專(zhuān)利名稱(chēng)：使用糖類(lèi)作為活性組分的硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及由聚酯多元醇形成的硬質(zhì)泡沫塑料。
背景技術(shù)：
術(shù)語(yǔ)“硬質(zhì)泡沫塑料”通常用于表示具有通過(guò)稱(chēng)作“發(fā)泡的”膨脹方法產(chǎn)生的泡孔結(jié)構(gòu)，并且還具有相對(duì)低的每單位體積重量和相對(duì)低的導(dǎo)熱性的塑料。任選地，發(fā)泡過(guò)程可以基本上與塑料材料的形成同時(shí)進(jìn)行。這種硬質(zhì)泡沫塑料經(jīng)常用作消除噪聲用的絕緣體和/或建筑、冷卻和加熱技術(shù)中的隔熱材料，例如用于家庭用途，用于生產(chǎn)如屋頂和壁板用的夾層部件的復(fù)合材料，以及用于仿木材料、模型制造材料和包裝。
基于聚氨酯和聚異氰脲酸酯的硬質(zhì)泡沫塑料是已知的，其通過(guò)例如多元醇與異氰酸酯的放熱反應(yīng)生產(chǎn)。使用化學(xué)計(jì)量平衡的多元醇和異氰酸酯的混合物制備的泡沫塑料稱(chēng)為聚氨酯泡沫塑料。如果使用充分過(guò)量的異氰酸酯，則由異氰酸酯的三聚形成異氰脲酸酯，這使交聯(lián)增加，并且耐熱性和耐燃性增加以及在燃燒過(guò)程中生煙量減少；但是，對(duì)于某些應(yīng)用，一些這類(lèi)材料可能缺乏所需的機(jī)械性能。參見(jiàn)Encyclopedia of PolymerScience and Engineering.2nd ed.，J.Kroschwitz，Exec.Ed.(JohnWiley&Sons，NY(1988))，第3卷，第27頁(yè)。
形成泡沫塑料的反應(yīng)速度可以通過(guò)使用適合的活化劑加以調(diào)節(jié)。為了進(jìn)行發(fā)泡，使用典型地可溶于多元醇的具有合適沸點(diǎn)的發(fā)氣劑，其在一達(dá)到其沸點(diǎn)時(shí)就變成氣體并由此產(chǎn)生稱(chēng)為“泡孔”的孔隙。為了改善在用于模塑制品或板的泡沫塑料制造過(guò)程中發(fā)泡反應(yīng)物的流動(dòng)性，水通常被加入到多元醇中并與異氰酸酯反應(yīng)形成二氧化碳，作為輔助的發(fā)氣劑。
可以將表面活性劑加入到反應(yīng)物中以幫助泡孔形成，并且由例如將氣體加入發(fā)泡混合物引起的成核作用可以用于增強(qiáng)泡孔結(jié)構(gòu)。在硬質(zhì)泡沫塑料形成中希望得到盡可能多的小的閉孔。
考慮到氯氟碳化合物和氯氟烴的對(duì)環(huán)境的有害影響，所以需要有效的環(huán)境上是良性的代替物。當(dāng)水加入異氰酸酯/多元醇混合物中時(shí)產(chǎn)生的二氧化碳可以用作發(fā)氣劑，但是其熱導(dǎo)率高于碳氟化合物的熱導(dǎo)率，這對(duì)使用二氧化碳制備的泡沫塑料的隔熱能力產(chǎn)生不利影響。
Wenning等人的美國(guó)專(zhuān)利No.5,034,424公開(kāi)的硬質(zhì)泡沫塑料包括閉孔聚氨酯或聚異氰脲酸酯硬質(zhì)泡沫塑料，其包括通過(guò)用二氧化碳作為發(fā)氣劑與一種其它的發(fā)氣劑使硬質(zhì)泡沫塑料原料膨脹而形成的泡孔結(jié)構(gòu)，其中所述其它的發(fā)氣劑基本不溶于至少一種用于制備泡沫塑料的原料，該原料即為多元醇和異氰酸酯。該不溶的發(fā)氣劑在多元醇和異氰酸酯間反應(yīng)之前在至少一種硬質(zhì)泡沫塑料原料中乳化。該發(fā)氣劑存在于液滴直徑為10微米或更小的乳液分散相中。發(fā)氣劑少于硬質(zhì)泡沫塑料材料的3.5wt％。任選添加活化劑和/或穩(wěn)定劑以形成泡孔結(jié)構(gòu)。Wenning還公開(kāi)了使用顆粒成核劑，即硅膠和淀粉。
仍然需要具有高絕緣電阻值、高壓縮強(qiáng)度和低火焰蔓延性的微細(xì)閉孔硬質(zhì)泡沫塑料。
發(fā)明概述本發(fā)明的一個(gè)方面涉及形成硬質(zhì)閉孔泡沫塑料的方法，該泡沫塑料具有約0.8到約3.0的異氰酸酯指數(shù)。該方法包括使一種混合物進(jìn)行反應(yīng)，所述混合物包括平均羥基官能度為約3.0或更小，羥值大于100mg/KOH/g以及平均分子量小于3000的芳香族聚酯多元醇，基于混合物總重量約1wt％到約30wt％的糖類(lèi)，包含水的發(fā)泡劑，以及平均官能度為3.0或更小的異氰酸酯。
在一些優(yōu)選實(shí)施方案中，糖類(lèi)的量為約2wt％到約10wt％。
優(yōu)選，泡沫塑料的異氰酸酯指數(shù)為約2.7或更小。在一些優(yōu)選實(shí)施方案中，泡沫塑料的異氰酸酯指數(shù)為約0.8到約2.5。在其它優(yōu)選實(shí)施方案中，異氰酸酯指數(shù)為約1.0到約1.7。在某些高度優(yōu)選實(shí)施方案中，異氰酸酯指數(shù)為約1.05到約1.3。
在一些實(shí)施方案中，異氰酸酯的平均官能度為2.7或更小。
在一些實(shí)施方案中，多元醇的平均官能度為2.5或更小。在一些實(shí)施方案中，多元醇的平均官能度為2.3或更小。
本發(fā)明的另一個(gè)方面涉及硬質(zhì)閉孔泡沫塑料。該泡沫塑料由包括使一種混合物進(jìn)行反應(yīng)的方法形成；所述混合物包括平均羥基官能度為約3.0或更小、羥值大于100mg/KOH/g以及平均分子量小于3000的芳香族聚酯多元醇，基于混合物總重量約1wt％到約30wt％的糖類(lèi)，包含水的發(fā)泡劑，以及平均官能度為3.0或更小的異氰酸酯。該泡沫塑料的異氰酸酯指數(shù)為約0.8到約3.0。
鑒于以下公開(kāi)內(nèi)容和所附的權(quán)利要求，本發(fā)明的這些和其它方面對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是顯而易見(jiàn)的。
附圖簡(jiǎn)述

圖1是描繪用于形成本發(fā)明硬質(zhì)泡沫塑料設(shè)備的圓。
圖2是根據(jù)實(shí)施例3生產(chǎn)的泡沫塑料的光學(xué)共焦顯微照片圖像的實(shí)例。
圖3是根據(jù)實(shí)施例3生產(chǎn)的泡沫塑料的掃描電子顯微照片。
詳細(xì)說(shuō)明現(xiàn)已令人驚奇地發(fā)現(xiàn)，在糖類(lèi)存在下，通過(guò)低官能異氰酸酯與多元醇反應(yīng)可以生產(chǎn)具有所需高閉孔含量和壓縮強(qiáng)度的硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料，其中在此限定所述異氰酸酯為平均官能度為3.0或更小，優(yōu)選2.7或更小的異氰酸酯，多元醇的平均羥基官能度為約3.0或更小，優(yōu)選2.5或更小，更優(yōu)選2.3或更小，甚至優(yōu)選2.0或更小。出乎預(yù)料的是，通過(guò)在組合物中包括糖類(lèi)和采用制備泡沫塑料的方法，具有如此低官能度的異氰酸酯和多元醇可以用于制備具有高閉孔含量和高絕緣值和壓縮強(qiáng)度的硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料。
該泡沫塑料可以使用含有水的發(fā)泡劑加以制備。該發(fā)泡劑優(yōu)選基本上是水或基本上由水組成。例如，“基本上是水”的發(fā)泡劑可以85、90、95、98或99％是水。在一些實(shí)施方案中，發(fā)泡劑完全由水組成。在一些實(shí)施方案中，可以使用與水組合的烴作為“共發(fā)泡劑”。
雖然不擬用任何具體的理論或機(jī)理限制本發(fā)明，但是據(jù)信涉及糖類(lèi)的氫鍵作用和/或由于糖類(lèi)存在聚合物的快速交聯(lián)迅速地產(chǎn)生粘度，并且保持由精細(xì)分散的發(fā)泡劑產(chǎn)生氣體。另外據(jù)信糖類(lèi)可以作為泡核作用位置。
除非另有說(shuō)明，在此使用的下列術(shù)語(yǔ)具有以下定義。
“硬質(zhì)”泡沫塑料是一種當(dāng)20×2.5×2.5厘米泡沫塑料片在15-25℃下環(huán)繞以每秒1圈的均勻速率旋轉(zhuǎn)的2.5厘米卷芯卷繞時(shí)發(fā)生斷裂的泡沫塑料。相反，在相同測(cè)試條件下，20×2.5×2.5厘米較低硬質(zhì)泡沫塑料片，如“非硬質(zhì)”泡沫塑料，通常會(huì)發(fā)生癟泡。
多元醇的“羥值”表示能與異氰酸酯基反應(yīng)的每單位重量多元醇的羥基濃度。羥值表示為mg KOH/g，并根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)ASTMD 1638測(cè)量。
