包含聚酯聚醚多元醇的硬质聚氨酯泡沫的制作方法

文档编号:14477971
研发日期:2018/5/19

本申请主张2015年9月29日提交的意大利专利申请第102015000056432号的优先权,所述申请的内容由此以全文引用的方式并入本文中。

技术领域

本公开的实施例大体上涉及硬质聚氨酯泡沫,且具体地说涉及由聚酯聚醚多元醇制备的硬质聚氨酯泡沫。



背景技术:

硬质聚氨酯泡沫广泛用作绝缘材料,例如用于建筑和电器行业中。通常,这些泡沫是在泡孔(cell)内含有低传导性气体(例如烃)的闭孔硬质泡沫。发泡组合物可以液体形式倾入,以便使用连续或不连续制程形成硬质泡沫板或面板。面板可以进一步包括粘附到泡沫的饰面,例如金属箔。

不利的是,由于消费者所需密度较低,硬质聚氨酯泡沫可能牺牲机械特性,例如压缩强度、绝热性或耐用性。因此,需要一种在维持良好的流动性和低填充密度的同时提供压缩强度和热绝缘的所需水平的聚氨酯泡沫组合物。



技术实现要素:

实施例针对由异氰酸酯和异氰酸酯反应混合物的反应产生的硬质聚氨酯泡沫组合物,所述反应混合物包含除丙氧基化蔗糖多元醇或丙氧基化山梨糖醇多元醇中的至少一种以外的丙氧基化聚酯-聚醚多元醇。硬质聚氨酯泡沫可具有改善的压缩强度,例如至少130kPa的压缩强度。聚氨酯泡沫还可显示改善的拉伸粘结强度、良好的绝热特性以及适合于各种应用的流动性和填充密度。

根据一个实施例,提供一种聚氨酯泡沫。聚氨酯泡沫由包括异氰酸酯反应混合物、平均官能度为至少2.5的异氰酸酯组分和发泡剂的调配物产生。异氰酸酯反应混合物包括至少40wt%的至少一种丙氧基化聚酯-聚醚多元醇。所述异氰酸酯反应混合物还包括丙氧基化蔗糖多元醇或丙氧基化山梨糖醇多元醇中的至少一种。所述丙氧基化蔗糖多元醇和/或所述丙氧基化山梨糖醇多元醇具有约300mg KOH/g到约600mg KOH/g的羟基数。所述聚氨酯泡沫具有至少130kPa的压缩强度,且所述异氰酸酯组分与所述异氰酸酯反应混合物的化学计量指数在约1.0与1.7之间。

具体实施方式

在各种实施例中,提供一种用于产生硬质聚氨酯泡沫的调配物。通常,所述调配物包括异氰酸酯组分、包括与异氰酸酯组分反应的多元醇的异氰酸酯反应混合物和发泡剂。根据各种实施例,异氰酸酯反应混合物包括至少40wt%的至少一种丙氧基化聚酯-聚醚多元醇和丙氧基化蔗糖多元醇或丙氧基化山梨糖醇多元醇中的至少一种。所得聚氨酯泡沫具有至少130kPa的压缩强度,且异氰酸酯组分与异氰酸酯反应混合物的化学计量指数在约1.0与1.7之间。在不受理论束缚的情况下,已发现这些调配物产生具有优异绝热性能以及快速脱模、改善的流动性以及改善的压缩强度和拉伸粘结强度的硬质聚氨酯泡沫。

在其它实施例中,异氰酸酯反应混合物可包括40wt%到约90wt%的丙氧基化聚酯-聚醚多元醇,或40wt%到约75wt%的丙氧基化聚酯-聚醚多元醇,或40wt%到约60wt%的丙氧基化聚酯-聚醚多元醇,或约45wt%到约60wt%丙氧基化聚酯-聚醚多元醇,或45wt%到约55wt%丙氧基化聚酯-聚醚多元醇。

