專利名稱：硬質(zhì)泡沫組合物和使用鏈烷酸烷酯作為發(fā)泡劑的生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及硬質(zhì)聚氨酯泡沫體，和更特別涉及采用鏈烷酸烷酯、優(yōu)選甲酸甲酯作為唯一或主要的發(fā)泡劑制備這種泡沫體。
背景技術(shù)：
硬質(zhì)聚氨酯泡沫體有廣泛應(yīng)用，其中包括應(yīng)用于冰箱體系的絕緣、結(jié)構(gòu)應(yīng)用和如在船、浮標(biāo)、船塢和其它飄浮裝置中的飄浮應(yīng)用。在這些應(yīng)用中，不僅泡沫體的密度和閉孔含量而且泡沫體在不利條件下保持其尺寸穩(wěn)定性的能力是重要的。實(shí)際上，在飄浮應(yīng)用中，在與UnitedStates Coast Guard有關(guān)的相關(guān)應(yīng)用中，美國(guó)政府規(guī)定了泡沫體這些特征的嚴(yán)格試驗(yàn)方法和標(biāo)準(zhǔn)。參見(jiàn)，例如33CFR §183.114和在ASTMD2126中列出的試驗(yàn)方法。
常規(guī)地已使用含兩組分或三組分的方法制備硬質(zhì)泡沫體。一種組分(通常稱為組分A或A側(cè))包括異氰酸酯。經(jīng)常，組分A還包括表面活性劑和發(fā)泡劑。第二種組分(通常稱為組分B或B側(cè))包括各種多元醇尤其是聚醚和/或聚酯多元醇中的任何一種。組分B也可包括表面活性劑、催化劑包和發(fā)泡劑，這些中的任何一種或所有可獨(dú)自存在于組分B中?；蛘?，可在第三物流或在組分B與第三物流二者中將這些成分中的任何一種或所有引入到反應(yīng)混合物中。若使用過(guò)量異氰酸酯，則可形成改性聚異氰酸酯泡沫體。通過(guò)這些標(biāo)準(zhǔn)方法生產(chǎn)的泡沫體的密度范圍通常為約1lbs./ft3至約4lbs./ft3，閉孔含量為約85％，且具有低的脆性特征。
一般地，多元醇是多官能團(tuán)的，亦即，多元醇分子具有兩個(gè)或多個(gè)支鏈，所述支鏈提供交聯(lián)聚合的連接位點(diǎn)。歷史上，發(fā)泡劑是或者至少包括常與水組合的一種或多種含氯氟烴(CFC)。然而，鑒于所報(bào)道的它們對(duì)地球臭氧層的有害影響，CFC已成為環(huán)境關(guān)注的主題。因此，希望避免使用CFC，和多年來(lái)，工業(yè)上正尋找適合于制備硬質(zhì)聚氨酯泡沫體的可行替代發(fā)泡劑。
已報(bào)道過(guò)使用HCFC替代CFC的一些方法。例如，美國(guó)專利5032623、5194175和5274007中描述了一種方法，其中在硬質(zhì)泡沫體的制備中，HCFC，單氯二氟甲烷(CHClF2)可替代常規(guī)的CFC。然而，即使是HCFC，就有害的環(huán)境影響來(lái)說(shuō)，盡管顯著好于CFC，但仍與環(huán)境危險(xiǎn)相關(guān)，因此若可避免使用它們的話，則是最佳的。
已報(bào)道過(guò)使用鏈烷酸烷酯、包括甲酸甲酯作為替代發(fā)泡劑的嘗試，但這些嘗試是不成功的，因?yàn)椴捎眉姿峒柞プ鳛橹饕蛭ㄒ?可能除了水以外)的發(fā)泡劑生產(chǎn)的泡沫體不令人滿意。尤其已發(fā)現(xiàn)，這些泡沫體的泡沫體收縮率大于10％，從而證明差的尺寸穩(wěn)定性。參見(jiàn)，例如Chen的美國(guó)專利5283003。因此，已報(bào)道了使用甲酸甲酯作為發(fā)泡劑，僅當(dāng)與顯著量的一種或多種額外的發(fā)泡劑如有機(jī)或甚至烴或常規(guī)的CFC或HFC類發(fā)泡劑組合使用時(shí)，才能生產(chǎn)尺寸穩(wěn)定的泡沫體。根據(jù)Chen的美國(guó)專利5283003，二氯甲烷和/或五碳烴(例如正戊烷、異戊烷和/或環(huán)戊烷)發(fā)泡劑必需占總的發(fā)泡劑混合物重量的至少約20％。Tucker的美國(guó)專利5883146描述了使用甲酸(或其鹽)作為發(fā)泡劑，但僅與C1-C4含氫氟烴組合使用。盡管Tucker的專利沒(méi)有確定甲酸(或其鹽)與含氫氟烴所必須的相對(duì)比例，但例舉表明含氫氟烴必需占發(fā)泡劑混合物重量的至少約一半。
