[发明专利]具有改进的燃烧性能的聚氨酯泡沫

说明书

本公开提供了一种异氰酸酯反应性组合物，其可以与反应混合物中的异氰酸酯化合物反应以形成基于聚氯酯的泡沫。所述异氰酸酯反应性组合物包含异氰酸酯反应性化合物和燃烧调节剂组合物。所述异氰酸酯反应性化合物具有异氰酸酯反应性部分和芳族部分。所述燃烧调节剂组合物包含来自无卤素阻燃化合物的磷和来自过渡金属化合物的过渡金属。所述燃烧调节剂组合物的过渡金属与磷的摩尔比(过渡金属摩尔数∶磷摩尔数)可以为0.05∶1至5∶1。

技术领域

本公开大体上涉及基于聚氨酯的泡沫，并且更具体地涉及具有改进的燃烧性能的基于聚氨酯的泡沫。

背景技术

自1960年代以来，聚氨酯硬质(PUR)泡沫已作为高性能绝缘材料用于建筑。欧洲和美国的持续技术发展催生了称为聚异氰脲酸酯硬质(PIR)泡沫的下一代产品。PUR和PIR都是由两种反应物异氰酸酯(例如，二异氰酸二苯酯甲酯，MDI)和多元醇制造的基于聚氨酯的泡沫。而对于PUR，异氰酸酯和多元醇以相当于等效重量的平衡比率实施，但在PIR的生产过程中使用过量的异氰酸酯。异氰酸酯部分与自身反应，其中所得PIR是一种高度交联的合成材料，具有环状异氰脲酸酯结构。高度的键联度和环结构确保了硬质PIR泡沫的高热稳定性。PIR还具有优越的尺寸稳定性。

由于固有的炭化性能，PIR泡沫的特征还在于非常好的防火性能，而这又与异氰脲酸酯化学结构的出色热稳定性有关。为了进一步增强炭的形成，通常添加基于磷的阻燃剂。当建筑产品(例如绝缘金属板或绝缘板)暴露于火中时，绝缘PIR芯迅速形成有助于保护底层材料的粘附炭。这意味着仅有限的一部分可用的可燃绝缘材料暴露在火中，而这些材料实际上有助于释放热量和冒烟。

可燃性热固性材料的燃烧性能是一个复杂的问题。例如，卤化阻燃剂在减少热释放方面非常有效，但可能会恶化不透光烟度。陶氏(Dow)专利公布US 2014/0206786A1描述了与传统的卤化阻燃剂诸如磷酸三(2-氯异丙酯)(TCPP)相比，使用磷酸三乙酯(TEP)作为抑烟添加剂。此外，众所周知，燃烧流出物的组成(除了材料本身以外)在很大程度上取决于火灾条件，特别是温度、几何形状和通风，包括氧气的可用性。即使如上所述，聚异氰脲酸酯的固有炭化性能限制和/或延迟了聚合物燃烧的量(因此限制和/或延迟了热量和烟雾的释放)，但仍需要进一步改进燃烧(combustion/burning)性能，并因此尽可能降低不透光烟度和烟雾毒物。

发明内容

本公开提供了一种基于聚氨酯的泡沫，其在热解事件(例如，火灾)期间关于氰化氢(HCN)和一氧化碳(CO)的排放具有改进的燃烧性能。基于聚氯酯的泡沫用包含异氰酸酯化合物和异氰酸酯反应性组合物的反应混合物形成。用于基于聚氯酯的泡沫的异氰酸酯反应性组合物除此之外，还包含来自无卤素阻燃化合物的磷和来自过渡金属化合物的过渡金属，它们一起有助于在基于聚氨酯的泡沫的热解期间显着减少HCN和CO的产生。

对于本公开的实施例，用于形成基于聚氨酯的泡沫的异氰酸酯反应性组合物包含异氰酸酯反应性化合物和燃烧调节剂组合物。异氰酸酯反应性化合物具有异氰酸酯反应性部分和芳族部分，其中所述芳族部分基于异氰酸酯反应性化合物的总重量是异氰酸酯反应性化合物的5重量百分比(wt.％)至80wt.％。燃烧调节剂组合物包含0.1wt.％至7.0wt.％来自无卤素阻燃化合物的磷和0.05wt.％至14.0wt.％来自过渡金属化合物的过渡金属，其中过渡金属的wt.％和磷的wt.％分别基于异氰酸酯反应性化合物、无卤素阻燃化合物和过渡金属化合物的总重量)。对于这些给定的wt.％值，燃烧调节剂组合物的过渡金属与磷的摩尔比(过渡金属摩尔数：磷摩尔数)可以为0.05∶1至5∶1。