设想丙氧基化聚酯-聚醚多元醇的不同分子量。举例来说,丙氧基化聚酯-聚醚多元醇可具有约200g/mol到约500g/mol的数均分子量。在一些实施例中,分子量大于约200g/mol。在一些实施例中,分子量可小于约400g/mol或小于约300g/mol。因此,在一些实施例中,丙氧基化聚酯-聚醚多元醇的分子量具有约200g/mol到约300g/mol的分子量。包括适合分子量的适合丙氧基化聚酯-聚醚多元醇的实例更全面地描述于美国公开第2014/213677号中,所述公开的全部内容由此以引用的方式并入。

组成上,丙氧基化聚酯-聚醚多元醇(有时称为聚酯-聚醚多元醇)是聚酯多元醇和聚醚多元醇的混合结构,而不是聚酯多元醇和聚醚多元醇的混合物。通常,丙氧基化聚酯-聚醚多元醇由至少一种含羧基的酯前体(例如,邻苯二甲酸酐)、至少一种多元醇、至少一种环氧化物和至少一种聚合催化剂产生。

用于丙氧基化聚酯-聚醚多元醇的多元醇可包括各种多羟基化合物。在一个或多个实施例中,多元醇可包含支化脂肪醇。适合的支支化脂肪醇的实例可包括三个或多于三个羟基,例如三羟基醇,包括但不限于甘油和三羟甲基丙烷。含羧基的酯前体可包括各种含羧基的化合物,例如基于二羧酸的化合物。这些基于二羧酸的化合物可包括芳族二羧酸组合物,例如邻苯二甲酸酐。

尽管环氧丙烷通常用作用于形成聚醚-聚醚多元醇的环氧化物,但也可以考虑各种额外的环氧化物。举例来说但不作为限制,这些可替代的环氧化物可包含C2到C4环氧化物、环氧乙烷、1,2-环氧丁烷或2,3-环氧丁烷、四氢呋喃或其组合。可替代的环氧化物的实例更全面地描述于美国公开第2014/213677号中,所述公开的全部内容由此以引用的方式并入。

另外,这些可替代的环氧化物可与环氧丙烷组合使用。在一个或多个实施例中,聚醚多元醇将含有大于70重量%的衍生自环氧丙烷(PO)单元的环氧化物单元。在一些实施例中,聚醚多元醇将含有大于约75重量%的衍生自PO单元的环氧化物单元、大于约80重量%的衍生自PO单元的环氧化物单元或大于约85重量%的衍生自PO单元的环氧化物单元。在其它实施例中,聚醚多元醇含有100重量%的衍生自PO单元的环氧化物单元。当使用除PO以外的环氧化物时,所述环氧化物可以与PO共进料。

用于环氧化物的聚合的催化可能涉及阴离子聚合(通过使用碱性催化剂,例如氢氧化钾)或阳离子聚合(通过使用路易斯酸催化剂,例如三氟化硼)。举例来说且不作为限制,适合的聚合催化剂可包括氢氧化钾、氢氧化铯、三氟化硼或双氰化物复合物(DMC)催化剂,例如六氰基钴酸锌或季磷腈类(quaternary phosphazenium)化合物。在阴离子聚合实施例中,碱性催化剂可以在生产结束时通过后处理步骤(例如,聚结,硅酸镁分离或酸中和)从聚醚多元醇中去除。

聚醚多元醇通常在聚合催化剂的存在下通过由环氧化物烷氧基化多元醇(又称为引发剂)来制备。聚酯多元醇通常由多元醇与含羧基的酯前体反应,随后由环氧化物烷氧基化来产生。为产生丙氧基化聚酯-聚醚多元醇的混合组成结构,设想这些反应方法可以不同方式合并。举例来说,预期可将含羧基酯前体、至少一种多元醇、至少一种环氧化物和至少一种聚合催化剂添加到反应器中,使得用于产生丙氧基化聚酯-聚醚多元醇的聚合/烷氧基化反应同时发生。替代地,丙氧基化聚酯-聚醚多元醇可通过逐步程序产生。

