[发明专利]具有抗压强度和耐火性的硬质聚氨酯基泡沫

说明书

本发明涉及一种制备基于多异氰酸酯的硬质泡沫的方法，包括混合(a)多异氰酸酯、(b)至少一种具有至少两个异氰酸酯反应性氢原子的化合物、(c)任选地阻燃剂、(d)发泡剂、(e)催化剂和(f)任选地其他添加剂，以形成反应混合物，并使反应混合物反应以获得聚氨酯基硬质泡沫，其中异氰酸酯反应性化合物(b)包含芳族聚醚多元醇(b2)和至少一种选自芳族聚酯多元醇(b1)和不同于聚醚(b2)的聚醚多元醇(b3)的化合物，聚醚多元醇(b2)可通过以下步骤获得：缩合芳族醇和醛以形成起始分子，随后用包含环氧乙烷和环氧丙烷的环氧烷进行烷氧基化，其中环氧丙烷和环氧乙烷的重量比为70:30至95:5，并且羟值为220至400mg KOH/g。本发明还涉及由这种方法获得的基于多异氰酸酯的硬质泡沫和用于制备本发明的基于多异氰酸酯的泡沫的多元醇组分。

本发明涉及一种制备基于多异氰酸酯的硬质泡沫的方法，包括混合(a)多异氰酸酯，(b)至少一种具有至少两个对异氰酸酯具有反应性的氢原子的化合物，(c)任选地阻燃剂，(d)发泡剂，(e)催化剂和(f)任选地其他添加剂，以形成反应混合物并使反应混合物反应以获得聚氨酯基硬质泡沫，其中对异氰酸酯具有反应性的化合物(b)包含芳族聚醚多元醇(b2)和至少一种选自芳族聚酯多元醇(b1)和不同于聚醚(b2)的聚醚多元醇(b3)的化合物，聚醚多元醇(b2)可通过以下方式获得：缩合芳族醇和醛以形成起始分子并随后用包含环氧乙烷和环氧丙烷的环氧烷进行烷氧基化，其中环氧丙烷和环氧乙烷的重量比为70:30至95:5，并且羟值为220至400mg KOH/g。本发明还涉及由这类方法获得的基于多异氰酸酯的硬质泡沫和用于制备本发明的基于多异氰酸酯的泡沫的多元醇组分。

基于多异氰酸酯的硬质泡沫由于它们的极低的导热率和高机械稳定性，长期以来在建筑行业用于隔热。它们通常用作具有柔性覆盖层的隔热板的芯层和具有刚性覆盖层的结构夹层板的芯层。这类隔热板或结构夹层板通常被称为夹层元件。如今，这种夹层元件以连续操作方式制备(例如在众所周知的双皮带生产线上)或以不连续操作方式制备(或者在所谓的平板层压机上或者在闭合模具中以一次性技术)。

基于多异氰酸酯的硬质泡沫包括聚氨酯硬质泡沫和聚异氰脲酸酯硬质泡沫。聚异氰脲酸酯硬质泡沫通常被理解为同时包含氨基甲酸酯基团和异氰脲酸酯基团的泡沫。在本发明的上下文中，术语聚氨酯硬质泡沫还旨在包括聚异氰脲酸酯硬质泡沫，其中聚异氰脲酸酯泡沫的制备基于大于180的异氰酸酯比率。聚氨酯硬质泡沫通常以90至小于180的异氰酸酯指数制备。

根据现有技术，目前已知的聚异氰脲酸酯硬质泡沫的主要问题是泡沫对硬质金属表面层的粘附力不足。为了弥补这一缺陷，通常在下层和泡沫之间施加粘合促进剂，例如记载于EP1516720中。此外，在加工过程中需要60℃的高模塑温度，以确保多异氰酸酯组分充分三聚(尤其是在靠近表面的区域)，这会导致较高的交联密度，从而在泡沫中产生较好的温度稳定性、抗压强度和阻燃性。

与聚异氰脲酸酯硬质泡沫相比，聚氨酯硬质泡沫通常表现出明显较好的对金属表面层的泡沫粘合力，并且可以在明显更低的加工温度下转化。然而，为了达到所需的耐火性，通常需要非常高比例的液态含卤阻燃剂。

例如，DE 19528537 A1记载了一种制备聚氨酯硬质泡沫塑料的方法，其中在多元醇组分中使用了大量的氯、溴和磷化合物。

然而，出于生态毒性的原因和由于改进的火灾副作用，希望在多元醇组分中尽可能少使用卤化阻燃剂，尤其是溴化阻燃剂。在基于聚醚多元醇的硬质聚氨酯泡沫中，纯使用室温下液态的无卤阻燃剂，尤其是与传统的易燃物理发泡剂(如正戊烷或环戊烷)结合使用，要么无法实现必要的阻燃标准，要么在硬质泡沫的力学或加工中要求严格。例如，当使用如三聚氰胺、硫酸铵、膨胀石墨和多磷酸铵等固体无卤阻燃剂时，会出现剂量和加工问题，并且在相同密度下，硬质泡沫的机械性能会显著降低(参见EP 0665251 A2)。

硬质泡沫的抗压强度主要决定制造合适的夹层元件所需的最小泡沫密度，因此直接影响材料消耗和隔热性能。此外，特别是用作外墙元件时，基于多异氰酸酯的泡沫的高阻燃性是必不可少的。