[发明专利]制造聚氨酯-聚异氰脲酸酯-硬质泡沫的方法

说明书

本发明涉及使用具有高比例仲羟基端基的多元醇制造聚氨酯-聚异氰脲酸酯-硬质泡沫的方法。本发明还涉及可由此获得的聚氨酯-聚异氰脲酸酯-硬质泡沫及其在由该聚氨酯-聚异氰脲酸酯-硬质泡沫和合适的覆盖层制造复合元件中的用途。本发明还涉及可由此获得的复合元件。

聚氨酯-聚异氰脲酸酯（PUR-PIR）硬质泡沫通常使用至少一种催化剂通过使多元醇组分与异氰酸酯组分在发泡剂存在下反应制造。此外，也可以添加添加剂，如泡沫稳定剂和阻燃剂。PUR-PIR-硬质泡沫与其它硬质泡沫，例如PUR硬质泡沫相比具有优异的热稳定性和改进的防火性能。这些改进的性能归因于异氰脲酸酯结构要素。

作为催化剂通常使用羧酸盐，例如碱金属羧酸盐。但是，它们的使用常造成在可连续工作的发泡装置中和在间歇法中都会导致严重困难的加工问题。这些加工问题最终可归因于形成氨基甲酸酯基团的起始温度低于形成异氰脲酸酯基团的起始温度。在氨基甲酸酯化反应开始时，由于该反应的放热性质，反应混合物变热。在达到一定温度时，通常在自60℃起的量级时，开始三聚反应（形成异氰脲酸酯基团）。在此类情况下，在泡沫上升高度对时间的曲线图中可见双峰（“阶段性”）反应分布，即上升速率经过两个最大值：在第一个最大值处开始氨基甲酸酯化反应，在第二个最大值处开始三聚反应。这意味着，泡沫在发泡过程期间最终以两种不同的速率膨胀。这会导致性能恶化。PUR-PIR-硬质泡沫通常施加到坚固的载体，例如金属覆盖层上。在此过程中，双峰反应分布会导致严重破坏该泡沫与载体材料之间的结合，这有时会导致泡沫最终从载体上剥落。在PUR-PIR-硬质泡沫的发泡成型件的情况中，这种双峰反应-和上升分布导致流动的泡沫在流程末端回流，这造成形成缩孔和包封空气。两者均是不希望的效应，它们对发泡成型件的性能，如隔绝性能、泡沫与载体之间的粘附性以及视觉表面品质（例如在金属复合元件的情况中）产生不利影响。

为了解决这一问题，EP 1 878 493 A1建议使用特定的碳负离子催化剂。这些碳负离子催化剂可以由下列通式描述

其中基团R¹至R³、M、p和q各自具有所述文献的段落[0006]中给出的含义。即其涉及具有乙酰基丙酮酸根合（acetonato）碳负离子单元的催化剂。这种方法的缺点是与其它现有技术中常规的催化剂相比碳负离子催化剂的高价格以及碳负离子催化剂的有限的商业可得性。

因此存在着对提供不使用特殊的昂贵催化剂就能确保尽可能均匀的反应分布以尽可能避免双峰反应分布的上述缺点的以简单方式制造PUR-PIR-硬质泡沫的方法的需求。

为满足这一需要，本发明提供通过使一种多元醇组分与异氰酸酯组分在发泡剂和不包含碳负离子催化剂的催化剂存在下发泡来制造PUR-PIR-硬质泡沫的方法，所述多元醇组分以优选至少50%的比例包含具有仲羟基端基的聚酯多元醇，基于所有存在的羟基端基计。由此可得的PUR-PIR-硬质泡沫同样是本发明的主题。本发明特别提供相对至少一个覆盖层进行发泡以获得包含至少一个覆盖层和PUR-PIR-硬质泡沫的复合元件的方法。本发明进一步提供可根据本发明的方法获得的复合元件。本发明的方法的特点在于，在发泡阶段尽可能单峰的反应分布，由此获得在很大程度上没有上述缺点（泡沫在覆盖层上差的粘附、降低的隔绝作用、降低的表面品质等等）的PUR-PIR-硬质泡沫和复合元件。

根据本发明，通过通式(1)的环氧化物加成到“酸性”聚酯上，即具有羧基端基的聚酯上制备具有仲羟基端基的聚酯多元醇，　　

其中R1代表烷基或芳基。在专利申请WO 2010/127 823 A2中详细描述了这种制备具有仲羟基端基的聚酯多元醇的方法。所述申请进一步提到此类多元醇在聚氨酯聚合物制造中的用途，但没有提供细节，例如该聚合物的组成或合适的应用领域。