在一个实施例中,聚醚多元醇可在第一聚合步骤中产生。接着,使产生的聚醚多元醇与含羧基的酯前体(例如,邻苯二甲酸酐)反应以产生半酯,所述半酯定义为在用环氧化物烷氧基化之前含羧基的聚醚多元醇。接着,在第二聚合步骤中烷氧基化半酯以形成丙氧基的聚酯-聚醚多元醇。

在一示范性实施例中,丙氧基化聚酯-聚醚多元醇由烷氧基化通过使邻苯二甲酸酐和丙氧基化甘油多元醇反应所产生的半酯来产生。在一个或多个实施例中,丙氧基化甘油多元醇可具有约200g/mol到约300g/mol,或约250g/mol的分子量。另外,在使丙氧基化甘油与邻苯二甲酸酐反应之前,可将丙氧基化甘油添加到反应器中且汽提以去除残留的水。接着将邻苯二甲酸酐添加到丙氧基化甘油中以形成半酯。随后例如通过在形成半酯之后向反应器添加环氧化物来烷氧基化半酯以形成聚酯-聚醚多元醇。由于半酯中的酸性基团的存在,丙氧基化甘油与邻苯二甲酸酐的聚合可以自催化地进行,或可通过催化剂例如双氰化物复合物(DMC)催化剂来辅助。借助于实例而非限制,DMC催化剂可包括六氰基钴酸锌、季磷腈类化合物、胺催化剂或超强酸催化剂。

在各种实施例中,为最小化邻苯二甲酸酐与丙氧基化甘油之间的酯基转移,丙氧基化聚酯-聚醚多元醇的形成可在约80℃到约150℃的温度下进行。在一些实施例中,反应具有约90℃到约140℃或甚至约100℃到约135℃的温度。在各种实施例中,反应在约30kPa到约600kPa的压强下进行。在一些实施例中,反应在约100kPa到约400kPa的压强下进行。反应时间可以是约1小时到约24小时。在一些实施例中,反应时间可以是约2小时到约12小时或甚至约2小时到约6小时。

任选地,例如在二甲基乙醇胺(DMEA)的存在下也考虑PO消化步骤。真空汽提也可在用于去除任何未反应的环氧化物组分(例如,未反应PO)和/或其它挥发物的特定实施例中使用。

在各种实施例中,添加到半酯中的环氧化物的量足以产生具有约200mg KOH/g到约350mg KOH/g的羟基数的丙氧基化聚酯-聚醚多元醇。如本文中所使用,羟基数是等效于一克多元醇或其它羟基化合物中的羟基含量的氢氧化钾的毫克数。在一些实施例中,所得聚酯-聚醚具有约220mg KOH/g到约330mg KOH/g的羟基数。在其它实施例中,所得聚酯-聚醚具有约280mg KOH/g到约330mg KOH/g的羟基数。在其它实施例中,聚酯-聚醚具有至少300mg KOH/g的羟基数。聚酯-聚醚可具有约2.7到约4.5或约3.5到约4.5的平均官能度。如本文中所使用,平均官能度是分子上的异氰酸酯反应性位点的数目,且可计算为多元醇的总摩尔数中的OH的总摩尔数。在一些实施例中,聚酯-聚醚具有约3的平均官能度。

如由ASTM D4878所测量,所得聚酯-聚醚多元醇的粘度在25℃下通常小于40,000mPa*s。在一些实施例中,粘度在20,000mPa*s与40,000mPa*s之间。

在各种实施例中,异氰酸酯反应混合物进一步包括丙氧基化蔗糖多元醇或丙氧基化山梨糖醇多元醇中的至少一种,所述丙氧基化蔗糖多元醇或丙氧基化山梨糖醇多元醇在本文中有时分别被称为丙氧基化蔗糖引发的多元醇或丙氧基化山梨糖醇引发的多元醇。在其它实施例中,设想其它多元醇(例如甘油引发的多元醇)可与蔗糖和/或山梨糖醇多元醇一起包括。在各种实施例中,丙氧基化蔗糖多元醇、丙氧基化山梨糖醇多元醇或其混合物包含数均分子量为约200g/mol到1,500g/mol、平均官能度为至少4和羟基数为至少150mg KOH/g的聚醚多元醇。

