含HCFO的异氰酸酯反应性组合物、相关的泡沫形成组合物和PUR-PIR泡沫制造技术

本文公开了含HCFO的异氰酸酯反应性组合物、包含所述异氰酸酯反应性组合物的泡沫形成组合物、使用所述泡沫形成组合物制备的硬质PUR

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】含HCFO的异氰酸酯反应性组合物、相关的泡沫形成组合物和PUR
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PIR泡沫


[0001]本说明书总体上涉及含氢氯氟烯烃(“HCFO”)的异氰酸酯反应性组合物、含有所述异氰酸酯反应性组合物的泡沫形成组合物、使用所述泡沫形成组合物制备的硬质泡沫，以及生产所述泡沫的方法，包括所述泡沫作为绝热板的用途。

技术介绍

[0002]阻燃硬质聚氨酯泡沫用于许多行业。它们通过以下方法制备：在发泡剂和催化剂的存在下，使合适的多异氰酸酯和异氰酸酯反应性化合物(通常是多元醇)反应，得到含聚异氰脲酸酯且含聚氨酯的泡沫。这种泡沫的一种用途是在板组件(例如门，包括车库门)的构造中作为绝热介质。闭孔硬质泡沫的绝热性能取决于许多因素，包括平均泡孔尺寸和泡孔内容物的热导率。
[0003]由于氯氟烃(CFC)和含氢的氯氟烃(HCFC)的蒸气热导率非常低，已将其用作发泡剂来制备这些泡沫。然而，它们的臭氧消耗潜力是使用其的缺点。还使用替代发泡剂，例如氢氟烃(HFC)，但它们是温室气体。还使用烃类化合物，例如戊烷异构体，但它们易燃且能效较低。卤代的氢烯烃化合物(例如HCFO)为当前可能的替代HFC的候选者，因为它们在低层大气中的化学不稳定性提供了较低的全球变暖趋势以及零或接近零的臭氧消耗性能。
[0004]用于生产绝热硬质聚氨酯泡沫、特别是用于板组件构造中的硬质聚氨酯泡沫的制剂使用催化剂来控制水
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多异氰酸酯(气体形成或发泡)、多元醇
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多异氰酸酯(凝胶)反应形成聚氨酯(“PUR”)，以及异氰酸酯
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异氰酸酯三聚反应形成聚异氰脲酸酯(“PIR”)的相对速率。在凝胶反应中，异氰酸酯与多元醇反应形成聚氨酯泡沫基质。在三聚反应中，异氰酸酯彼此反应形成具有异氰脲酸酯结构的大分子(聚异氰脲酸酯)。在发泡反应中，制剂中的异氰酸酯与水反应形成聚脲和二氧化碳。尽管这些反应以不同的速率进行，但是必须适当平衡它们以生产高质量的泡沫。例如，如果发泡反应比凝胶反应发生得更快，则在聚氨酯基质足够强以容纳气体之前，反应生成的气体可膨胀，并且可发生泡沫坍塌。相比之下，如果凝胶反应比发泡反应发生得更快，泡孔将保持关闭，导致泡沫在冷却时收缩。此外，如果在反应混合物仍在流动时发生凝胶反应，则可发生泡孔拉伸，导致泡孔结构拉长。具有这种细长泡孔结构的泡沫通常具有较差的物理性能，例如较差的压缩强度、较差的尺寸稳定性(更多的泡沫收缩)、较差的绝热性能和较差的泡沫质量(由于表面空隙和其他缺陷)。
[0005]因此，为了实现适当的平衡，制剂通常使用发泡催化剂、凝胶催化剂和/或三聚催化剂的组合。例如，已知胺催化剂对水
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多异氰酸酯发泡反应具有更大的影响，而已知有机锡催化剂对多元醇
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多异氰酸酯凝胶反应具有更大的影响。
[0006]在生产令人满意的基于异氰酸酯的泡沫中，至少一些HCFO作为发泡剂的缺点是保存期(shelf
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life)短。发泡剂通常与多元醇和其他组分(例如表面活性剂和催化剂)结合，形成所谓的“B部分(B
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side)”预混物，其在与“A部分(A
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side)”异氰酸酯组分结合形成泡沫之前可储存最长达数月。
[0007]然而，对于含有某些HCFO的B部分组合物，如果在与多异氰酸酯结合之前老化，则泡沫的质量可较低，甚至可在泡沫形成期间坍塌。认为较差的泡沫结构是由于某些催化剂、特别是胺催化剂与这些HCFO发生反应，导致发泡剂部分分解，从而导致有机硅表面活性剂发生不想要的改性，导致泡沫结构和质量较差。
[0008]为了解决该问题，已经鉴定出对于HCFO可具有显著改善的稳定性的某些胺催化剂。这些胺催化剂包括吗啉和咪唑。然而，这些催化剂并非毫无缺点。除相对昂贵之外，这些催化剂还往往为弱催化剂，因此需要以相对高的负载量使用，这既放大了成本影响又限制了泡沫配方师优化泡沫流动属性和质量的能力。因此，需要确定减少制剂中所需的此类胺催化剂的量的方法。
[0009]用于生产板组件的泡沫形成组合物、特别是在不连续的开放和封闭浇注方法中生产的那些必须表现出严格的性能组合。例如，除了良好的绝热性能之外，它们还必须具有有利于所使用的制造设备和方法的目标乳白时间(cream time)和凝胶时间，并且它们必须具有长的保存期，这意味着在泡沫形成组合物组分长期(几个月或更长时间)储存后，甚至当还使用化学发泡剂(例如水)时，该凝胶时间不能有很大的变化。所用的异氰酸酯反应性组合物还必须是相稳定的，因为其不会随着时间的推移表现出任何明显的相分离。即使当自由发泡泡沫具有小于2.0磅/立方英尺(lb/ft3)的相对低的密度时，泡沫也必须表现出良好的尺寸稳定性(低泡沫收缩率)。
[0010]因此，非常需要这样的组合物，其在使用HCFO发泡剂的同时能够满足这些要求中的大部分(如果不是全部的话)。

