聚酯多元醇和多元醇摻合物和硬質(zhì)聚氨基甲酸酯泡沫制造
【專利說明】聚醋多元醇和多元醇慘合物和硬質(zhì)聚氨基甲酸目旨泡沫制造
[0001] 本發(fā)明設(shè)及適用于制造硬質(zhì)聚氨基甲酸醋泡沫的多元醇和多元醇滲合物，W及由 那些多元醇制得的硬質(zhì)泡沫。
[0002] 數(shù)十年來，硬質(zhì)聚氨基甲酸醋泡沫已作為隔熱泡沫廣泛用于電器和其它應(yīng)用W及 多種其它用途。運(yùn)些泡沫制備于聚異氯酸醋和一種或多種多元醇、聚胺或氨基醇化合物的 反應(yīng)中。所述反應(yīng)在會(huì)隨著反應(yīng)進(jìn)行產(chǎn)生氣體的發(fā)泡劑存在下進(jìn)行。氣體使反應(yīng)中的混合 物膨脹且賦予蜂窩狀結(jié)構(gòu)。
[0003] 發(fā)泡劑最通常為水（其與異氯酸醋基反應(yīng)W產(chǎn)生二氧化碳）與低沸點(diǎn)控（如環(huán)戊 燒）的混合物。在許多發(fā)泡方法中，發(fā)泡劑在泡沫制造步驟之前與異氯酸醋反應(yīng)性材料滲 合，W形成經(jīng)調(diào)配的"多元醇"組分。經(jīng)調(diào)配多元醇組分被儲(chǔ)存可長(zhǎng)達(dá)數(shù)月的時(shí)間段，隨后將 其與聚異氯酸醋組合且用于制造硬質(zhì)泡沫。
[0004] 問題在于控發(fā)泡劑在多元醇中很難溶。由于溶解度較差，故控發(fā)泡劑與多元醇的 混合物傾向于隨時(shí)間推移相分離。運(yùn)在發(fā)泡方法中引起極顯著問題。
[0005] 解決運(yùn)一問題的難處源于要獲得必要相容性且不會(huì)不恰當(dāng)?shù)馗蓴_泡沫或發(fā)泡方 法自身特性的需求。當(dāng)然，最重要的泡沫特性為低泡沫密度使原材料成本降到最低)和 低泡沫導(dǎo)熱率。運(yùn)些特性不應(yīng)為了獲得較好發(fā)泡劑相容性而受損。物理特性也很重要，因?yàn)?泡沫必須保持足夠的機(jī)械強(qiáng)度來經(jīng)受其具體應(yīng)用的需求。
[0006] 關(guān)于處理方面，最重要的屬性為固化速率和通常稱為"流動(dòng)"的特征。固化速率設(shè) 及在泡沫可"經(jīng)脫模"之前所需的時(shí)間量。在電器制造中，機(jī)械設(shè)備(通常稱為"卡具"）通常 在泡沫調(diào)配物被引入到模腔中且固化時(shí)將外部外殼和內(nèi)部?jī)?nèi)襯固持在適當(dāng)位置上。"脫模" 在電器制造中是指泡沫填充的電器零件可從"卡具"或類似設(shè)備中釋放出來的時(shí)刻，因此設(shè) 備變得可用于制造接下來的后續(xù)零件。脫模時(shí)間直接影響設(shè)備利用率，其直接影響制造成 本。因此，不應(yīng)W增加脫模時(shí)間為代價(jià)做出會(huì)引起控發(fā)泡劑較好相容的調(diào)配物變化。
[0007] "流動(dòng)"（或"流動(dòng)指數(shù)"）設(shè)及反應(yīng)性泡沫調(diào)配物填充封閉體積的能力。如果允許克 服最小約束膨脹，那么泡沫調(diào)配物將膨脹到一定密度(被稱為'自由發(fā)起密度'）。當(dāng)調(diào)配物 必須填充冰箱或冷凍柜時(shí)，其膨脹在某種程度上W數(shù)種方式受到約束。泡沫必須主要在狹 窄模腔中在垂直(而非水平)方向上膨脹。因此，調(diào)配物必須克服大量的其自身的重量膨脹。 泡沫調(diào)配物還必須在拐角周圍流動(dòng)并且流到模腔壁的所有部分中。另外，模腔通常受限或 不通風(fēng)，并且因此模腔中的氣氛可對(duì)膨脹中的泡沫施加額外壓力。