[发明专利]聚氨酯泡沫及其制备方法

说明书

本发明涉及一种可以制备开孔的和非常细泡孔的PUR/PIR硬质泡沫的方法，其中使用多元醇配制剂，该多元醇配制剂包含特定的异氰酸酯反应性组分、具有泽尔维季诺夫活性氢的催化剂组分和打开泡孔的组分。

本发明涉及一种制备开孔聚氨酯硬质泡沫的方法。除了氨基甲酸酯基团（PUR）之外，该泡沫材料还可包含异氰脲酸酯基团（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”不仅是指基本上具有氨基甲酸酯基团的硬质泡沫，而且是指包含氨基甲酸酯基团以及异氰脲酸酯基团的硬质泡沫。

PUR/PIR硬质泡沫早已为人所知。一个重要的应用领域是隔热。使用含有PUR/PIR硬质泡沫的真空隔热板（VIP）用于隔热的重要性日益增加。泡沫品质对于用于真空隔热的泡沫的隔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，高比例的开孔是有利的，以能够将泡沫良好地抽真空。

EP 905 159 A以及EP 905 158 A公开了制备开孔聚氨酯硬质泡沫的方法，在该方法中优选使用水与烃或氟代烃作为发泡剂。多元醇配制剂应包含0.1-80重量%的聚酯醇，其中优选蓖麻油酸和/或蓖麻油和/或妥尔油脂肪酸与多官能醇的反应产物。这些组分应用作用于无卤发泡剂的乳化助剂。在实施例中，用要求保护的多元醇制备开孔和闭孔的泡沫，其中开孔率与已知作为泡孔打开剂的添加剂的存在相关联。虽然所得到的泡沫的泡孔被描述为细孔，但是根据说明“极细孔”表示180-250μm的泡孔尺寸范围。另外，关于泡孔尺寸分布的均匀性没有任何描述。

在制备PUR/PIR硬质泡沫时，使也包含发泡剂的多元醇组分与异氰酸酯反应。异氰酸酯与水的反应形成二氧化碳，二氧化碳也用作发泡剂。也已知的是，将CO₂作为发泡剂加入到多元醇组分或加入反应混合物中。

WO 2001/98389 A1中记载了包含CO₂的反应混合物的突然减压。该专利申请涉及一种制备聚氨酯泡沫块的方法，其中含二氧化碳的聚氨酯反应性混合物从高于二氧化碳的平衡溶液压力的压力突然减压至标准压力。释放溶解的二氧化碳使液体聚氨酯反应性混合物发泡，将发泡的混合物施加到基材上，并随后固化成泡沫块。首先将二氧化碳在显著高于平衡溶液压力的压力下完全溶解在反应混合物或者组分多元醇和异氰酸酯中的至少一种中。随后将压力降低至接近平衡溶液压力的压力，其中在此期间释放少量二氧化碳，形成气泡微分散体，不超过平衡溶液压力，任选地混合组分，并且在释放的二氧化碳又完全溶解之前突然将压力降低至标准压力。然而，这里没有关于纳米泡孔泡沫或发泡剂的超临界条件的信息。

WO2011/054868A和WO2011/054873A公开了使用CO₂作为超临界发泡剂，制备细泡孔的含氨基甲酸酯基团的泡沫的方法。这两种情况中，对于进行所述方法而言决定性的是由多元醇相和超临界CO₂制备微乳液。其应通过使用合适的表面活性剂组分来建立。然而，没有说明如何用该方法制备主要为开孔的泡沫。

WO2015/109488A同样描述了使用CO₂作为超临界发泡剂制备含氨基甲酸酯基团的泡沫的方法。该方法是一种多阶段方法，其中多元醇组分必须首先在超临界条件下被CO₂饱和，随后反应混合物必须经受至少100巴的压力。所制备的泡沫应具有小的泡孔尺寸和高的孔隙率。然而，仅在使用基于环氧丙烷的聚醚和在以特定比例使用两种非常特定的打开泡孔的表面活性剂时才获得具有高开孔率的泡沫。该方法提供密度>> 100kg/m³的泡沫。该多阶段方法（饱和，反应，固化）在反应器中的总持续时间为>> 1小时，在此期间必须保持超临界条件。

因此，从现有技术出发，本发明的目的在于，提供用于反应混合物的多元醇配制剂，用该反应混合物可以以简单的、克服现有技术缺陷的、制备极细孔的具有高开孔率的含氨基甲酸酯基团的硬质泡沫的方法制备极细孔的开孔的含氨基甲酸酯基团的硬质泡沫（PUR/PIR硬质泡沫）。与小的泡孔尺寸结合的尽可能高的开孔率对于某些应用而言是有意义的，其中该泡沫性质开启了通过施加负压来降低泡沫的导热性的可能性。