[发明专利]含有正戊烷的储存稳定的多元醇混合物

说明书

发明领域

本发明涉及用于生产聚氨酯泡沫材料的多元醇组合物，该组合物包含(a)多元醇，该多元醇中至少25重量％来自天然油，以及(b)正戊烷。这些多元醇组合物是储存稳定的(即至少在90天的时间内不会分离)。

发明背景

在过去十年，人们对天然油多元醇(NOP)以及它们用作原料制备聚氨酯越来越感兴趣。至少部分基于可再生植物油的NOP的应用预期将会增加，因为这些多元醇被认为比石油基材料更理想。但是，直到目前，能够获得的NOP具有一些缺点，这些缺点限制了它们的应用。大部分商购的NOP具有较低的羟基官能度和较高的当量重量，这使得它们最适用于固体聚氨酯和软质泡沫材料。因为大部分这些多元醇主要是基于脂肪酸甘油三酯，因此NOP与常规的聚醚和聚酯多元醇相比具有截然不同的溶解性特征。这些NOP的脂肪酸部分可以提高它们与烃类发泡剂如环戊烷、异戊烷和正戊烷的溶解性，但是同时可能限制它们与常规多元醇的相容性。其它可商购的NOP可能与常规多元醇具有良好的溶解性，但是与烃类发泡剂不具有良好的溶解性。

天然油多元醇(NOP)是由来自农业的大豆油或蓖麻油之类的可再生原料生产的多元醇。它与石化产品不同，石化产品是基于化石，因此是不可再生的。NOP引起人们的兴趣是因为在某些市场中终端用户越来越希望生产对环境友好的制品。满足该需要的一种途径是提高制品中可再生或生物基部分的含量，从而降低它们的石化产品含量。提高可再生含量会是非常重要的一些市场是建筑、汽车和家具。

另外，美国联邦政府采购程序(U.S.Federal Procurement Process)具有生物基的产品优先于石油基的产品的条款。例如，对于墙壁建造，美国农业部(U.S.Department of Agriculture，USDA)已经提出，对联邦政府采购来说最低生物基含量8％归类为生物基产品。为了有助于使生物基含量的报导标准化，ASTM已经出版了简报，其中包含有关的定义以及确定制品生物基含量的例子。

因为这些创始工作，许多新的生物基多元醇被推出作为增加各种产品中可再生含量的方法。至少部分由植物油得到的NOP的许多例子以及它们在聚氨酯泡沫用品中的应用已经得到公开。

但是，天然油不是唯一的可用于生产生物基多元醇的生物基材料的来源。适用于硬质泡沫材料用品的蔗糖基聚醚多元醇已经被采用了多年，这些蔗糖基聚醚多元醇的可再生含量最高达约30％。但是，在由这些多元醇制备硬质泡沫材料中，泡沫材料的总可再生含量降到较低的水平，使它们不符合USDA提出的准则。为了使硬质泡沫材料的生物基含量达到最大，必须提高多元醇的生物基含量。通过开发可再生含量在40-70％范围内的NOP，应该可以生产可再生含量约为10-15％或更高的硬质泡沫材料。

但是，只要泡沫材料的性能仍然是可以接受的，则在硬质泡沫材料中使用NOP就是唯一感兴趣的工作。根据预定应用，最重要的性能特征可能包括绝缘能力、机械性能或耐久性。例如，许多硬质泡沫材料的主要功能是绝热，从而降低能耗。如果使用NOP制备泡沫材料反而会影响绝热能力，则总的结果就可能增加能耗以补偿内部绝热性能，导致石油用量增加。同样，如果需要更高的泡沫密度以得到所需的性质，则总的结果就可能增加石化产品用量，甚至同时增加生物基含量。

基于天然油的多元醇已经采用了一段时间，但是它们用于硬质绝热泡沫材料还是有限的。许多可商购的天然油多元醇比通常用于制备硬质泡沫材料的多元醇具有更低的官能度和更高的当量重量。可获得的NOP与发泡剂或其它多元醇的溶解性缺乏会在配制时造成许多困难。虽然商品NOP通常与烃类发泡剂如戊烷或与常规聚醚和聚酯多元醇具有良好的溶解性，但是它们通常不能同时与常规聚醚或聚酯多元醇和烃类发泡剂具有良好的溶解性。

对于可用于制备硬质聚氨酯泡沫材料的材料，通常由多元醇、发泡剂和添加剂组成的树脂混合物必须是相稳定的。可以就在发泡之前，将各组分作为第三物流加入，从而使用具有有限的溶解性的组分，但是大部分制造商没有合适的设备来进行此操作。用于制备硬质聚氨酯泡沫材料的常规多元醇是比较亲水的，与水、其它多元醇和含卤发泡剂如HFC 245fa和HFC134a表现出合理的溶解性。但是，它们通常与环戊烷表现出有限的溶解性，甚至对正戊烷表现出更差的溶解性。

在戊烷中，环戊烷具有最佳的溶解性，并且具有戊烷异构体中最低的蒸气导热率。因此，环戊烷已经成为戊烷异构体中最优选的用作泡沫材料发泡剂的物质。