因此，硬質(zhì)泡沫體工業(yè)仍正尋求能使甲酸甲酯或相關(guān)化合物能用作發(fā)泡劑的方法與組合物，所述發(fā)泡劑在不需要其它有機(jī)發(fā)泡劑的情況下可產(chǎn)生滿足這些泡沫體標(biāo)準(zhǔn)的硬質(zhì)泡沫體。這些標(biāo)準(zhǔn)不僅包括涉及密度和閉孔含量的那些，而且還涉及尺寸穩(wěn)定性(抗收縮)的那些。
發(fā)明概述因此，簡(jiǎn)而言之，本發(fā)明涉及生產(chǎn)硬質(zhì)閉孔聚氨酯泡沫體的新方法，所述聚氨酯泡沫體具有約1.3lbs./ft3至約4lbs./ft3的自由起發(fā)密度，并顯示出小于10％的收縮率。根據(jù)該方法，將異氰酸酯、羥值為約150至約800的多元醇的共混物、和至少一種鏈烷酸烷酯(和/或其衍生物和/或前體)發(fā)泡劑混合在一起，形成生產(chǎn)泡沫體的反應(yīng)混合物。在多元醇的共混物中，至少50重量％由羥值為約150至約800且選自聚烷氧化胺、聚烷氧化醚和聚酯多元醇中的至少一種多元醇組成。
本發(fā)明還涉及一種可反應(yīng)形成硬質(zhì)閉孔聚氨酯泡沫體的新型反應(yīng)混合物，所述聚氨酯泡沫體具有約1.3lbs./ft3至約4lbs./ft3的自由起發(fā)密度，并顯示出小于10％的收縮率。如上所述，該反應(yīng)混合物包括異氰酸酯、多元醇的共混物、和至少一種鏈烷酸烷酯(和/或其衍生物和/或前體)發(fā)泡劑。
本發(fā)明還涉及一種新型的硬質(zhì)閉孔聚氨酯泡沫體，所述聚氨酯泡沫體具有約1.3lbs./ft3至約4lbs./ft3的自由起發(fā)密度，并顯示出小于10％的收縮率，所述聚氨酯泡沫體包括含氣體的泡孔，其中至少約40重量％的氣體是至少一種鏈烷酸烷酯與二氧化碳的組合。
因此，在所發(fā)現(xiàn)的通過(guò)本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的數(shù)種優(yōu)點(diǎn)中，可值得注意的是提供高尺寸穩(wěn)定性的硬質(zhì)泡沫體的制備方法，其中該方法不需要標(biāo)準(zhǔn)的CFC、HCFC、HFC和烴發(fā)泡劑；提供其中不需要除鏈烷酸烷酯以外的標(biāo)準(zhǔn)有機(jī)發(fā)泡劑的這種方法；提供不包括CFC、HCFC、HFC或烴發(fā)泡劑，但仍可生產(chǎn)這種泡沫體的反應(yīng)混合物；提供本身不含CFC、不含HCFC和不含HFC的這種泡沫體；和提供適合于在水運(yùn)工具中用作飄浮泡沫體、用作結(jié)構(gòu)泡沫體或用作絕緣泡沫體的這種泡沫體。
優(yōu)選實(shí)施方案的描述根據(jù)本發(fā)明，已發(fā)現(xiàn)，若與異氰酸酯混合生產(chǎn)泡沫體的多元醇混合物包括至少50重量％由羥值為約150至約800的至少一種聚烷氧化胺多元醇、聚烷氧化醚多元醇或聚酯多元醇組成的多元醇共混物的話，則在不需任何其它有機(jī)發(fā)泡劑的情況下，鏈烷酸烷酯(或其衍生物和/或前體)可用作發(fā)泡劑，生產(chǎn)硬質(zhì)閉孔聚氨酯泡沫體，所述聚氨酯泡沫體具有約1.3lbs./ft3至約4lbs./ft3的自由起發(fā)密度，并顯示出小于10％的收縮率。已發(fā)現(xiàn)，如此生產(chǎn)的泡沫體令人驚奇地是尺寸穩(wěn)定的，且可用于其中使用硬質(zhì)泡沫體的基本上任何工業(yè)中，其中包括用作冰箱體系的絕緣，用作結(jié)構(gòu)組件和用于飄浮?？墒褂迷摲椒ㄉa(chǎn)衍生于異氰酸酯的所有類硬質(zhì)泡沫體，其中包括硬質(zhì)聚氨酯、聚異氰酸酯和改性聚異氰酸酯泡沫體，這些泡沫體在此處被通稱為聚氨酯泡沫體。
