[发明专利]绝热的基于基异氰酸酯的泡沫体

说明书

本申请要求2008年1月17日提交的美国临时申请61/021682的优先权。

本发明涉及制备基于异氰酸酯的硬质泡沫体中有用的多元醇，和由这些多元醇制备的硬质泡沫体。

基于异氰酸酯的硬质泡沫体数十年来广泛用作绝缘泡沫体，用于器具和其他应用，以及各种其他用途。在多异氰酸酯和一种或多种多元醇，多胺或氨基醇化合物的反应中，制备这些泡沫体。多元醇，多胺，或氨基醇化合物可表征为相对于异氰酸酯反应性基团当量范围为最多约300和每个分子平均具有大于三个羟基和/或氨基。当反应进行时，在产生气体的发泡剂存在下进行反应。气体使反应混合物膨胀并赋予泡孔结构。

最初，选择的发泡剂是“硬”氯氟烃(CFC)，例如三氯氟甲烷或二氯二氟甲烷。这些CFC非常容易加工且产生绝热性能非常好的泡沫体。然而，CFC发泡剂由于造成环境问题被淘汰。

已经用其他发泡剂，例如氢氟烃、低沸点烃、氢氯氟烃、醚化合物和水(它与异氰酸反应，产生二氧化碳)替代CFC。对于大部分来说，这些替代的发泡剂与其CFC前辈(predecessor)相比，是不那么有效的绝热体。泡沫体提供绝热的能力常常用术语“k-因子”表达，k因子是单位时间内通过单位面积泡沫体转移的热量的量度，同时考虑泡沫体的厚度和在泡沫体厚度上所施加的温差。使用替代的发泡剂产生的泡沫体往往具有比使用“硬”CFC发泡剂产生的那些泡沫体高的k因子。这迫使硬质泡沫体生产者以其他方式改性其泡沫体配制物，以补偿因发泡剂变化导致的绝热值损失。许多这些改性集中在降低泡沫体内的泡孔大小。尺寸小的泡孔倾向于提供较好的绝热性能。

已发现，为改进k因子而改性硬质泡沫体配制物常常倾向于以非所需的方式影响配制物的加工特征。配制物的加工特征是重要的，特别是在原地倾倒(pour-in-place)的应用例如器具(appliance)用泡沫体中。例如，冰箱和冷冻机箱室通常通过部分组装外壳和内部衬里并将它们保持在原位，以便在它们之间形成空腔来绝缘。这常常使用夹具或其他装置来进行。将泡沫体配制物引入到空腔内，在此使其膨胀，填充该空腔。泡沫体为该组件提供绝热并赋予结构强度。泡沫体配制物固化的方式在至少两个方面来说是重要的。第一，泡沫体配制物必须快速固化，形成尺寸稳定的泡沫体，以便最终的箱室可从夹具中取出。这一特征通常称为“脱模”时间，且直接影响可产生箱室时的速度。

另外，体系的固化特征影响称为“流动指数”或简称“流动”的性能。如果允许在最小局限下膨胀的话泡沫体配制物将膨胀到一定密度(称为“自由起发密度”)。当配制物必须填充冰箱或冷冻机箱室时，其膨胀多少受一些方式局限。泡沫体必须在窄的空腔内主要在竖直方向(而不是水平方向)上膨胀。结果，配制物必须克服其显著量的自重来膨胀。泡沫体配制物还必须在角落周围流动并进入到壁腔的所有部分内。另外，空腔常常具有有限的通气口(venting)或者没有通气口，结果在空腔内的大气可在膨胀的泡沫体上产生额外的压力。由于这些局限性，因此需要比单独的自由起发密度预期的更大量的泡沫体配制物填充空腔。最小填充空腔所需的泡沫体配制物量可表示为最小填充密度(配制物的重量除以空腔的体积)。最小填充密度与自由起发密度之比是流动指数。流动指数理想地为1.0，但在商业实际的配制物中，大约为1.2-1.8。在所有其他情形相同的情况下，优选较低的流动指数，因为在需要较小重量的泡沫体时，原料成本较低。

为有利于低k因子对泡沫体配制物的改性往往对脱模时间、流动指数或两者产生负面影响。因此，尽管开发了k因子紧密地匹配常规CFC基配制物的配制物，但由于生产率较低(较长的脱模时间)、原料成本较高(较高的流动指数)或二者，使用这些配制物的总成本常常较高。

所期望的是提供具有低流动指数和短脱模时间的低k因子泡沫体的硬质泡沫体配制物。

对于许多应用，还期望多元醇具有合理的低粘度。用于硬质泡沫体应用的胺引发的多元醇常常具有很高的粘度，这使得它们难以处理和加工。

在一个方面中，本发明是1，2-苯二胺和环氧丙烷、环氧乙烷或环氧丙烷和环氧乙烷的混合物的加合物，该加合物的每个分子平均具有2.8-4.0个羟基，每个分子具有0.0-1.0个仲氨基，每个分子具有0-0.2个伯氨基，和相对于每一活性氢原子的当量为约60-250。

本发明还涉及制备基于异氰酸酯的硬质泡沫体的方法，该方法包括：

a)形成含至少下述的反应性混合物：

1)本发明的1，2-苯二胺的加合物，或其与至少一种其他多元醇的混合物，条件是这一多元醇混合物含有至少5重量％的1，2-苯二胺加合物；