯型聚合物泡沫的方法，该方法包括下述步骤把异氰酸酯、含活性氢的化合物、水、催化剂和晶体颗粒状材料接触在一起以产生反应混合物；使反应混合物膨胀以产生异氰酸酯型聚合物泡沫。在本专利技术的又一个方面，提供了用于生产异氰酸酯型聚合物泡沫的方法，该方法包括下述步骤 把异氰酸酯、含活性氢的化合物、水、催化剂和颗粒状材料接触在一起以形成反应混合物；使反应混合物膨胀以产生异氰酸酯型聚合物泡沫；其中选择颗粒状材料应使得在膨胀过程中反应混合物的温度低于省略颗粒状材料时的反应的温度。在本说明书全文中，术语“熔化焓”、“熔化潜热”和“熔化热”具有相同的含义，并交换使用，其范围包括材料的吸热相转换焓。因此，本专利技术人已经发现生产异氰酸酯型泡沫的新型方法，其中在生产过程中泡沫经受的最大放热被减少，从而改进了产品的性能和重要的是通过减轻泡沫的自氧化的发生改进了工厂的安全性。总的来说，本专利技术涉及把能够经历包括吸热相改变的转换的添加剂材料加到泡沫配制料中。一般，该材料在环境温度和压力下是固体的。尽管不希望束缚于任何特定的理论或行为的方式，据信在大多数情况下，通过固体吸收在异氰酸酯型聚合物泡沫的生产过程中释放的至少相当一部分反应热量导致固体材料的熔化和/或吸热转换(例如升华)发生了吸热相改变。当泡沫冷却时，添加剂材料会固化。因此，虽然认为在泡沫的生产中反应的总热本文档来自技高网...

【技术保护点】
异氰酸酯型聚合物泡沫，包括其中分布有颗粒状材料的异氰酸酯型聚合物泡沫基质，所述的颗粒状材料的吸热相转换焓为至少大约５０Ｊ／ｇ。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：因娜多尔戈波利斯基，约翰A杜利，
申请(专利权)人：木桥泡沫塑料公司，
类型：发明
国别省市：CA[加拿大]