[发明专利]1-K聚氨酯硬质泡沫材料的反应体系

说明书

本发明涉及一种用于制备具有改进的尺寸稳定性的聚氨酯硬质泡沫材料（也称为PUR硬质泡沫材料）的单组分反应体系（也称为1K反应体系），以及其制备方法及其用途。本发明还涉及由根据本发明的单组分反应体系制备的聚氨酯硬质泡沫材料。

本发明涉及一种用于制备聚氨酯硬质泡沫材料（也称为PUR硬质泡沫材料）的包含聚醚碳酸酯多元醇的单组分反应体系（也称为1K反应体系），以及其制备方法及其用途。 本发明还涉及由根据本发明的单组分反应体系制备的聚氨酯硬质泡沫材料。

在生产工艺的环境友好取向的范围内，通常期望使用相对大量的基于CO₂的原料，例如以聚醚碳酸酯多元醇的形式。40多年来，已深入研究了在H-官能起始剂化合物（“起始剂”）的存在下通过烯化氧（环氧化物）与二氧化碳的催化反应制备聚醚碳酸酯多元醇（例如，Inoue等人，Copolymerization of Carbon Dioxide and Epoxide withOrganometallic Compounds; Die Makromolekulare Chemie 130, 210-220, 1969）。该反应在方案（I）中示意性地示出，其中R表示有机基团如烷基、烷基芳基或芳基，其各自还可以包含杂原子例如O、S、Si等，并且其中e、f和g表示整数，并且其中在此在方案（I）中所示的聚醚碳酸酯多元醇的产物应仅理解为具有所示结构的嵌段原则上又可以在所获得的聚醚碳酸酯多元醇中找到，但是，嵌段的顺序、数目和长度以及起始剂的OH官能度可以变化，并且不限于方案（I）中所示的聚醚碳酸酯多元醇。该反应（参见方案（I））在生态上是非常有利的，因为该反应是温室气体如CO₂转化成聚合物。作为另一种产物，实际上是副产物，形成方案（I）中所示的环状碳酸酯（例如，对于R = CH₃，碳酸亚丙酯，在下文中也称为cPC；或对于R= H，碳酸亚乙酯，在下文中也称为cEC）。

用于制备基于聚醚碳酸酯多元醇和异氰酸酯的聚氨酯泡沫材料的方法是已知的（例如WO 2012/130760 A1,EP-A 0 222 453）。

由一次性加压容器制备聚氨酯泡沫材料同样是由现有技术中已知的。在此，在添加泡沫稳定剂和催化剂以及任选的增塑剂、阻燃剂、交联剂和其他添加剂的情况下通过多元醇组分与有机二异氰酸酯和/或多异氰酸酯的反应来制备含异氰酸酯基团的预聚物。 该反应通常在加压容器中在发泡剂的存在下进行。 在预聚物形成结束之后，可以将聚氨酯泡沫材料然后经由阀计量排出。在这种情况下，聚氨酯泡沫材料首先具有奶油状稠度，然后通过（例如来自空气中的）环境湿气的作用而硬化，体积变大。因此，这种泡沫材料被称为单组分泡沫材料（1K泡沫材料）。

为了获得泡沫材料的所需最终性能，例如硬度或泡孔特性，用相对于多元醇组分明显过量的异氰酸酯进行工作。以此方式调节预聚物的所谓的预延长，并因此调节预聚物的分子量分布。 预聚物的预延长越小，分子量分布越窄，并且就越能精确调节固化的PUR泡沫材料的最终性能。

1K泡沫材料的一个大的应用领域是建筑工业，其中希望具有良好尺寸稳定性(低膨胀/收缩)的PUR硬质泡沫材料。具有低膨胀/收缩的PUR硬质泡沫材料的特征在于，在进一步的工作步骤中不必进一步加工(通过例如裁剪)发泡的部件。同样存在发泡的部件的几何形状由于泡沫材料的过高膨胀行为/收缩而改变的危险。此外，具有低膨胀/收缩的泡沫材料也能更好地计量。

WO 2011/138274 A1公开了通过多异氰酸酯和聚醚碳酸酯二醇的反应获得的预聚物。这些预聚物可用于例如制备具有改进硬度的单组分涂料。然而，WO 2011/138274 A1中没有公开产生聚氨酯硬质泡沫材料的单组分反应体系，并因此也没有表明对由单组分反应体系制成的聚氨酯硬质泡沫材料的尺寸稳定性的影响。

从现有技术出发，本发明的目的在于提供1K聚氨酯配制品，其提供了易于排出并且同时在固化之后具有良好尺寸稳定性的坚固的聚氨酯硬质泡沫材料。

令人惊讶地，所述目的通过根据本发明的用于制备聚氨酯硬质泡沫材料的单组分反应体系得以实现，该单组分反应体系包含以下组成部分：