CN108602973A - 设计形成聚异氰脲酸酯泡沫的组合物的方法、该组合物及由其制备的泡沫 - Google Patents

设计形成聚异氰脲酸酯泡沫的组合物的方法、该组合物及由其制备的泡沫 Download PDF

Info

Publication number
CN108602973A
CN108602973A CN201680081504.8A CN201680081504A CN108602973A CN 108602973 A CN108602973 A CN 108602973A CN 201680081504 A CN201680081504 A CN 201680081504A CN 108602973 A CN108602973 A CN 108602973A
Authority
CN
China
Prior art keywords
foam
temperature
composition
lttr
poly
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201680081504.8A
Other languages
English (en)
Inventor
G·库姆斯
G·W·费伦
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Covestro LLC
Original Assignee
Bayer MaterialScience LLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bayer MaterialScience LLC filed Critical Bayer MaterialScience LLC
Publication of CN108602973A publication Critical patent/CN108602973A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/70—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the isocyanates or isothiocyanates used
    • C08G18/72—Polyisocyanates or polyisothiocyanates
    • C08G18/74—Polyisocyanates or polyisothiocyanates cyclic
    • C08G18/76—Polyisocyanates or polyisothiocyanates cyclic aromatic
    • C08G18/7657—Polyisocyanates or polyisothiocyanates cyclic aromatic containing two or more aromatic rings
    • C08G18/7664—Polyisocyanates or polyisothiocyanates cyclic aromatic containing two or more aromatic rings containing alkylene polyphenyl groups
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B15/00—Layered products comprising a layer of metal
    • B32B15/04—Layered products comprising a layer of metal comprising metal as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material
    • B32B15/046—Layered products comprising a layer of metal comprising metal as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material of foam
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B15/00—Layered products comprising a layer of metal
    • B32B15/20—Layered products comprising a layer of metal comprising aluminium or copper
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/06—Layered products comprising a layer of synthetic resin as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material
    • B32B27/065—Layered products comprising a layer of synthetic resin as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material of foam
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/40—Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising polyurethanes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B5/00—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts
    • B32B5/02—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by structural features of a fibrous or filamentary layer
    • B32B5/08—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by structural features of a fibrous or filamentary layer the fibres or filaments of a layer being of different substances, e.g. conjugate fibres, mixture of different fibres