由于運(yùn)些約束，比從單獨(dú) 自由發(fā)起密度預(yù)測(cè)的，需要更大量的泡沫調(diào)配物填充模腔。最低限度填充模腔所需的泡沫 調(diào)配物的量可表示為最低填充密度(調(diào)配物重量除W模腔體積）。最低填充密度與自由發(fā)起 密度的比率為流動(dòng)指數(shù)。流動(dòng)指數(shù)理想地為1.0,但是在商業(yè)實(shí)用調(diào)配物中約為1.2到1.8。 較低流動(dòng)指數(shù)為優(yōu)選的，所有其它事情是相等的，因?yàn)樵牧铣杀驹谛枰^小重量泡沫時(shí) 較低。
[000引運(yùn)一發(fā)泡劑相容問題為長(zhǎng)期存在的問題。參見例如US 5,451，616、US 5,922,779、 US 6,245,826、US 6,258,866、US 6,268,402、US 6,294，107、US 6,322,722、US 6,420， 443、US 6,472,446、US 6,461，536、US 6710095、美國(guó)公開專利申請(qǐng)案號(hào)2009-0312447和 JP2002-038269。如運(yùn)些參考文獻(xiàn)的綜述將展現(xiàn)，控發(fā)泡劑相容性的問題尚未得到充分解 決。盡管存在處理所述問題的機(jī)械方法，但行業(yè)中偏好找到一種化學(xué)解決方案。因此，前述 參考文獻(xiàn)聚焦于使用相容試劑將控發(fā)泡劑溶解到多元醇中。運(yùn)些試劑中的兩種主要類型為 各種類型的表面活性劑W及與控發(fā)泡劑具有更大相容性的經(jīng)改性多元醇。
[0009] 表面活性劑通常很昂貴，且需要大量才有效。在運(yùn)方面，已注意到，泡沫調(diào)配物已 需要表面活性劑來使反應(yīng)混合物在其膨脹且發(fā)泡時(shí)穩(wěn)定。泡沫穩(wěn)定性表面活性劑通常無法 有效使發(fā)泡劑穩(wěn)定，并且因此除了運(yùn)一泡沫穩(wěn)定性表面活性劑W外，使用相容性表面活性 劑。大量存在的相容性表面活性劑可對(duì)泡沫特性、尤其脫模時(shí)間具有不良影響。
[0010] 經(jīng)改性多元醇通常含有一種或多種長(zhǎng)鏈烷基，其提供一些疏水性，且因此增加與 控發(fā)泡劑的相容性。常用的運(yùn)種類型的經(jīng)改性多元醇為可作為Stepan PS2352購得。運(yùn)種多 元醇被認(rèn)為是根據(jù)US 5,922,779中所述的方法通過從鄰苯二甲酸類材料和低分子量多元 醇形成聚醋且用植物油將所述聚醋轉(zhuǎn)醋化來制造的。如US 5，922，779和US2009-0312447中 所示，即使使用經(jīng)改性多元醇，仍需要大量的相容性表面活性劑(除了普通泡沫穩(wěn)定性表面 活性劑之外）。
[0011] 所需的是一種使控發(fā)泡劑在適用于制造硬質(zhì)聚氨基甲酸醋泡沫的多元醇或多元 醇混合物中相容的有效方式，其對(duì)泡沫密度、泡沫導(dǎo)熱率或處理沒有顯著不良影響。相容方 法優(yōu)選地需要最多少量的額外表面活性劑或其它助劑相容劑。
[0012] 本發(fā)明在第一方面中為一種聚醋多元醇，其通過W下各項(xiàng)的縮聚形成：
[0013] (i)至少一種芳香族二簇酸、芳香族二簇酸酢或芳香族二簇酸二醋；
[0014] (ii)每分子具有至少兩個(gè)徑基的多元醇，或兩種或更多種所述多元醇的混合物； W及
[0015] (iii)具有至少一個(gè)脂肪族環(huán)氧乙烷基團(tuán)和至少一個(gè)具有至少六個(gè)碳原子的直鏈 烷基或締基的環(huán)氧化合物；