在其它实施例中,数均分子量可以为约450g/mol到约900g/mol。另外,平均官能度可以为约4到约5,或约4到约4.5。在其它实施例中,丙氧基化蔗糖多元醇和/或丙氧基化山梨糖醇多元醇可具有约300mg KOH/g到约600mg KOH/g的羟基数、或至少350mg KOH/g的羟基数,或约450mg KOH/g到约500mg KOH/g之间的羟基数。适合的丙氧基化蔗糖或山梨糖醇多元醇的实例更全面地描述于美国专利第4,394,491号中,所述专利的全部内容由此以引用的方式并入。在各种实施例中,适合的丙氧基化蔗糖多元醇包括可从陶氏化学公司(The Dow Chemical Company)(密歇根州,米德兰市)获得的在商标VORANOLTM下商购的那些丙氧基化蔗糖多元醇,例如VORANOLTM RN-490(蔗糖-甘油引发的多元醇,具有490mg KOH/g的羟基数和4.3的平均官能度)。适合的丙氧基化山梨糖醇多元醇可包括也可从陶氏化学公司(密歇根州,米德兰市)获得的在商标TERCAROLTM下商购的那些丙氧基化山梨糖醇多元醇,例如TERCAROLTM8092(山梨糖醇引发的多元醇,具有460mg KOH/g的羟基数和5的平均官能度)。

在各种实施例中,异氰酸酯反应混合物可包括至少约20wt%、至少约30wt%、至少约40wt%或至少约50wt%的丙氧基化蔗糖多元醇或丙氧基化山梨糖醇多元醇中的至少一种。另外,异氰酸酯反应混合物可包括约20wt%到60wt%的丙氧基化蔗糖多元醇或丙氧基化山梨糖醇多元醇,或至少约30wt%到约50wt%的丙氧基化蔗糖多元醇或丙氧基化山梨糖醇多元醇,至少约35wt%到约50wt%的丙氧基化蔗糖多元醇或丙氧基化山梨糖醇多元醇。

额外聚醚多元醇也可包括于一些实施例的异氰酸酯反应混合物中。举例来说,在一特定实施例中,异氰酸酯反应混合物还包括丙氧基化甘油多元醇。在这个实施例中,丙氧基化甘油多元醇为具有至少50mg KOH/g的羟基数和3的平均官能度的聚醚多元醇。在其它实施例中,羟基数可以是至少100mg KOH/g、至少150mg KOH/g、约50mg KOH/g到约500mg KOH/g、约100mg KOH/g到约400KOH/g或约150mg KOH/g到约350mg KOH/g。适合的丙氧基化甘油多元醇包括可作为VORANOLTM CP 1055从陶氏化学公司(密歇根州,米德兰市)商购获得的那些丙氧基化甘油多元醇。异氰酸酯反应混合物可包括约1wt%到约20wt%、约2wt%到约15wt%或约5wt%到约12wt%的丙氧基化甘油多元醇。

认为各种组合物适合于异氰酸酯组分。在各种实施例中,异氰酸酯组分具有至少约2.5或约2.5到约3.2的平均官能度。在一些实施例中,异氰酸酯组分可包括一种或多种二异氰酸酯。举例来说,在一些实施例中,异氰酸酯组分可包括芳族二异氰酸酯,例如平均官能度为至少2.7或约2.7到约3.2的亚甲基二苯基二异氰酸酯(MDI)或聚二苯基甲烷二异氰酸酯(PMDI)。商业上适合的实施例可包括可从陶氏化学公司(密歇根州,米德兰市)获得的VORANATETM M220。

异氰酸酯的量可以根据应用而变化,且通过化学计量指数公开于本文中。如上文所陈述,异氰酸酯组分与异氰酸酯反应混合物的化学计量指数在约1.0与1.7之间。在其它实施例中,化学计量指数在1.1到1.5或1.2到1.4之间。