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B5/00—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts
    • B32B5/18—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by features of a layer of foamed material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B5/00—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts
    • B32B5/18—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by features of a layer of foamed material
    • B32B5/20—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by features of a layer of foamed material foamed in situ
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B5/00—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts
    • B32B5/22—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by the presence of two or more layers which are next to each other and are fibrous, filamentary, formed of particles or foamed
    • B32B5/24—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by the presence of two or more layers which are next to each other and are fibrous, filamentary, formed of particles or foamed one layer being a fibrous or filamentary layer
    • B32B5/245—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by the presence of two or more layers which are next to each other and are fibrous, filamentary, formed of particles or foamed one layer being a fibrous or filamentary layer another layer next to it being a foam layer
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B7/00—Layered products characterised by the relation between layers; Layered products characterised by the relative orientation of features between layers, or by the relative values of a measurable parameter between layers, i.e. products comprising layers having different physical, chemical or physicochemical properties; Layered products characterised by the interconnection of layers
    • B32B7/04—Interconnection of layers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/08—Processes
    • C08G18/09—Processes comprising oligomerisation of isocyanates or isothiocyanates involving reaction of a part of the isocyanate or isothiocyanate groups with each other in the reaction mixture
    • C08G18/092—Processes comprising oligomerisation of isocyanates or isothiocyanates involving reaction of a part of the isocyanate or isothiocyanate groups with each other in the reaction mixture oligomerisation to isocyanurate groups
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/08—Processes
    • C08G18/16—Catalysts
    • C08G18/161—Catalysts containing two or more components to be covered by at least two of the groups C08G18/166, C08G18/18 or C08G18/22
    • C08G18/163—Catalysts containing two or more components to be covered by at least two of the groups C08G18/166, C08G18/18 or C08G18/22 covered by C08G18/18 and C08G18/22
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/08—Processes
    • C08G18/16—Catalysts