[0016] 直到所述簇酸、酸酢或醋基團(tuán)和所述脂肪族環(huán)氧乙烷基團(tuán)被基本上消耗，產(chǎn)生具 有每分子至少2個(gè)徑基的平均徑基官能度、100至2000的徑基當(dāng)量重量W及對(duì)應(yīng)于所述環(huán)氧 化合物的所述直鏈烷基或締基的至少一個(gè)具有至少六個(gè)碳原子的直鏈烷基或締基的聚醋 多元醇。
[0017] 本發(fā)明還為一種多元醇滲合物，其包含
[0018] a) W所述多元醇滲合物中的所有多元醇的組合重量計(jì)，至少40重量％的具有大于 四的徑基官能度和最多250的徑基當(dāng)量重量的聚酸多元醇；
[0019] b)w所述多元醇滲合物中的所有多元醇的組合重量計(jì)，至少10重量％的至少一種 具有2到4的徑基官能度和最多700的徑基當(dāng)量重量的聚酸多元醇；W及
[0020] c)W所述多元醇滲合物中的所有多元醇的組合重量計(jì)，8到30重量％的本發(fā)明的 聚醋多元醇。
[0021] 本發(fā)明還為一種經(jīng)調(diào)配多元醇組合物，其包含75到90重量％的多元醇混合物和10 到25重量％的控發(fā)泡劑，所述重量百分比是W所述經(jīng)調(diào)配多元醇組合物中的所述多元醇和 所述控發(fā)泡劑的組合重量計(jì)，其中所述多元醇包含
[0022] a) W所述經(jīng)調(diào)配多元醇組合物中的所有多元醇的組合重量計(jì)，至少40重量％的具 有大于四的徑基官能度和最多250的徑基當(dāng)量重量的聚酸多元醇；
[0023] b)W所述經(jīng)調(diào)配多元醇組合物中的所有多元醇的組合重量計(jì)，至少10重量％的至 少一種具有2到4的徑基官能度和最多400的徑基當(dāng)量重量的聚酸多元醇；W及
[0024] C) W所述經(jīng)調(diào)配多元醇組合物中的所有多元醇的組合重量計(jì)，8到30重量％的本 發(fā)明的聚醋多元醇。
[0025] 本發(fā)明還為一種制備硬質(zhì)聚氨基甲酸醋泡沫的方法，其包含
[00%] A)將至少一種聚異氯酸醋化合物與經(jīng)調(diào)配多元醇組合物W80到1000的異氯酸醋 指數(shù)混合，W形成反應(yīng)混合物，W及
[0027] B)將所述反應(yīng)混合物固化，W形成硬質(zhì)聚氨基甲酸醋泡沫，
[0028] 其中所述經(jīng)調(diào)配多元醇組合物包含75到90重量％的多元醇混合物和10到25重 量％的控發(fā)泡劑，所述重量百分比是W所述經(jīng)調(diào)配多元醇組合物中的所述多元醇和所述控 發(fā)泡劑的組合重量計(jì)，其中所述多元醇包含
[0029] a) W所述經(jīng)調(diào)配多元醇組合物中的所有多元醇的組合重量計(jì)，至少40重量％的具 有最多250的徑基當(dāng)量重量的山梨糖醇引發(fā)的聚酸多元醇；
[0030] b)w所述經(jīng)調(diào)配多元醇組合物中的所有多元醇的組合重量計(jì)，至少10重量％的至 少一種具有2到4的徑基官能度和最多700的徑基當(dāng)量重量的聚酸多元醇；W及
[0031] c)W所述經(jīng)調(diào)配多元醇組合物中的所有多元醇的組合重量計(jì)，8到30重量％的本 發(fā)明的第一方面的聚醋多元醇。
[0032] 本發(fā)明的聚醋多元醇為W下各項(xiàng)的反應(yīng)產(chǎn)物：
[0033] (i)至少一種芳香族二簇酸、芳香族二簇酸酢或芳香族二簇酸二醋；
[0034] (ii)至