在各种实施例中,异氰酸酯组分具有125g/mol与175g/mol之间的当量,或130g/mol与140g/mol之间的当量。如本文中所使用,当量是每个反应位点化合物的重量,且根据以下方程式计算:

尽管在各种实施例中,异氰酸酯组分可以具有约0.1Pa*s到约1.5Pa*s的粘度,但在一些实施例中,异氰酸酯组分的粘度在25℃下为约0.2Pa*s到0.7Pa*s。

在各种实施例中,可以至少部分基于最终泡沫的所需密度来选择发泡剂。可以在异氰酸酯反应混合物与异氰酸酯组分组合之前,将发泡剂添加到异氰酸酯反应混合物中。在不受理论束缚的情况下,发泡剂可从异氰酸酯组分与异氰酸酯反应混合物的组合的放热反应中吸收热量且蒸发,且提供适用于使聚氨酯泡沫膨胀到较低密度的额外气体。在各种实施例中,发泡剂为烃。在一些实施例中,可以采用烃或含氟氢化卤代烃发泡剂。烃可为例如氢氟烯烃碳。借助于实例而非限制,发泡剂可包含:丁烷、异丁烷、2,3-二甲基丁烷、正戊烷异构体和异戊烷异构体、己烷异构体、庚烷异构体、环烷烃(包括环戊烷(cyclopentane/c-pentane)、环己烷、环庚烷及其组合),HFC-245fa(1,1,1,3,3-五氟丙烷)、HFC-365mfc(1,1,1,3,3-五氟丁烷)、HFC-227ea(1,1,1,2,3,3,3-七氟丙烷)、HFC-134a(1,1,1,2-四氟乙烷)、其组合以及类似物。在一个实施例中,发泡剂包含环戊烷。适合的发泡剂的实例包括由Honeywell以名称出售的那些发泡剂和由Arkema以名称出售的那些发泡剂。在各种实施例中,发泡剂的总量为聚氨酯调配物的至少约3wt%,或聚氨酯调配物的约3wt%到约20wt%,或聚氨酯调配物的约3wt%到约8wt%。

所述调配物可以进一步包括本领域中已知的添加剂或其它改性剂。举例来说,可以采用表面活性剂、阻燃剂和催化剂。借助于实例而非限制,催化剂可以包括三聚催化剂和叔胺催化剂。还可以将分散剂、泡孔稳定剂和表面活性剂并入到调配物中。

三聚催化剂可以是将催化有机异氰酸酯化合物三聚的本领域中已知的任何三聚催化剂。异氰酸酯的三聚可以在聚氨酯泡沫内产生聚异氰脲酸酯化合物。在不受理论限制的情况下,聚异氰脲酸酯化合物可使聚氨酯泡沫更刚性且提供改进的耐火反应物。三聚催化剂可包括例如甘氨酸盐、叔胺三聚催化剂、碱金属羧酸盐及其混合物。在一些实施例中,可以采用N-2-羟基-5-壬基苯基-甲基-N-甲基甘氨酸钠。在使用时,三聚催化剂可以小于用于产生聚氨酯泡沫的调配物的1wt%的量存在。

叔胺催化剂包括含有至少一个叔氮原子且能够催化异氰酸酯组分与异氰酸酯反应混合物之间的羟基/异氰酸酯反应的有机化合物。借助于实例而非限制,叔胺催化剂可包括三亚乙基二胺、四甲基乙二胺、五甲基二亚乙基三胺、双(2-二甲基氨基乙基)醚、三乙胺、三丙胺、三丁胺、三戊胺、吡啶、喹啉、二甲基哌嗪、哌嗪、N-乙基-吗啉、2-甲基丙二胺、甲基三亚乙基二胺、2,4,6-三甲基氨基-甲基)苯酚、N,N′,N″-三(二甲氨基-丙基)均六氢三嗪及其混合物。在其它实施例中,胺催化剂包括双(2-二甲基氨基-乙基)醚、二甲基环己胺、N,N-二甲基-乙醇胺、三亚乙基二胺、三乙胺、2,4,6-三(二甲基氨基甲基)苯酚,N,N′,N-乙基吗啉和/或其混合物。在使用时,叔胺催化剂可以小于用于产生聚氨酯泡沫的调配物的1wt%的量存在。