    • C08G18/18—Catalysts containing secondary or tertiary amines or salts thereof
    • C08G18/1808—Catalysts containing secondary or tertiary amines or salts thereof having alkylene polyamine groups
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/08—Processes
    • C08G18/16—Catalysts
    • C08G18/22—Catalysts containing metal compounds
    • C08G18/225—Catalysts containing metal compounds of alkali or alkaline earth metals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/28—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
    • C08G18/40—High-molecular-weight compounds
    • C08G18/42—Polycondensates having carboxylic or carbonic ester groups in the main chain
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J9/00—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
    • C08J9/04—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof using blowing gases generated by a previously added blowing agent
    • C08J9/12—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof using blowing gases generated by a previously added blowing agent by a physical blowing agent
    • C08J9/14—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof using blowing gases generated by a previously added blowing agent by a physical blowing agent organic
    • C08J9/141—Hydrocarbons
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04C—STRUCTURAL ELEMENTS; BUILDING MATERIALS
    • E04C2/00—Building elements of relatively thin form for the construction of parts of buildings, e.g. sheet materials, slabs, or panels
    • E04C2/02—Building elements of relatively thin form for the construction of parts of buildings, e.g. sheet materials, slabs, or panels characterised by specified materials
    • E04C2/10—Building elements of relatively thin form for the construction of parts of buildings, e.g. sheet materials, slabs, or panels characterised by specified materials of wood, fibres, chips, vegetable stems, or the like; of plastics; of foamed products
    • E04C2/20—Building elements of relatively thin form for the construction of parts of buildings, e.g. sheet materials, slabs, or panels characterised by specified materials of wood, fibres, chips, vegetable stems, or the like; of plastics; of foamed products of plastics
    • E04C2/205—Building elements of relatively thin form for the construction of parts of buildings, e.g. sheet materials, slabs, or panels characterised by specified materials of wood, fibres, chips, vegetable stems, or the like; of plastics; of foamed products of plastics of foamed plastics, or of plastics and foamed plastics, optionally reinforced
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N25/00—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means
    • G01N25/18—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by investigating thermal conductivity
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2250/00—Layers arrangement