“酸值”表示存在于多元醇中的羧酸基團(tuán)的濃度，并以單位mg KOH/g表示，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)ASTM 4662-98測(cè)量。
多元醇的“平均官能度”或“平均羥基官能度”表示每分子中OH基的平均數(shù)。異氰酸酯的平均官能度表示每分子中-NCO基的平均數(shù)。
“二元醇”或“二羥基醇”為含有2個(gè)羥基的低分子量羥基化合物，優(yōu)選平均分子量為約62到260。
“多羥基多元醇”或“多元醇”為含有3到8個(gè)羥基的低分子量羥基化合物，優(yōu)選平均分子量為約90到約350。
“多異氰酸酯”表示具有兩個(gè)或多個(gè)異氰酸酯官能團(tuán)的有機(jī)異氰酸酯組分。
“異氰酸酯指數(shù)”表示實(shí)際上使用的異氰酸酯當(dāng)量與基于羥基的化學(xué)計(jì)量計(jì)算量的比值?！爱惽杷狨ブ笖?shù)”的另一個(gè)術(shù)語(yǔ)為“NCO∶OH比”。
與通常稱(chēng)為“開(kāi)孔泡沫塑料”的相互連接的泡孔份額較多的泡沫塑料相反，如那些在此記述的具有“高閉孔含量”的泡沫塑料具有的未相互連接泡孔份額相對(duì)較少。具有高閉孔含量的泡沫塑料仍然可以具有一些相互連接的泡孔。
在基于多異氰酸酯的泡沫塑料生產(chǎn)中，當(dāng)各成分從不同的罐(例如如圖1中所示)中混合在一起時(shí)，使用如下傳統(tǒng)術(shù)語(yǔ)表示混合在一起制備泡沫塑料的組分。除非另有說(shuō)明，本發(fā)明中也使用這種傳統(tǒng)術(shù)語(yǔ)。特別是“A部分”表示含多異氰酸酯的液體組分?！癆部分”還可以表示從中輸送多異氰酸酯的輸送系統(tǒng)或設(shè)備部分。類(lèi)似地，其它術(shù)語(yǔ)如“B部分”、“C部分”和“D部分”可以表示輸送具體組分的設(shè)備。
“B部分”表示含多元醇、表面活性劑和發(fā)泡劑的液體組分。
“C部分”表示含任選的輔助發(fā)泡劑的組分，在本發(fā)明中可以表示為“共發(fā)泡劑”。
“D部分”表示含催化劑的組分。
本發(fā)明使用的“糖類(lèi)”表示含糖部分的化合物，包括任何長(zhǎng)度的糖分子，包括單糖(如山梨糖醇)、二糖(如蔗糖)、三糖(如蜜三糖)、四糖(如水蘇糖)、寡糖和多糖(如面粉)。含有酯形式的脂肪酸基團(tuán)的未改性糖類(lèi)，如未改性淀粉也包括在本發(fā)明使用的“糖類(lèi)”定義內(nèi)。
異氰酸酯指數(shù)為約0.8到約3.0的泡沫塑料由包括芳香族聚酯多元醇、異氰酸酯、糖類(lèi)和發(fā)泡劑的反應(yīng)混合物形成，其中發(fā)泡劑包含水。該混合物含有基于混合物的總重量，約1wt％到約30wt％的糖類(lèi)。
芳香族聚酯多元醇平均官能度優(yōu)選為約3.0或更小。同樣優(yōu)選的是，芳香族聚酯多元醇還具有高于100mg/KOH/g的羥值。在一些優(yōu)選實(shí)施方案中，芳香族聚酯多元醇的平均分子量小于3000。更優(yōu)選，芳香族聚酯多元醇的平均官能度為2.5或更小，更優(yōu)選2.3或更小。還優(yōu)選的是，芳香族聚酯多元醇的羥值為650或更小，更優(yōu)選羥值為450或更小。芳香族聚酯多元醇的羥值優(yōu)選為約250或更大。在一些優(yōu)選實(shí)施方案中，芳香族聚酯多元醇的平均分子量為350或更大。在一些優(yōu)選實(shí)施方案中，芳香族聚酯多元醇的分子量為800或更小。芳香族聚酯多元醇的量不是關(guān)鍵的，條件是滿(mǎn)足上文中的羥值標(biāo)準(zhǔn)。所需多元醇的精確量取決于所需泡沫塑料的指數(shù)，并且可以由本領(lǐng)域技術(shù)人員確定。
用于制備泡沫塑料的適合的芳香族聚酯多元醇是一種反應(yīng)混合物的反應(yīng)產(chǎn)物，所述反應(yīng)混合物包含酸組分、二元醇組分以及任選的多羥基多元醇。優(yōu)選還存在聚氨酯催化活性劑。優(yōu)選的芳香族聚酯多元醇記載于2003年7月15日提交的共同未決美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)10/619,722，在此將其公開(kāi)的全部?jī)?nèi)容引入本發(fā)明作為參考。
作為用于制備具體多元醇的酸組分中總酸基的摩爾百分率，本發(fā)明公開(kāi)的方法中所使用的優(yōu)選芳香族聚酯多元醇具有至少約10％的摩爾芳族含量，即摩爾脂族酸含量為約90％或更小。優(yōu)選，全部酸的芳香族酸部分至少為約40mol％，更優(yōu)選至少為約50mol％，更優(yōu)選至少為約60mol％，更加優(yōu)選至少為約70mol％，還更優(yōu)選至少為約80mol％，再更優(yōu)選至少為約90mol％，且最優(yōu)選為約100mol％。
用于制備芳香族聚酯多元醇的酸組分可以包括羧酸或酸衍生物，如酸酐或羧酸的酯。可用作芳香族聚酯多元醇制備用酸組分的合適的羧酸和其衍生物的實(shí)例包括草酸；丙二酸；琥珀酸；戊二酸；己二酸；庚二酸；辛二酸；壬二酸；癸二酸；鄰苯二甲酸；間苯二酸；偏苯三酸；對(duì)苯二甲酸；鄰苯二甲酸酐；四氫鄰苯二甲酸酐；苯均四酸二酐；六氫鄰苯二甲酸酐；四氯鄰苯二甲酸酐；內(nèi)亞甲基四氫鄰苯二甲酸酐；戊二酸酐；馬來(lái)酸；馬來(lái)酸酐；富馬酸；任選與一元不飽和脂肪酸混合的二元和三元不飽和脂肪酸，如油酸；對(duì)苯二甲酸二甲酯和對(duì)苯二甲酸雙乙二醇酯。雖然酸組分可以基本上是純反應(yīng)物材料，但是優(yōu)選酸組分是來(lái)自諸如下列化合物制備的側(cè)線(xiàn)餾分、廢料或廢棄殘余物，所述化合物為鄰苯二甲酸、對(duì)苯二甲酸、對(duì)苯二甲酸二甲酯、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯、聚對(duì)苯二甲酸三亞甲基酯以及己二酸。優(yōu)選的芳族羧酸組分包括來(lái)自制備對(duì)苯二甲酸二甲酯的含酯副產(chǎn)物，廢棄聚對(duì)苯二甲酸亞烷基二酯、鄰苯二甲酸酐來(lái)自制備鄰苯二甲酸酐、對(duì)苯二甲酸的殘余物來(lái)自制備對(duì)苯二甲酸、間苯二酸、偏苯三酸酐的殘余物，來(lái)自制備偏苯三酸酐、脂肪族多元酸或其衍生的酯的殘余物，來(lái)自制備可生物降解聚合物如Biomax聚合物(E.I.du Pont de Nemours and Company，Wilmington，Delaware)的廢棄樹(shù)脂，以及來(lái)自制備聚對(duì)苯二甲酸亞烷基二酯的副產(chǎn)物。
用于制備芳香族聚酯多元醇的二元醇組分可以是脂肪族的、脂環(huán)族的、芳香族的和/或雜環(huán)的。優(yōu)選二元醇組分是一種具有不多于約20個(gè)碳原子的脂肪族二元醇。在一個(gè)實(shí)施方案中，二元醇包括乙二醇、丙二醇；二甘醇；三甘醇；聚乙二醇；雙丙甘醇丁二醇-(1，4)和雙丙甘醇丁二醇-(2，3)；己二醇-(1，6)；辛二醇-(1，8)；新戊二醇；1，4-二羥甲基環(huán)己烷；2-甲基-1，3-丙二醇；或其混合物。二元醇的來(lái)源包括來(lái)自產(chǎn)物蒸餾的稱(chēng)為“殘?jiān)钡膹U棄物，如乙二醇、二甘醇、三甘醇及其高級(jí)同系物或混合物。也可以使用丙二醇同系物成員，例如包括雙丙甘醇、三丙二醇及其高級(jí)同系物和混合物。二元醇還可以在通過(guò)聚對(duì)苯二甲酸亞烷基二酯的解聚制備芳香族聚酯多元醇的過(guò)程中原位形成。例如，聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯的解聚產(chǎn)生乙二醇。氨基醇，如單乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺等可以用作二元醇組分。三乙醇胺或諸如來(lái)自三乙醇胺精制的殘?jiān)膫?cè)線(xiàn)餾分物料是優(yōu)選的。
二元醇組分可以任選包括在形成多元醇的反應(yīng)中顯示惰性的取代基，例如氯和溴取代基，和/或取代基可以是不飽和的。最優(yōu)選的二元醇組分是原位形成的二甘醇和乙二醇。除二元醇之外或作為二元醇的代替物，可以在制備聚酯多元醇中使用任何多元醇。用于本發(fā)明公開(kāi)的方法和組合物中的適合的多元醇可以是脂肪族的、脂環(huán)族的、芳香族的和/或雜環(huán)的。多元醇可以任選包括在多元醇和異氰酸酯之間的反應(yīng)中顯示惰性的取代基，例如氯和溴取代基，和/或取代基可以是不飽和的。
