[发明专利]具有改善的隔热性能的聚氨酯

说明书

本发明涉及一种具有改善的隔热性能的聚氨酯，所述聚氨酯优选用于中空体的隔热，特别是用于管道系统的隔热。

空腔通常使用具有优异的热导率值的泡沫——优选聚氨酯泡沫——填充，从而以此方式来改善空腔的隔热性能。

通过聚氨酯计量器将液体反应混合物引入空腔中，并且在反应开始前，该混合物需在空腔中以静止液体形式分布。一旦反应开始，由于粘度平稳升高的泡沫的流动而出现了进一步分布，直至材料已经完全反应。为了使特别是大的空腔隔热，聚氨酯泡沫反应的反应分布必须非常缓慢。这是基于泡沫必须以液体（仍未反应）形态在空腔内实现良好的预分布的事实。此外，在大的空腔尺寸下，对于需要在乳白时间(cream time)内被引入空腔的聚氨酯材料而言，必须有足够的时间可用。也就是说，需要长的乳白时间。所述乳白时间为液体反应混合物开始发泡前所消逝的时间。然而，已经发现，长的乳白时间导致在以此方式制造的泡沫体系中的相对大的泡孔直径（cell diameter），这是由于许多形成的泡孔结合以产生更大的单元，而正在反应的反应混合物通过增加粘度和达到纤维化时间不能弥补这些问题。由于辐射热导率为泡沫中泡孔半径平方的函数，所以与具有短的乳白时间的泡沫相比，具有长的乳白时间的泡沫经历了导热性的显著提高，并且随后再次不适用于填充大的空腔。然而，为了经济和生态的原因，在空腔的隔热方面需要泡沫热导率的最小化和由此带来的节能最大化。

该问题对于用于输送相对于环境温度热或冷的介质的管道系统而言也是重要的，特别是当所述管道系统具有超过30年的寿命时。这些管道系统——特别是用于直接加热的管道系统——通常由独立的管段构成。例如，6m、12m或16m的管道长度常用于此目的。所需要的更长的长度是专门制造的或由现有的制造制品切成一定尺寸。由聚氨酯泡沫隔热的管道为本领域中已知且记载于例如EP-A-865893和DE-A-19742012。将各个管段焊接在一起并且使用现有的套筒技术（muff technology）在焊缝的区域内进行后隔热。制造套筒连接（muff connection）所花费的时间为管道铺设中的一个限制时间因素。此外，套筒连接通常为隔热性能方面的弱点，这是由于其通常在时间压力和风化影响（例如建筑地点的温度、污物和湿度）下制造。此外，套筒连接的数量代表了管道系统安装中的大的成本因素。

因此，需要在管道加工工业中每单位长度的管线安装尽可能最少的套管连接以及同时优化质量、特别是导热性。这通过使用相对较长的独立管段而实现，但这些套管连接的制造涉及更加苛刻的要求并且通常产生技术问题。除了上述缺点，在外管和内管之间用泡沫填充的环形间隙越大，需要引入更多的液体反应混合物以及该反应需要更缓慢地进行。

在使用泡沫填充管道时，必须明确地区分两个术语。首先，在步骤1中，“预分布”是指尚未反应的反应混合物，随后，在步骤2中，“流动的”是指发泡的反应混合物。

由于所需的技术性能，例如对于压缩强度而言，本领域中使用包含具有相应地高粘度的高官能度多元醇的聚氨酯体系。这导致具有高的总粘度的多元醇混合物，该多元醇混合物即使在步骤2中呈现良好的流动但是在步骤1中产生较差的预分布。

泡沫的均匀的泡沫密度分布对于管道的质量至关重要，但在使用迄今为止已知的聚氨酯体系时，这并不是足够好的。通常在管道的端部获得相对较低的泡沫密度，而在管道的中部获得较高的泡沫密度。出于生产原因，管道越长，环形间隙中所需的泡沫的总体泡沫密度越高。

此外，在现有技术的系统中，泡沫的流动是受限的，以至于在纤维化时间已经到达后，泡沫向前滚动导致较差的性能（低的压缩强度、高的吸水性、不良的导热性等）。该泡沫结构通常出现在管道末端，并被称作“推送区（push zone）”。

因此，本发明的一个目的是提供一种用于大的空腔并在这些大的空腔中很快变得均匀分布的反应混合物，所述反应混合物具有长的乳白时间，却在产生的硬质泡沫中具有极小的泡孔直径，从而具有特别良好的隔热性能以及快速固化且具有良好的流动性。

本发明的另一个目的是提供一种聚氨酯体系，所述聚氨酯体系可有利地用于制造隔热管并产生具有均匀泡沫密度分布的聚氨酯泡沫。此外，应避免“推送区”的出现。

该目的通过以下方法实现：将聚氨酯泡沫成分引入低粘度聚氨酯体系（也被称作反应混合物）中以及使该混合物优选在模具中、特别优选在空腔中固化。

本发明因此提供所述混合物，由此形成的硬质聚氨酯泡沫，使用该硬质聚氨酯泡沫制造的制品以及使用该混合物制造成型制品或填充中空体的方法，以及起始原料用于相应方法的用途。