[发明专利]含硅酮的多异氰酸酯泡沫

说明书

本发明涉及基于有机硅化合物的发泡性组合物，涉及具有低密度的含硅酮的多异氰酸酯泡沫，并涉及它们的制备方法。

尽管近些年来就改进聚合物泡沫的阻燃性而言并不缺少深入的研究活动，但在市场上仍然不能够得到可实现强阻燃性的PU泡沫。

出现的制备阻燃聚氨酯泡沫的一条相对成功的途径是聚异氰脲酸酯化学方面的。这种泡沫的制备通常涉及多异氰酸酯与含有对异氰酸酯基团具有反应性的氢原子的化合物的反应，例如聚丙二醇，其中异氰酸酯的指数为至少180。在所述反应中，在三聚催化剂存在下，氨基甲酸酯结构的形成也伴随着异氰脲酸酯结构的形成。所得聚异氰脲酸酯(PIR)泡沫典型地是闭孔的硬质泡沫，在所有类型的聚氨酯泡沫中，就阻火性而言其表现出最佳的阻火性能。

一般来说，在硬质多异氰酸酯泡沫的制备中，催化剂中不仅要使用通常为胺的发泡催化剂和凝胶催化剂，而且也使用三聚催化剂。另外，现有技术中也发现了由不同催化剂的混合物构成的催化剂体系。这些硬质PIR泡沫常常使用物理和化学发泡剂制备。所用的物理发泡剂包括例如氯氟烃类(CFC)、氢氯氟烃类(HCFC)、烃类以及液体二氧化碳，而所用的化学发泡剂主要是水和羧酸。

尽管硬质PIR泡沫已经具有了相对较好的耐火性能，但就改进而言仍然具有较大的需求，因为需要添加高含量的阻燃剂，以便得到优化的阻火效果。这种阻燃剂会不利地影响所得泡沫的机械性能，而且进一步来说，其并不总是毒物学上无危险的。

因此，满意的是得到这样的硬质泡沫，其特征在于该泡沫具有改进的耐火性能、良好的机械性质、低的泡沫密度，并且可以在不用加入阻燃剂下使用。

一种实现阻燃PU泡沫的途径是采用硅酮-聚氨酯泡沫。在这种泡沫中，标准PU泡沫体中所使用的高度可燃性的多元醇组分被不太可燃的OH-封端的硅氧烷所替代。通过使用硅酮-聚氨酯共聚物，即，也含有聚氨酯单元和/或脲单元的聚硅氧烷的共聚物，就可以开发出这种类型的防火泡沫材料，该泡沫材料具有根据具体应用精确定制的新的性质组合。

关于此点可以参考例如EP 1485419B1，其描述了从烷胺基或烷羟基封端的硅油和二异氰酸酯来制备硅酮-聚氨酯泡沫，该制备方法被称为“一步”法工艺。此外，DE 102006013416A1也描述了从预聚物制备硅酮-PU泡沫，该预聚物是在基于溶剂的操作中在烷胺基或烷羟基封端的硅油和二异氰酸酯的基础上得到的。

迄今为止已描述的结合硅酮-聚氨酯泡沫的特征在于，其是基于硅氧烷制备的，该硅氧烷是直链的，或仅具有非常轻微的、但也是统计意义上的侧链中的支化。就此直链硅氧烷链而言，发泡期间的起泡(rise)阶段并未伴随摩尔质量的增加，并且在该起泡阶段粘度增加相对较慢，这意味着聚合物基体甚至在发泡反应结束后通常也是微流动的，因此，在泡沫固化完成之前细小的泡孔结构仍会坍塌。即使仅有小部分的泡孔结构自身坍塌，结果也会是粗糙且不规则的泡孔分布。

为了抗衡使用直链多元醇组分时的泡孔坍塌，连接单个泡沫泡孔的孔撑必须不低于起泡阶段中的临界直径。因此，保证仍是流动的聚合物基体将能够抗衡泡沫结构坍塌的危险。但是，如果所选的需要的泡沫密度太低，那么泡孔孔撑将会在起泡阶段不断变薄，直到最终其变得太软，以至于不能够稳定泡孔结构。因此，通常直链的硅氧烷只会得到密度远高于100kg/m³的硅酮-PU泡沫。