芳香族聚酯多元醇也可以包括一種或多種官能度增加化合物，其通常在制備多元醇的過(guò)程中引入。官能度增加化合物是具有多于兩個(gè)活性基團(tuán)，如羥基和胺基的化合物。示例性的官能度增加化合物包括非烷氧基化甘油、非烷氧基化季戊四醇、非烷氧基化α-甲基葡糖苷、非烷氧基化蔗糖、非烷氧基化山梨糖醇、非烷氧基化三羥甲基丙烷、非烷氧基化三羥甲基乙烷、叔炔醇胺以及非烷氧基化單糖、二糖和多糖類(lèi)?？梢允褂脙煞N或多種此類(lèi)官能度增加化合物的混合物。對(duì)于糖類(lèi)，優(yōu)選不含醛官能團(tuán)的糖類(lèi)，如木糖、甘露糖醇以及山梨糖醇。三乙醇胺也可以作為官能度增加化合物。一種或多種官能度增加化合物的存在可以提高多元醇的官能度。但是，并不打算在使用多元醇制備泡沫塑料之前，在多元醇中存在的一種或多種此類(lèi)官能度增加化合物取代使用的糖類(lèi)作為用于根據(jù)本發(fā)明公開(kāi)的方法制備泡沫塑料的組分之一。
根據(jù)本發(fā)明，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)糖類(lèi)可以直接加入泡沫塑料制備混合物中，并且由此可以提供增強(qiáng)的官能度，以使較低官能度組分用于制備泡沫塑料。
示例性的糖類(lèi)包括山梨糖醇、玉米糖漿和面粉，優(yōu)選糖類(lèi)在反應(yīng)混合物中的存在量為約2wt％到約10wt％，更優(yōu)選為約3wt％到約5wt％，基于反應(yīng)混合物中所有組分的總重量。糖類(lèi)可以是諸如糖漿(例如玉米糖漿)的液態(tài)或固態(tài)(例如面粉或干燥的蔗糖)?？梢允褂玫奶穷?lèi)的量受由液態(tài)或固態(tài)糖類(lèi)提供的泡沫塑料配方的總含水量限制。優(yōu)選的是總含水量不超過(guò)達(dá)到所需泡沫密度要求的水量。諸如烴類(lèi)的共發(fā)泡劑的存在能夠影響密度，所以需要較少的水?，F(xiàn)已令人驚奇地發(fā)現(xiàn)向B部分中加入糖類(lèi)改善了烴在B部分乳液中的分散。高度優(yōu)選的是，在B部分組分已經(jīng)混合之后，B部分與A部分組分盡可能快地反應(yīng)，以最大減少或消除處理問(wèn)題，如糖類(lèi)從B-部分溶液中的沉淀。
用于制備泡沫塑料的多異氰酸酯可以選自本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的任何有機(jī)多異氰酸酯。術(shù)語(yǔ)“多異氰酸酯”擬包括二異氰酸酯和任何具有多于兩個(gè)異氰酸酯官能團(tuán)的異氰酸酯。適合的有機(jī)多異氰酸酯的實(shí)例包括脂肪族的、脂環(huán)族的、芳基脂族的、芳香族的和雜環(huán)的多異氰酸酯以及每分子中具有兩個(gè)或多個(gè)異氰酸酯(NCO)基團(tuán)的異氰酸酯的組合。希望多異氰酸酯以這樣的量存在，即在混合物中NCO∶OH比率小于3.0，優(yōu)選小于2.7，更優(yōu)選小于2.5，且更加優(yōu)選小于1.7。高度優(yōu)選的是異氰酸酯指數(shù)在約1.0和約1.3之間。
在許多多異氰酸酯中，適合用于本發(fā)明公開(kāi)的方法的是例如四亞甲基、六亞甲基、八亞甲基和十亞甲基二異氰酸酯，及其烷基取代同系物；1，2-、1，3-和1，4-環(huán)己烷二異氰酸酯；2，4-和2，6-甲基-環(huán)己烷二異氰酸酯；4，4′-和2，4′-二環(huán)己基-二異氰酸酯；4，4′-和2，4′-二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯；1，3，5-環(huán)己烷三異氰酸酯；飽和(氫化)聚亞甲基聚亞苯基多異氰酸酯；異氰酸根合甲基環(huán)己烷-異氰酸酯；異氰酸根合乙基-環(huán)己烷異氰酸酯；二(異氰酸根合甲基)-環(huán)己烷二異氰酸酯；4，4′-和2，4′-二(異氰酸根合甲基)二環(huán)己烷；異氟爾酮二異氰酸酯；1，2-、1，3-和1，4-亞苯基二異氰酸酯；2，4-和2，6-甲苯二異氰酸酯；2，4′、4，4′-和2，2-聯(lián)苯二異氰酸酯；2，2′、2，4′-和4，4′-二苯甲烷二異氰酸酯；聚亞甲基聚亞苯基-多異氰酸酯(聚MDI)；以及芳香族脂肪族異氰酸酯，如1，2-、1，3-和1，4-苯二亞甲基二異氰酸酯。
可以使用含雜原子的有機(jī)多異氰酸酯，如那些衍生自三聚氰胺的多異氰酸酯。可以使用通過(guò)碳化二亞胺或異氰脲酸酯基團(tuán)改性的多異氰酸酯。同樣有用的是含液態(tài)碳化二亞胺基團(tuán)和/或異氰脲酸酯環(huán)的多異氰酸酯，其異氰酸酯含量為15wt％到33.6wt％，優(yōu)選21wt％到31wt％，諸如那些基于4，4′、2，4′-和/或2，2′-二苯甲烷二異氰酸酯和/或2，4-和/或2，6-甲苯二異氰酸酯者同樣是有效的，并且優(yōu)選2，4-和2，6-甲苯二異氰酸酯及其對(duì)應(yīng)的異構(gòu)體混合物，4，4′、2，4′-和2，2′-二苯甲烷二異氰酸酯及其對(duì)應(yīng)的異構(gòu)體混合物，例如4，4′-和2，4′-二苯甲烷二異氰酸酯的混合物，二苯甲烷二異氰酸酯(MDI)和聚苯基聚亞甲基多異氰酸酯(聚MDI)的混合物，以及甲苯二異氰酸酯和聚MDI的混合物。
還有其它有用的有機(jī)多異氰酸酯是異氰酸酯封端的預(yù)聚物。異氰酸酯封端的預(yù)聚物是通過(guò)將過(guò)量的一種或多種有機(jī)多異氰酸酯與少量如基于多異氰酸酯重量約10wt％或更少的一種或多種含活潑氫的化合物反應(yīng)來(lái)制備的。希望異氰酸酯大量摩爾過(guò)量，例如摩爾過(guò)量為約600％或更大，優(yōu)選高達(dá)約900％。用于制備預(yù)聚物的適合的含活潑氫化合物包括那些含有至少兩個(gè)具有異氰酸酯反應(yīng)活性的含活潑氫基團(tuán)的化合物。典型的此類(lèi)化合物是含羥基聚酯，聚亞烷基醚多元醇，羥基封端的聚氨酯低聚物，多羥基聚硫醚，含磷的酸的環(huán)氧乙烷加成物，聚縮醛類(lèi)，脂肪族多元醇，脂肪族硫醇類(lèi)，包括具有兩個(gè)或多個(gè)SH基團(tuán)的烷烴、烯烴和炔烴硫醇類(lèi)；以及它們的混合物。也可以使用含有兩個(gè)或多個(gè)不同基團(tuán)的化合物，所述基團(tuán)在以上定義類(lèi)別內(nèi)，例如含有SH基團(tuán)和OH基團(tuán)兩者的化合物。非常有用的預(yù)聚物公開(kāi)于Riley等人的U.S.4,791,148，其公開(kāi)的內(nèi)容在此引入作為參考。
優(yōu)選的多異氰酸酯是芳香族二異氰酸酯和芳香族多異氰酸酯。特別優(yōu)選的是2，4′、2，2′-和4，4′-二苯甲烷二異氰酸酯(MDI)、聚亞甲基聚亞苯基多異氰酸酯(聚MDI)，以及以上優(yōu)選多異氰酸酯的混合物。最特別優(yōu)選的是聚MDI。一種優(yōu)選的聚MDI是在室溫下動(dòng)態(tài)粘度為60到3000cPs，更優(yōu)選200到2000cPs，且最優(yōu)選400到800cPs的聚二苯基甲烷4，4′-二異氰酸酯。
水是一種優(yōu)選的發(fā)泡劑。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，發(fā)泡劑基本上由水組成或完全是水。當(dāng)與烴一起使用制備泡沫塑料時(shí)，用作發(fā)泡劑的優(yōu)選水量為約0.4wt％到約1.0wt％，更優(yōu)選為約0.55wt％到約0.65wt％，基于聚合反應(yīng)混合物的總重量。優(yōu)選水是唯一的發(fā)泡劑。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，當(dāng)水是唯一的發(fā)泡劑時(shí)，水量為約1.5wt％到約2.0wt％，基于聚合反應(yīng)混合物的總重量。
任選地，可以使用一種或多種其它發(fā)泡劑。此類(lèi)附加的發(fā)泡劑在這里被稱(chēng)作“共發(fā)泡劑”。適用于制造硬質(zhì)泡沫塑料的共發(fā)泡劑包括常規(guī)發(fā)泡劑，如烴和氟烴。示例性的共發(fā)泡劑為C2-C6烴和氟烴。優(yōu)選的共發(fā)泡劑為異戊烷、正戊烷、環(huán)戊烷和1，1，1，2-四氟乙烷。可以使用兩種或多種共發(fā)泡劑的混合物。例如，戊烷可以與水作為共發(fā)泡劑使用，其量為約5.0wt％到3.25wt％，優(yōu)選為約4.6wt％，基于聚合反應(yīng)混合物的總重量。以足夠量使用全部發(fā)泡劑，以賦予得到的硬質(zhì)泡沫塑料所需的堆積密度，其通常在0.5和10磅/立方英尺之間，優(yōu)選在1和5磅/立方英尺之間，并更優(yōu)選在1.5和2.5磅/立方英尺之間。優(yōu)選發(fā)泡劑在用于制備泡沫塑料的混合物中的存在量為約0.5到約20wt％，更優(yōu)選為約1到約15wt％，基于混合物的總重量。當(dāng)發(fā)泡劑的沸點(diǎn)等于或低于室溫時(shí)，可將發(fā)泡劑保持在壓力下直到該發(fā)泡劑與其它組分混合。
