[发明专利]生产硬质聚氨酯泡沫的方法

说明书

本发明涉及一种通过使多异氰酸酯与具有至少两个对异氰酸酯基团呈反应性的氢原子的化合物在发泡剂存在下反应而生产硬质聚氨酯泡沫的方法。

硬质聚氨酯泡沫长时间以来是已知的且主要用于热和冷绝缘，例如用于制冷设备中，用于热水储存中，用于区域加热管中或用于建筑和构筑中，例如用于夹心元件中。基于异氰酸酯的硬质泡沫的生产和使用的综述例如可以在Kunststoff-Handbuch，第7卷，Polyurethane，1966年第1版，Dr.R.Vieweg和Dr.A.编辑；1983年第2版，Dr.Günter Oertel编辑以及1993年第3版，Dr.Günter Oertel编辑，Carl Hanser Verlag，Munich，Vienna中找到。

在过去，大多数情况下将氟氯代链烷烃(CFC)，优选三氯一氟甲烷用作生产硬质聚氨酯泡沫的发泡剂。然而，这些发泡剂的缺点是污染环境。

作为CFC的替代品，现在大多数情况下使用烃类，优选戊烷类。因此，EP-A-421269描述了使用环戊烷和/或环己烷作为发泡剂，合适的话以与其他烃类的混合物。

然而，这些发泡剂以各种方式不同于卤代发泡剂。因此，它们与聚氨酯体系的其他成分具有更差相容性。这导致包含发泡剂的组分快速分开。

加工硬质聚氨酯泡沫的另一重要标准是液态原料的粘度。这对起始组分的流动行为具有直接影响。此外，高度粘稠的组分难以泵送。

对本发明目的而言，泡沫的流动性是多异氰酸酯和具有至少两个对异氰酸酯基团呈反应性的氢原子的化合物的反应混合物的流动行为。流动性通常通过测定限定量反应混合物所覆盖的路径长度而确定。这可以通过将反应混合物引入塑料薄膜的柔性管中而进行—下文称为软管试验，或者引入标准化细长模具，例如Bosch吹管中而进行，并且测定以此方式形成的模制品长度。流动性在用泡沫填充中空空间中起着重要作用，正如尤其在制冷设备的生产中发生的那样。

生产硬质聚氨酯泡沫的常用起始组分是通过将氧化烯加成于芳族胺上而制备的聚醚醇。这些聚醚醇降低泡沫的导热性并且可以改善与发泡剂的相容性。作为芳族胺，优选使用亚甲基二苯胺(MDA)，其通常以与具有两个以上环的其缩合产物(PMDA)的混合存在，以及甲苯二胺(TDA)。在TDA的情况下，邻位异构体—通常也称为邻位TDA具有最大工业重要性。

使用芳族胺制备的聚醚醇通常具有非常高的粘度。

为了克服该缺点并保持该多元醇的粘度低，因此通常对该多元醇选择不太高的羟值。该多元醇的羟值优选小于400mg KOH/g。

降低粘度的另一可能方式是同时使用氧化乙烯来构建聚醚链。该多元醇的羟值可以以此方式增加。

US 4209609描述了制备羟值为400-630mg KOH/g的TDA多元醇，其通过使TDA首先与约4mol氧化乙烯反应并随后与氧化丙烯反应而制备。这些TDA多元醇显示出一些优点(例如低导热系数)。其他生产方法描述于DE 4232970 A1和US 4562290中。TDA多元醇的胺催化制备描述于EP0318784 B1和DE 3740634中，其中首先引入2-5mol氧化乙烯，然后引入氧化丙烯。

EP 0318784 B1和DE 3740634描述了制备基于TDA的多元醇，其中首先将2-5mol氧化乙烯加成于该TDA上，然后将氧化丙烯加成于该TDA上，其中将胺用作催化剂。

尽管链中的氧化乙烯降低聚醚醇的粘度，但不利地降低与用作发泡剂的烃的相容性。此外，链中的氧化乙烯导致亲水性提高。

US 4391728描述了借助KOH催化在高于140°C的温度下制备低粘度TDA多元醇。仅将氧化丙烯用作氧化烯。该反应必需至少0.8重量%碱金属氢氧化物作为催化剂。使用如此大量的碱金属氢氧化物作为催化剂使得复杂的后处理成为必要。此外，大量催化剂可能导致并非TDA的所有氢原子反应，这可能在泡沫生产中产生问题。

本发明的目的是提供一种使用基于芳族胺，尤其是TDA的多元醇生产硬质聚氨酯泡沫的方法，所述多元醇与用作发泡剂的烃具有良好相容性、液态起始组分的粘度低且具有良好加工和发泡性能。

该目的惊人地通过使用基于芳族胺且已经通过使用胺作为催化剂将氧化丙烯加成于芳族胺上而制备的聚醚醇实现。