[发明专利]制备聚氨酯–聚异氰脲酸酯硬质泡沫的方法

说明书

本发明的主题是使用部分三聚的异氰酸酯共混物制备聚氨酯–聚异氰脲酸酯硬质泡沫（PUR/PIR‑硬质泡沫）的方法。本发明此外涉及可如此获得的聚氨酯–聚异氰脲酸酯硬质泡沫及其在制造由该聚氨酯–聚异氰脲酸酯硬质泡沫和合适的覆盖层构成的复合部件中的用途。本发明的另一主题是可如此获得的复合部件。

本发明的主题是使用部分三聚的异氰酸酯共混物制备聚氨酯–聚异氰脲酸酯硬质泡沫（PUR/PIR-硬质泡沫）的方法。本发明此外涉及可如此获得的聚氨酯–聚异氰脲酸酯硬质泡沫及其在制造由该聚氨酯–聚异氰脲酸酯硬质泡沫和合适的覆盖层构成的复合部件中的用途。本发明的另一主题是可如此获得的复合部件。

PUR/PIR-硬质泡沫通常在发泡剂存在下，使用至少一种催化剂，通过多元醇组分与异氰酸酯组分的反应来制备。此外，也可以加入添加剂如泡沫稳定剂和阻燃剂。

与其他硬质泡沫例如聚氨酯(PUR)-硬质泡沫相比，PUR/PIR-硬质泡沫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单元。

作为催化剂，经常使用羧酸盐，例如碱金属羧酸盐。然而，它们的使用常常导致加工问题，在连续工作的发泡设备中和不连续的方法中这可能导致大的困难。这些加工问题最终归因于在比形成异氰脲酸酯基团低的温度下开始形成氨基甲酸酯基团。由于放热的氨基甲酸酯-形成反应，一开始氨基甲酸酯化反应，反应混合物就变热。在达到一定的温度时，通常在自60℃起的量级下，开始三聚化反应（形成异氰脲酸酯基团）。

在这种情况下，在泡沫的上升高度对时间的曲线中看见双峰（2阶段）反应曲线，即上升速度经过两个最大值：在第一最大值处开始氨基甲酸酯化反应，在第二最大值处开始三聚化反应。这意味着，泡沫在发泡过程期间最终以两种不同的速度膨胀。这会造成性能恶化。

通常将PUR/PIR-硬质泡沫施加在坚固的载体，例如金属覆盖层上。在该过程中，双峰反应曲线可能造成泡沫和载体材料的结合被严重干扰，这有时可能直至导致泡沫从载体上被撕下。在由PUR/PIR-硬质泡沫制成的发泡模制品的情况中，这种双峰反应曲线和上升曲线可能导致流动的泡沫在流动路径的端部回流（Überwälzung），这造成形成缩孔和空气夹杂物。这两者都是不希望的效果，其对发泡模制品的性能，例如隔绝作用、泡沫和载体之间的粘附性以及视觉表面品质（例如在金属复合部件的情况下），造成不利的影响。

为了解决这个问题，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用下述通式来描述

其中基团R1至R3、M、p和q具有该文献的段落[0006]中提及的含义。其因此涉及具有乙酰丙酮-碳阴离子单元的催化剂。该方法的缺点是，与现有技术中其它常见的催化剂相比，碳负离子催化剂的价格高，并且其商业可用性有限。

WO 2013/024107 A描述了在PUR/PIR-硬质泡沫中使用具有仲羟基端基的聚酯多元醇，其可通过将环氧化物加成在酸封端的聚酯上来制备。这里描述的两阶段制造工艺复杂且成本高昂。

WO 2009/039332 A描述了一种制备含异氰脲酸酯的异氰酸酯共混物的方法，其中使粘度为30-300mPas的聚合MDI和含异氰脲酸酯基团的聚合MDI（pMDI）反应，生成粘度为400–20000 mPas的液体产物，其据说适用于各种聚氨酯应用，例如适用于具有改进的抗压强度的泡沫。该粘度被描述为与在除去单体后作为底部产物产生的pMDI类型的粘度相当。然而，通过WO2009/039332A中描述的方法获得的产物是4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯贫乏的，因此显示出较弱的硬化（Härteausbildung）并倾向于提高的开孔率（Offenzelligkeit），这对于制造隔绝材料是不利的。