在一些實(shí)施方案中，可以使用起沫劑。如果使用，起沫劑將氣體引入多元醇。示例性的起沫劑為二氧化碳、空氣和氮?dú)?。二氧化碳是?yōu)選的起沫劑，并優(yōu)選以液態(tài)引入多元醇。在低于氣體轉(zhuǎn)變溫度的溫度下引入液態(tài)二氧化碳，并隨著溫度上升，使其轉(zhuǎn)變?yōu)槎趸細(xì)怏w。
可以在制造泡沫塑料中使用任何合適的表面活性劑。合適的表面活性劑的實(shí)例是這樣的化合物，即當(dāng)如本發(fā)明所述通過(guò)使多元醇和任選的其它組分與多異氰酸酯反應(yīng)進(jìn)行發(fā)泡時(shí)，其通過(guò)控制泡沫塑料中的泡孔尺寸調(diào)節(jié)泡沫塑料的泡孔結(jié)構(gòu)以及減少發(fā)泡過(guò)程中的表面張力的化合物。用硅氧烷-聚氧亞烷基嵌段共聚物、非離子聚氧亞烷基二醇及其衍生物以及離子有機(jī)鹽作為表面活性劑，已經(jīng)得到成功的結(jié)果。其它有用的表面活性劑的實(shí)例包括以商品名DabcoDC-193和DabcoDC-5315(AirProducts and Chemicals，Allentown，Pennsylvania)銷(xiāo)售的聚二甲基硅氧烷-聚氧亞烷基嵌段共聚物。其它合適的表面活性劑包括醚硫酸鹽、脂肪醇硫酸鹽、肌氨酸鹽、氧化胺、磺酸鹽、酰胺、磺基琥珀酸鹽、磺酸、鏈烷醇酰胺、乙氧基脂肪醇，以及諸如聚烷氧基脫水山梨糖醇的非離子表面活性劑，其記載于Thornsberry的U.S.4,751,251中，在此將其公開(kāi)內(nèi)容引入作為參考。優(yōu)選使用的表面活性劑的量為約0.02wt％到約2wt％，更優(yōu)選為約0.05wt％到約1.0wt％，基于泡沫塑料形成混合物的總重量。
也可以包括其它任選的添加劑。此類(lèi)添加劑的實(shí)例包括加工助劑，降粘劑，如1-甲基-2-吡咯烷酮、碳酸亞丙基酯，非反應(yīng)性和反應(yīng)性阻燃劑，分散劑，增塑劑，脫模劑，抗氧化劑，配伍劑；以及填料和顏料(如炭黑和硅石)。此類(lèi)添加劑的使用是本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的。
根據(jù)本發(fā)明公開(kāi)的方法制造泡沫塑料不需要顆粒成核劑，但是使用顆?；蚱渌珊藙┲苽涞呐菽芰虾头椒òㄔ诒景l(fā)明的范圍內(nèi)。
如上所述，泡沫塑料可以包括阻燃劑(也稱(chēng)為防火劑)，其可以是反應(yīng)性的或非反應(yīng)性的。合適的阻燃劑的實(shí)例為磷酸三甲苯酯、磷酸三(2-氯乙基)酯、磷酸三(2-氯丙基)酯和磷酸三(2，3-二溴丙基)酯。示例性的阻燃劑是Antiblazes80阻燃劑，其是購(gòu)自Rhodia，Inc.(Cranbury，New Jersey)的磷酸三(氯丙基)酯。反應(yīng)性阻燃劑的實(shí)例包括鹵素取代的磷酸酯，如氯菌酸衍生物、四溴鄰苯二甲酸酐及其衍生物，以及各種含磷多元醇。也可以使用無(wú)機(jī)或有機(jī)防火劑，如紅磷、氧化鋁水合物、三氧化銻、氧化砷、多磷酸銨和硫酸鈣、可膨脹石墨或氰尿酸衍生物，如三聚氰胺，或者兩種或多種防火劑的混合物，如多磷酸銨和三聚氰胺，以及，如需要，多糖如玉米淀粉和面粉，或者多磷酸銨、三聚氰胺和可膨脹石墨和/或如需要的芳香族聚酯，以增強(qiáng)得到的泡沫塑料產(chǎn)品的耐火特性。通常，每100重量份芳香族聚酯多元醇，可以使用2到50重量份，優(yōu)選5到25總重量份的一種或多種防火劑。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，Antiblaze80阻燃劑與多糖組合使用。例如，可以使用相等重量的Antiblaze80和多糖。
泡沫塑料還可以包括填料，包括有機(jī)和無(wú)機(jī)填料及增強(qiáng)劑。適合的無(wú)機(jī)填料包括硅酸鹽礦物，如層狀硅酸鹽(例如葉蛇紋石、蛇紋石、角閃石、閃石、纖蛇紋石以及滑石)；金屬氧化物，如高嶺土、鋁氧化物、鈦氧化物以及鐵氧化物；金屬鹽，如白堊、重晶石和無(wú)機(jī)顏料，如硫化鎘、硫化鋅以及玻璃；高嶺土(瓷土)、硅酸鋁以及硫酸鋇和硅酸鋁的共沉淀，以及天然和合成纖維礦物，如各種長(zhǎng)度的硅灰石、金屬和玻璃纖維。適合的有機(jī)填料包括炭黑、三聚氰胺、松脂、環(huán)戊二烯基樹(shù)脂、纖維素纖維、聚酰胺纖維、聚丙烯腈纖維、聚氨酯纖維和基于芳香族和/或脂肪族二羧酸酯的聚酯纖維以及碳纖維。
無(wú)機(jī)和有機(jī)填料可以單獨(dú)使用或以混合物使用，并且可以以0.1wt％到40wt％的量引入到芳香族聚酯多元醇泡沫塑料形成混合物或異氰酸酯部分中，所述量基于芳香族聚酯多元醇泡沫塑料形成混合物或異氰酸酯部分的重量。例如，可以將填料和異氰酸酯一起加料至“A”部分(異氰酸酯部分)，形成預(yù)聚物，然后與來(lái)自“B”部分的材料混合。
可以使用的其它常規(guī)添加劑的更多細(xì)節(jié)分別記載于J.H.Saunders和K.C.Frisch的High Polymers，第XVI卷和Polyurethanes，部分1和2，Interscience Publishers 1962和1964；以及Kunststoff-Handbuch，Polyurethane，第VII卷，Carl-Hanser-Verlag，Munich，Vienna，第1和第二版，1966和1983，在此將其公開(kāi)的內(nèi)容引入作為參考。
硬質(zhì)泡沫塑料可以通過(guò)在約0℃到約150℃的溫度下，將有機(jī)多異氰酸酯與多元醇和其它成分一起混合制備。任何混合順序都是可以接受的，條件是在基本上所有的多異氰酸酯與基本上所有的聚酯多元醇混合之前，多異氰酸酯與芳香族聚酯多元醇不開(kāi)始反應(yīng)。優(yōu)選在所有成分已經(jīng)混合之前，多異氰酸酯與芳香族聚酯多元醇不反應(yīng)。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，在混合設(shè)備中所有組分匯集的位置添加D-部分組分之前，B-部分與A-部分組分在擠出機(jī)中與發(fā)泡劑以短時(shí)間混合在一起，其中所述所有組分匯集的位置稱(chēng)為“混合頭”。另外，所有組分可以直接加料至混合頭。
泡沫塑料可以通過(guò)不連續(xù)或連續(xù)方法生產(chǎn)，例如在模具中或在傳送帶上，進(jìn)行發(fā)泡反應(yīng)并且隨后進(jìn)行固化。該泡沫塑料產(chǎn)品可以通過(guò)(a)使至少一個(gè)面層片材與泡沫塑料形成混合物接觸，以及(b)發(fā)泡該混合物適合地以泡沫層壓材料的形式生產(chǎn)。關(guān)于以層壓材料的形式制備泡沫塑料的方法，通過(guò)在沿著生產(chǎn)線(xiàn)傳送的面層片材上沉積泡沫塑料形成混合物，并且優(yōu)選在沉積的混合物上放置另一個(gè)面層片材，以連續(xù)方式方便地進(jìn)行。沉積的泡沫塑料形成混合物在合適的設(shè)備，如烘箱或加熱模具中，以約20℃到150℃的溫度方便地加熱固化。自由起發(fā)方法和限制起發(fā)方法均可以應(yīng)用于泡沫塑料生產(chǎn)中。
根據(jù)本發(fā)明所述方法制備的泡沫塑料的特征與由異氰脲酸酯制備的常規(guī)閉孔泡沫塑料相比，泡孔尺寸相對(duì)較小。據(jù)信小泡孔尺寸賦予了泡沫塑料某些優(yōu)點(diǎn)，包括根據(jù)ASTM C518測(cè)量的180天老化，以及根據(jù)CAN/ULC-S770測(cè)量的長(zhǎng)期耐熱性。
泡沫塑料的R值至少為約4.5R/in，優(yōu)選至少為約5.0R/in，更優(yōu)選至少為約5.5R/in，并甚至更優(yōu)選至少為約6R/in。
實(shí)施例以下實(shí)施例是為了進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明，而不應(yīng)認(rèn)為是對(duì)本實(shí)施例1-5以及對(duì)比實(shí)施例1-5描述了制備含有或不含糖類(lèi)以及包含水的發(fā)泡劑的泡沫塑料。實(shí)施例6-15描述了由多元醇、糖類(lèi)、包含水的發(fā)泡劑和異氰酸酯制備泡沫塑料。
實(shí)施例16-17描述了在商購(gòu)層壓機(jī)上由多元醇、糖類(lèi)、包含水的發(fā)泡劑和異氰酸酯制備泡沫塑料。