根據(jù)其中組分A與組分B混合的本發(fā)明的雙組分方法，組分A包括異氰酸酯(該術(shù)語(yǔ)包括本領(lǐng)域已知的單個(gè)異氰酸酯的混合物和組合)，和優(yōu)選還包括表面活性劑。異氰酸酯可以是在泡沫體的生產(chǎn)中常用的任何異氰酸酯。因此，可使用任何多官能團(tuán)異氰酸酯，如二苯甲烷-4，4-二異氰酸酯、苯二甲撐二異氰酸酯、多亞甲基多苯基異氰酸酯、3，3-二苯基二甲基-甲烷-4，4-二異氰酸酯、2，4-甲苯二異氰酸酯二聚體、間苯二異氰酸酯、甲苯二異氰酸酯、二苯甲烷-2，4-二異氰酸酯、或其混合物。類似地，可視需要將任何常規(guī)的A側(cè)表面活性劑摻入到組分A中。這種表面活性劑的實(shí)例包括硅氧烷，如由GoldschmidtChemical Corp.銷售的B8407，或已發(fā)現(xiàn)非反應(yīng)性聚合物是特別合適的。其它組分，如阻燃劑，其中包括含有溴、氯或磷的那些也可包括在組分A內(nèi)。
另外，組分A可以(但不必需)含有將在發(fā)泡工藝中使用的發(fā)泡劑。所使用的發(fā)泡劑選自鏈烷酸烷酯系，其中甲酸甲酯是優(yōu)選的發(fā)泡劑。還認(rèn)為可使用所選鏈烷酸烷酯的衍生物和/或前體替代一些或全部所選試劑。因此，當(dāng)此處提到“鏈烷酸烷酯”或任何特定的鏈烷酸烷酯和/或“其衍生物和/或前體”時(shí)，應(yīng)當(dāng)理解為優(yōu)選鏈烷酸烷酯本身，盡管可使用一種或多種衍生物和/或前體，或鏈烷酸烷酯與一種或多種衍生物和/或前體的組合。另外，此處具體地包括兩種或多種鏈烷酸烷酯或其衍生物和/或前體的各種組合。
鏈烷酸烷酯的“衍生物和/或前體”的含義是其中鏈烷酸烷酯被連接到相對(duì)于組分A與B的其余成分呈惰性的載體上，如氣體上的任何組成成分。因此，鏈烷酸烷酯的衍生物和/或前體保持鏈烷酸烷酯的官能度。若使用鏈烷酸烷酯的衍生物和/或前體，則優(yōu)選它是配合物，該配合物維持整個(gè)結(jié)構(gòu)作為配合物的一部分。“前體”的含義是指在發(fā)泡工藝之前或之中，在某點(diǎn)處產(chǎn)生鏈烷酸烷酯的組成。
本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，取決于所選的具體鏈烷酸烷酯、其衍生物和/或前體或其組合作為發(fā)泡劑，此處所披露的配方與教導(dǎo)的已知變化對(duì)實(shí)現(xiàn)最終發(fā)泡體的所需特征來(lái)說(shuō)可能是必須的。這些變化明確地包括在所要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。
也可存在少量充當(dāng)發(fā)泡劑的其它組成成分。例如，CFC、HCFC、HFC、二氯甲烷、氟烴、含氫氟烴、烴或其它有機(jī)化合物可作為發(fā)泡劑存在。然而，若存在這些組成成分，則它們應(yīng)當(dāng)總計(jì)小于組分A中發(fā)泡劑總重量的20％，優(yōu)選小于10％，更優(yōu)選小于約5％，特別地小于約2％。但理想地，組分A不含這些組成成分。
可以以任何標(biāo)準(zhǔn)的方式共混組分A的材料。共混順序不是特別重要。但方便的混合順序是將表面活性劑加入到異氰酸酯中，然后添加酸抑制劑(若存在的話)，和最后添加發(fā)泡劑(若存在的話)。
各成分的相對(duì)比例應(yīng)當(dāng)使得若組分A含有一種或多種發(fā)泡劑，則組分A內(nèi)發(fā)泡劑的濃度為約0.5％重量至約12％重量，優(yōu)選約2％重量至約10％重量。鏈烷酸烷酯(和/或其衍生物和/或前體)本身可占組分A的約12％重量，優(yōu)選約10％重量，如約2％重量至約10％重量。表面活性劑可占組分A的小于約2％重量，優(yōu)選約0.75％重量。若酸抑制劑是所需的，則它可以最多約0.5％重量濃度被包括，基于組分A的重量。典型地，組分A的平衡物質(zhì)是異氰酸酯。
如同組分A一樣，組分B的各成分可以按任何順序混合。組分B含有至少一種多元醇。組分B內(nèi)所有多元醇的總和占組分B的約65％重量至約98％重量，優(yōu)選約86％重量至約92％重量。組分B內(nèi)的至少一種多元醇是聚烷氧化胺、聚烷氧化醚或聚酯多元醇，和其羥值為約150至約800，優(yōu)選羥值為約300至約700，最優(yōu)選約300至約500。聚烷氧化多元醇優(yōu)選用2至約4個(gè)碳原子的烷氧基烷氧化，亦即它們是聚乙氧化、聚丙氧化、聚丁氧化多元醇或其某種組合。泡沫體制備領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將容易地意識(shí)到對(duì)應(yīng)于所述各類多元醇的合適多元醇。然而，可以例舉，而不是限制，聚烷氧化胺可以是例如聚烷氧化脂族胺或曼尼希多元醇，聚烷氧化醚可以是例如聚烷氧化蔗糖或甘油，和聚酯多元醇可以是對(duì)苯二甲酸酯或蓖麻油的酯交換產(chǎn)物?？蓡为?dú)或作為共引發(fā)劑制造多元醇。
