[发明专利]一种层状制品及其制造方法

说明书

本发明涉及泡沫隔热产品，特别涉及用炭黑作填充剂的聚氨酯和聚异氰尿酸酯泡沫。本发明也涉及一种制造上述产品的方法。

众所周知，泡沫塑料已经有效地用于各个方面。例如，硬质聚氨酯和聚异氰尿酸酯泡沫已广泛用作隔热构件。人们更希望通过加入填充剂来降低上述构件的聚合物含量，从而降低成本。已有技术的一般方法是已被反复提出过的方法，即在形成泡沫的反应混合物中加入填充剂，并且使用少量填充剂的具体资料已经公开，例如可参见US 3,644,168、4,092,276、4,110,270、4,165,414、4,248,975、4,366,204、4,467,014、4,649,162以及加拿大专利853,771。没有在硬质隔热泡沫中广泛使用填充剂是可以理解的。因为虽然已经看出使用填充剂的优点，但在泡沫中加入填充剂后如何保持泡沫的综合优良性能等等问题仍须解决。    

日本专利申请特开昭57—147510描述了硬质泡沫塑料中炭黑的使用。它指出当使用的最高炭黑含量小于0.7(重)％时，系数K的降低小于4％。该申请未公开老化对填充泡沫系数K的影响。但是上述日本专利在一定程度上是成功的，它证明了很少有人感兴趣的以炭黑作泡沫填充剂是正确的。这在本领域应是一个显著的进步。它提供了一种硬质填充泡沫，其特点是降低了成本，大大改善了隔热值。

本发明涉及一种改进了的、以简单经济的方式生产硬质填充高隔热值泡沫塑料的方法。

本发明还涉及生产一种硬质填充泡沫塑料，它具有综合优良性能，包括优良的绝热性、形状稳定性、耐热性和抗压强度，并且具有允许的脆性。

本发明也涉及填充闭孔泡沫塑料，可作为建筑板材，具有优良的隔热和耐火性能。

一方面本发明涉及一种硬质泡沫塑料，它用炭黑作填充剂，以便改善泡沫的隔热性能。炭黑均匀分散于整个泡沫产品，并且其量应足以增加产品初始期和老化期的隔热值，即R值，使它的隔热值高于未填充炭黑泡沫的隔热值。任何能均匀分散于泡沫中的炭黑，它的填充量以泡沫中的聚合物重量为基准计算，在1(重)％～20(重)％的范围内，最好在2(重)％～10(重)％的范围内，均能改善隔热值。

对于本发明最广泛的方面来讲，硬质泡沫塑料材料可以是任何在已有技术中描述的材料。例如这些材料是：聚氨酯、聚异氰尿酸酯、聚脲、聚烯烃、聚苯乙烯、酚甲醛、环氧和其它聚合泡沫。本发明发现，当泡沫塑料是硬质类型时，则用它作为高性能隔热材料最有效，特别是硬质聚氨酯和聚异氰尿酸酯泡沫。

更具体地说，本发明涉及生产一种闭孔硬质聚合物泡沫。它是由一种含发泡剂的聚合物泡沫形成组分制备的，以泡沫中聚合物的重量为基准计算，泡沫中含有至少约2(重)％的炭黑作为填充剂。炭黑均匀分散于泡沫中，使得泡沫孔壁上具有适量炭黑，这样可降低泡沫的老化系数K，使其低于相应的未填充的泡沫的老化系数K。所说未填充泡沫具有与填充泡沫大约相同的密度，并且除不加炭黑外未填充泡沫的泡沫形成组分与填充泡沫的相同，减少发泡剂的量可使填充和未填充泡沫的密度相同。

本发明还特别涉及到一个生产炭黑填充闭孔硬质聚合物泡沫的方法，该方法包括：(a)提供一种炭黑分散于含发泡剂聚合物泡沫形成组分中的分散体，和(b)随后使所得到的填充泡沫形成组分发泡并固化，加入并均匀分散于泡沫形成组分中炭黑的量，以泡沫中聚合物的重量为基准计算，至少约为2(重)％，以降低泡沫的老化系数K，使其低于相应的未填充泡沫的老化系数K，所说未填充泡沫具有与填充泡沫大约相同的密度，并且除不加炭黑外未填充泡沫的泡沫形成组分与填充泡沫的相同，减少发泡剂的量可使填充和未填充泡沫的密度相同。

本发明硬质泡沫塑料，由于填充了炭黑，所以具有更好的隔热性能。已经发现在硬质泡沫中均匀分散足够量的炭黑能降低泡沫初始期和老化期的老化系数K。例如本发明优选的炭黑填充聚氨酯和聚异氰尿酸酯硬质泡沫与具有类似密度的未填充泡沫相比，系数K降低14％，这意味着泡沫的隔热值即R值有显著改善，同时还降低了成本。泡沫的R值越高，它们热流动阻力越大，而系数K越高导热率越高，或者说热越容易流过泡沫。

虽然通过加入填充剂降低聚合物含量可降低成本，但是已经证明，使填充剂在硬质泡沫例如聚氨酯和聚异氰尿酸酯泡沫中占有较大比例是困难的，并且填充剂量太高会损坏泡沫的泡孔，显著降低了其隔热性能，并使泡沫变得很脆。日本专利申请特开昭57—147510公开了在泡沫中使用少量填充剂的方法，它给出的填充炭黑的量以形成聚合物的反应组分(异氰酸酯和多元醇组分)的重量为基准计算，小于0.7(重)％。