含有卤代烯烃发泡剂的泡沫和可发泡组合物制造技术

本发明专利技术提供泡沫形成方法，其包括：（a）制备包含至少一种氢卤烯烃的可发泡体系；和（b）确保（i）基本不存在所述氢氟烯烃和含胺催化剂之间的长期引发分解的接触；或（ii）在该体系中在防止表面活性剂长期暴露在长期分解反应环境中的条件下可提供有效量的表面活性剂；或（iii）（i）和（ii）的组合。还公开了相关方法、可发泡体系和泡沫。优选实施方案提供聚氨酯和聚异氰脲酸酯泡沫及其制备方法，包括闭孔的聚氨酯和聚异氰脲酸酯泡沫及其制备方法。优选泡沫以精细均匀泡孔结构和几乎或完全没有泡沫坍塌为特征。该泡沫优选用包含氢卤烯烃发泡剂、多元醇、有机硅表面活性剂、催化剂的组合的多元醇预混组合物制成并进一步以基本不含添加水为特征。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及泡沫及其制备方法，特别涉及聚氨酯和聚异氰脲酸酯泡沫及其制备方法。相关技术描述被称作低密度刚性至半刚性聚氨酯或聚异氰脲酸酯泡沫的泡沫类型可用于多种绝缘用途，包括屋顶系统、建筑板、建筑围护保温、喷施泡沫、单组分和双组分泡沫、冰箱和冷冻机的保温、和用于减震和安全用途的所谓自结皮泡沫体(integral skin foam)，如方向盘和其它汽车或航空舱部件、鞋底和游乐场限制器(amusement park restraint)。许多刚性至半刚性聚氨酯泡沫的大规模商业成功中的一个重要因素是这种泡沫的提供良好性质平衡的能力。通常，刚性聚氨酯和聚异氰脲酸酯泡沫已知提供优异绝热、优异耐火性能和在合理低的密度下的优异结构性质。自结皮泡沫已知产生坚固耐用的外皮和多孔缓冲芯。如已知，发泡剂用于形成这种泡沫所需的多孔结构。由于它们的易用性和产生具有优异机械和绝热性质的泡沫的能力，通常使用液体碳氟化合物发泡剂。碳氟化合物不仅凭借它们的挥发性充当发泡剂，还包封或截留在刚性泡沫的闭孔结构中并通常是刚性聚氨酯泡沫的低热导率性质的主要成因。碳氟化合物作为绝缘泡沫用途中的优选商业膨胀或发泡剂的用途部分基于与制成的泡沫相关联的所得k_系数。k_系数提供泡沫抵抗透过该泡沫材料传热的能力的量度。随着k_系数降低，表明该材料更抗传热，因此是用于绝缘用途的更好的泡沫。因此，产生较低k_系数泡沫的材料是合意和有利的。通过使一种或多种多异氰酸酯与一种或多种多元醇在一种或多种发泡剂、一种或多种催化剂和一种或多种表面活性剂存在下反应来制造刚性或半刚性聚氨酯和聚异氰脲酸酯泡沫是本领域中已知的。水常用作此类体系中的发泡剂。已用的其它发泡剂包括烃、 碳氟化合物、氯碳化合物、氯氟烃、氢氯氟烃、商代烃、醚、酯、醛、醇、酮、有机酸或气体，最通常CO2发生材料。在多异氰酸酯与多元醇反应时生成热，这种热倾向于使该液体混合物中所含的发泡剂挥发，由此在发泡反应进行时在其中形成气泡。在气体发生材料的情况下，通过热分解或与用于制造该聚氨酯或聚异氰脲酸酯泡沫的一种或多种成分反应生成气态物类。 随着聚合反应进行，该液体混合物变成多孔固体，在形成泡孔(cell)时将发泡剂截留在泡孔中。表面活性剂在可发泡组合物中的用途是有助于确保形成有益于良好绝热性质的多孔结构。表面活性剂倾向于在液体可发泡混合物固化时将发泡剂留在泡沫内并由此助于形成更小更规则的泡孔。如果在发泡组合物中不使用表面活性剂，气泡倾向于简单穿过该液体混合物而不形成泡沫或形成具有不合意的大的不规则泡孔的泡沫。3除上文提到的重要性能特征外，可发泡组合物中所用的发泡剂具有低全球变暖潜势变得越来越重要。之前的申请阐述使用氢卤烯烃(hydrohaloolefiiHFO)作为合意的发泡剂，特别是反式-1，3，3，3-四氟丙烯(HFO-12;34ze (E))和反式-I-氯-3，3，3-三氟丙烯 (HCF0-1233zd(E))。在美国专利 7，230，146 和 7，189，884 中公开了反式 _1，3，3，3-四氟丙烯的制造方法。在美国专利6，844，475和6，403，847中公开了反式氯_3，3，3-三氟丙烯的制造方法。在许多应用中在预混配方中提供聚氨酯或聚异氰脲酸酯泡沫的组分是方便的。