組分B可包括一種或多種所述的聚烷氧化胺、一種或多種所述的聚烷氧化醚、一種或多種所述的聚酯多元醇、與一種或多種所述的聚烷氧化醚和/或一種或多種所述的聚酯多元醇組合的一種或多種所述的聚烷氧化胺，或與一種或多種所述的聚酯多元醇組合的一種或多種所述的聚烷氧化醚。換句話說(shuō)，可使用所述三類多元醇的任何一類中的一種或多種，或任何兩類或所有這三類中的多元醇的任何組合。組分B也可包括其它多元醇，特別是在硬質(zhì)泡沫體中常用的那些，但優(yōu)選來(lái)自這三類的所有多元醇的總和(也就是說(shuō)，來(lái)自所述聚烷氧化胺、聚烷氧化醚和聚酯多元醇任何種的所有多元醇之和)占組分B中的所有多元醇重量的大于約50％，和組分B的至少約50％。
本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明包括比使用HCFC發(fā)泡劑的相當(dāng)?shù)呐菽w中常發(fā)現(xiàn)的發(fā)泡劑含量要低和胺多元醇含量要高的配方。例如，顯示本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案中各成分的大致重量百分?jǐn)?shù)的優(yōu)選配方是組分A- 異氰酸酯 96.7％表面活性劑 1.3％甲酸甲酯 2.0％組分B- 聚烷氧化醚 4.5％聚烷氧化醚 71.44％聚烷氧化胺 10.0％表面活性劑 1.5％催化劑1 0.5％催化劑2 0.16％催化劑3 0.10％稀釋劑 5.0％水 2.8％甲酸甲酯 4.0％
這種配方導(dǎo)致增加的脲鍵，而所述增加的脲鍵令人驚奇地增加最終泡沫體的尺寸穩(wěn)定性，盡管是使用鏈烷酸烷酯發(fā)泡劑。應(yīng)當(dāng)理解，增加脲或其它多元醇鍵的其它方法是本領(lǐng)域已知的，它們明確地包括在本發(fā)明的范圍與教導(dǎo)內(nèi)。本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)(它們是現(xiàn)有技術(shù)所缺少的)包括避免或抵銷了鏈烷酸烷酯對(duì)泡沫體的泡孔結(jié)構(gòu)的增塑影響，從而排除了因催化劑的不穩(wěn)定所致的反應(yīng)性曲線所經(jīng)歷的波動(dòng)，并提高反應(yīng)混合物的閃點(diǎn)到可接受的水平。
在閱讀了本說(shuō)明書的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將容易地理解生產(chǎn)硬質(zhì)泡沫體，和通過(guò)配方中鏈烷酸烷酯與水之比和最終泡沫體的所需性能，來(lái)確定各多元醇的類型與用量，和這些普通技術(shù)人員將會(huì)意識(shí)到多元醇的優(yōu)選用量與比例(這對(duì)于特定的情況來(lái)說(shuō)是優(yōu)選的)，和意識(shí)到對(duì)于特定的情況，在沒(méi)有過(guò)多的實(shí)驗(yàn)情況下，如何調(diào)節(jié)配位與優(yōu)化用的用量與比例。
還應(yīng)當(dāng)理解，組合中的多元醇不必需形成以單一成分形式添加以形成組分B的獨(dú)立組成包裝。因此，不必將混合物的三種成分混合在一起形成預(yù)混合物，然后通過(guò)將該預(yù)混合物與組分B的其余成分混合，形成組分B，但這是一種選擇。組分B的成分可以按任何順序混合，和可彼此獨(dú)立地以單獨(dú)的成分形式添加多元醇，形成組分B。
組分B還包括0％至約5％重量，優(yōu)選約0.5％重量至約4％重量，更優(yōu)選約1％重量至約3％重量的水。要理解，水不僅可充當(dāng)發(fā)泡劑，而且增加所得泡沫體的硬度。
組分B進(jìn)一步包括鏈烷酸烷酯，優(yōu)選甲酸甲酯(和/或其衍生物和/或前體)作為發(fā)泡劑。甲酸甲酯(和/或其衍生物和/或前體)本身占組分B的約15％重量，優(yōu)選約2％重量至約15％重量。
