聚氨酯泡沫體及其用圖
【專(zhuān)利說(shuō)明】聚氨酯泡沬體及其用途
[0001] 本發(fā)明涉及聚氨酯泡沫體，及其在型材，特別是鋁型材的泡沫填充 (Ausschaeumung)中用于改進(jìn)這些型材的隔熱性能的用途。
[0002] 在專(zhuān)利EP 1347141 A1和EP 1760244 A1中描述了，為了改進(jìn)鋁型材的隔熱性主要 使用聚氨酯泡沫體。通常將這些泡沫填充的鋁型材隨后涂覆。為此通常在180-210°C的溫度 下實(shí)施粉末涂覆工藝。為了達(dá)到鋁型材的低U F值，使用通過(guò)物理發(fā)泡劑氟代烴（例如HFC 365mfc (1，1，1，3,3_五氟丁烷)或HFC 227ea (1，1，1，2,3,3,3-七氟丙烷)發(fā)泡的聚氨酯泡 沫體。其中的UF值是常規(guī)U值的變型，其涉及框架型材(其中的指數(shù)F表示框架）。所述的U值 定義為傳熱系數(shù)。其是部件/物質(zhì)的特定的特征值且主要用于建筑工業(yè)。通常地，傳熱系數(shù)U 越高，該物質(zhì)的隔熱性能越差。因此，為了優(yōu)化部件的隔熱性，需要有針對(duì)性地盡可能減小U 或UF值。上述的使用氟代烴作為發(fā)泡劑的聚氨酯泡沫體具有非常精細(xì)的泡孔結(jié)構(gòu)和非常好 的隔熱性能。該發(fā)泡劑的缺點(diǎn)在于，其對(duì)地球變暖具有非常不利的影響（"全球增溫潛 勢(shì)"）。
[0003] 替代地，可以使用通過(guò)在水與異氰酸酯反應(yīng)中產(chǎn)生的二氧化碳發(fā)泡的聚氨酯泡沫 體。由此可以避免對(duì)地球變暖的負(fù)面影響的缺點(diǎn)。然而已知的是，通過(guò)C0 2發(fā)泡的聚氨酯泡 沫體相比于含有氟代烴或烴(例如戊烷)作為發(fā)泡劑的泡沫具有明顯更差的導(dǎo)熱值。這意味 著，對(duì)于具有相同的U F值的鋁型材，C02_發(fā)泡的聚氨酯泡沫相比于例如使用戊烷發(fā)泡的聚氨 酯泡沫一定明顯地更厚。因?yàn)槔缬糜诖皯?hù)的鋁型材的厚度受限，C0 2_發(fā)泡的聚氨酯泡沫 總是得到較差的UF值。
[0004] 因?yàn)闊N類(lèi)(例如己烷、戊烷、丁烷)具有低的全球增溫潛勢(shì)和突出的導(dǎo)熱性能(非常 好的隔熱性能），使用烴-發(fā)泡的聚氨酯泡沫用于鋁型材的泡沫填充看似最佳的解決方案。 然而在實(shí)踐中，這類(lèi)的聚氨酯泡沫在涂覆工藝中在溫度大于180°C時(shí)完全損壞、裂解或劇烈 膨脹，從而導(dǎo)致他們與鋁型材分離。這意味著，現(xiàn)有的通過(guò)烴發(fā)泡的聚氨酯泡沫不能用于粉 末涂覆工藝中（溫度>180°C)。
[0005] 因此，本發(fā)明的目的是提供(》2或0)2/烴（特別是戊烷)發(fā)泡的粗密度為60-150 g/ dm3的聚氨酯泡沫體，其可以用于例如鋁型材的泡沫填充，其在180-210°C的溫度下是溫度 穩(wěn)定的并且可以在180-210°C下最多40分鐘用于粉末涂覆工藝，同時(shí)所述泡沫沒(méi)有損壞、裂 解或劇烈膨脹。
[0006] 該目的可以通過(guò)下面進(jìn)一步描述的C02或C02/烴發(fā)泡的具有高比例的蓖麻油的聚 氨酯泡沫體而實(shí)現(xiàn)。