最通常，将泡沫配方预混成两种组分。多异氰酸酯和任选异氰酸酯相容原材料，包括但不限于某些发泡剂和非反应性表面活性剂，构成第一组分，常称作“A”组分或“A方(A side)”。 多元醇或多元醇混合物、一种或多种表面活性剂、一种或多种催化剂、一种或多种发泡剂和其它任选组分，包括但不限于阻燃剂、着色剂、增容剂和增溶剂，构成第二组分，常称作“B” 组分或“B方(B side)”。相应地，通过将A方和B方组分合在一起——对小制品而言通过手动混合并优选通过机械混合技术，容易制备聚氨酯或聚异氰脲酸酯泡沫，以形成块、厚板 (slab)、层合材料、现场浇注板和其它物品、喷施泡沫、泡沫体等。任选地，可以将其它成分， 如阻燃剂、着色剂、辅助发泡剂和其它多元醇添加至混合头或反应位点。但是，最方便地，它们都合并到一个B组分中。专利技术概述尽管上文提到的氢卤烯烃在用作发泡剂时具有许多有利特征和特性，但申请人已经认识到利用某些这样的氢卤烯烃的某些泡沫体系存在可能严重的缺点。更特别地，申请人已经发现，在使用氢氟烯烃，特别是某些氢氟烯烃如HF0-1234ze(E)和HFC0-1233zd (E)作为发泡剂的可发泡体系的长期稳定性和因此贮存寿命方面可能出现问题。如上提到，将发泡剂、催化剂和表面活性剂一起置于可发泡体系的B方中是此前常见的。申请人已经发现，氢氟烯烃，特别包括HF0-1234ze(E)和HFC0-1233zd(E)在某些条件下在某些催化剂，特别包括许多B方配方中常用的含胺催化剂存在下可随时间经过分解或反应至有害程度。申请人已经发现，可发生有害分解的一种这样的条件是在该组合物中以此类发泡剂体系中此前常用的量存在水时。因此，申请人已经认识到，在某些情况和/或体系中，特别是在存在水或另一极性溶剂作为该体系或发泡剂组合物中的添加剂存在时，该组合物的长期稳定性显著降低并降至非常有害的程度。尽管申请人无意必定受工作理论约束，但据信，在以典型助发泡剂量存在水时分解反应速率显著提高。相应地，例如大于B方组合物的大约1重量％的量的添加水的存在倾向于极大加剧由氢氟烯烃和催化剂有效量的含胺催化剂的一起存在产生的稳定性问题。此外，申请人还已经发现，氢卤烯烃和胺之间的上述相互作用对此类组合物中存在的表面活性剂，特别包括含硅表面活性剂的性能产生负面效果。尽管申请人无意受任何特定工作理论约束，但据信，该分解反应产生氟离子作为副产物且表面活性剂化合物，特别是硅-表面活性剂化合物暴露在此类氟离子下随时间经过造成该表面活性剂的分子量下降，这又不利地影响该表面活性剂的促进适当泡孔形成的能力。根据本专利技术的一个方面，因此，申请人已开发出泡沫形成方法，其包括(a)制备包含至少一种氢卤烯烃的可发泡体系；(b)确保(i )基本不存在所述氢氟烯烃和含胺催化剂之间的长期引发分解的接触；(ii)在该体系中在防止表面活性剂长期暴露在长期分解反应环境中的条件下可提供有效量的表面活性剂；或(iii) (i)和(ii)的组合。本文所用的术语“长期引发分解的接触”是指至少数天，在许多优选实施方案中数周或甚至数月的时期，在此期间氢卤烯烃和含胺催化剂在相同组合物中处于允许分解反应进行至显著程度的条件下。本文所用的术语“有效量的表面活性剂”是指，对特定表面活性剂和特定可发泡体系而言，有效地明显助于形成规则的绝热有效泡孔的量的表面活性剂。本文所用的术语“长期暴露”是指在储存环境中正常发生的这样的暴露。为了比较，例如，在双组分体系的A方和B方的混合过程中正常发生的表面活性剂暴露在氢卤烯烃和含胺催化剂中不构成“长期暴露”。另一方面，组合物储存至少数天，优选至少数周，更优选至少数月构成“长期暴露”。申请人:认为，根据本文中包含的公开内容，无需过度实验，用于实施本专利技术的确保步骤的许多特定要素、特征和手段是本领域技术人员显而易见和可利用的，所有这样的特定要素、特征和手段在本专利技术的宽范围内。例如，申请人已开发出本专利技术的确保步本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：DJ威廉斯，CP吉特雷，M范德皮伊，
申请(专利权)人：霍尼韦尔国际公司，
类型：发明
国别省市：