當(dāng)然，除了可以以組分A和B之一或二者引入鏈烷酸烷酯(和/或其衍生物和/或前體)之外，還可以通過(guò)獨(dú)立的物流將其引入。調(diào)節(jié)并配合在組分A和B內(nèi)的鏈烷酸烷酯(或其衍生物和/或前體)的濃度和通過(guò)獨(dú)立的物流引入到反應(yīng)混合物內(nèi)的用量，以便基于所得混合物的總重量，當(dāng)混合組分A和B以及獨(dú)立的物流(若存在的話)時(shí)，加在一起的總的鏈烷酸烷酯(或其衍生物和/或前體)的最終濃度為約1％重量至約12％，優(yōu)選約4％重量至約8％。可使用或至少存在其它發(fā)泡劑，但優(yōu)選在各組分內(nèi)和在混合在一起形成待發(fā)泡以形成硬質(zhì)泡沫體的發(fā)泡混合物的所有成分的總組合中存在的發(fā)泡劑的總量包括小于20％重量，優(yōu)選小于10％，更優(yōu)選小于約5％，特別地小于約2％重量的CFC、HCFC、HFC氟烴和烴。
然而，更優(yōu)選在各組分內(nèi)和在混合在一起形成發(fā)泡混合物的所有成分的總組合中存在的發(fā)泡劑的總量應(yīng)當(dāng)基本上不含(亦即它應(yīng)當(dāng)包括小于約1％重量)的CFC、HCFC、HFC、氟烴和烴。甚至更優(yōu)選在各組分內(nèi)和在混合在一起形成待發(fā)泡以形成硬質(zhì)泡沫體的發(fā)泡混合物的所有成分的總組合中存在的發(fā)泡劑的總量應(yīng)當(dāng)不含CFC、HCFC、HFC氟烴和烴。特別地希望，若在各組分內(nèi)和在混合在一起形成待發(fā)泡以形成硬質(zhì)泡沫體的發(fā)泡混合物的所有成分的總組合中存在的發(fā)泡劑的總量也基本上不含(亦即含有小于約1％重量)任何其它取代或未被取代的烴，和尤其不含任何其它取代或未被取代的烴。理想地，在各組分內(nèi)和在混合在一起形成待發(fā)泡以形成硬質(zhì)泡沫體的發(fā)泡混合物的所有成分的總組合中存在的發(fā)泡劑的總量基本上不含起發(fā)泡劑作用的任何有機(jī)化合物，和最好不含所述有機(jī)化合物。當(dāng)在此處提到“其它”化合物如“其它有機(jī)化合物”時(shí)，它的含義是指除了鏈烷酸烷酯和/或其衍生物和/或前體之外的化合物。
組分B也可視需要含有其它成分。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將容易地意識(shí)到已知在硬質(zhì)泡沫體配方中使用的幾種成分，和同樣可在本發(fā)明中使用它們。例如，可將阻燃劑如含溴、氯或磷的那些摻入到混合物中，以賦予阻燃性。其它常用的添加劑是含羥基的成分，如蓖麻油、芳族聚酯、二元醇和/或烷氧化脫水山梨醇(sorbital)、酸清除劑(例如α-甲基苯乙烯)、酸形成抑制劑、催化劑穩(wěn)定劑或稀釋劑。
可例如通過(guò)靜態(tài)混合室或工業(yè)中通常已知的任何其它這類裝置，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)步驟混合組分A和組分B，生產(chǎn)均勻的共混物。如常規(guī)泡沫體一樣，使共混物內(nèi)的異氰酸酯和多元醇一起反應(yīng)，并發(fā)泡形成硬質(zhì)泡沫體?？墒褂帽景l(fā)明的方法生產(chǎn)低密度和標(biāo)準(zhǔn)密度以及高密度的泡沫體。在以使得組分A內(nèi)氰基與組分B內(nèi)羥基之比(亦即NCO/OH之比或指數(shù))通常為約0.8∶1到約3∶1的相對(duì)比例下，混合組分A與組分B。關(guān)于聚氨酯泡沫體，組分A與組分B的重量比通常為約150∶100至約100∶150，優(yōu)選約100∶80-100∶120。當(dāng)NCO/OH之比為約2∶1至約3∶1，如約2.5∶1時(shí)，可生產(chǎn)聚異氰脲酸酯泡沫體。
通過(guò)本發(fā)明方法生產(chǎn)的硬質(zhì)泡沫體具有低的CFC、HCFC和HFC含量，和視所需除鏈烷酸烷酯以外的低含量的任何氟烴或取代或未被取代的烴。事實(shí)上，視所需，泡沫體可具有除了鏈烷酸烷酯以外的低含量的任何有機(jī)化合物。泡沫體甚至可不含任何這些化合物。然而，泡沫體仍具有至少85％，和典型地大大超過(guò)85％的閉孔含量。
