[发明专利]一种制备开孔硬质聚氨酯泡沫的方法

说明书

本发明涉及一种在好的操作条件和工作条件下制备具有优异机械性能和尺寸稳定性的开孔硬质聚氨酯泡沫的方法。

硬质聚氨酯泡沫一般被广泛用作，例如，绝热、结构材料，制冷器的抗振材料和填充材料等，建筑用隔冷储箱、隔热储箱、内部和外部材料，绝热管道、绝热箱，浴缸和体育制品等。制备这种硬质聚氨酯泡沫时，一般要向原料中添加发泡剂以调节起泡的程度和泡沫密度等。在现有技术中，一些氟利昂，如，氯氟碳11(CFC-11)，氟氯烃123(HCFC-123)和氯氟烃141b(HCFC-141b)已被用作发泡剂。但是，对于氟利昂，现在的研究课题是如何避免使用它们。

已知用异氰酸酯与加入到多元醇材料中的水反应所产生的二氧化碳作为发泡剂。使用二氧化碳的结果是能少用或不用氟利昂。但是另一方面，大量水的使用降低了泡沫密度(表观密度)，并且由于异氰酸酯与水反应形成大量的、结合于聚氨酯树脂中的尿素，结果，所得的树脂具有较差的脆性。由于这样的事实，在操作上就有些技术问题，如，泡沫表面上发生剥离，或表面材料和泡沫之间粘合不好。

此外，用二氧化碳作发泡剂制出的泡沫与用氟里昂作发泡剂制出的泡沫相比，其尺寸稳定性不好。这是因为，泡孔中的二氧化碳的扩散速度大于空气的透过速度，泡沫中的泡孔处于低压下，结果，泡沫密度低时泡沫出现一定的收缩。

一些现有技术公开了以水作发泡剂，其制出的的泡沫改进了尺寸稳定性。例如，日本特许公告No.平04-487或特许公开平6-25375揭示了一种改进收缩的方法，避免泡沫内部和外部的压力差，制成开孔聚氨酯泡沫。这些方法的特征在于，使用每个羟基基团的分子量为600-2000的聚氧化烯多元醇和每个羟基基团分子量低于600的聚氧化烯多元醇的多元醇混合物，通过在部分孔膜上形成较弱部分或在孔膜的一些部分上形成表面张力较强的部分而制得开孔泡沫。但是，这些方法需要在多元醇混合物中加入大于30wt％的每个羟基基团分子量大于600的聚氧化烯多元醇，结果是，根据此法所得的聚氨酯树脂的交联密度下降，泡沫的机械性能如抗压强度、弯曲强度等比闭孔泡沫显著降低。

US 5250579或US 5312846揭示了一种机械制备开孔泡沫的方法，加入了既不溶于多元醇又不溶于异氰酸酯，且表面自由能低于23mJ/m2的细微成分。但是，带有这些细微成分的聚氨酯材料不均匀，经常出现一些加工和贮藏上的困难。一般认为细微成分是在异氰酸酯和多元醇混合时，作为第三成分而注入的。但这种方法需要在操作控制上做很大努力并对操作设备做很多的改进。此外，针对树脂表面的脆性或与表面材料的粘接，现有技术中还有一些未解决的技术问题。就是说，没有这样一种方法，能制备出与现有的、用氟里昂作发泡剂制得的泡沫相比，尺寸稳定性和泡沫特性优异的开孔硬质聚氨酯泡沫；无需对现有技术所用的设备作任何大的改进；无需任何针对由于用水作主要的发泡剂所的树脂表面脆性或与表面材料的粘接性而进行的操作。

本发明的目的是提供一种新的方法，在好的工作和操作条件下，用现有的制造设备，制造出具有优异物理性质和尺寸稳定性的开孔硬质聚氨酯泡沫。本发明涉及一种制备开孔聚氨酯泡沫的方法，是在催化剂、发泡剂和表面活性剂存在下，令多元醇混合物(A)与有机多异氰酸酯(B)反应，其中的多元醇混合物(A)包括一种10-60wt％的OH-终端的反应产物(c)的混合物，该产物(c)是由平均官能度为1.6-2.9的有机多异氰酸酯(a)与20-90wt％的、平均官能度为2.0-6.0、平均分子量为700-6000、氧化乙烯单元含量小于10wt％的聚醚多元醇(b)以1.3-10.0OH当量每NCO当量反应所制备的，有机多异氰酸酯(B)包括平均官能度为2.0-2.8的有机多异氰酸酯。