用于如實(shí)施例16和17中形成泡沫塑料的一種優(yōu)選方法可以參考示于圖1的設(shè)備加以說(shuō)明。該設(shè)備包括用于裝盛可發(fā)泡成分以及添加劑如表面活性劑、染料、發(fā)泡劑等的罐A、B、C和D。以對(duì)于給定混合物而言任何適當(dāng)?shù)牟⑶覂?yōu)選的方式用泡沫塑料形成混合物將罐裝滿(mǎn)。例如，在異氰脲酸酯泡沫塑料生產(chǎn)中，可以將泡沫塑料形成混合物分成三個(gè)液體組分，即多異氰酸酯混合物在罐A；多元醇、表面活性劑以及發(fā)泡劑(水)在罐B；任選的第二發(fā)泡劑，通常稱(chēng)為“增強(qiáng)”(augmenting)或“微調(diào)”(trimming)發(fā)泡劑在罐C；以及催化劑在罐D(zhuǎn)。這些罐分別連接到輸出管線(xiàn)1、2、3和4?？刂泼總€(gè)罐中成分的溫度以確保良好的工藝過(guò)程。管線(xiàn)1、2、3和4形成計(jì)量泵E、F、G和H的入口。該設(shè)備還裝備有任選的起沫劑的儲(chǔ)罐(未示出)。儲(chǔ)罐將起沫劑放入管道5，其開(kāi)口在管線(xiàn)5進(jìn)入管線(xiàn)1的“T”型交會(huì)處。管道5中的止逆閥6和球閥7確保材料不會(huì)倒流回起沫劑儲(chǔ)罐中。作為替代，起沫劑可以以同樣的方式加入管線(xiàn)2或管線(xiàn)3和4中。泵E、F和G分別通過(guò)管線(xiàn)8、9和10放料。罐C中的發(fā)泡劑與罐B中的B-部分組合物在靜態(tài)混合器I中靜態(tài)混合。管線(xiàn)8和11連接至擠出機(jī)J。任選地，可以通過(guò)計(jì)量重量進(jìn)料器K將計(jì)量的固體加入擠出機(jī)J。管線(xiàn)12和管線(xiàn)13通過(guò)柔性管線(xiàn)分別連接至混合頭L，管線(xiàn)13中是D-部分泵送的排出料。該設(shè)備還裝備有下部面層材料的輥M和上部面層材料的輥M′。當(dāng)僅使用下部面層材料時(shí)，可以用涂有脫模劑的纖網(wǎng)代替上部面層材料。該設(shè)備還裝備有計(jì)量輥N和N′以及烘箱O，該烘箱裝備有用于輸入和循環(huán)熱空氣的通氣口15和16。該設(shè)備還包括優(yōu)選均具有柔性外護(hù)套的引出輥P和P′，以及用于切斷側(cè)面的剩余材料的切斷裝置Q和用于將生產(chǎn)的面層泡沫塑料切斷形成限定長(zhǎng)度的切斷裝置R，由此生產(chǎn)非連續(xù)板面。
作為操作的實(shí)例，用有機(jī)多異氰酸酯裝罐A，用多元醇、發(fā)泡劑(水)和表面活性劑裝罐B，用替代或微調(diào)發(fā)泡劑裝罐C，以及用催化劑裝罐D(zhuǎn)。調(diào)節(jié)泵E、F、G和H的轉(zhuǎn)速，以得到罐A、B、C和D中所裝成分的所需比率，由此將這些成分分別通入管線(xiàn)1、2、3和4中。當(dāng)進(jìn)行起沫發(fā)泡過(guò)程時(shí)，將起沫劑注入計(jì)量泵E上游的管線(xiàn)1。罐B和罐C成分經(jīng)過(guò)管線(xiàn)9和10再發(fā)生混合。管線(xiàn)8和管線(xiàn)9向擠出機(jī)加料，擠出機(jī)的出口取道于管線(xiàn)12，由此管線(xiàn)12與管線(xiàn)13中的催化劑在混合頭L發(fā)生混合，并從那里沉積。借助于引出輥N和N′的旋轉(zhuǎn)，從輥M引出下部面層材料，而從輥M′引出上部面層材料。面層材料通入空轉(zhuǎn)輪送至旋轉(zhuǎn)計(jì)量輥N和N′間的輥隙。混合頭L在下面層上以圓形噴涂泡沫塑料。以這種方式，可以在計(jì)量輥N和N′間的輥隙的上游使材料的量保持均勻。此時(shí)復(fù)合結(jié)構(gòu)進(jìn)入烘箱O并沿著通常水平伸展的傳送帶傳送，該復(fù)合結(jié)構(gòu)包括下部和上部面層材料M和M′，其間具有可發(fā)泡混合物14。在烘箱O中時(shí)，在由通氣口15和16的熱空氣施加的熱的影響下，以及由于在催化劑存在下多元醇與異氰酸酯間的放熱反應(yīng)中產(chǎn)生的熱影響下，芯發(fā)生膨脹。通過(guò)改變通氣口15和16的熱空氣溫度，控制烘箱內(nèi)的溫度，以保證烘箱O內(nèi)的溫度保持在所需范圍，即100°F到300°F(38℃到149℃)，優(yōu)選175°F到250°F(79℃到121℃)。在烘箱施加的熱的影響下，泡沫塑料固化形成面層泡沫塑料17。然后產(chǎn)品17離開(kāi)烘箱O，穿過(guò)引出輥P和P′，并由側(cè)邊和縱向切割裝置Q和R切斷成限定長(zhǎng)度，由此形成非連續(xù)面板18產(chǎn)品。
上述設(shè)備的很多改進(jìn)對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是顯而易見(jiàn)的。例如，罐A、B和C可以裝備有制冷裝置，以在低溫保持反應(yīng)物。在一種改進(jìn)中，不將起沫劑傳送至管線(xiàn)1或2中，而是將其與罐A和/或B中的泡沫塑料形成成分混合。這種方法尤其有利于處理大量易揮發(fā)起沫劑，例如可以在特別改造(如增壓)的罐A和B中進(jìn)行分配，以控制含起沫劑配方。
未示出的另一種變化是添加可以加入設(shè)備的增強(qiáng)纖網(wǎng)。通常是直玻璃纖維的纖維玻璃纖維構(gòu)成優(yōu)選的纖網(wǎng)材料，該纖網(wǎng)材料的特征在于是長(zhǎng)的薄氈片。通過(guò)總體上根據(jù)記載于U.S.4,028,158實(shí)施例1中的泡沫塑料增強(qiáng)方法以及利用具有該實(shí)施例的液態(tài)可發(fā)泡混合物稠度的泡沫塑料形成混合物，將玻璃纖維氈片分布在泡沫塑料芯中。借助于引出輥的旋轉(zhuǎn)，從該輥牽引增強(qiáng)氈片通過(guò)計(jì)量輥的輥隙及下游，以在得到的結(jié)構(gòu)層壓材料中形成膨脹的增強(qiáng)材料。
在一種簡(jiǎn)化的變化中，可以不需要計(jì)量輥N和N′，通過(guò)將可發(fā)泡混合物均勻施加到下部面層M以及略微抑制泡沫塑料發(fā)泡，實(shí)現(xiàn)可發(fā)泡混合物的計(jì)量，這樣得到密度一致的泡沫塑料產(chǎn)品。
本發(fā)明中可以使用任何能用于生產(chǎn)建筑物板材的面層片材。其中合適的面層片材的實(shí)例包括牛皮紙、鋁、瀝青浸漬的氈和玻璃纖維氈片，以及兩種或多種上述材料的組合。
也可以使用含有或不含一個(gè)或多個(gè)面層的泡沫塑料用于管道絕熱、現(xiàn)場(chǎng)灌注應(yīng)用、泡沫塊料(bunstock)、噴霧泡沫塑料等。
該泡沫塑料可以在多種應(yīng)用中使用。在建筑工業(yè)中，其可以用作用于商用組合屋面應(yīng)用的層壓絕緣面板部件；用于板壁應(yīng)用的層壓絕緣面板；用于屋頂、管道和各種其它絕熱應(yīng)用的人工(從泡沫膠塊原料切斷)絕熱面板和構(gòu)造；用于屋頂、罐、管道、冰箱和墻壁的噴霧泡沫應(yīng)用；以及作為用于室內(nèi)裝飾布置和家具的仿木產(chǎn)品的部件。在制冷工業(yè)中，泡沫塑料可以用于現(xiàn)場(chǎng)灌注商用冷藏柜的絕熱。其還可以在用于冰庫(kù)和庫(kù)房絕熱的不連續(xù)面板層壓材料中使用。為了用于提供絕熱性，可以例如在載體基材上施加根據(jù)本發(fā)明公開(kāi)的方法制備的硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料。合適的基材包括例如用于供熱和/或通風(fēng)的管道、墻壁、組裝式墻壁的結(jié)構(gòu)元件。在一些實(shí)施方案中，可以形成一種夾層結(jié)構(gòu)，包括兩種或多種載體基材，在其之間插入硬質(zhì)泡沫塑料。載體基材可以由如金屬、混凝土、磚塊、木材、石膏板等組成。在其它實(shí)施方案中，可以使用單個(gè)載體基材，在形成泡沫塑料的成分之間反應(yīng)完成之前，在其上通過(guò)噴射施加泡沫塑料成分。例如，可以使用裝有反應(yīng)混合物的傳送裝置在所需位置施加泡沫塑料成分。這種應(yīng)用適合于在如冰箱的商品組裝過(guò)程中，現(xiàn)場(chǎng)灌注形成絕熱體。其它根據(jù)本發(fā)明公開(kāi)方法制備的泡沫塑料的應(yīng)用的用途和方法實(shí)例可以在美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)US 2001/0014387A1中找到，在此將其公開(kāi)的全部?jī)?nèi)容并入本發(fā)明作為參考。
在實(shí)施例1-5中，測(cè)量體積收縮％以確定相對(duì)的交聯(lián)程度。體積收縮％定義為發(fā)泡時(shí)與杯口切平的泡沫塑料在5-7天中于2100毫升塑料杯中收縮空出的體積百分?jǐn)?shù)。用水裝滿(mǎn)塑料杯中得到的空隙，同時(shí)牢固地將泡沫塑料維持在杯中。移除泡沫塑料，并且通過(guò)稱(chēng)量遺留在杯中的水確定空隙的體積。