因此優(yōu)選在泡沫體的泡孔內(nèi)的氣體含有大于40％重量的二氧化碳和鏈烷酸烷酯(和/或其衍生物和/或前體)，更優(yōu)選大于約90％重量，仍更優(yōu)選大于約95％重量，甚至更優(yōu)選大于約98％重量，和最優(yōu)選大于約99％重量，或甚至約100％重量。特別地，由于本發(fā)明的方法不要求除了鏈烷酸烷酯以外的任何其它有機(jī)發(fā)泡劑，所以可將泡沫體內(nèi)的其它發(fā)泡劑和氣體的含量設(shè)定在任何所需的低水平下，和甚至可完全省去。因此，作為實(shí)例，在泡孔內(nèi)的氣體可含有小于20％重量的CFC、HCFC和HFC，和視需要小于10％，小于5％，或甚至小于1或2％重量的CFC、HCFC和HFC。同樣，可類似地限制其它取代烴或甚至其它有機(jī)化合物。盡管在一些用途中，自由起發(fā)密度高達(dá)4lbs./ft3的硬質(zhì)泡沫體可以接受，但本發(fā)明方法的泡沫體的密度甚至更低，如約2.5lbs./ft3至約4lbs./ft3，優(yōu)選約1.3lbs./ft3至約4lbs./ft3，特別地約1.3lbs./ft3至約2.5lbs./ft3。
此外，令人驚奇地，本發(fā)明的泡沫體顯示出優(yōu)良的尺寸穩(wěn)定性，容易地充分滿足ASTM-D2126試驗(yàn)方法要求的小于10％的體積收縮率的標(biāo)準(zhǔn)(當(dāng)此處提到收縮率時(shí)，它是指按照那些試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的體積收縮率)。因此，可在要求符合33CFR§183.114的條件的那些應(yīng)用中可使用本發(fā)明的泡沫體。
可通過(guò)壓實(shí)泡沫體來(lái)進(jìn)一步提高本發(fā)明泡沫體的尺寸穩(wěn)定性和其它所需特征。在壓實(shí)過(guò)程中，將具有給定自由起發(fā)體積的給定量的發(fā)泡混合物注入到給定體積的密閉或基本上密閉的空間內(nèi)。泡沫體的自由起發(fā)體積超過(guò)將泡沫體注入其中的空間的體積的百分比被稱為壓實(shí)系數(shù)。因此，若2.0磅泡沫體具有1.0英尺3的自由起發(fā)體積，和將2.3磅泡沫體注入到體積為1.0英尺3的密閉或基本上密閉的空間內(nèi)，則壓實(shí)系數(shù)將為115％。
壓實(shí)本發(fā)明的發(fā)泡混合物導(dǎo)致在最終的泡沫體內(nèi)泡孔壁的致密或增稠。結(jié)果是甚至更結(jié)實(shí)、和因此更穩(wěn)定泡孔的最終泡沫體。此外，泡孔壁的這種壓實(shí)和增稠可輔助減慢泡孔之間氣體的轉(zhuǎn)移，從而增加最終泡沫體的有效熱能效率。
壓實(shí)本發(fā)明混合物的尤其令人驚奇的結(jié)果是泡孔尺寸和密度分布梯度的顯著均勻。在不受任何特定理論束縛的情況下，申請(qǐng)人認(rèn)為這些特征是包括混合物改進(jìn)的流動(dòng)和它的較高沸點(diǎn)在內(nèi)的物理參數(shù)的組合的結(jié)果。
本發(fā)明的壓實(shí)比為約5％至約50％，優(yōu)選約5％至約25％，和更優(yōu)選約10％至約20％。
本說(shuō)明書僅是例舉性的，和通過(guò)隨后的權(quán)利要求表征本發(fā)明的精神與范圍。鑒于上述內(nèi)容，將看出可實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的數(shù)種優(yōu)點(diǎn)和達(dá)到其它有利的結(jié)果。由于可在上述方法和組合物內(nèi)作出各種變化，而沒(méi)有脫離本發(fā)明的范圍，因此擬將包含在上述說(shuō)明書內(nèi)的所有物質(zhì)解釋為例舉性的，而不是限制性的。
權(quán)利要求