    • B32B2250/02—2 layers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2250/00—Layers arrangement
    • B32B2250/03—3 layers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2250/00—Layers arrangement
    • B32B2250/40—Symmetrical or sandwich layers, e.g. ABA, ABCBA, ABCCBA
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2260/00—Layered product comprising an impregnated, embedded, or bonded layer wherein the layer comprises an impregnation, embedding, or binder material
    • B32B2260/02—Composition of the impregnated, bonded or embedded layer
    • B32B2260/021—Fibrous or filamentary layer
    • B32B2260/023—Two or more layers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2260/00—Layered product comprising an impregnated, embedded, or bonded layer wherein the layer comprises an impregnation, embedding, or binder material
    • B32B2260/04—Impregnation, embedding, or binder material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2262/00—Composition or structural features of fibres which form a fibrous or filamentary layer or are present as additives
    • B32B2262/02—Synthetic macromolecular fibres
    • B32B2262/0223—Vinyl resin fibres
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2262/00—Composition or structural features of fibres which form a fibrous or filamentary layer or are present as additives
    • B32B2262/02—Synthetic macromolecular fibres
    • B32B2262/0253—Polyolefin fibres
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2262/00—Composition or structural features of fibres which form a fibrous or filamentary layer or are present as additives
    • B32B2262/02—Synthetic macromolecular fibres
    • B32B2262/0261—Polyamide fibres
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2262/00—Composition or structural features of fibres which form a fibrous or filamentary layer or are present as additives
    • B32B2262/02—Synthetic macromolecular fibres
    • B32B2262/0276—Polyester fibres
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2262/00—Composition or structural features of fibres which form a fibrous or filamentary layer or are present as additives
    • B32B2262/04—Cellulosic plastic fibres, e.g. rayon
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2262/00—Composition or structural features of fibres which form a fibrous or filamentary layer or are present as additives
    • B32B2262/06—Vegetal fibres
    • B32B2262/062—Cellulose fibres, e.g. cotton
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2262/00—Composition or structural features of fibres which form a fibrous or filamentary layer or are present as additives
    • B32B2262/10—Inorganic fibres
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2262/00—Composition or structural features of fibres which form a fibrous or filamentary layer or are present as additives
    • B32B2262/10—Inorganic fibres
    • B32B2262/101—Glass fibres