技术实现思路

[0011]在某些方面，本公开内容涉及异氰酸酯反应性组合物。这些组合物包含：(a)多元醇共混物，(b)发泡剂组合物，和(c)叔胺催化剂。所述多元醇共混物包含：(1)糖引发的聚醚多元醇，其OH值为200至600mg KOH/g且官能度为4至6；(2)芳族聚酯多元醇，其OH值为150至410mg KOH/g且官能度为1.5至3；和(3)烷醇胺引发的聚醚多元醇，其OH值为至少500mg KOH/g且官能度为2.5至4。发泡剂组合物包含含有氢氯氟烯烃的物理发泡剂和产生二氧化碳的化学发泡剂。
[0012]本说明书还涉及包括所述异氰酸酯反应性组合物的泡沫形成组合物、由所述泡沫形成组合物生产的硬质PUR
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PIR泡沫、制造此类硬质泡沫的方法和包含所述硬质泡沫的复合制品，以及包含所述硬质泡沫的绝热板。
具体实施方式
[0013]在本说明书中记载和示例说明了多个实施方式以提供对所公开的专利技术的结构、功能、性能和用途的全面理解。应当理解，在本说明书中记载和示例说明的各实施方式是非限制性和非穷举性的。因此，本专利技术不受本说明书中公开的对各种非限制性和非穷举性实施方式的描述的限制。结合各实施方式所记载的特征和特性可与其他实施方式的特征和特性结合。这样的修改和变化旨在包括在本说明书的范围内。因此，可以修改权利要求书以阐述本说明书中明确记载或固有记载的任何特征或特性，或由本说明书明确或固有支持的任何特征或特性。此外，申请人保留修改权利要求书以明确地放弃可能存在于现有技术中的特
征或特性的权利。因此，任何这样的修改均符合35U.S.C.
§
112和35U.S.C.
§
132(a)的要求。在本说明书中公开和记载的各实施方式可包括本文以各种方式描述的特征和特性，由所述特征和特性组成，或基本上由所述特征和特性组成。
[0014]除非另有说明，否则本文中所标识的任何专利、出版物或其他公开材料均通过引用的方式整体纳入本说明书中，但仅限于所纳入的材料不与本说明书中明确阐述的现有定义、表本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种异氰酸酯反应性组合物，其包含：(a)多元醇共混物，其包含：(1)糖引发的聚醚多元醇，其OH值为200至600mg KOH/g且官能度为4至6；(2)芳族聚酯多元醇，其OH值为150至410mg KOH/g且官能度为1.5至3；和(3)烷醇胺引发的聚醚多元醇，其OH值为至少500mg KOH/g且官能度为2.5至4；(b)发泡剂组合物，其包含：(1)氢氯氟烯烃；和(2)产生二氧化碳的化学发泡剂；以及(c)叔胺催化剂。2.根据权利要求1所述的异氰酸酯反应性组合物，其中所述糖引发的聚醚多元醇为在合适的催化剂存在下，至少一种环氧烷与一种或多种起始化合物的反应产物，其中所述起始化合物包含蔗糖。3.根据权利要求2所述的异氰酸酯反应性组合物，其中所述环氧烷包含环氧丙烷。4.根据权利要求1或3中任一项所述的异氰酸酯反应性组合物，其中所述糖引发的聚醚多元醇的平均分子量为300至1600Da，例如440至1000Da。5.根据权利要求1至4中任一项所述的异氰酸酯反应性组合物，其中所述糖引发的聚醚多元醇的OH值为300至550mg KOH/g、400至500mg KOH/g或450至500mg KOH/g。6.根据权利要求1至5中任一项所述的异氰酸酯反应性组合物，其中所述糖引发的聚醚多元醇的官能度为5至6、5.2至5.8或5.4至5.6。7.根据权利要求1至6中任一项所述的异氰酸酯反应性组合物，其中所述糖引发的聚醚多元醇的存在量为10至45重量％、10至30重量％或15至25重量％，基于多元醇共混物的总重量计。8.根据权利要求1至7中任一项所述的异氰酸酯反应性组合物，其中所述芳族聚酯多元醇为二醇和/或三醇与芳族二酸或芳族酸酐的反应产物，其中所述二醇和/或三醇包含乙二醇、丙二醇、丁二醇、1,3
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丁二醇、新戊二醇、二乙二醇、二丙二醇、三乙二醇、三丙二醇、甘油、三羟甲基乙烷、三羟甲基丙烷、戊二醇、己二醇、庚二醇、1,3
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和1,4