1.一種生產(chǎn)硬質(zhì)閉孔聚氨酯泡沫體的方法，所述泡沫體具有約1.3lbs./ft3至約4lbs./ft3的自由起發(fā)密度，并顯示出小于10％的收縮率，該方法包括將以下物質(zhì)混合在一起(a)異氰酸酯，(b)羥值為約150至約800且選自聚烷氧化胺、聚烷氧化醚和聚酯多元醇的至少一種多元醇，和(c)選自甲酸甲酯、甲酸甲酯的衍生物、甲酸甲酯的前體及其組合的發(fā)泡劑，形成可固化以生產(chǎn)泡沫體的反應(yīng)混合物。
2.權(quán)利要求1的方法，其中在反應(yīng)混合物內(nèi)羥值為約150至約800且選自聚烷氧化胺、聚烷氧化醚和聚酯多元醇的所有多元醇占反應(yīng)混合物內(nèi)所有多元醇的約50％重量至100％重量。
3.權(quán)利要求2的方法，進(jìn)一步包括使反應(yīng)混合物內(nèi)的異氰酸酯與至少一種多元醇反應(yīng)以生產(chǎn)泡沫體的步驟。
4.權(quán)利要求3的方法，其中發(fā)泡劑是甲酸甲酯。
5.權(quán)利要求4的方法，其中該方法包括將(a)、(b)、(c)和作為第二發(fā)泡劑的水混合在一起，形成反應(yīng)混合物。
6.權(quán)利要求4的方法，其中甲酸甲酯占反應(yīng)混合物內(nèi)所有發(fā)泡劑的大于約80％重量。
7.權(quán)利要求6的方法，其中甲酸甲酯占反應(yīng)混合物內(nèi)所有發(fā)泡劑的大于約90％重量。
8.權(quán)利要求7的方法，其中甲酸甲酯占反應(yīng)混合物內(nèi)所有發(fā)泡劑的大于約95％重量。
9.權(quán)利要求5的方法，其中甲酸甲酯和水一起占反應(yīng)混合物內(nèi)所有發(fā)泡劑的大于約40％重量。
10.權(quán)利要求9的方法，其中甲酸甲酯和水一起占反應(yīng)混合物內(nèi)所有發(fā)泡劑的大于約90％重量。
11.權(quán)利要求10的方法，其中甲酸甲酯和水一起占反應(yīng)混合物內(nèi)所有發(fā)泡劑的大于約95％重量。
12.權(quán)利要求11的方法，其中甲酸甲酯和水一起占反應(yīng)混合物內(nèi)所有發(fā)泡劑的大于約98％重量。
13.權(quán)利要求9的方法，其中CFC、HCFC和HFC一起占反應(yīng)混合物內(nèi)發(fā)泡劑的小于約20％重量。
14.權(quán)利要求13的方法，其中除了甲酸甲酯以外的有機(jī)化合物占反應(yīng)混合物內(nèi)的發(fā)泡劑的小于約20％重量。
15.權(quán)利要求13的方法，其中除了甲酸甲酯以外的有機(jī)化合物占反應(yīng)混合物內(nèi)的發(fā)泡劑的小于約2％重量。
16.權(quán)利要求14的方法，其中反應(yīng)混合物不含CFC、HCFC和HFC。
17.權(quán)利要求16的方法，其中反應(yīng)混合物不含除了甲酸甲酯以外的取代和未被取代的烴發(fā)泡劑。
18.權(quán)利要求16的方法，其中反應(yīng)混合物不含除了甲酸甲酯以外的有機(jī)發(fā)泡劑。
19.權(quán)利要求5的方法，其中甲酸甲酯和水是反應(yīng)混合物內(nèi)的唯一發(fā)泡劑。
20.一種可固化形成硬質(zhì)閉孔聚氨酯泡沫體的反應(yīng)混合物，所述泡沫體具有約1.3lbs./ft3至約4lbs./ft3的自由起發(fā)密度，并顯示出小于10％的收縮率，該反應(yīng)混合物包括(a)異氰酸酯，(b)羥值為約150至約800且選自聚烷氧化胺、聚烷氧化醚和聚酯多元醇的至少一種多元醇，所述至少一種多元醇占反應(yīng)混合物內(nèi)所有多元醇的50％重量至100％重量，和(c)選自甲酸甲酯、甲酸甲酯的衍生物、甲酸甲酯的前體及其組合的發(fā)泡劑。
21.權(quán)利要求20的反應(yīng)混合物，其中發(fā)泡劑是甲酸甲酯。
22.權(quán)利要求21的反應(yīng)混合物，進(jìn)一步包括水作為第二發(fā)泡劑。
23.權(quán)利要求22的反應(yīng)混合物，其中甲酸甲酯和水占混合物中發(fā)泡劑的大于約40％。
24.權(quán)利要求23的反應(yīng)混合物，其中混合物不含CFC、HCFC、HFC和烴。
