[发明专利]可喷涂的水发泡PUR-/PIR-硬质泡沫塑料

说明书

本发明涉及通过包含下述物质的混合物的反应制备聚氨酯-聚异氰脲酸酯硬质泡沫塑料的方法：芳族聚酯多元醇、第一相对短链的脂族聚醚多元醇、第二相对长链的脂族聚醚多元醇、异氰酸酯组分、具有至少作为主要成分的水的发泡剂组分和催化剂组分。本发明此外涉及根据本发明的方法制备的硬质泡沫、由这种硬质泡沫和管道制成的复合材料以及这种复合材料用于输送液体或气体介质的用途。

在石油-和天然气工业中，使用可喷涂的聚氨酯体系用于管道的保温。如此制成的PUR-/PIR-硬质泡沫塑料必须在提供出色的保温性能的同时满足在黏附、抗压强度和排放方面的严格要求。不能排除，在喷涂聚氨酯泡沫期间所使用的物理发泡剂被有条件地释放到环境中。此外，物理发泡剂的使用在其ODP-和GWP-分级方面受控于法律，因此不可能在所有国家都是同样的。这不针对使用水作为发泡剂。

可喷涂体系通常应具有非常短的固化时间，以避免过多滴下或流动。这通过相应大量使用催化剂和交联剂得以实现。但是，在大量使用催化剂和交联剂的情况中存在脆化的危险。这样的泡沫将具有砂质表面，并且因此复合材料在例如钢管上将具有非常差的黏附强度。通常已知的是，水发泡的PUR-/PIR-硬质泡沫塑料由于形成的脲的比例非常高，因此具有比物理发泡的硬质泡沫塑料更脆的泡沫结构。此外，由于CO₂较高的导热性，PUR-/PIR-硬质泡沫塑料具有较差的保温性能并非常易于收缩。

目前主要用喷涂法制备聚氨酯硬质泡沫塑料。仅有少量的PIR-喷涂体系和更少的使用水作为发泡剂的这样的体系。存在的水发泡的体系在多元醇方面仅使用聚醚多元醇。对此的理由在于，在使用聚酯多元醇时PUR-PIR-泡沫的脆性增加。这对于芳族聚酯多元醇尤为有效。

所有上述条件导致这种PUR-/PIR-硬质泡沫塑料的脆性增加并因此导致差的黏附性能。

目前常用的克服PUR-/PIR-硬质泡沫塑料的这种脆性和差的黏附的方法是升高应粘附在泡沫上的载体的温度，减少配制品中的水的份额，而同时提高物理发泡剂的份额，提高PIR-催化剂的份额和/或在多元醇方面使用具有相对高的分子量的多元醇或者预聚成 NCO-预聚物的形式。

EP 1 632 511 A1 涉及 PUR-/PIR-硬质泡沫塑料，其可通过有机多异氰酸酯组分与具有包含异氰酸酯反应性氢原子的多元醇组分的化合物在指数为100-400，特别优选180-400时，例如用于制造用于层压材料的PUR-/PIR-硬质泡沫塑料，在合适的助剂和添加剂以及发泡剂和共发泡剂的存在下反应得到，其中所述多元醇组分包含至少一种脂族聚酯多元醇，其除了由己二酸衍生的结构单元之外也包含衍生自戊二酸、琥珀酸或癸二酸的结构单元。

WO 2004/060950 A1公开了一种闭孔泡沫，其得自包含下述物质的混合物：包含具有OH-官能度至少为2的芳族聚酯多元醇的多元醇组分，以指数小于350的量的多异氰酸酯和包含水的发泡剂组分。所述泡沫具有泡孔，所述泡孔具有约160微米(扫描电子显微镜测量)的平均直径且经老化的泡沫的绝热值R为至少4.5 R/英尺。

EP 0 698 422 A1 描述了根据复合原理（Verbundprizip）制备保温管的方法，其中在钢管上施加至少一层聚异氰脲酸酯塑料层和随后施加至少一层聚氨酯硬质泡沫，然后是一层覆盖层。

WO 02/40566 A2 的主题是预聚物-路线。聚氨酯改性的聚异氰脲酸酯泡沫的制备方法包括具有活性氢原子的至少双官能的化合物与多异氰酸酯化合物在催化剂和发泡剂存在下的反应，所述发泡剂仅包含水或包含水与低沸点发泡剂的混合物，其中(1)所述多异氰酸酯化合物是得自具有5-30重量％的聚合MDI的反应的预聚物，基于聚合MDI计，和(2)所述 NCO-指数为至少150。

带有特殊的聚醚多元醇的水发泡的 PIR-喷涂泡沫的另外的例子可见于JP 2005-206819 A1。JP 2000-327741 A1同样涉及使用一种特殊的聚醚多元醇。

从上述可清楚，继续存在对改善的可喷涂PUR-/PIR-泡沫的需求。因此，本发明的目的在于提供水发泡的PUR-/PIR-硬质泡沫，以在喷涂过程中避免挥发性可燃且可能污染环境的物理发泡剂的排放。该体系应具有与现有技术至少可比较的在钢管上的黏附强度，并因此可用于制造石油-和天然气工业用管道。

根据本发明，所述目的通过由异氰酸酯反应性组分A和异氰酸酯组分 B制备聚氨酯-聚异氰脲酸酯-硬质泡沫塑料 C的方法得以实现，其中所述异氰酸酯反应性组分A 包含：