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2262/00—Composition or structural features of fibres which form a fibrous or filamentary layer or are present as additives
    • B32B2262/10—Inorganic fibres
    • B32B2262/108—Rockwool fibres
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2262/00—Composition or structural features of fibres which form a fibrous or filamentary layer or are present as additives
    • B32B2262/14—Mixture of at least two fibres made of different materials
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2266/00—Composition of foam
    • B32B2266/02—Organic
    • B32B2266/0214—Materials belonging to B32B27/00
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
    • B32B2307/30—Properties of the layers or laminate having particular thermal properties
    • B32B2307/304—Insulating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
    • B32B2307/30—Properties of the layers or laminate having particular thermal properties
    • B32B2307/306—Resistant to heat
    • B32B2307/3065—Flame resistant or retardant, fire resistant or retardant
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
    • B32B2307/50—Properties of the layers or laminate having particular mechanical properties
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
    • B32B2307/50—Properties of the layers or laminate having particular mechanical properties
    • B32B2307/546—Flexural strength; Flexion stiffness
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
    • B32B2307/70—Other properties
    • B32B2307/72—Density
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
    • B32B2307/70—Other properties
    • B32B2307/732—Dimensional properties
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2419/00—Buildings or parts thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G2101/00—Manufacture of cellular products
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G2110/00—Foam properties
    • C08G2110/0025—Foam properties rigid
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G2110/00—Foam properties
    • C08G2110/0041—Foam properties having specified density
    • C08G2110/005—< 50kg/m3
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G2115/00—Oligomerisation
    • C08G2115/02—Oligomerisation to isocyanurate groups
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2203/00—Foams characterized by the expanding agent
    • C08J2203/14—Saturated hydrocarbons, e.g. butane; Unspecified hydrocarbons
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2203/00—Foams characterized by the expanding agent
    • C08J2203/18—Binary blends of expanding agents
    • C08J2203/182—Binary blends of expanding agents of physical blowing agents, e.g. acetone and butane
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2205/00—Foams characterised by their properties
    • C08J2205/10—Rigid foams