以下參數(shù)用于定義發(fā)泡過(guò)程發(fā)泡混合時(shí)間-以秒為單位計(jì)量的通過(guò)機(jī)械攪拌器將泡沫塑料組分實(shí)際混合的時(shí)間。
發(fā)泡乳白期-以秒為單位計(jì)量的從成分的混合開(kāi)始到可見(jiàn)起沫反應(yīng)開(kāi)始的時(shí)間間隔。當(dāng)混合物轉(zhuǎn)變成乳白色或當(dāng)泡沫塑料剛好開(kāi)始起發(fā)時(shí)，反應(yīng)開(kāi)始。
發(fā)泡凝膠時(shí)間-以秒為單位計(jì)量的從多元醇與異氰酸酯組分混合開(kāi)始至達(dá)到可以從聚合物反應(yīng)物質(zhì)中抽出聚合物纖維或帶的聚合度的時(shí)間。
發(fā)泡不粘時(shí)間-以秒為單位計(jì)量的成分混合開(kāi)始與泡沫塑料表面不粘手或不粘木制壓舌板時(shí)之間的時(shí)間。
發(fā)泡起發(fā)時(shí)間-成分混合開(kāi)始與泡沫塑料在開(kāi)口容器中停止上升時(shí)之間的時(shí)間間隔。
所報(bào)道的多元醇1-4的“金屬酯化催化劑含量”包括殘余金屬酯化催化劑和金屬的乙醇酸鹽、羧酸鹽及其它配位化合物。
對(duì)比實(shí)施例1-5(CE1-CE5)和實(shí)施例1-5(EX1-5)以下實(shí)施例說(shuō)明添加和沒(méi)有添加糖類(lèi)、使用包含水的發(fā)泡劑制備的泡沫塑料。
使用一步法技術(shù)制備硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料。具體而言，將除異氰酸酯的所有成分混合在一起，然后添加異氰酸酯。然后使用裝備有用于指示時(shí)間的3″Conn葉片的2200rpm攪拌器攪拌最終的混合物，然后倒入2100毫升塑料杯中。泡沫塑料在收縮之前的標(biāo)稱(chēng)密度在1.7和1.9磅/立方英尺之間。使用的配方和得到的結(jié)果示于以下表1中。用于CE1-5和EX1-5的多元醇為商購(gòu)的芳香族聚酯多元醇Stepanol3152(The StepanCompany，Northfield，Illinois)，其羥值為322mg/KOH/g，酸值為2.4mg/KOH/g，平均官能度為2，以及平均分子量為350。實(shí)施例1-5和對(duì)比實(shí)施例1-5說(shuō)明了在三個(gè)不同發(fā)泡體系-水、HCFC-141b以及50/50異/環(huán)戊烷烴混合物中，在水和糖類(lèi)組分存在下的相對(duì)交聯(lián)。
表1
(1)Gold Medal General Purpose面粉或Bay State Milling面粉(14wt％水)(2)Argo玉米淀粉(11wt％水)(3)50/50wt％異/環(huán)戊烷共混物(4)Air Products Dabco 33LV聚氨酯催化劑(Air Products and Chemicals，Inc.，Allentown，Pennsylvania)(5)Air Products DC-193硅氧烷表面活性劑(Air Products and Chemicals，Inc.，Allentown，Pennsylvania)(6)磷酸三(2-氯丙基)酯，Antiblaze80，(Rhodia Inc.Cranbury，New Jersey)(7)Dow聚MDI 580N(The Dow Chemical Co.，Midland Michigan)(平均官能度為3.0)(8)Mondur MR(Bayer Corporation，Pittsburgh，Pennsylvania)(平均官能度為2.7)泡沫塑料注釋(a)控制在24小時(shí)內(nèi)完全癟泡(b)最初外觀為微細(xì)閉孔泡沫塑料的在對(duì)比實(shí)施例1中不使用水或糖類(lèi)制備的泡沫塑料顯示完全癟泡。與CE1相比，CE2顯示當(dāng)使用水時(shí)得到改善。
CE3和實(shí)施例2的對(duì)比表明，不使用糖類(lèi)時(shí)，隨著使用低官能度異氰酸酯，泡沫塑料的收縮顯著增加50％；即在沒(méi)有糖類(lèi)的情況下，使用Mondur MR，觀察到50％多的收縮。但是，隨著使用糖類(lèi)，在用高官能度異氰酸酯制備的泡沫塑料和用低官能度異氰酸酯制備的泡沫塑料之間，觀察不到收縮的差異。
實(shí)施例3與對(duì)比實(shí)施例4的對(duì)比說(shuō)明，不使用糖類(lèi)，對(duì)比實(shí)施例4中泡沫塑料的收縮比實(shí)施例3中用糖類(lèi)制備的泡沫塑料的收縮大100％。
實(shí)施例4與對(duì)比實(shí)施例4的對(duì)比說(shuō)明，當(dāng)使用烴/水發(fā)泡劑而不是HCFC發(fā)泡劑時(shí)，收縮明顯減少。實(shí)施例4和對(duì)比實(shí)施例5的對(duì)比說(shuō)明，在沒(méi)有糖類(lèi)的情況下，增加水/烴發(fā)泡劑體系中的水量50％，不會(huì)減少收縮。實(shí)施例4還說(shuō)明烴的存在使收縮減少。
實(shí)施例4和實(shí)施例5的對(duì)比說(shuō)明，烴的存在使收縮減少；實(shí)施例4顯示最小的收縮。
實(shí)施例6-15以下實(shí)施例說(shuō)明使用水發(fā)泡劑以及水與烴共發(fā)泡劑制備的泡沫塑料。
在EX6-EX15中，使用四種多元醇(多元醇1-4)制備泡沫塑料。
多元醇1制備如下。向裝有攪拌器、5級(jí)玻璃多孔板塔盤(pán)柱、冷凝器、熱電偶和真空系統(tǒng)的2升反應(yīng)器中加入409克二甘醇、1238克皂化值為387mg KOH/g，羥值為528mg KOH/g，酸值為1.49mgKOH/g以及游離二元醇含量為22％的乙二醇回收殘?jiān)?67克山梨糖醇的70％溶液、128克三乙醇胺柱底殘?jiān)?，?.54克Tyzor PC-42(E.I.du Pont de Nemours and Company，Wilmington，Delaware銷(xiāo)售的鈦酸酯催化劑)。加熱得到的反應(yīng)混合物大約1.5小時(shí)達(dá)到235℃，并在該溫度下保持大約7小時(shí)。在大約150℃開(kāi)始從山梨糖醇溶液中蒸餾出水。抽絕對(duì)真空到450毫米汞柱大約1小時(shí)。除去549克餾出物，得到具有以下性質(zhì)的多元醇1平均官能度2.7
羥值313.7mg/KOH/g平均分子量365酸值1.28mg/KOH/g粘度25℃下15,343厘沲金屬酯化催化劑含量以氧化物測(cè)量的約570ppm銻，以氧化物測(cè)量的約125ppm錳，以及以氧化物測(cè)量的約60ppm鈦酸鹽。
多元醇2制備如下。向裝有攪拌器、5級(jí)玻璃多孔板塔盤(pán)柱、冷凝器、熱電偶和真空系統(tǒng)的2升反應(yīng)釜中加入851克二甘醇、770克粗對(duì)苯二甲酸、326克山梨糖醇的70％溶液、1.65克Tyzor PC-42，和1.31克氧化銻。然后加熱得到的反應(yīng)混合物大約1.5小時(shí)達(dá)到230℃，并在該溫度下保持大約4.5小時(shí)。此時(shí)混合物是清澈的。然后將溫度降低到220℃，同時(shí)緩慢抽真空到大約155毫米汞柱。大約5小時(shí)后除去311克餾出物，得到具有以下性質(zhì)的多元醇2平均官能度2.7羥值338mg/KOH/g平均分子量365酸值1.75mg/KOH/g粘度25℃下20,637厘沲金屬酯化催化劑含量以氧化物測(cè)量的約1000ppm銻和以氧化物測(cè)量的約60ppm鈦酸鹽。
多元醇3制備如下。向裝有攪拌器、5級(jí)玻璃多孔板塔盤(pán)柱、冷凝器、熱電偶和真空系統(tǒng)的2升反應(yīng)釜中加入721克二甘醇、1105克低分子量(約8,000-10,000MW)聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(特性粘度為0.25dl/g，275ppm銻；2.0wt％間苯二酸；20ppm磷；1.7wt％二甘醇；5ppm有機(jī)調(diào)色劑)、273克山梨糖醇的70％水溶液和1.8克TyzorPC-42。然后加熱得到的反應(yīng)混合物大約1.5小時(shí)達(dá)到225℃，并在該溫度下保持大約9小時(shí)。然后抽真空到大約440mmHg，再繼續(xù)反應(yīng)大約一小時(shí)。除去在兩個(gè)步驟中的316克餾出物，得到具有以下性質(zhì)的多元醇3平均官能度2.7羥值401.2mg/KOH/g平均分子量365
酸值1.26mg/KOH/g粘度25℃下18,606厘沲金屬酯化催化劑含量以氧化物測(cè)量的約350ppm銻和以氧化物測(cè)量的約60ppm鈦酸鹽。
