[發明專利]聚酯多元醇和多元醇摻合物和硬質聚氨基甲酸酯泡沫制造

有效

• 申請號: 201480051892.6
• 申請日: 2014-09-20
• 公開（公告）號: CN105555850B
• 公開（公告）日: 2019-10-15
• 發明（設計）人: J·希梅內斯;G·利斯塔;D·米凱萊蒂
• 申請（專利權）人: 陶氏環球技術有限責任公司
• 主分類號: C08J9/14
• 分類號: C08J9/14;C08G18/10;C08G18/12;C08G18/40;C08G18/42;C08G63/42;C08G63/58
• 代理公司: 北京坤瑞律師事務所 11494
• 代理人: 吳培善;王國祥

聚酯多元醇在介于芳香族二羧酸、多元醇和具有具備至少六個碳原子的直鏈烷基或烯基的環氧化合物之間的縮聚反應中形成。所述聚酯多元醇展現出與烴發泡劑的極佳相容性。因此，其在含有烴發泡劑的硬質聚氨基甲酸酯泡沫調配物中為適用的組分。

本發明涉及適用于制造硬質聚氨基甲酸酯泡沫的多元醇和多元醇摻合物，以及由那些多元醇制得的硬質泡沫。

數十年來，硬質聚氨基甲酸酯泡沫已作為隔熱泡沫廣泛用于電器和其它應用以及多種其它用途。這些泡沫制備于聚異氰酸酯和一種或多種多元醇、聚胺或氨基醇化合物的反應中。所述反應在會隨著反應進行產生氣體的發泡劑存在下進行。氣體使反應中的混合物膨脹且賦予蜂窩狀結構。

發泡劑最通常為水(其與異氰酸酯基反應以產生二氧化碳)與低沸點烴(如環戊烷)的混合物。在許多發泡方法中，發泡劑在泡沫制造步驟之前與異氰酸酯反應性材料摻合，以形成經調配的“多元醇”組分。經調配多元醇組分被儲存可長達數月的時間段，隨后將其與聚異氰酸酯組合且用于制造硬質泡沫。

問題在于烴發泡劑在多元醇中很難溶。由于溶解度較差，故烴發泡劑與多元醇的混合物傾向于隨時間推移相分離。這在發泡方法中引起極顯著問題。

解決這一問題的難處源于要獲得必要相容性且不會不恰當地干擾泡沫或發泡方法自身特性的需求。當然，最重要的泡沫特性為低泡沫密度(以使原材料成本降到最低)和低泡沫導熱率。這些特性不應為了獲得較好發泡劑相容性而受損。物理特性也很重要，因為泡沫必須保持足夠的機械強度來經受其具體應用的需求。

關于處理方面，最重要的屬性為固化速率和通常稱為“流動”的特征。固化速率涉及在泡沫可“經脫模”之前所需的時間量。在電器制造中，機械設備(通常稱為“卡具”)通常在泡沫調配物被引入到模腔中且固化時將外部外殼和內部內襯固持在適當位置上。“脫模”在電器制造中是指泡沫填充的電器零件可從“卡具”或類似設備中釋放出來的時刻，因此設備變得可用于制造接下來的后續零件。脫模時間直接影響設備利用率，其直接影響制造成本。因此，不應以增加脫模時間為代價做出會引起烴發泡劑較好相容的調配物變化。

“流動”(或“流動指數”)涉及反應性泡沫調配物填充封閉體積的能力。如果允許克服最小約束膨脹，那么泡沫調配物將膨脹到一定密度(被稱為‘自由發起密度’)。當調配物必須填充冰箱或冷凍柜時，其膨脹在某種程度上以數種方式受到約束。泡沫必須主要在狹窄模腔中在垂直(而非水平)方向上膨脹。因此，調配物必須克服大量的其自身的重量膨脹。泡沫調配物還必須在拐角周圍流動并且流到模腔壁的所有部分中。另外，模腔通常受限或不通風，并且因此模腔中的氣氛可對膨脹中的泡沫施加額外壓力。由于這些約束，比從單獨自由發起密度預測的，需要更大量的泡沫調配物填充模腔。最低限度填充模腔所需的泡沫調配物的量可表示為最低填充密度(調配物重量除以模腔體積)。最低填充密度與自由發起密度的比率為流動指數。流動指數理想地為1.0，但是在商業實用調配物中約為1.2到1.8。較低流動指數為優選的，所有其它事情是相等的，因為原材料成本在需要較小重量泡沫時較低。

這一發泡劑相容問題為長期存在的問題。參見例如US 5,451,616、US 5,922,779、US 6,245,826、US 6,258,866、US 6,268,402、US 6,294,107、US 6,322,722、US 6,420,443、US 6,472,446、US 6,461,536、US 6710095、美國公開專利申請案號2009-0312447和JP2002-038269。如這些參考文獻的綜述將展現，烴發泡劑相容性的問題尚未得到充分解決。盡管存在處理所述問題的機械方法，但行業中偏好找到一種化學解決方案。因此，前述參考文獻聚焦于使用相容試劑將烴發泡劑溶解到多元醇中。這些試劑中的兩種主要類型為各種類型的表面活性劑以及與烴發泡劑具有更大相容性的經改性多元醇。

表面活性劑通常很昂貴，且需要大量才有效。在這方面，已注意到，泡沫調配物已需要表面活性劑來使反應混合物在其膨脹且發泡時穩定。泡沫穩定性表面活性劑通常無法有效使發泡劑穩定，并且因此除了這一泡沫穩定性表面活性劑以外，使用相容性表面活性劑。大量存在的相容性表面活性劑可對泡沫特性、尤其脫模時間具有不良影響。