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2375/00—Characterised by the use of polyureas or polyurethanes; Derivatives of such polymers
    • C08J2375/04—Polyurethanes
    • C08J2375/06—Polyurethanes from polyesters

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Polyurethanes Or Polyureas (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)

Abstract

公开了设计具有良好的低温隔热性能的形成聚异氰脲酸酯泡沫的组合物的方法。该方法包括(a)测定由第一形成聚异氰脲酸酯泡沫的组合物制备的第一聚异氰脲酸酯饰面泡沫层压体的LTTR，该组合物包含含有一种或多种常压沸点为至少68°F(20℃)的烃发泡剂的发泡剂组合物，其中LTTR根据CAN/UL S770‑09在多个温度下测定以确定计算的拐点温度，低于该拐点温度定义温度和第一聚异氰脲酸酯饰面泡沫层压体的LTTR之间的第一数学相关性，高于该拐点温度定义温度和第一聚异氰脲酸酯饰面泡沫层压体的LTTR之间的第二数学相关性；(b)确定在低于计算的拐点温度的多个降低的拐点温度下温度与第一聚异氰脲酸酯饰面泡沫层压体的LTTR之间的多个预测的数学相关性；(c)使用步骤(b)确定的多个预测的数学相关性来设计第二形成聚异氰脲酸酯泡沫的组合物，其不同于第一形成聚异氰脲酸酯泡沫的组合物且包含含有一种或多种常压沸点为至少68°F(20℃)的烃发泡剂的发泡剂组合物，其中根据CAN/UL S770‑09测定，第二形成聚异氰脲酸酯泡沫的组合物所制备的第二聚异氰脲酸酯饰面泡沫层压体在10°F至75°F(‑12.2℃至23.9℃)范围内的所有平均隔热材料温度下的LTTR为至少5.4ft2·hr·°F/BTU·英寸(0.936m2·℃/W@25mm)。

Description

设计形成聚异氰脲酸酯泡沫的组合物的方法、该组合物及由 其制备的泡沫
技术领域
本发明尤其涉及用于设计具有良好低温隔热性能的形成聚异氰脲酸酯泡沫的组合物的方法、由该方法制备的形成聚异氰脲酸酯泡沫的组合物以及由该组合物制备的泡沫。
背景技术
隔热材料在建筑围护结构的能源效率和环境影响方面发挥着重要作用。在许多情况下，聚异氰脲酸酯泡沫被用于建筑隔热，这是因为它具有许多优点，例如相对低的安装成本、良好的耐火性和高热阻。因此，了解这种泡沫隔热材料的热阻性能是很重要的。
为了能够采用简单且一致的方法来测定和比较热性能，建筑围护结构隔热材料的北美制造商测试并报道了它们符合工业标准的产品的R值(用于建筑和结构工业的热阻的量度)。长期热阻(“LTTR”)是一种工业量度，其表示包含蜂窝状塑料隔热材料的建筑隔热材料的R值，所述蜂窝状塑料隔热材料包含不为空气的气体，其中所留存的气体的组成随时间变化。通常，期望的LTTR为至少5.4ft2·hr·°F/BTU·英寸(0.936m2·℃/W@25mm)而聚异氰脲酸酯制造商协会(PIMA)所推荐的最小设计值为5.7ft2·hr·°F/BTU·英寸(0.988m2·℃/W@25mm)。然而，该标准的问题在于R值需要在75°F(23.9℃)的平均温度下测量。这种R值的表征并不能反映在整个暴露温度范围内的泡沫隔热性能。
与一些其他隔热材料不同，与聚异氰脲酸酯泡沫建筑隔热材料相关的问题是，据报道这种隔热材料在低温下表现出较差的热阻，即降低的R值。因此，需要提供用于设计制备饰面硬质泡沫层压体的形成聚异氰脲酸酯泡沫的组合物的方法，根据CAN/UL S770-09测定，所述饰面硬质泡沫层压体在10°F至75°F(-12.2℃至23.9℃)范围内的所有平均隔热材料温度下的LTTR为至少5.4ft2·hr·°F/BTU·英寸(0.936m2·℃/W@25mm)。鉴于上述期望而作出本发明。
发明内容
在某些方面，本发明涉及用于设计形成聚异氰脲酸酯泡沫的组合物的方法。这些方法包含：(a)测定由第一形成聚异氰脲酸酯泡沫的组合物制备的第一聚异氰脲酸酯饰面泡沫层压体的LTTR，所述第一形成聚异氰脲酸酯泡沫的组合物包含含有一种或多种常压沸点为至少68°F(20℃)的烃发泡剂的发泡剂组合物，其中LTTR根据CAN/UL S770-09在多个温度下测定以确定经计算的拐点温度，低于该拐点温度定义了温度和第一聚异氰脲酸酯饰面泡沫层压体的LTTR之间的第一数学相关性，而高于该拐点温度定义了温度和第一聚异氰脲酸酯饰面泡沫层压体的LTTR之间的第二数学相关性；(b)确定在低于经计算的拐点温度的多个降低的拐点温度下温度与第一聚异氰脲酸酯饰面泡沫层压体的LTTR之间的多个预测的数学相关性；和(c)使用该多个预测的数学相关性来设计第二形成聚异氰脲酸酯泡沫的组合物，所述第二形成聚异氰脲酸酯泡沫的组合物不同于第一形成聚异氰脲酸酯泡沫的组合物且其包含含有一种或多种常压沸点为至少68°F(20℃)的烃发泡剂的发泡剂组合物，其中根据CAN/UL S770-09测定，所述第二形成聚异氰脲酸酯泡沫的组合物所制备的第二聚异氰脲酸酯饰面泡沫层压体在10°F至75°F(-12.2℃至23.9℃)的温度范围内的所有平均隔热材料温度下的LTTR为至少5.4ft2·hr·°F/BTU·英寸(0.936m2·℃/W@25mm)。
在另一方面，本发明涉及用于设计形成聚异氰脲酸酯泡沫的组合物的方法，其包含：(a)测定由第一形成聚异氰脲酸酯泡沫的组合物制备的第一聚异氰脲酸酯饰面泡沫层压体的LTTR，所述第一形成聚异氰脲酸酯泡沫的组合物包含含有一种或多种常压沸点为至少68°F(20℃)的烃发泡剂的发泡剂组合物，其中LTTR根据CAN/UL S770-09在多个温度下测定以确定经计算的拐点温度，低于该拐点温度定义了温度和第一聚异氰脲酸酯饰面泡沫层压体的LTTR之间的第一数学相关性，而高于该拐点温度定义了温度和第一聚异氰脲酸酯饰面泡沫层压体的LTTR之间的第二数学相关性；(b)确定在低于经计算的拐点温度的多个降低的拐点温度下温度与第一聚异氰脲酸酯饰面泡沫层压体的LTTR之间的多个预测的数学相关性；(c)使用该多个预测的数学相关性来确定预测的拐点温度范围，其中在HDD65值大于2000的地理位置中的使用聚异氰脲酸酯泡沫隔热材料隔热的所选建筑类型的热能耗将等于或小于在相同地理位置中的使用理论隔热材料隔热的所选建筑类型的热能耗，所述理论隔热材料在10°F至75°F(-12.2℃至23.9℃)的所有温度下具有所选的常量LTTR，例如5.77ft2·hr·°F/BTU·英寸(1.00m2·℃/W@25mm)的LTTR；和(d)使用预测的拐点温度来设计第二形成聚异氰脲酸酯泡沫的组合物，所述第二形成聚异氰脲酸酯泡沫的组合物不同于第一形成聚异氰脲酸酯泡沫的组合物且其包含含有一种或多种常压沸点为至少68°F(20℃)的烃发泡剂的发泡剂组合物，其中根据CAN/UL S770-09测定，所述第二形成聚异氰脲酸酯泡沫的组合物所制备的第二聚异氰脲酸酯饰面泡沫层压体在10°F至75°F(-12.2℃至23.9℃)的温度范围内的所有平均隔热材料温度下的LTTR为至少5.4ft2·hr·°F/BTU·英寸(0.936m2·℃/W@25mm)