[0007] 本發(fā)明提供了聚氨酯泡沫體，其具有根據(jù)DIN EN 845的60 g/dm3至150 g/dm3的 密度和根據(jù)DIN 53505的>70的肖氏A硬度和在180-210°C下最多40分鐘的熱穩(wěn)定性，其特 征在于，其由下列組分的反應(yīng)獲得： a) 異氰酸酯組分，其由下列組成： i)在室溫下為液體的二苯甲烷系列的二-和/或多異氰酸酯，其具有28-33.6重量％的 NC0含量 b) 多元醇組分，其由下列組成： i) 2 60至80重量％，優(yōu)選2 65至80重量％的蓖麻油和/或蓖麻油衍生物，基于所述多 元醇組分計(jì) ii) 起始于二胺和/或多胺的環(huán)氧烷，分子量為170至4800 g/mol，優(yōu)選200至2000 g/ mol，官能度為3至8,優(yōu)選4至6 iii) 任選選自醇和聚醚多元醇的一種或多種交聯(lián)劑，各自的分子量為92至3500 g/ mol，優(yōu)選300至2000 g/mol，官能度為2至8,優(yōu)選3至6 iv) 水 v) 任選的烴類(lèi)作為物理發(fā)泡劑，特別是戊烷 vi) 催化劑 vii) 泡沫穩(wěn)定劑 viii) 任選的輔助劑和/或添加劑， 其中組分a)和b)的使用量使得指數(shù)為90至150,優(yōu)選100至140,特別優(yōu)選120至130。
[0008] 所述蓖麻油b)i)的使用量?jī)?yōu)選2 65至80重量％，特別優(yōu)選2 70至80重量％，基于 所述多元醇組分b)計(jì)。
[0009] 所述組分b)ii)的使用量?jī)?yōu)選10至25重量％，基于所述多元醇組分b)計(jì)。
[0010] 如果存在，所述交聯(lián)劑b)iii)的使用量?jī)?yōu)選10至20重量％，基于所述多元醇組分 b)計(jì)。
[0011] 所述發(fā)泡劑b)iv)和b)v)的使用量共計(jì)優(yōu)選1至10重量％，基于所述多元醇組分 b)計(jì)。
[0012] 所述催化劑b)vi)的使用量?jī)?yōu)選0.1至3.0重量％，基于所述多元醇組分b)計(jì)。
[0013] 所述泡沫穩(wěn)定劑b)vii)的使用量?jī)?yōu)選1至3重量％，基于所述多元醇組分b)計(jì)。
[0014] 所述輔助劑和/或添加劑b)viii)的使用量?jī)?yōu)選0.5至5重量％，基于所述多元醇 組分b)計(jì)。
[0015] 本發(fā)明的聚氨酯泡沫體具有良好的隔熱性能和適用于鋁型材的泡沫填充。它們是 溫度穩(wěn)定的(在180_210°C下最多40分鐘），從而可以用于型材的粉末涂覆工藝。
[0016] 本發(fā)明的聚氨酯泡沫體因此優(yōu)選用于型材，特別是鋁型材的泡沫填充，以改進(jìn)所 述型材的隔熱性能。
[0017] 令人驚奇地發(fā)現(xiàn)，含有高含量的蓖麻油的聚氨酯泡沫體在溫度穩(wěn)定性方面具有特 別好的性能。特別優(yōu)選的戊烷發(fā)泡的聚氨酯泡沫體顯示了格外高的溫度穩(wěn)定性和因此適用 于粉末涂覆工藝。環(huán)戊烷是特別優(yōu)選的。
[0018] 本發(fā)明的聚氨酯泡沫體特別適用于窗口型材、門(mén)型材和門(mén)面型材，特別其后進(jìn)行 粉末涂覆工藝的型材的泡沫填充。
