硬质聚氨酯泡沫体的生产及其用途制造技术

本发明专利技术公开了多元醇制剂，其包含官能度为2.5至4的聚酯多元醇；芳族胺多元醇和官能度为6至8的聚醚多元醇。多元醇混合物用于制备硬质聚氨酯泡沫体，特别是现场灌注应用的泡沫体，其中它们给出低k-因子与短脱模时间的良好组合。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】硬质聚氨酯泡沬体的生产及其用途本专利技术涉及用于制造硬质聚氨酯泡沫体的聚酯，这样的聚酯在生产硬质泡沫体中的用途以及从这些多元醇制备的硬质泡沫体。近几十年来，硬质聚氨酯泡沫体已经广泛用作装置和其它应用中的绝缘泡沫体， 以及用于各种其它用途。这些泡沫体是以多异氰酸酯与一种或多种多元醇、多胺或氨基醇化合物的反应制备的。所述多元醇、多胺或氨基醇化合物的特征可为，每个异氰酸酯反应性基团的当量为至多约300，并且每分子平均具有多于三个异氰酸酯反应性基团。反应在可以在反应进行时产生气体的发泡剂存在的情况下进行。所述气体使发生反应的混合物膨胀并赋予其多孔结构。最初，选择的发泡剂是“硬”氯氟烃(CFC)，如三氯氟甲烷或二氯二氟甲烷。这些 CFC非常容易处理并且可制备具有良好热绝缘性质的泡沫体。然而，CFC发泡剂已经由于环境关系而淘汰。CFC已经由其它发泡剂所替代，所述发泡剂如氢氟烷、低沸点烃、氢氯氟烷、醚化合物、和水(其与异氰酸酯反应产生二氧化碳)。在很大程度上，与它们的CFC前任相比，这些可替换的发泡剂是不太有效的热绝缘体。泡沫体提供热绝缘的能力通常以“k-因子”来表示，其是每单位面积每单位时间通过泡沫体转移的热量的量度，其中应考虑泡沫体的厚度和施用的越过泡沫体厚度的温差。与使用“硬”CFC发泡剂制备的泡沫体相比，使用可替换的发泡剂制备的泡沫体往往具有较高的k-因子。这迫使硬质泡沫体生产者以其它方式改变他们的泡沫体制剂以补偿由更换发泡剂所产生的热绝缘值的损失。很多的这些改变集中在减小泡沫体中的泡孔大小上。较小尺寸的孔易于提供更好的热绝缘性质。已经发现，可改进k_因子的对硬质泡沫体制剂的改进往往会以不期望的方式影响制剂的加工特征。制剂的固化特征是很重要的，特别是在现场灌注应用中，如装置泡沫体。例如，电冰箱橱和冷冻机橱通常通过以下步骤而变得绝缘部分组装外壳和内衬，并将它们固定在位置上使得在它们之间形成空腔。这通常使用夹具或其它器械完成。将泡沫体制剂引入到空腔内，在那里泡沫体膨胀以充满该空腔。泡沫体为组装物提供热绝缘并赋予其结构强度。泡沫体制剂固化的方式至少在两方面重要。首先，泡沫体制剂必需迅速固化以形成尺寸稳定的泡沫体，从而使得成品橱可以从夹具上移除。这种特征通常称为“脱模” 时间，并直接影响可以生产橱的速度。此外，系统的固化特征会影响称为“流动指数”或简称为“流动”的性质。如果允许泡沫体制剂对抗最小约束膨胀的话，那么其将膨胀至某一密度(称作‘自由起发密度’)。当制剂必需充满电冰箱或冷冻机橱时，它的膨胀在几方面稍受限制。泡沫体必须主要在窄空腔内的垂直(而非水平)方向上膨胀。因此，制剂必须对抗显著量的其自身重量膨胀。泡沫体制剂也必须流动至各角落并流动进入壁空腔的所有部分。此外，空腔通常具有有限的排气孔或不具有排气孔，因此空腔内的空气对膨胀的泡沫体施加额外的压力。由于这些限制， 比起由单独的自由起发密度所预测的需要量，需要更大量的泡沫体制剂来充满空腔。最低程度地充满空腔所需的泡沫体制剂的量可以以最小填充密度(制剂的重量除以空腔体积) 来表示。最小填充密度与自由起发密度的比率为流动指数。流动指数理想地为1. 0，但是其在商业可行的生产配方中可以为1. 5左右。优选较低的流动指数来生产用于冷冻装置应用的较低密度的泡沫体。偏向低k_因子的对泡沫体制剂的改变容易对脱模时间、流动指数分别或同时产生不利影响。因此，尽管已经开发了在k_因子上尽量接近于常规的基于CFC的制剂的制剂， 但是由于较低的生产率(由于较长的脱模时间)、较高的原料成本(由于较高的流动指数) 或其两者，使用这些制剂的总成本通常较高。所期望的是可提供低k_因子并提供低流动指数和/或短脱模时间的硬质泡沫体制剂。本专利技术是制备硬质聚氨酯泡沫体的方法，包括A)形成包含至少下列组分的反应性混合物1)多元醇混合物，其包含a) 7至小于20Wt%的聚酯，该聚酯的标称官能度为至少2. 