本发明还尤其涉及通过所述方法设计的形成聚异氰脲酸酯泡沫的组合物以及由所述组合物制备的饰面泡沫层压体。在一些方面，本发明涉及包含硬质泡沫的聚异氰脲酸酯饰面硬质泡沫层压体，所述硬质泡沫为形成聚异氰脲酸酯泡沫的组合物的反应产物，所述形成聚异氰脲酸酯泡沫的组合物包含含有一种或多种常压沸点大于或等于20℃的烃发泡剂的发泡剂组合物，其中选择发泡剂组合物以提供聚异氰脲酸酯饰面泡沫层压体，根据CAN/UL S770-09测定，所述异氰脲酸酯饰面硬质泡沫层压体在10°F至75°F(-12.2℃至23.9℃)的温度范围内的所有平均隔热材料温度下的LTTR为至少5.4ft2·hr·°F/BTU·英寸(0.936m2·℃/W@25mm)。
附图说明
图1为表3的数据的图示，其包括由表3的数据的线性拟合所确定的数学方程；
图2为实施例4的结果的图示，其中确定了在低于经计算的拐点温度的多个温度下实施例2中温度与聚异氰脲酸酯饰面泡沫层压体的LTTR值之间的多个估算的数学相关性；
图3为用于实施例5中进行的EnergyPlus模型的能量原型单排商业街门店(Department of Energy Prototype Strip Mall)(其建筑面积为2090.32m2)的示意图；
图4列举了实施例5中汇编的结果，并列举了在不同地理位置的实施例5A和实施例5B-5G之间的热能耗差异；
图5为在实施例7中进行的LTTR测量的图示，其包括通过数据的线性拟合所确定的数学方程；
图6为列出跨气候带2-8的26个位置的表，以及其各自的HDD65值，其中在实施例8所描述的中型办公室原型模型上进行能量性能评价；
图7为根据实施例8的描述所测定的在不同位置的经计算的热损失加权R值的图示；以及
图8为在实施例9中进行的LTTR测量的图示，其包括通过数据的线性拟合所确定的数学方程。
具体实施方案
本说明书中描述和列举了各种实施方案，以提供对所公开的发明的结构、功能、性质和用途的全面理解。应当理解的是，在本说明书中描述和列举的各种实施方案是非限制性的和非穷举性的。因此，本发明不受本说明书中公开的各种非限制性和非穷举性实施方案的描述的限制。与各种实施方案相关的所述的特征和特性可以与其他实施方案的特征和特性结合。这样的修改和变化均包括在本说明书的范围内。因此，可以修改权利要求来提及本说明书中明确或本身描述的任何特征或特性或者本说明书中明确或本身支持的任何特征或特性。此外，申请人保留修改权利要求的权利，以明确地放弃可能存在于现有技术中的特征或特性。因此，任何这样的修改均符合35 U.S.C.§112和35 U.S.C.§132(a)的要求。在本说明书中公开和描述的各种实施方案均可以包括如本文中不同描述的特征和特性，可由如本文中不同描述的特征和特性组成或可主要由如本文中不同描述的特征和特性组成。
除非另有说明，本文所提及的任何专利、出版物或其它公开材料的全部内容均通过引用的方式纳入本说明书中，但仅限于所纳入的材料与现有定义、陈述或本说明书中明确阐述的其他公开材料不发生矛盾的程度。因此，在必要的情况下，在本说明书中所阐述的明确的公开内容替代在本文中通过参考纳入的任何相矛盾的材料。被认为以引用的方式纳入本说明书中但与现有定义、陈述或本文所阐述的其他公开材料矛盾的任何材料或其部分仅在所纳入的材料和现有公开材料之间不发生矛盾的情况下纳入。申请人保留修改本说明书的权利，以明确提及通过引用的方式纳入本文的任何主题或其部分。
在本说明书中，除非另有说明，所有的数字参数都应被理解为在所有情况下被术语“约”所界定和修改，其中数字参数具有用于确定参数的数值的测量技术的固有偏差特性。至少，而非试图限制与权利要求范围等效的原则的应用，在本说明书中描述的各数字参数应至少根据所记录的有效数字的数值并通过应用普通的四舍五入技术来理解。
此外，在本说明书中所列举的任何数值范围都旨在包括所有包含于所述范围内的相同数值精度的子范围。例如“1.0至10.0”的范围旨在包括所述的最小值1.0至所述的最大值10.0之间(并且包括端直)的所有子范围，即，其具有等于或大于1.0的最小值和等于或小于10.0的最大值，例如2.4至7.6。在本说明书中列举的任何最大数值限度意图包括其中包含的所有更小的数值限度，并且在本说明书中所列举的任何最小数值限度旨在包括其中包含的所有更大的数值限度。因此，申请人保留修改本说明书(包括权利要求书)的权利以明确提及包含在本文中明确列举的范围内的任何子范围。所有这类范围旨在本身记载于本说明书中，使得对明确列举的任何该子范围的修改均将符合35 U.S.C.§112和35 U.S.C.§132(a)的要求。
除非另有说明，本说明书中使用的语法冠词“一个(one)”，“一个(a)”，“一个(an)”和“该(the)”旨在包括“至少一个”或“一个或多个”。因此，在本说明书中使用的冠词意指一个或多于一个(即，指“至少一个”)冠词所修饰的语法对象。例如，“组分”意指一种或多种组分，并且因此可以想到多于一种组分并且可在所述实施方案的实施中利用或使用。此外，单数名词的使用包括复数形式，并且复数名词的使用包括单数形式，除非使用的上下文另有要求。
除非本文另有说明，如本文所使用的术语“平均隔热材料温度”，在其用于测量隔热材料的R值或热导率(k因子)时，其表示与被测试的隔热材料的两个表面相接触的两个平行板温度的数学均值。
如本文所述，本发明的某些实施方案涉及用于设计形成聚异氰脲酸酯泡沫的组合物的方法。
本发明用于设计形成聚异氰脲酸酯泡沫的组合物的方法包括：测定由第一形成聚异氰脲酸酯泡沫的组合物制备的第一聚异氰脲酸酯饰面泡沫层压体的LTTR，所述第一形成聚异氰脲酸酯泡沫的组合物包含一种或多种常压沸点为至少68°F(20℃)的烃发泡剂的发泡剂组合物。
更具体而言，在本发明的某些方法中使用的第一形成聚异氰脲酸酯泡沫的组合物包含：(a)有机多异氰酸酯；(b)标称官能度为至少2.0的聚合多元醇；和(c)包含一种或多种常压沸点为至少68°F(20℃)的烃发泡剂的发泡剂组合物。
在本发明的实践中可使用任何已知的有机多异氰酸酯。合适的多异氰酸酯的实例包括但不限于，具有至少两个异氰酸酯基团的取代的或未取代的芳族、脂族和脂环族多异氰酸酯。通常使用多官能的芳族异氰酸酯。合适的芳族异氰酸酯的具体实例包括但不限于4，4′-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、聚合MDI(pMDI)、甲苯二异氰酸酯、脲基甲酸酯改性的异氰酸酯、异氰酸酯封端的预聚物以及碳二亚胺改性的异氰酸酯。在一些实施方案中，有机多异氰酸酯包括平均NCO官能度为2.2至3.3且粘度为25至2000mPas的pMDI以及其与多元醇或含活性氢原子的其他低聚物或聚合物如聚醚或聚酯多元醇制备的预聚物。在某些实施方案中，pMDI的官能度为2.2至3.0且在25℃下的粘度小于约800mPas。当然也可以使用有机多异氰酸酯的任意混合物。