多元醇4制備如下。向裝有攪拌器、5級(jí)玻璃多孔板塔盤(pán)柱、冷凝器、熱電偶和真空系統(tǒng)的2升反應(yīng)釜中加入795克二甘醇、701克粗對(duì)苯二甲酸、232克山梨糖醇的70％溶液、110克三乙醇胺柱底殘?jiān)?.45克Tyzor PC-42和1.38克氧化銻。然后加熱得到的反應(yīng)混合物大約1.5小時(shí)達(dá)到210℃，并在該溫度下保持大約2.75小時(shí)，此時(shí)混合物是清澈的。然后將溫度升高到225℃，同時(shí)緩慢抽真空到大約260毫米汞柱。添加68克過(guò)量二甘醇以促進(jìn)除水。大約10小時(shí)后除去263克全部餾出物，得到具有以下性質(zhì)的多元醇4平均官能度2.7羥值299.5mg/KOH/g平均分子量365酸值2.31mg/KOH/g粘度25℃下15,562厘沲金屬酯化催化劑含量以氧化物測(cè)量的約1000ppm銻和以氧化物測(cè)量的約60ppm鈦酸鹽。
使用一步法技術(shù)由多元醇1-4制備硬質(zhì)泡沫塑料。具體的說(shuō)，將除異氰酸酯的所有成分混合在一起，然后添加異氰酸酯。然后使用裝備有用于指示時(shí)間的3″Conn葉片的2200rpm攪拌器攪拌最終的混合物，然后倒入8×8×8英寸盒子中。使用的配方和得到的結(jié)果示于以下表2中。
表2-在水/HC共發(fā)泡體系中發(fā)泡的泡沫塑料的性能
(1)Gold Medal General Purpose面粉或Bay State Milling面粉(14wt％水)(2)Argo玉米淀粉(11wt％水)(3)Karo牌輕玉米糖漿(4)50/50wt％異/環(huán)戊烷共混物(5)Air Products Dabco 33LV聚氨酯催化劑(Air Products andChemicals，Inc.，Allentown，Pennsylvania)(6)15％辛酸鉀(Shepard chemical)(7)Air Products K215催化劑(Air Products and Chemicals，Inc.，Allentown，Pennsylvania)(8)Air Products TMR-2催化劑(Air Products and Chemicals，Inc.，Allentown，Pennsylvania)(9)Air Products DC-193硅氧烷表面活性劑(Air Products andChemicals，Inc.，Allentown，Pennsylvania)(10)磷酸三(2-氯丙基)酯，Antiblaze80，(Rhodia Inc.Cranbury，New Jersey)(11)ESC-70A/B(32％水)(Rhodia Inc.，Cranbury，New Jersey)(12)Dow聚MDI 580N(The Dow Chemical Co.，Midland Michigan)(13)Mondur 489(Bayer Corporation，Pittsburgh，Pennsylvania)(14)切斷時(shí)試樣固化不論使用100％水發(fā)泡劑還是水/烴發(fā)泡體系，表2的所有泡沫塑料的閉孔含量均大于90％。相對(duì)于其密度，泡沫塑料還顯示出預(yù)料不到的耐熱性和自由起發(fā)壓縮強(qiáng)度。在使用固態(tài)糖類(lèi)和液態(tài)糖類(lèi)之間，觀察不到明顯的不同。同樣，除少量硅氧烷表面活性劑之外，使用離子和非離子型表面活性劑也未產(chǎn)生可檢測(cè)的差異。
實(shí)施例6和7中公開(kāi)的泡沫塑料是使用100％水作為發(fā)泡劑制備的。泡沫塑料在紙箱載體上形成，可以看出當(dāng)從載體切掉實(shí)施例6中的泡沫塑料時(shí)，在切割面的泡沫塑料泡孔發(fā)生破裂和/或釋放出殘留的二氧化碳，引起泡沫塑料收縮和扭曲。
實(shí)施例8說(shuō)明了使用液態(tài)糖類(lèi)(玉米糖漿)制備的低指數(shù)聚氨脂泡沫塑料的性能。相對(duì)于其密度，該泡沫塑料顯示100％閉孔和預(yù)料不到的耐熱性。
實(shí)施例9說(shuō)明了相對(duì)于其極低的密度，低指數(shù)泡沫塑料的閉孔含量高、密度相對(duì)較低、壓縮強(qiáng)度優(yōu)異以及耐熱性良好。
實(shí)施例10和11說(shuō)明使用面粉作為糖類(lèi)來(lái)源。
實(shí)施例7和12說(shuō)明使用可供選擇的表面活性劑，如Rhodia ESC-70A/B，一種專(zhuān)屬于Rhodia的非離子和陰離子表面活性劑的混合物。
相對(duì)于其密度，該泡沫塑料具有優(yōu)異的閉孔含量、自由起發(fā)壓縮強(qiáng)度以及略微較低的耐熱性。
實(shí)施例13-15說(shuō)明聚異氰脲酯(PIUR)泡沫塑料的形成，使用面粉、玉米淀粉以及玉米糖漿作為糖類(lèi)來(lái)源。作為本發(fā)明使用的術(shù)語(yǔ)，PIUR泡沫塑料是異氰酸酯指數(shù)為約3.0或更少的泡沫塑料。該泡沫塑料的壓縮強(qiáng)度大于27.5磅/平方英寸，并且閉孔含量大于96％。
實(shí)施例16和17制備層壓材料結(jié)構(gòu)層壓材料由示于表1的成分及用量制備。采用自由起發(fā)方法。對(duì)于每個(gè)結(jié)構(gòu)層壓材料，將B-部分(多元醇)組分加入罐B，D-部分(催化劑)組分加入罐D(zhuǎn)，C-部分(發(fā)泡劑)組分加入罐A，以及A-部分(聚MDI)組分加入罐A。實(shí)施例1至9的層壓材料使用玻璃纖維氈片面層。
在所有情況下，C-部分組分在與A-部分組分混合之前，與B-部分組分靜態(tài)混合。將A-部分組分加料至以大約650RPM旋轉(zhuǎn)的擠出機(jī)(J)的一端，并且在擠出機(jī)中與B-部分組分混合大約5到10秒鐘。在實(shí)施例3和5中，還將固態(tài)糖類(lèi)(面粉)加入擠出機(jī)，并在與B-部分和D-部分組分混合之前，與A-部分組分混合。在混合頭中，D-部分組分與其它脫離擠出機(jī)的泡沫塑料組分混合。該混合頭是一種螺旋槽混合頭組合件，轉(zhuǎn)速在大約5000到6000RPM之間。將上部和下部纖維玻璃氈片面層一起加料至計(jì)量輥M和M′的輥隙。泡沫塑料形成混合物被計(jì)量并沉積在下部面層上。層壓材料經(jīng)過(guò)層壓機(jī)烘箱(O)，其中烘箱的傳送帶條板上升及下降，以確定最終產(chǎn)品厚度。切斷層壓材料板，以生產(chǎn)實(shí)施例16和17的泡沫塑料板。泡沫塑料板的性能在表3中給出。除泡孔尺寸之外，使用本文標(biāo)明的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法。如上文所述，使用掃描電子顯微鏡(SEM)成像的圖像分析確定泡孔尺寸。作為泡孔尺寸測(cè)量結(jié)果隨測(cè)量技術(shù)的可變性的說(shuō)明，使用根據(jù)共焦分析的光學(xué)測(cè)量對(duì)實(shí)施例3、6a和10中制備的泡沫塑料中的泡孔尺寸進(jìn)行測(cè)量。得到的測(cè)得結(jié)果分別為根據(jù)SEM為122微米以及根據(jù)共焦分析為45微米；根據(jù)SEM為107微米以及根據(jù)共焦分析為43微米；和根據(jù)SEM為151微米以及根據(jù)共焦分析為49微米。
表3產(chǎn)品結(jié)構(gòu)層壓材料成分(全部聚合物的wt％)EX16 EX17“A”組分聚合異氰酸酯(1)48.50 58.34“B”組分多元醇A(2)38.42多元醇B(3)28.22水 1.03 1.45TCPP(4)3.65 3.53DC-193(5)0.85 0.85有機(jī)填料(6)干重 3.21 3.53“C”組分異/環(huán)戊烷(7)4.42 2.82“D”組分Dabco 33LV(8)0.39Polycat P-18(9)0.62辛酸鉀(10)0.93乙酸鉀(11)0.21全部 100100指數(shù) 1.05 1.36泡沫塑料性能板厚(英寸) 1.5 1.5芯密度(12)2.06 1.71閉孔％(ASTM D2856) 89.2 49.2壓縮強(qiáng)度(psi)(ASTM D1621) 17.1 14.2SEM泡孔尺寸(微米) 122 133光學(xué)(共焦)分析泡孔尺寸(微米)45 NTk-值(ASTM C518)(BTU.in/ft2-hr-F°)1周 0.1460.169180天(13)0.1580.1899量熱計(jì)(FM4450) NT 通過(guò)注釋NT表示沒(méi)有測(cè)試(1)Bayer Mondur 489(Bayer Corporation，Pittsburg，Pennsylvania)(2)芳香族聚酯多元醇，特征在于官能度為2.7-3.0，羥值(OHN)為347，酸值(AN)為2.06，25℃粘度為～8McPs(3)芳香族聚酯多元醇，特征在于官能度為2.7-3.0，羥值(OHN)為343，酸值(AN)為2.3，25℃粘度為～16McPs(4)磷酸三(2-氯丙基)酯；Rhodia Antiblaze 80(Rhodia Inc.Cranbury，New Jersey)(5)Air Products的硅氧烷表面活性劑(Air Products andChemicals，Inc.