25.權(quán)利要求20的反應(yīng)混合物，它基本上由下述物質(zhì)組成(a)異氰酸酯，(b)羥值為約150至約800且選自聚烷氧化胺、聚烷氧化醚和聚酯多元醇的至少一種多元醇，(c)0％至約50％的至少一種其它多元醇，和(d)選自甲酸甲酯、甲酸甲酯的衍生物、甲酸甲酯的前體及其組合的發(fā)泡劑。
26.權(quán)利要求25的反應(yīng)混合物，其中發(fā)泡劑是甲酸甲酯。
27.權(quán)利要求26的反應(yīng)混合物，進(jìn)一步包括水作為第二發(fā)泡劑。
28.一種通過(guò)權(quán)利要求3的方法生產(chǎn)的硬質(zhì)閉孔聚氨酯泡沫體，所述泡沫體具有約1.3lbs./ft3至約4lbs./ft3的自由起發(fā)密度，并顯示出小于10％的收縮率。
29.一種硬質(zhì)閉孔聚氨酯泡沫體，所述泡沫體具有約1.3lbs./ft3至約4lbs./ft3的自由起發(fā)密度，并顯示出小于10％的收縮率，它包括含有氣體的泡孔，其中至少約80％重量的氣體是甲酸甲酯和二氧化碳。
30.權(quán)利要求27的泡沫體，其中氣體不含CFC、HCFC、HFC和烴。
31.權(quán)利要求28的泡沫體，其中泡沫體適合于用作飄浮泡沫體。
32.權(quán)利要求28的泡沫體，其中泡沫體適合于用作結(jié)構(gòu)泡沫體。
33.權(quán)利要求28的泡沫體，其中泡沫體適合于用作絕緣泡沫體。
34.一種包括權(quán)利要求31的泡沫體的水運(yùn)工具。
35.一種生產(chǎn)硬質(zhì)閉孔聚氨酯泡沫體的方法，所述泡沫體具有約1.3lbs./ft3至約4lbs./ft3的自由起發(fā)密度，并顯示出小于10％的收縮率，所述方法包括將下列物質(zhì)混合在一起(a)異氰酸酯，(b)羥值為約150至約800且選自聚烷氧化胺、聚烷氧化醚和聚酯多元醇的至少一種多元醇，和(c)選自至少一種鏈烷酸烷酯、至少一種鏈烷酸烷酯的衍生物、至少一種鏈烷酸烷酯的前體及其組合的發(fā)泡劑，形成可固化以生產(chǎn)泡沫體的反應(yīng)混合物。
36.一種可固化形成硬質(zhì)閉孔聚氨酯泡沫體的反應(yīng)混合物，所述泡沫體具有約1.3lbs./ft3至約4lbs./ft3的自由起發(fā)密度，并顯示出小于10％的收縮率，所述反應(yīng)混合物包括(a)異氰酸酯，(b)羥值為約150至約800且選自聚烷氧化胺、聚烷氧化醚和聚酯多元醇的至少一種多元醇，所述至少一種多元醇占反應(yīng)混合物內(nèi)所有多元醇的50％重量至100％重量，和(c)選自至少一種鏈烷酸烷酯、至少一種鏈烷酸烷酯的衍生物、至少一種鏈烷酸烷酯的前體及其組合的發(fā)泡劑。
37.一種硬質(zhì)閉孔聚氨酯泡沫體，所述泡沫體具有約1.3lbs./ft3至約4lbs./ft3的自由起發(fā)密度，并顯示出小于10％的收縮率，它包括含有氣體的泡孔，其中至少約80％重量的氣體是至少一種鏈烷酸烷酯和二氧化碳。
38.權(quán)利要求35的方法，進(jìn)一步包括以約5％至約50％的壓實(shí)比壓實(shí)反應(yīng)混合物的步驟。
39.權(quán)利要求37的泡沫體，其中所述泡沫體被壓實(shí)成具有約5％至約50％的壓實(shí)比。
40.權(quán)利要求36的反應(yīng)混合物，其中所述混合物包括基本上具有下述大致重量百分?jǐn)?shù)的一般配方的A-側(cè)和B-側(cè)組分A- 異氰酸酯 96.7％表面活性劑1.3％甲酸甲酯 2.0％組分B- 聚烷氧化醚4.5％聚烷氧化醚71.44％聚烷氧化胺10.0％表面活性劑 1.5％催化劑10.5％催化劑20.16％催化劑30.10％稀釋劑 5.0％水 2.8％甲酸甲酯 4.0％
全文摘要
一種生產(chǎn)硬質(zhì)閉孔聚氨酯泡沫體的方法，所述聚氨酯泡沫體具有從約1.31bs./ft
文檔編號(hào)C08G18/40GK1604925SQ02825112
公開(kāi)日2005年4月6日 申請(qǐng)日期2002年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月18日
發(fā)明者T·T·卡利諾夫斯基, D·G·科斯克, V·瑪丁巴, D·L·莫德雷, M·舒爾特 申請(qǐng)人:泡沫材料供應(yīng)公司