[发明专利]在烃类发泡剂存在下生产硬质聚氨基甲酸酯泡沫塑料的方法

说明书

发明领域

本发明涉及生产硬质聚氨基甲酸酯泡沫塑料的方法。更具体地说，本发明涉及采用特定发泡剂混合物生产硬质聚氨基甲酸酯泡沫塑料的方法。

发明背景

硬质聚氨基甲酸酯泡沫塑料具有许多已知的用途，例如在建筑材料方面以及在建筑工业和冷藏装置中用作隔热介质。硬质聚氨基甲酸酯泡沫塑料在商业上被广泛接受为隔热介质是基于它能提供出色的初期及长期热绝缘性能、卓越的结构性能及卓越的阻燃性能，而这一切又都是以低密度的形式取得的。

在发泡剂存在下通过多异氰酸酯与对异氰酸酯反应活性的化合物(一般为多元醇)之间的反应制备此类硬质聚氨基甲酸酯泡沫塑料的技术是已知的。在此类泡沫塑料生产中，一类被广泛用作发泡剂的材料是全卤代氯氟烃(CFC)发泡剂，例如三氯氟甲烷(CFC-11)。CFC的优点包括其良好的隔热性能、其相对的不燃性以及其泡沫塑料制成品的卓越尺寸稳定性。然而，尽管具有这些优点，CFC近来已变得不受欢迎，因为它们与地球大气层中的臭氧层破坏有关，从而其使用受到严格的限制。

氢氯氟烃(HCFC)，例如氯二氟甲烷(HCFC-22)、1-氯-1，1-二氟乙烷(HCFC-142b)、1，1，1-三氟-2，2-二氯乙烷(HCFC-123)，以及特别是1，1-二氯-1-氟乙烷(HCFC-141b)已被考虑作为一种可临时应付的解决方案。然而，HCFC也已被证明能导致大气臭氧层破坏，因此其使用正在受到严密的监视。事实上，目前已计划到2002年将停止大规模生产和使用HCFC-141b。

由此可见，存在着对开发一种生产硬质聚氨基甲酸酯泡沫塑料的方法以及其中所使用的反应体系的需要，它使用具有零臭氧层破坏潜能又仍能提供商业用途所要求的出色隔热性能和尺寸稳定性的发泡剂。

针对各种链烷烃和环烷烃如正戊烷、正丁烷及环戊烷，作为用于硬质聚氨基甲酸酯泡沫塑料的可能发泡剂进行了研究。这类材料的使用公开在例如美国专利5,096,933及5,444,101中。然而，尚未发现用这类材料生产出的硬质聚氨基甲酸酯泡沫塑料，在密度足以低到其应用是可行的条件下仍具有商业吸引力的物理性能。美国专利5,387,618及5,391,317也涉及在一种物理发泡剂存在下制备聚氨基甲酸酯泡沫塑料，该发泡剂包含5～80％(摩尔)C5～6脂环族烷烃及95～20％(摩尔)由异戊烷与正戊烷按80∶20～20∶80的摩尔比组成的混合物。然而，这些专利中所公开的配方，据发现生产出的泡沫塑料尺寸稳定性和热绝缘性能均不足。

由此可见，目前依然存在着对一种生产硬质聚氨基甲酸酯泡沫塑料的方法的需求，它使用具有零臭氧层破坏能力的发泡剂，生产出的硬质聚氨基甲酸酯泡沫塑料又具有优异的长期隔热和稳定特性。

因此，本发明的一个目的是提供一种生产硬质聚氨基甲酸酯泡沫塑料的方法及含此种发泡剂的反应体系。本发明人已惊奇地发现一种采用基本上由异戊烷构成的发泡剂生产出的硬质聚氨基甲酸酯泡沫塑料，在密度低于那些从用其他戊烷异构体生产的泡沫塑料的条件下，仍具有良好的隔热和尺寸稳定特性。虽然用异戊烷发泡的泡沫体的初期K系数通常高于用HCFC-141b、环戊烷以及戊烷的某些共混物发泡的泡沫体，然而按照本发明生产的泡沫塑料的陈化K系数(即长期绝缘值)要优于上述任何一种戊烷所对应的值，至少等于其他戊烷共混物对应的该系数。而且，用本发明方法制备的硬质泡沫塑料，其长期绝缘值接近用HCFC-141b发泡的泡沫塑料所表现出的数值。重要的是，异戊烷具有零臭氧层破坏潜能，因此满足当前所有环境要求。

发明简述

因此，本发明涉及一种生产硬质聚氨基甲酸酯泡沫塑料的方法，它包括在泡沫形成条件下如下组分之间反应：(1)有机多异氰酸酯；(2)含有多个用于硬质聚氨基甲酸酯或氨基甲酸酯改性多异氰酸酯泡沫塑料生成的对异氰酸酯反应活性基团的对异氰酸酯反应活性组合物；(3)含有比例为99∶1～大于80∶20重量份的异戊烷与正戊烷的发泡剂。任选地，该方法还可包括组分(1)～(3)与组分(4)--水或其他产生二氧化碳的试剂--之间的反应。组分(1)、(2)、(3)以及任选的组分(4)构成的反应体系也属于本发明的范围之内。

本发明还涉及可用于上述方法中的反应体系。该反应体系包含(1)有机多异氰酸酯；(2)含有多个对异氰酸酯反应活性基团的对异氰酸酯反应活性组合物；(3)含有比例为99∶1～大于80∶20重量份的异戊烷与正戊烷的发泡剂。本发明还涉及按照本发明方法制备的硬质聚氨基甲酸酯泡沫塑料。

发明详述