，Allentown，Pennsylvania)(6)Bay State Milling面粉(14％水分)(Bay State MillingCompany，Quincy，Massachusetts)(7)50/50wt％異戊烷/環(huán)戊烷混合物(8)Air Products的聚氨酯催化劑(Air Products and Chemicals，Inc.，Allentown，Pennsylvania)(9)Air Products的聚氨酯催化劑(Air Products and Chemicals，Inc.，Allentown，Pennsylvania)(10)15％辛酸鉀(K-15)(The Shepperds Chemical Company，Norwood，Ohio)(11)48％乙酸鉀(Pelron 9648)(The Eie′Corporation，Lyons，Illinois)(12)芯密度定義為切掉面層的泡沫塑料的中心質(zhì)量的60％(13)在實(shí)驗(yàn)室溫度和濕度條件環(huán)境中老化180到190天將樣品切片，制備用于SEM成像的表面。使用JEOL840SEM采集圖像。圖像僅僅是切片上表面的圖像，并提供每個(gè)泡孔邊界起點(diǎn)的指示。使用SEM采集的圖像測(cè)量泡孔的長(zhǎng)軸。然后可以計(jì)算平均泡孔尺寸。平均“等效直徑”也可以用于描述泡孔尺寸。每個(gè)樣品隨機(jī)選取十個(gè)泡孔計(jì)算樣品的縱橫比值。
圖2是根據(jù)實(shí)施例3生產(chǎn)的泡沫塑料的光學(xué)共焦顯微照片圖像。圖3是根據(jù)實(shí)施例3生產(chǎn)的泡沫塑料的掃描電子顯微照片。
根據(jù)本發(fā)明在反應(yīng)混合物中使用多于商用泡沫塑料中7到10倍的典型水含量制備的泡沫塑料層壓材料，與這類(lèi)商用泡沫塑料相比，在耐熱性方面是有利的。關(guān)于水含量用于參考的商用配方是由Kosa在其關(guān)于Kosa Terate3522芳香族聚酯多元醇的技術(shù)快報(bào)(技術(shù)快報(bào)，第3頁(yè))中推薦的層壓材料配方。
實(shí)施例16和17說(shuō)明了1.5英寸聚氨酯加標(biāo)泡沫塑料層壓材料，其使用含有典型水含量分別為約7倍和10倍的起泡混合物的水/戊烷發(fā)泡體系。實(shí)施例16和17中制備的層壓材料的180天老化k因子分別為0.158和0.1899，R/in值分別為6.33和5.26。
因此，即使在本發(fā)明泡沫塑料制備中使用比已知商用泡沫塑料制備中高得多的水含量，與那些商用泡沫塑料相比，根據(jù)本發(fā)明公開(kāi)的方法生產(chǎn)的泡沫塑料仍具有熱性能。這是出乎預(yù)料的，因?yàn)橥ǔｎA(yù)期采用與本發(fā)明方法中所用同樣高的水含量將會(huì)得到更高的k因子和更低的R值。
權(quán)利要求
1.一種用于形成硬質(zhì)閉孔泡沫塑料的方法，該泡沫塑料具有約0.8到約3.0的異氰酸酯指數(shù)，該方法包括使混合物反應(yīng)，該混合物包括(a)平均官能度為約3.0或更少、羥值超過(guò)100mg/KOH/g以及平均分子量小于3000的芳香族聚酯多元醇；(b)基于所述混合物的總重量，約1wt％到約30wt％的糖類(lèi)；(c)包含水的發(fā)泡劑；(d)異氰酸酯。
2.權(quán)利要求1的方法，其中異氰酸酯指數(shù)為約2.7或更少。
3.權(quán)利要求1的方法，其中所述泡沫塑料的絕緣R值為至少約4.5。
4.權(quán)利要求1的方法，其中所述糖類(lèi)的量為所述混合物的約2到約10wt％。
5.權(quán)利要求1的方法，其中所述糖類(lèi)的量為所述混合物的約3到約5wt％。
6.權(quán)利要求1的方法，其中所述糖類(lèi)是多糖。
7.權(quán)利要求6的方法，其中所述多糖為選自淀粉和面粉的形式。
8.權(quán)利要求1的方法，其中所述糖類(lèi)為糖漿的形式。
9.權(quán)利要求8的方法，其中所述糖漿為玉米糖漿。
10.權(quán)利要求1的方法，其中所述糖類(lèi)是單糖。
11.權(quán)利要求1的方法，其中所述糖類(lèi)選自木糖、甘露糖醇和山梨糖醇。
12.權(quán)利要求1的方法，其中所述糖類(lèi)包括山梨糖醇。
13.權(quán)利要求1的方法，其中所述泡沫塑料是異氰酸酯指數(shù)為約0.8到約2.5的聚氨酯泡沫塑料。
14.權(quán)利要求1的方法，其中所述泡沫塑料是異氰酸酯指數(shù)為約1.0到約1.7的聚異氰脲酸酯泡沫塑料。
15.權(quán)利要求1的方法，其中所述異氰酸酯指數(shù)為約1.0到約1.3。
16.權(quán)利要求1的方法，其中所述多元醇的平均官能度為2.5或更小。
17.權(quán)利要求1的方法，其中所述多元醇的平均官能度為2.3或更小。
18.權(quán)利要求1的方法，其中所述異氰酸酯的平均官能度為2.7或更小。
19.權(quán)利要求1的方法，其中所述發(fā)泡劑進(jìn)一步包括烴。
20.權(quán)利要求1的方法，其中所述發(fā)泡劑基本上由水組成。
21.一種硬質(zhì)閉孔泡沫塑料，以包括使混合物反應(yīng)的方法形成，所述混合物包括(a)平均官能度為約3.0或更少、羥值超過(guò)100mg/KOH/g以及平均分子量小于3000的芳香族聚酯多元醇；(b)基于所述混合物的總重量，約1wt％到約30wt％的糖類(lèi)；(c)包含水的發(fā)泡劑；和(d)異氰酸酯；所述泡沫塑料的指數(shù)為約0.8到約3.0。
22.權(quán)利要求21的泡沫塑料，其中異氰酸酯指數(shù)為約2.7或更少。
23.權(quán)利要求21的泡沫塑料，其中所述泡沫塑料的絕緣R值為至少約4.5。
24.權(quán)利要求21的泡沫塑料，其中所述糖類(lèi)的量為所述混合物的約2到約10wt％。
25.權(quán)利要求21的泡沫塑料，其中所述糖類(lèi)的量為所述混合物的約3到約5wt％。
26.權(quán)利要求21的泡沫塑料，其中所述糖類(lèi)是多糖。
27.權(quán)利要求21的泡沫塑料，其中所述多糖為選自淀粉和面粉的形式。
28.權(quán)利要求21的泡沫塑料，其中所述糖類(lèi)為糖漿的形式。
29.權(quán)利要求21的泡沫塑料，其中所述糖漿劑為玉米糖漿。
30.權(quán)利要求21的泡沫塑料，其中所述糖類(lèi)是單糖。
31.權(quán)利要求21的泡沫塑料，其中所述糖類(lèi)選自木糖、甘露糖醇和山梨糖醇。
32.權(quán)利要求21的泡沫塑料，其中所述糖類(lèi)包括山梨糖醇。
33.權(quán)利要求21的泡沫塑料，其中所述泡沫塑料是異氰酸酯指數(shù)為約0.8到約2.5的聚氨酯泡沫塑料。
34.權(quán)利要求21的泡沫塑料，其中所述泡沫塑料是異氰酸酯指數(shù)為約1.0到約1.7的聚異氰脲酸酯泡沫塑料。
35.權(quán)利要求21的泡沫塑料，其中所述異氰酸酯指數(shù)為約1.0到約1.3。
36.權(quán)利要求21的泡沫塑料，其中所述多元醇的平均官能度為2.5或更小。
37.權(quán)利要求21的泡沫塑料，其中所述多元醇的平均官能度為2.3或更小。
38.權(quán)利要求21的泡沫塑料，其中所述異氰酸酯的平均官能度為2.7或更小。
39.權(quán)利要求21的泡沫塑料，其中所述發(fā)泡劑進(jìn)一步包括烴。
40.權(quán)利要求21的泡沫塑料，其中所述發(fā)泡劑基本上由水組成。
全文摘要
提供由聚酯多元醇制備的硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料及其制備方法。該泡沫塑料通過(guò)使混合物反應(yīng)制備，所述混合物包括平均官能度為約3.0或更小、羥值超過(guò)100mg/KOH/g以及平均分子量少于3000的芳香族聚酯多元醇，約1wt％到約30wt％的糖類(lèi)，發(fā)泡劑，以及異氰酸酯；并且所述泡沫塑料的異氰酸酯指數(shù)為約0.8到約3.0。與根據(jù)其密度預(yù)期的性能相比，該泡沫塑料具有高閉孔含量和高自由起發(fā)壓縮強(qiáng)度以及略微低的耐熱性。
文檔編號(hào)C08G18/32GK1753923SQ200380109978
公開(kāi)日2006年3月29日 申請(qǐng)日期2003年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月30日
發(fā)明者T·A·巴伯 申請(qǐng)人:納幕爾杜邦公司