在各种实施例中,耐火性能可以通过包括一种或多种阻燃剂来增强。阻燃剂可以是溴化或非溴化的,且可以包括例如但不限于三(1,3-二氯丙基)磷酸酯、三(2-氯乙基)磷酸酯、三(2-氯丙基)磷酸酯、磷酸二铵、各种卤代芳族化合物、氧化锑、三水合氧化铝及其组合。在使用时,阻燃剂可以用于产生聚氨酯泡沫的调配物的0.1wt%到约10wt%,或用于产生聚氨酯泡沫的调配物的约0.5wt%到约5wt%的量存在。

可以添加表面活性剂(包括有机表面活性剂和聚硅氧烷基表面活性剂)以用作泡孔稳定剂。如本文中所使用,“泡孔稳定剂”是用于稳定发泡反应混合物防止塌陷和大的不均匀泡孔的形成直到所述发泡反应混合物固化的化合物。考虑表面活性剂的各种组合物。在一个实施例中,表面活性剂是有机硅氧烷表面活性剂。适合的有机硅氧烷的实例包括由Evonik以TegostabTM名称出售的那些有机硅氧烷,例如Tegostab B8496。在使用时,表面活性剂可以小于用于产生聚氨酯泡沫的调配物的1wt%的量存在。

在各种实施例中,通过在室温下或略高于室温的温度下将反应组分(包括异氰酸酯反应混合物)、异氰酸酯组分和发泡剂混合较短时间(例如,小于约10秒或小于约1秒)来制备聚氨酯聚合物。在一些实施例中,异氰酸酯反应混合物和发泡剂可在添加异氰酸酯组分之前或之后混合。其它添加剂(包括催化剂、阻燃剂和表面活性剂)可在添加发泡剂之前添加到异氰酸酯反应混合物中。可以在喷雾装置、混合头或容器中进行混合。混合之后,可将混合物喷射或以其它方式沉积到衬底上或敞口模具中。替代地,可将混合物注入空腔内,呈面板或另外的形状。所述空腔可视情况保持在大气压力下或部分地抽空到亚大气压力(即,高达约-50kPa)。

反应之后,混合物呈现模具的形状或粘附到衬底以产生聚氨酯聚合物,接着使所述聚氨酯聚合物部分或完全固化。促进聚氨酯聚合物固化的适合条件包括约20℃到约150℃的温度。在一些实施例中,固化在约35℃到约75℃的温度下进行。在其它实施例中,固化在约45℃到约55℃的温度下进行。在各种实施例中,可以至少部分地基于聚氨酯聚合物在所选温度下凝胶化和/或固化所需的时间量来选择针对固化所选择的选温度。固化时间还将取决于其它因素,包括例如特定组分(例如,催化剂和其的量)以及所制造的物品的大小和形状。

本发明实施例的聚氨酯泡沫包括至少130kPa的压缩强度和至少130kPa的拉伸粘结强度,这使得所述聚氨酯泡沫适合于硬质泡沫。一些实施例展现至少135kPa的压缩强度和/或至少135kPa的拉伸粘结强度。其它实施例展示约130kPa到约160kPa或约135kPa到约145kPa的压缩强度和/或约135kPa到约250kPa或约135kPa到约155kPa的拉伸粘结强度。另外,如在以下实施例中进一步描述,用于产生泡沫的调配物在20℃到22℃下具有小于约40g/L的最小填充密度和大于约120s的凝胶时间。调配物可产生具有约16g/L到约40g/L、约25g/L到约40g/L或约35g/L到约40g/L的最小填充密度的泡沫。凝胶时间可为在20℃到22℃下约120s到约250s,在20℃到22℃下约125s到约160s,或在20℃到22℃下约130s到约145s。

实例

提供以下实例来说明各种实施例,但并不意图限制权利要求的范围。除非另外指明,否则所有份数和百分比都是按重量计。

实例中所使用的原材料描述如下:

