[发明专利]聚氨酯泡沫及其制备方法

说明书

本发明涉及用于制备硬质开孔聚氨酯泡沫的方法。所述泡沫材料除了氨基甲酸酯基团(PUR)之外还可含有异氰脲酸酯基团(PIR)。

本发明涉及用于制备硬质开孔聚氨酯泡沫的方法。所述泡沫材料除了氨基甲酸酯基团(PUR)外还可含有异氰脲酸酯基团(PIR)。在本申请中，除非另有说明，否则术语PUR/PIR硬质泡沫或PUR/PIR硬质泡沫材料不仅是指基本上包含氨基甲酸酯基团的硬质泡沫，而且是指含有氨基甲酸酯基团和异氰脲酸酯基团两者的硬质泡沫。

PUR/PIR硬质泡沫已久为人知。隔热(Temperaturisolierung)是一个重要的应用领域。在此使用含有PUR/PIR硬质泡沫的真空绝热板(VIP)进行绝热的重要性日益增加。泡沫品质对用于真空绝热的泡沫的绝热性能具有决定性影响：一方面，尽可能小的泡孔尺寸和尽可能均匀的泡孔尺寸是有利的，另一方面，高比例的开放泡孔有利于使得泡沫可良好抽真空。

开孔PUR/PIR硬质泡沫的制备原则上同样是已知的。通常将特定的起开孔作用的物质加入到反应混合物中，以在发泡工艺过程中使泡孔开口。

例如，US-A 5 350 777描述了使用长链脂肪酸的碱土金属盐作为开孔剂。

EP-A 498 628 A公开了通过可热活化的发泡剂的作用制备开孔硬质泡沫。该方法具有的缺点在于泡沫泡孔仅在泡沫工艺过程中超过最小温度的地方开口，因此所得泡沫在被泡沫填充的体积上不具有均匀的高开孔率。

DE-A 43 03 809描述了用于制备具有提高的开孔率的硬质泡沫材料的方法，其中利用了液体聚烯烃添加剂的开孔作用。该方法具有的缺点是应用范围窄，此外在不精确计量加入聚烯烃添加剂的情况下迅速出现泡孔粗化。

US-A 5 250 579和US-A 5 312 846公开了具有小于23mJ/m²的表面张力的物质的开孔作用。然而，这些物质具有的缺点是它们含有有机键合的卤素。

US-A 5 889 067公开了用于制备开孔聚氨酯硬质泡沫的方法，其包括用液体发泡剂通过加入一元脂肪醇和泡沫稳定剂由多元醇制备聚氨酯硬质泡沫，所述发泡剂选自烃、氢氟烷烃、全氟烷烃、这些发泡剂相互的混合物或与水的混合物，所述一元脂肪醇具有在烃中良好的溶解性并用作开孔剂，所述泡沫稳定剂在异氰酸酯三聚体催化剂和有机异氰酸酯存在下形成非常小的泡孔。由此所得的开孔聚氨酯硬质泡沫具有小于约95μm的泡孔尺寸，并且适合例如用作真空绝热板中的芯材料。

EP 905 159 A和EP 905 158 A公开了用于制备开孔聚氨酯硬质泡沫材料的方法，其中优选使用水与烃或含氟烃的组合作为发泡剂。所述多元醇配制剂应含有0.1-80重量％的聚酯醇，该聚酯醇优选为蓖麻油酸和/或蓖麻油和/或妥尔油脂肪酸与多官能醇的反应产物。这些组分应充当不含卤的发泡剂的乳化助剂。在实施例中，通过所要求保护的多元醇制备开孔和闭孔泡沫两者，其中开孔率与被称为开孔剂的添加剂的存在相关。虽然所得泡沫材料的泡孔被描述为细孔，但根据图例，“非常细孔”意指180-250μm的泡孔尺寸范围。另外，没有关于泡孔尺寸分布的均匀性的说法。

EP 2 072 548 A描述了用于制备开孔PUR/PIR硬质泡沫材料的方法，其中异氰酸酯指数为150-400并通过多异氰酸酯与具有2.5至5.5的官能度和200-400mg KOH/g的羟基值的多元醇在水和至少一种物理发泡剂的发泡剂混合物存在下反应来进行。然而，实施例中泡沫的开孔率主要通过高比例的起开孔作用的物质来获得。

在PUR/PIR硬质泡沫的制备中，还含有发泡剂的多元醇组分与异氰酸酯反应。通过异氰酸酯与水的反应形成二氧化碳，其也充当发泡剂。还已知将CO₂作为发泡剂添加到多元醇组分或反应混合物中。

对于使用超临界CO₂与特定的方法步骤和组分的组合，也发现了对细孔率和开孔率的影响：