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二羟甲基环己烷，或其任意两种或更多种的混合物，所述芳族二酸或芳族酸酐包含邻苯二甲酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸或邻苯二甲酸酐，或其任意两种或更多种的混合物。9.根据权利要求1至8中任一项所述的异氰酸酯反应性组合物，其中所述芳族聚酯多元醇的OH值为150至360mg KOH/g、200至335mg KOH/g或200至250mg KOH/g。10.根据权利要求1至9中任一项所述的异氰酸酯反应性组合物，其中所述芳族聚酯多元醇的官能度为1.9至2.5。11.根据权利要求1至10中任一项所述的异氰酸酯反应性组合物，其中所述芳族聚酯多元醇的存在量为50至85重量％或60至80重量％，基于多元醇共混物的总重量计。12.根据权利要求1至11中任一项所述的异氰酸酯反应性组合物，其中所述芳族聚酯多元醇和所述糖引发的聚醚多元醇以至少2:1、2:1至8:1、2:1至6:1或3:1至4:1的重量比存在于多元醇共混物中。13.根据权利要求1至12中任一项所述的异氰酸酯反应性组合物，其中用于制备所述烷醇胺引发的聚醚多元醇的所述烷醇胺包含单乙醇胺、1
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氨基
‑2‑
丙醇、2
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氨基
‑1‑
丙醇、3
‑
氨
基
‑1‑
丙醇、1
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(2
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氨基乙氧基)乙醇、1
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氨基
‑2‑
丁醇、2
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氨基
‑3‑
丁醇、2
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氨基
‑2‑
甲基丙醇、5
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氨基戊醇、3
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氨基
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2,2
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二甲基丙醇、4
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氨基环己醇或其任意两种或更多种的混合物，其中烷醇胺与环氧烷反应，所述环氧烷包含环氧乙烷、环氧丙烷、环氧丁烷、氧化苯乙烯、表氯醇，或其任意两种或更多种的混合物。14.根据权利要求1至13中任一项所述的异氰酸酯反应性组合物，其中所述烷醇胺引发的聚醚多元醇的OH值为500至900mg KOH/g、600至800mg KOH/g或680至720mg KOH/g。15.根据权利要求1至14中任一项所述的异氰酸酯反应性组合物，其中所述烷醇胺引发的聚醚多元醇的官能度为2.5至3.5。16.根据权利要求1至15中任一项所述的异氰酸酯反应性组合物，其中所述烷醇胺引发的聚醚多元醇的存在量为5至40重量％、5至20重量％或5至15重量％，基于多元醇共混物的总重量计。17.根据权利要求1至16中任一项所述的异氰酸酯反应性组合物，其中所述芳族聚酯多元醇和所述烷醇胺引发的聚醚多元醇以至少2:1、2:1至8:1、3:1至6:1或4:1至5:1的重量比存在于多元醇共混物中。18.根据权利要求1至17中任一项所述的异氰酸酯反应性组合物，其中所述糖引发的聚醚多元醇和所述烷醇胺引发的聚醚多元醇以至少0.5:1、0.5:1至4:1、1:1至2:1或1:1至1.5:1的重量比存在于多元醇共混物中。19.根据权利要求1至18中任一项所述的异氰酸酯反应性组合物，其中所述多元醇共混物的加权平均官能度为2至4、2至3或2.5至3.0。20.根据权利要求1至19中任一项所述的异氰酸酯反应性组合物，其中所述多元醇共混物的加权平均羟值为300至500mg KOH/g或300至400mg KOH/g。21.根据权利要求1至20中任一项所述的异氰酸酯反应性组合物，其中所述多元醇共混物包含小于20重量％、小于10重量％、小于5重量％或小于1重量％的...

【专利技术属性】
技术研发人员：B，
申请(专利权)人：科思创有限公司，
类型：发明
国别省市：