TERCAROLTM 8092为购自陶氏化学公司(密歇根州,米德兰市)的山梨糖醇引发的聚醚多元醇,具有460mg KOH/g的羟基值和5的平均官能度;

VORANOLTM RN490为购自陶氏化学公司(密歇根州,米德兰市)的蔗糖丙氧基化和甘油丙氧基化的反应物料,具有490mg KOH/g的羟基值和4.3的平均官能度;

芳族聚酯多元醇#1为购自陶氏化学公司(密歇根州,米德兰市)的来自对苯二甲酸、聚乙二醇和甘油的芳族聚酯多元醇,具有315mg KOH/g的羟基值和2.4的平均官能度;

TERCAROLTM 5902为购自陶氏化学公司(密歇根州,米德兰市)的邻甲苯二胺引发的聚醚多元醇,具有380mg KOH/g的羟基值和4的平均官能度;

Stepanpol PS 3152为购自Stepan公司的芳族聚酯多元醇,具有315mg KOH/g的羟基值和2.0的平均官能度为;

VORANOLTM CP 1055为购自陶氏化学公司(密歇根州,米德兰市)的甘油引发的聚醚多元醇,具有165mg KOH/g的羟基值和3的平均官能度;

TCPP为三(氯异丙基)磷酸酯,一种购自Quimidroga S.A的阻燃剂;

PMDETA为五甲基二亚乙基三胺,一种购自空气化工产品有限公司(Air Products and Chemicals,Inc.)的催化剂;

DMCHA为N,N-二甲基环己胺,一种空气化工产品有限公司的催化剂;

B 8496为购自赢创工业(Evonik Industries)的硅氧烷表面活性剂;

环戊烷(c-pentane/cyclopentane),一种购自西格玛-奥德里奇(Sigma-Aldrich)发泡剂;以及

VORANATETM M220为购自陶氏化学公司(密歇根州,米德兰市)的聚合亚甲基-二苯基-二异氰酸酯,具有2.7的平均官能度。

下表1列举了比较例1到比较例3(其包括各种多元醇但不包括丙氧基化聚酯-聚醚多元醇)以及实例1和实例2(其为本发明调配物的两个示范性实施例)。所有数字均以组合物的总重量的重量份数表示。

通过将41.8wt%的丙氧基化甘油添加到反应器中且将其汽提以去除残留的水来产生包括于实例1和实例2中的丙氧基化聚酯-聚醚多元醇#1。接着,将31.6wt%的邻苯二甲酸酐添加到丙氧基化甘油中以形成半酯。用25.4wt%的环氧丙烷来烷氧基化半酯。在2.0wt%的N,N-二甲基乙醇胺(DMEA)的存在下完成PO消化。接着将产物真空汽提以去除未反应的PO和其它挥发物。所得丙氧基化聚酯-聚醚多元醇在25℃下具有如通过ASTM D4274D测量的约295mg KOH/g到约330mg KOH/g的羟基数和20,000mpa*s与40,000mPa*s之间的粘度。

所有组合物根据表1中提供的组分制备。形成多元醇组合物,且向其中添加发泡剂(即,环戊烷)。使用空气混合器以2,000rpm将多元醇组合物(包括添加剂和发泡剂)混合,直到获得均匀的液体。接着将多元醇混合物负载到高压机箱中且使其与异氰酸酯组分(即,VORANATETM M220)反应以形成聚氨酯泡沫。

通过用Cannon高压机进料所述组合物(在约20℃到22℃的温度下)来制备泡沫样本且将所述泡沫样本注入到配备有加热系统的Brett模具(0.1m×0.35m×2m)中以便控制模具的温度。在发泡阶段(blowing phase)结束时,以至少达到模具高度的量将泡沫倒入20cm×20cm×20cm的木箱中。测量反应参数(例如,凝胶时间)和自由起发密度(free rise density;FRD)。FRD是从100?100?100mm的块体上测得的密度,所述块体从自由发起泡沫的中心(在环境空气压力下)获得。使用铁棒测量凝胶时间。将凝胶时间记录为当铁棒从泡沫物料中移出时,经历反应的泡沫粘附到铁棒上以形成串的时间。在下表2中展示这些测试的结果。