4至4并且OH值为200 至 500mg KOH/g,b)10至50wt%的下述i)、ii)或iii)类型的多元醇，该多元醇的标称羟基官能度为3至6并且OH值为250至600mg KOH/g i)芳族胺引发的多元醇；ii)脂环族胺引发的多元醇；iii)i)和 ii)的组合c) 25至60wt%的聚醚多元醇，该多元醇的标称羟基官能度为6至8并且OH值为 300 至 700mg KOH/g,2)物理发泡剂，其为烃、氢氟烷、氢氯氟烷、氟烷、二烷基醚或氟取代的二烷基醚物理发泡剂中的至少一种；和3)至少一种多异氰酸酯；和B)使所述反应性混合物经受使得该反应性混合物膨胀并固化以形成硬质聚氨酯泡沫体的条件。在进一步的实施方式中，聚酯占所述多元醇组合物的至少IOwt%。另一方面，本专利技术是按照前述方法制备的硬质泡沫体。已经发现，包括前述多元醇混合物的硬质泡沫体制剂通常表现期望的固化特征 (由低于1.8的流动指数和短脱模时间所说明)，并且固化形成具有优越的热绝缘性质 (即，低k-因子)的泡沫体。本专利技术提供下述硬质聚氨酯泡沫体的制剂和方法，其中所述硬质聚氨酯泡沫体在绝缘应用、特别是在模塑和空腔填充应用中表现出特别的效用。这样的应用包括，例如，套管(pipe in pipe)、装置(例如电冰箱、冷冻机、和热水储罐)。硬质聚氨酯泡沫体由形成聚氨酯的组合物制备，该组合物包含至少下述组分(1) 包含至少一种高官能的聚酯多元醇、至少一种芳族胺引发的多元醇、至少一种高官能的聚醚多元醇的多元醇混合物，( 至少一种有机多异氰酸酯，和(3)至少一种物理发泡剂，其更详细地在下面描述。用于本专利技术的多元醇混合物通常包含7至小于20重量％的至少一种聚酯多元醇， 基于多元醇混合物的重量，所述聚酯多元醇的标称官能度为2. 4至4(平均每分子2. 4至4个羟基基团)并且OH值为200至500mg KOH/g。在另一种实施方式中，多元醇混合物占10 至小于20重量％，基于多元醇混合物的重量。在进一步的实施方式中，聚酯多元醇的标称官能度为2. 5或2. 6及更大。在另一种实施方式中，聚酯的标称官能度小于3. 5，在进一步的实施方式中为3或更小。再在另一种实施方式中，聚酯的标称官能度为2. 6至2. 8。在一种实施方式中，聚酯多元醇占多元醇混合物的12至18wt%。聚酯通过多官能的酸或酸酐化合物与多官能的醇的反应制备。虽然典型的化合物包括二羧酸和酸酐；但是也可以使用具有更高官能度的酸或酸酐。适宜于形成聚酯的酸或酸酐官能的化合物的说明性实例包括邻苯二甲酸、邻苯二甲酸酐、间苯二甲酸、对苯二甲酸、对苯二甲酸酐、对苯二甲酸二甲酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、六氢邻苯二甲酸、四氯邻苯二甲酸酐、六氢邻苯二甲酸酐、均苯四甲酸酐、琥珀酸、壬二酸、己二酸、1，4_环己烷二羧酸、 柠檬酸、富马酸、马来酸、马来酸酐、和偏苯三甲酸酐。在进一步的实施方式中，酸或酸酐是邻苯二甲酸、邻苯二甲酸酐、间苯二甲酸、对苯二甲酸、对苯二甲酸酐、琥珀酸或己二酸。也可以使用以上列出的酸和酸酐的组合。用于制备聚酯的多官能的醇通常包含具有3至12个碳原子的烃链。在进一步的实施方式中，该醇具有包含3至9个碳原子的烃链。该烃链可以是直链的、支链的或环状的烃。制备聚酯所使用的醇通常为至少一种羟基官能度为至少2的本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种制备硬质聚氨酯泡沫体的方法，包括Ａ）形成包含至少下列组分的反应性混合物１）多元醇混合物，其包含ａ）７至小于２０ｗｔ％的聚酯，该聚酯的标称官能度为至少２．５至４并且ＯＨ值为２００至５００ｍｇ　ＫＯＨ／ｇ，ｂ）１０至５０ｗｔ％的下述ｉ）、ｉｉ）或ｉｉｉ）类型的多元醇，该多元醇的标称羟基官能度为３至６并且ＯＨ值为２５０至６００ｍｇ　ＫＯＨ／ｇ，ｉ）芳族胺引发的多元醇；ｉｉ）脂环族胺引发的多元醇；ｉｉｉ）ｉ）和ｉｉ）的组合ｃ）２５至６０ｗｔ％的聚醚多元醇，该多元醇的标称羟基官能度为６至８并且ＯＨ值为３００至７００ｍｇ　ＫＯＨ／ｇ，２）物理发泡剂，其为烃、氢氟烷、氢氯氟烷、氟烷、二烷基醚或氟取代的二烷基醚中的至少一种；和３）至少一种多异氰酸酯；和Ｂ）使所述反应性混合物经受使得所述反应性混合物膨胀并固化以形成硬质聚氨酯泡沫体的条件。

【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：H克拉默，
申请(专利权)人：陶氏环球技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：US