[发明专利]基于糖的聚氨酯、其制备方法、及其使用方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2011年7月29日提交的美国临时专利申请序列No.61/513,530和2010年9月9日提交的美国临时专利No.61/381,343的优先权和权益，将它们两者都全部引入本文中。

关于联邦政府赞助的研究或开发的声明

不适用。

附录的参考

不适用。

技术领域

本文中公开和教导的发明总体上涉及聚氨酯及其制造，且更具体地，涉及使用糖作为多元醇组分的来源的用于制造多种密度的聚氨酯泡沫的方法。

背景技术

聚氨酯泡沫制品广泛地用于一大批商业和工业应用中。聚氨酯泡沫制品的普及部分是由于如下事实：可基于形成聚氨酯泡沫制品的反应物的制剂选择性地改变聚氨酯泡沫制品的物理性质。所述制剂可开发成提供这样的聚氨酯泡沫制品：其是软的、柔性的和开孔的，且可用于例如座垫的应用中。另一方面，所述制剂可开发成提供这样的聚氨酯泡沫制品：其是硬质的、结构性的、耐热的和闭孔的，且其因此可用作绝热板。

形成聚氨酯泡沫制品的最通常的方法是多元醇(例如树脂组合物)与异氰酸酯在发泡剂的存在下的混合和随后的反应。通常，当在发泡剂的存在下将所述树脂组合物与异氰酸酯混合以形成反应混合物时，氨基甲酸酯聚合反应发生。随着所述氨基甲酸酯聚合反应发生，所述反应混合物交联以形成聚氨酯且同时形成和释放出气体。通过成核过程，所述气体使所述反应混合物发泡，由此在聚氨酯泡沫制品中形成空隙或泡孔。

树脂组合物典型地包括一种或多种多元醇、开孔剂、交联剂、催化剂、粘附促进剂和各种添加剂。发泡剂如上所述在聚氨酯泡沫制品中产生泡孔。开孔剂帮助打开泡孔，使得泡孔形成互连网络且改善聚氨酯泡沫制品的稳定性。交联剂促进产生聚氨酯泡沫制品的反应混合物的交联。催化剂控制反应动力学以通过使凝胶反应平衡改善聚合反应的时间控制且控制发泡剂以产生稳定的聚氨酯泡沫制品。可向制剂添加其它添加剂，例如粘附促进剂(例如非质子溶剂)，以促进反应混合物的浸湿且促进聚氨酯泡沫制品对所述聚氨酯泡沫制品设置在其上的基材的粘附。例如，所述基材可为野餐冰包(picnic cooler)的热塑性外壳或热塑性衬里。通过改变异氰酸酯、树脂组合物和/或发泡剂的化学、及其量，可控制聚氨酯泡沫制品的密度和刚性。通常包括在聚氨酯泡沫产品内的其它添加剂为阻火剂，典型地为卤化的(例如，溴化的和氯化的材料)和含磷的阻滞材料。

塑料泡沫由于其优异的性质而已被用作绝热材料、轻质建筑材料、和漂浮材料且用于多种其它用途。直到最近，由于它们的显著的燃料分布、它们对火焰迅速蔓延的贡献以及如下事实：当燃烧或加热至高温时它们在热分解时产生大量有害的烟气，在存在着火的危险的环境中，它们的使用已有些受限制。这已经限制了塑料泡沫的商业发展，且已花费大量的金钱和许多的研究时间以试图减轻这些问题。

在目前关注节省加热燃料的情况下，许多现有建筑物正在安装额外的绝缘材料，且新建造的建筑物正在包括比从前使用的多的绝缘材料。

用于现有建筑物的一种先前常见的泡沫绝缘材料类型是脲醛泡沫，其是在所述建筑物的外墙和内墙之间的位置发泡的，具有或不具有额外的玻璃纤维绝缘材料。单独的玻璃纤维绝缘材料可被认为在本质上是多孔的，因为它通常为细的玻璃纤维的垫(mat)，通过容许在墙内的空气循环，其可对较低的绝缘值作贡献。然而，泡沫绝缘材料在建筑物的内墙和外墙之间形成空气阻挡物，且因此形成对空气循环的通常是不能渗透的阻挡物，由此使它们成为更好的绝缘材料。不幸地，已使用的脲醛泡沫自发地分解，释放出可为毒性的量的甲醛气体。由于该原因，在许多建筑物中，脲醛泡沫在建筑中的使用被禁止。

通常用于绝缘的另一类型的材料是聚氨酯泡沫。然而，聚氨酯泡沫提供显著的燃料贡献、使火焰迅速蔓延、且在燃烧时释放出有毒气体，包括二氧化碳、一氧化碳和氰化氢。另外，常规的聚氨酯泡沫制品由基于石油的多元醇制造。作为不可再生的原料，石油既具有环境缺陷又具有财政缺陷。因此，关于使用基于可再生原料例如天然油的多元醇来制造所谓的“基于生物的”聚氨酯泡沫制品，存在环境、经济、和商业上的优势。