在各种实施例中,例如在使用不连续制程形成泡沫的实施例中,大于120s的凝胶时间是优选的,这是因为较快的凝胶时间可能使得调配物不适用于不连续制程。

最小填充密度(MFD)是填充Brett模具所需的材料的最小重量。所述最小重量值除以模具体积等于填充模具所需的密度。流量指数是MFD与FRD之间的比率。

在Brett模具中形成的十七(17)个泡沫样本的平均密度偏差(ADD)的计算如下:

其中17是样本数,是平均密度,且di是第i个样本的密度。

根据EN 826测量每个泡沫样本的压缩强度。根据EN 12667借助于防护加热板装置测量泡沫样本中的每一个的绝热(λ值)。

根据EN 1607测量拉伸粘结强度。具体而言,将测量为20cm×30cm×0.4mm的两个钢样本紧固到距注入点约120cm的内部Brett模具表面上。一旦Brett模具填充有反应的PU泡沫,就切割所述钢面向的泡沫且进行拉伸粘结强度测试。

在下表3中展示Brett模塑泡沫测试的结果。

如表3中所展示,比较例1和比较例2显示拉伸粘结强度值低于100kPa。在各种实施例中,低于100kPa或甚至低于120kPa的拉伸粘结强度是不可接受的,因为所述拉伸粘结强度缺乏工业用途所需的特性。此外,在各种实施例中,小于约40g/L的最小填充密度是优选的。因此,尽管其是可接受的拉伸粘结强度,但比较例3可能不适用于各种应用。

测量从40cm x 70cm x 10cm的大型模具中去移的泡沫中的每一个的后膨胀百分比。根据下式计算后膨胀百分比:

后膨胀是将泡沫从模具中去除时发生多少膨胀的量度。也记录发生的任何分裂且展示于表4中。

对于每个泡沫样本,在给定温度下在约10分钟到约20分钟的给定固化时间确定表皮固化百分比(即表面固化%)。通过测量不具有任何连接的聚氨酯泡沫层的Brett模具的面积来计算百分比,所述聚氨酯泡沫层具有至少约0.1mm的厚度。所述面积对比于总模具表面积的百分比产生表面固化的百分比。可以视觉方式估计面积或使用模具表面的数字图像和数字图像处理软件(例如ImageJ)来测量面积。在下表4中提供固化测试的结果。

如表4中所展示,在使用大型模具进行一个或多个固化测试期间,比较例中的每一个展现出分裂。分裂对于各种应用是不期望的,因为它可能是凝结以及其它原因的来源。

通常,制造商牺牲了优异的导热性以获得其它所需的特性。然而,如表1到表4中所展示,由包括丙氧基化聚酯-聚醚多元醇的调配物形成的泡沫展现MFD、拉伸粘结强度、后膨胀、凝胶时间和各种应用所需的压缩强度值,同时还保持优异的导热性。更具体地说,包括丙氧基化聚酯-聚醚多元醇的调配物的各种实施例在20℃到22℃下展现至少130kPa的压缩强度、至少130kPa的拉伸粘结强度、小于约40g/L的最小填充密度和大于约120s的凝胶时间。一些实施例展现至少135kPa的压缩强度和/或至少135kPa的拉伸粘结强度。

进一步注意到,诸如“优选地”、“通常(generally/commonly)”和“典型地”的术语在本文中并未用于限制所主张的发明的范围或暗示某些特征对所主张的发明的结构或功能是关键的、基本的或甚至重要的。相反,这些术语仅意图强调在本公开的特定实施例中可以使用或可以不使用的替代或额外的特征。

将显而易见,在不脱离所附权利要求书中限定的本公开的范围的情况下,修改和变化是可能的。更具体来说,尽管本公开的一些方面在本文中识别为优选的或特别有利,但预期本公开不必限于这些方面。

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