[发明专利]制备开孔硬聚氨酯泡沫塑料的方法

说明书

本发明涉及一种制备开孔硬聚氨酯泡沫塑料的方法，更具体地说，本发明涉及一种使用基本成分是水的发泡剂来制备不含焦化的开微孔硬聚氨酯泡沫塑料的方法。

硬聚氦酯泡沫塑料是一种很好的隔热材料，具有极好的可塑性和加工性能，做为一种隔热材料被广泛地应用于冷藏库、建筑物、低温仓库、贮藏柜、冷藏船或管道系统。硬(质)泡沫塑料的导热性每一年都有所改进，目前商品化的产品中可达到0.015w/mk。因此，一般认为，现在常温中使用的隔热材料中，硬聚氨酯泡沫塑料具有最小的热隔离传导性。尽管如此，但人们还是不断地要求得到更低的隔热传导性。

为制备硬聚氨酯泡沫塑料，通常使用一种一次注塑的方法，该方法是将主要由多元醇、催化剂、定泡剂和发泡剂组成的A组分和主要由有机聚异氰酸酯组成的B组分混合在一起，这样组分之间在(模具)垫板中进行反应完成发泡过程和固化过程，从而形成泡沫塑料。

在制备这种硬聚氨酯泡沫塑料所使用的发泡剂中，三氯氟甲烷或R-11是众所周知的。但是，以R-11为例的常规的氯氟烃(CFS)化学性能稳定，这样它们就会扩散到同温层中破坏臭氧层。结果太阳光中的紫外线辐射就不能被臭氧层吸收，而是到达地球表面，造成全球性的环境问题。由于这个原因，CFS的使用从1989年开始受到限制，使用R-11制备聚氨酯泡沫塑料也同样受到限制。

一般说来，由闭孔聚氨酯泡沫塑料组成的隔热材料的热传导性不可能低于在制造该泡沫塑料中所使用的发泡剂的热传导性。因此，如果一定要使用R-11的代用品作为发泡剂，则几乎不可能制造出象至今(使用R-11作为发泡剂)已达到的这样低的热传导性的闭孔聚氨酯泡沫塑料。

因此，一种真空隔热材料近来又得到了重视，它的组成结构是由封装在金属——塑料层合薄片形成的真空容器中的模芯材料所组成，这在日本专利申请64-4112中有所描述。现在已知有两种用于真空隔热材料的模芯材料。一种是无机材料，例如珍珠岩，另一种是有机材料，例如一种开孔的聚氨酯泡沫塑料。无机材料在加工性能方面不如有机材料，除此之外，它(无机材料)的密度大，价格也贵。

另一方面，开孔硬聚氨酯泡沫塑料没有上述无机模芯材料存在的那些问题。但是，当使用CFC做为制备开孔硬聚氨酯泡沫塑料的发泡剂时，从全球性的环境保护观点来考虑，要求所有被使用CFC都要回收。这就需要大量的大型、昂贵的设备。

很明显，如果使用水作为单一的发泡剂就不再存在上述的问题。从所周知，水和有机聚异氰酸酯化合物反应产生二氧化碳，这样就可以作为一种化学发泡剂。但是，当用水作为唯一的发泡剂来制备硬聚氨酯泡沫塑料时，虽然泡沫塑料被生成了，但是因为没有利用CFC蒸发时所需要的蒸发热作为反应热的除去剂，所以所得到的泡沫塑料在其内部的温度可高达约200℃。而且，当开孔硬聚氨酯泡沫塑料被生成时，空气容易深度地进入到生成的泡沫塑料中使之达到上述的高温，这样就容易发生氧化反应，因此，得到的开孔硬聚氨酯泡沫塑料通常在几分钟内就容易发生碳化。

当开孔硬聚氨酯泡沫塑料被用作模芯材料时，所生成的真空隔热材料的热传导性在很大程度上取决于开孔的大小。常规的开孔硬聚氨酯泡沫塑料的孔的平均大小为300～1000μm，因此就需要使泡沫塑料内部达到大约0.1333Pa这样高的真空水平，以得到高性能的真空隔热材料。然而，使开孔硬聚氨酯泡沫塑料具有平均孔大小为约300～1000μm并且达到上述那样高水平真空所需要的那样长的时间是不可能达到的。而且真空隔热材料的热传导性对在这样高水平的真空下所用材料本身放出的气体很敏感。因此，要求开孔硬聚氨酯泡沫塑料具有更小的孔，以使生成的真空隔热材料能在一个长时间内保持所要求的那样小的热传导性。

因此，本发明的一个目的就是提供一种使用主要含水的发泡剂代替CFC′S来制备不会焦化或燃烧的开孔硬聚氨酯泡沫塑料的方法。

本发明提供了一种制备开孔硬聚氨酯泡沫塑料的方法，该方法包括通过使用主要成分是水的发泡剂在有催化剂、定泡剂和开孔剂存在的情况下，将多亚甲基聚苯异氰酸酯预聚物与多羟基化合物、按NCO/OH的当量比为1.3～3.0进行反应。