[发明专利]用于硬质聚氨酯泡沫体的含有邻环己烷二胺引发的多元醇的多元醇共混物

说明书

本申请要求2008年7月30日提交的美国临时专利申请61/084,653的优先权。

技术领域

本发明涉及可用于制造硬质聚氨酯泡沫体(rigid polyurethane foams)的多元醇(polyols)以及由这些多元醇制造的硬质泡沫体。

背景技术

硬质聚氨酯泡沫体已经在器具(appliance)和其它应用中用作绝缘泡沫体，以及在各种其它用途中广泛使用了几十年。这些泡沫体可通过聚异氰酸酯和一种或多种多元醇、多胺(polyamine)或氨基醇化合物的反应来制备。可将所述多元醇、多胺或氨基醇化合物表征为：具有每异氰酸酯反应性基团至多约300当量(equivalent weight)，以及平均每分子超过三个异氰酸酯反应性基团。反应在发泡剂的存在下进行，所述发泡剂在反应进行时产生气体。所述气体使反应混合物膨胀并赋予微孔结构。

起初，选择的发泡剂是“硬”氯氟烃(CFC)如三氯氟甲烷或二氯二氟甲烷。这些CFC非常容易加工并产生具有非常良好的隔热(thermal insulation)性质的泡沫体。然而，因为环境忧虑，已经逐步停止采用CFC发泡剂。

CFC已经被其它发泡剂替代，例如氢氟烃(hydrofluorocarbon)、低沸点烃、氢氯氟烃(hydrochlorofluorocarbon)、醚化合物和水(其与异氰酸酯反应产生二氧化碳)。在大多数情况下，这些替代的发泡剂与它们的CFC前任相比为效果较差的隔热体。泡沫体提供隔热性的能力经常用“k系数”来表达，k系数是在考虑到泡沫体厚度和跨越泡沫体厚度所的温差的情况下，每单位时间热量传递每单位面积泡沫体的量度。与使用“硬”CFC发泡剂制造的泡沫体相比，使用替代发泡剂制造的泡沫体往往具有较高k系数。这迫使硬质泡沫体制造商以其它方式修改它们的泡沫体制剂，以补偿发泡剂的改变所导致的隔热值损失。这些修改中的许多集中于降低泡沫体中的泡孔尺寸(cell size)。更小尺寸的泡孔往往提供更好的隔热性质。

已经发现，对改进k系数的硬质泡沫体制剂的修改往往以不希望的方式影响制剂的加工特征。这些制剂的固化特性(curing charcterstic)是重要的，尤其是在原地浇注(pour-in-place)应用如器具泡沫体中。例如，冰箱和冷冻机壳体(cabinets)通常通过以下方法隔热：部分地组装外壳和内衬，并使它们保持在适当的位置，使得在它们之间形成空腔。这经常使用夹具(jig)或其它装置来实现。将泡沫体制剂引入空腔中，在空腔中泡沫体制剂膨胀以填充空腔。所述泡沫体提供隔热性并赋予组合件结构强度。泡沫体制剂固化的方式至少在两个方面是重要的。首先，所述泡沫体制剂必须快速固化，以形成在尺寸稳定的泡沫体，由此可将完成的壳体从夹具移开。通常将这种特性称为“脱模”时间，其直接影响壳体制造速率。

另外，体系的固化特性影响称作“流动指数”或简单地称作“流动性”的性质。如果允许对抗最小约束膨胀，泡沫体制剂将膨胀至一定密度(称作‘自由起发密度(free rise density)’)。当所述制剂必须填充冰箱或冷冻机壳体时，它的膨胀以几种方式受到约束。所述泡沫体在狭窄空腔内必须主要在垂直(而非水平)方向上膨胀。结果，所述制剂必须对抗相当数量的它自己的重量膨胀。泡沫体制剂还必须围绕转角流动并流动到墙壁空腔的所有部分中。另外，所述空腔经常具有有限的通风或者没有通风，所以在空腔中的气氛在膨胀泡沫体上施加额外的压力。因为这些约束，与仅从自由起发密度预测的量相比，需要较大量的泡沫体制剂填充空腔。可将最低程度地填充空腔所需要的泡沫体制剂量表示为最小填充密度(制剂的重量除以空腔体积)。最小填充密度对自由起发密度的比率为流动指数。流动指数理想为1.0，但是在商品化实际制剂中约为1.5。在其它条件都相同的情况下，较低流动指数是优选的，因为当需要较小泡沫体重量时原料成本较低。

对低k系数有利的泡沫体制剂修改往往对脱模时间、流动指数或脱模时间和流动指数两者有不利的影响。因此，尽管已经开发出了在k系数方面与传统的基于CFC的制剂基本相当的制剂，但是由于较低生产率(因为较长脱模时间)、较高原料成本(因为较高流动指数)或较低生产率(因为较长脱模时间)和较高原料成本(因为较高流动指数)，使用这些制剂的总成本经常较高。

期望一种硬质泡沫体制剂，其能提供具有低流动指数和快速固化速率的低k系数泡沫体。

发明内容

本发明涉及制备硬质聚氨酯泡沫体的方法，其包括

A)形成反应混合物，其至少包含

1)多元醇混合物，其含有