[發明專利]開孔硬質聚氨酯泡沫體的制備及其應用

無效

• 申請號: 93116879.1
• 申請日: 1993-07-27
• 公開（公告）號: CN1043236C
• 公開（公告）日: 1999-05-05
• 發明（設計）人: 弓削清博;村松仁;增田康人;上門一登;谷本康明
• 申請（專利權）人: 武田藥品工業株式會社;松下冷機株式會社
• 主分類號: C08G18/72
• 分類號: C08G18/72
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 羅才希

本發明涉及一種開孔硬質聚氨酯泡沫體的制備和應用，尤其是使用一種三氯一氟甲烷的替代物作為發泡劑的一種開孔硬質聚氨酯泡沫體的制備方法，以及該泡沫體作為隔熱材料的應用。????

閉孔硬質聚氨酯泡沫體是一種優良的隔熱材料，它具有優良的模制性能和加工性能，廣泛地應用于諸如冰箱、建筑物、低溫倉庫、貯罐、冷藏船和管道等的隔熱材料。硬質泡沫體年復一年地改善其熱導率，目前的值為0.015W/MK(基于商業化)。據說硬質聚氨酯泡沫體是目前用于周圍常溫中具有最小熱導率的絕熱材料。但是還要求日益減小其熱導率。

為了制備一種閉孔硬質聚氨酯泡沫體，通常使用一種一步注射法，它包括將主要由多元酵、催化劑、定泡劑和發泡劑組成的A組分和主要由有機多異氰酸酯組成的B組分混合在一起，這樣組分的反應過程同時并行發泡和固化的過程，從而生成了泡沫體。

用于制備這種閉孔硬質聚氨酯泡沫體的發泡劑中，三氯一氟甲烷或R-11是公知的。然而以R-11為例的傳統的含氯氟烴(CFC′S)是化學上穩定的，因而它擴散到同溫層破壞了臭氧層。其結果是太陽的紫外線輻射不被臭氧層吸收而達到地球的表面，引起全球性的環境問題。為此，自1989年起已限制了CFC′S的使用，也限制了R-11用于制備聚氨酯泡沫體。

在這些情況下，開始研究作為傳統的含氯氟烴發泡劑的替代物，例如，提出了1,1-二氧-1-氟乙烷(以下稱作為HCFC-141b)或者二氧甲烷作為R-11替代物的選擇物。

然而，一般說來，由閉孔硬質聚氨酯泡沫體組成的隔熱材料的熱導率不能比在制備該發泡體中使用的發泡劑的更小，因此，如果必須使用一種R-11替代物作為發泡劑，那么幾乎不可能制備一種迄今為止所達到的具有這樣小的熱導率的閉孔硬質聚氨酯。

這樣，真空隔熱材料目前再度引起注意，它是由密閉在金屬一塑料層合薄膜的真空容器中的芯材組成的，如日本專利公開號64-4112所述。

已經知道兩種類型的用于真空隔熱材料中的芯材。一種是無機材料，例如珍珠巖；另一種是有機材料，例如開孔聚氨酯泡沫體。無機材料在加工性方面不如有機材料，另外其密度大，且價格貴。相反地，開孔硬質聚氨酯泡沫體沒有上述使用無機芯材所存在的問題。然而，這要求開孔硬質聚氨酯泡沫體具有非常小的孔，以達到長期使用中所需的低的熱導率，因為當使用開孔硬質聚氨酯泡沫體作為芯材時，所生成的真空隔熱材料的熱導率很大程度上取決于孔的大小。

作為孔的平均尺寸是取泡沫體孔的長軸和短軸的平均值，傳統的開孔硬質聚氨酯泡沫體的平均孔尺寸為300-1000微米。為此，需要使泡沫體內達到大約0.001mmHg的高真空度，以便獲得到高性能的真空隔熱材料。然而，不必要用許多時間去制備這種具有平均孔大小為約300-1000微米以達到上述的高真空度的開孔硬質聚氨酯泡沫體。這樣，就需要一種開孔硬質聚氨酯泡沫體，其平均孔尺寸不大于250微米，以減小氣體對熱導率的影響，足以使泡沫體內的真空度很容易達到0.1-0.01mmHg。

該開孔硬質聚氨酯泡沫體不具有封閉孔也是重要的必要條件。當發泡體具有最小量的封閉孔時，含有這種發泡體作為芯材的真空隔熱材料，如果在最初具有優良絕熱性的話，它會明顯地減小絕熱性能，這是因為被封閉在閉孔中的發泡氣體逐漸地自泡孔中逃逸到真空隔熱材料中，這樣真空隔熱材料內的壓力相應地升高。

例如假定一個開孔硬質聚氨酯泡沫體體積為1800cm³，其閉孔量為2％，通過使泡沫體內真空度達0.001mmHg而被制成熱導率約為5mw/mk的真空隔熱材料。該生成的真空隔熱材料的密閉孔內約含有36cm³的氣體，這些氣體通過抗擴散的閉孔泡壁而逐漸地擴散至真空的開孔中，真空絕熱材料內的壓力相應地提高到15mmHg，其熱導率減小到約23mw/mk或更多些。

如果有的話，開孔硬質聚氨酯泡沫體的表皮層集中地含有這些閉孔，這樣，從提高產品的收率觀點來看，需要生成一個更大塊的泡沫體，并使得泡沫體投入使用而除去表皮時，其表皮層對泡沫塊體積比盡可能地小。然而，制備一個較大塊的開孔硬質聚氨酯泡沫體也伴隨產生一個問題。也就是說當開孔硬質聚氨酯泡沫體生成時，所生成的泡沫體的溫度高達200℃，泡沫體內溫度還會更高些，并且空氣很容易深深地滲入生成的達到如此高溫度的泡沫體內部，這通常使得生成的開孔硬質聚氨酯泡沫體容易產生碳化，這樣生成的泡沫體容易焦燒。