[0019] 使用的異氰酸酯組分a)是在室溫下所謂液態(tài)的二苯甲烷系列的二-和/或多異氰 酸酯。其中主要包括在室溫下為液態(tài)的和任選相應(yīng)改性的4,4'_二異氰酸根合二苯甲烷與 2,4'_和任選的2,2'_二異氰酸根合二苯甲烷的混合物。很合適的也是在室溫下為液態(tài)的二 苯甲烷系列的多異氰酸酯混合物，其除了所述異構(gòu)體外還含有其高級(jí)同系物和以本身已知 的方式通過(guò)苯胺/甲醛-縮合物的光氣化而獲得。這些二-和/或多異氰酸酯的具有氨基甲酸 酯-和/或碳二亞胺基團(tuán)的改性產(chǎn)物也是合適的。所述二-和/或多異氰酸酯的具有脲基甲酸 酯-和/或縮二脲基團(tuán)的改性產(chǎn)物也是合適的。所述異氰酸酯組分a)具有2.1-5.0，優(yōu)選2.5- 3.1的平均NCO官能度。
[0020]蓖麻油是指一種天然的植物油，其由熱帶蓖麻油植物(Wunderbaum)的種子獲得。 其是丙三醇和各種脂肪酸(主要是蓖麻油酸）的甘油三酯。本發(fā)明的衍生物是指現(xiàn)有技術(shù)中 已知的物質(zhì)，其通過(guò)改性所述油而獲得。改性的實(shí)例是雙鍵的改變，例如通過(guò)熱聚合、異構(gòu) 化、脫水以及雙鍵的加成或取代，或者甘油酯體系的改變，例如通過(guò)轉(zhuǎn)酯化。
[0021] 所使用的交聯(lián)劑b)iii)特別可以是醇（例如丙三醇)和/或聚醚多元醇。在此優(yōu)選 以本身已知的方式通過(guò)在催化劑的存在下環(huán)氧烷在多官能的起始劑化合物上的加聚反應(yīng) 而制得的多羥基聚醚。優(yōu)選地，本發(fā)明使用的多(氧基亞烷基)多元醇由具有平均2-8個(gè)活性 氫原子的起始劑化合物和一個(gè)或多個(gè)環(huán)氧烷制備。特別優(yōu)選的起始劑化合物是每分子具有 3-6個(gè)羥基的分子。實(shí)例是三乙醇胺、丙三醇、三羥甲基丙烷、季戊四醇、山梨醇和蔗糖。所述 起始劑化合物可以單獨(dú)地或以混合物的形式使用，尤其與二官能的起始劑化合物如二乙二 醇、二丙二醇、三乙二醇、三丙二醇、1，4_ 丁二醇、1，6_己二醇。本發(fā)明使用的聚醚多元醇由 一種或多種環(huán)氧烷制備。優(yōu)選使用的環(huán)氧烷是環(huán)氧乙烷、甲基環(huán)氧乙烷和乙基環(huán)氧乙烷。這 些可以單獨(dú)地或以混合物的形式使用。在使用混合物時(shí)，可以無(wú)規(guī)地或嵌段地或兩者交替 地轉(zhuǎn)化所述環(huán)氧烷。
[0022] 此外，使用的交聯(lián)劑b)ii)是二胺和/或多胺起始的聚醚。這些是具有伯和/或仲氨 基的脂族或芳族的二胺或多胺與環(huán)氧烷的加成產(chǎn)物。這些起始分子的實(shí)例是甲亞苯基二 胺、異佛爾酮二胺和乙二胺。
[0023]使用的發(fā)泡劑是水和任選的烴類(lèi)，例如環(huán)戊烷、異戊烷、正戊烷、己烷、丁烷或其混 合物。優(yōu)選單獨(dú)地或以混合物的形式使用環(huán)戊烷、異戊烷和正戊烷。
[0024] 根據(jù)本發(fā)明，使用在聚氨酯化學(xué)中本身常見(jiàn)的催化劑，例如叔胺或金屬鹽，使用量 為基于多元醇組分b)的總和計(jì)0.1-3