在某些实施方案中，形成泡沫的体系(即，组合物)中包含至少50重量％，如55重量％至75重量％，或在一些情况下为59重量％至69重量％的有机多异氰酸酯，基于形成泡沫的组合物的总重量计。
具有至少两个能与异氰酸酯基团反应的反应性基团的任意材料均适用于第一形成聚异氰脲酸酯泡沫的组合物。在某些实施方案中，异氰酸酯反应性材料包括聚酯多元醇(例如芳族聚酯多元醇)和/或聚醚多元醇，例如平均羟基官能度为2至8，如2至6，或在某些情况下为2.0至2.5，和/或羟值为100mg KOH/gm至1000mgKOH/gm，或在某些情况下为200mgKOH/gm至500mgKOH/gm的那些。在某些实施方案中，使用芳族聚酯多元醇和聚酯和/或聚醚多元醇的共混物，其含有衍生自所引入的可再生材料的可再生成分，例如脂肪酸甘油三酯、糖或天然甘油。
在某些实施方案中，多元醇的存在量为10重量％至40重量％，如20重量％至40重量％，或在某些情况下为25重量％至35重量％，基于形成泡沫的组合物的总重量计。
在本发明中，第一形成聚异氰脲酸酯泡沫的组合物中所使用的有机多异氰酸酯与聚合多元醇的相对量以这样的方式进行选择，使得组合物的NCO∶OH指数为至少1.8，例如至少2.0，或在某些情况下为2.0至3.0。
如本文所述，本发明的某些方法中所使用的第一形成聚异氰脲酸酯泡沫的组合物包含发泡剂组合物，所述发泡剂组合物包含一种或多种常压沸点为至少20℃(68°F)的烃发泡剂。在某些实施方案中，所述发泡剂组合物包含水和常压沸点为至少20℃(68°F)的烃。如本文所使用的，“烃”是指主要由碳和氢构成的化合物，其可含有杂原子，如氧、氮、硫或其他元素。在某些实施方案中，在本发明的实践中不使用全球增温潜势(“GWP”)≥25(100年)和臭氧消耗潜势(“ODP”)＞0的卤代发泡剂。
常压沸点为至少20℃(68°F)的合适的烃的具体实例包括但不限于正戊烷(常压沸点为36.1℃(96.9°F))、异戊烷(常压沸点为27.7℃(81.9°F))、环戊烷(常压沸点为49℃(120.2°F))、己烷(常压沸点为68℃(154.4°F))、2，2-二甲基丁烷(常压沸点为50℃(122°F))、2-甲基戊烷(常压沸点为60℃(140°F))、1-己烯(常压沸点为63℃(145.4°F))、1-戊烯(常压沸点为30℃(86°F))、丙酮(常压沸点为56℃(132.8°F))、乙醛(常压沸点为20.2℃(68.4°F))、碳酸二甲酯(常压沸点为90℃(194°F))、甲缩醛(常压沸点为42.3℃(108.1°F))、甲酸乙酯(常压沸点为54.3℃(129.7°F))、乙酸甲酯(常压沸点为56.9℃(134.4°F))和甲酸甲酯(常压沸点为31.8℃(89.2°F))。应当理解，也可使用任意上述或未列出的合适烃的两种或多种的混合物。在某些实施方案中，常压沸点为至少20℃(68°F)的烃为正戊烷、异戊烷、环戊烷、甲酸甲酯和/或甲缩醛。
在某些实施方案中，常压沸点为至少20℃(68°F)的烃的存在量为至少1重量％，例如至少2重量％，或在某些情况下为至少3重量％且最高达10重量％，例如最高达8重量％，或在某些情况下为最高达6重量％，基于形成泡沫的组合物的总重量计。
除了烃发泡剂外，发泡剂组合物中通常还包含一些水。应理解，水与异氰酸酯反应而产生作为辅助发泡剂的二氧化碳气体。形成泡沫的组合物中所包含的水的量通常为0.05重量％至1.0重量％，例如0.1重量％至0.8重量％，基于形成泡沫的组合物的总重量计。
如果需要，所述发泡剂组合物也可包含常压沸点小于20℃(68°F)的烃，如氢氟烯烃，所述烃的具体实例包括但不限于丁烷(常压沸点为-1℃(30.2°F))、异丁烷(常压沸点为-11.7℃(10.9°F))、丁烯(常压沸点为-6.6℃(20.1°F))、异丁烯(常压沸点为-6.9℃(19.6°F))、反式-1-氯-3，3，3-三氟丙烯(常压沸点为19℃(66.2°F))和二甲醚(常压沸点为-24℃(-11.2°F))。
此外，第一形成聚异氰脲酸酯泡沫的组合物可包括任意多种任选的成分。
第一形成聚异氰脲酸酯泡沫的组合物还通常包含阻燃剂组合物。用于形成泡沫的组合物的合适的阻燃剂包括但不限于卤代的如溴代的阻燃剂，如溴代的多元醇；和膦酸化的阻燃剂，例如卤代的如氯代的磷酸酯。
在某些实施方案中，溴代的阻燃剂包括通式(I)的溴代的聚醚多元醇：
其中n为0至7，m为2至3；X为饱和或不饱和的溴代的多元醇残基；R为氢或具有1至5个碳原子的烷基。合适的溴代的聚醚多元醇的具体实例为购自Solvay Fluorides LLC的 B-251和 M-125，它们被认为是使用美国专利号4,020,024、4,067,911和4,072,638所述的方法制备。其他合适的溴代的阻燃剂包括但不限于3，4，5，6-四溴酞酸、三溴新戊醇、1，3-丙二醇、2，2-双(溴甲基)和五溴苯基醚，尤其包括它们中的两种以上的混合物。合适的商购溴代阻燃剂还包括以(6000系列)溴代阻燃剂购自ICLIndustrial Products的那些。可以使用该溴代的阻燃剂中的两种以上的混合物。在某些实施方案中，所述溴代的阻燃剂不含磷。
合适的磷化合物(例如卤代的磷酸酯)的具体实例包括但不限于三-(2-氯乙基)磷酸酯、三-(2-氯异丙基)磷酸酯(TCPP)、三(1，3-二氯异丙基)磷酸酯、三-(2，3-二溴丙基)磷酸酯和四-(2-氯乙基)亚乙基二磷酸酯、二-(2-羟基乙基)-氨基甲基膦酸二乙酯、磷酸、三乙酯、含有环氧乙烷和氧化磷(P2O5)的聚合物、磷酸三乙酯，包括它们中的两种以上的混合物。通常使用异氰酸酯反应性和/或非反应性的非卤代的磷化合物。
在某些实施方案中，第一形成聚异氰脲酸酯泡沫的组合物中的阻燃剂的总量为至少1重量％，例如至少2重量％且不大于10重量％，例如不大于5重量％，基于形成泡沫的组合物的总重量计。
在某些实施方案中，第一形成聚异氰脲酸酯泡沫的组合物包含表面活性剂以例如稳定发泡反应混合物直至其获得硬度。这种表面活性剂通常包含液体或固体有机硅化合物、长链醇的聚乙二醇醚、叔胺、长链烷基酸硫酸酯的链烷醇胺盐、烷基磺酸酯或烷基芳基磺酸或其混合物。所述表面活性剂以足以使发泡反应混合物稳定的量使用，以防止其坍塌和形成大且不均匀的孔泡。通常，使用0.1至10重量％的表面活性剂，基于形成泡沫的组合物的总重量计。
在某些实施方案中，形成泡沫的组合物中使用一种或多种催化剂。可使用的任意合适的催化剂包括叔胺，例如不限于三亚乙基二胺、N-甲基吗啉、五甲基二亚乙基三胺、二甲基环己胺、四甲基乙二胺、1-甲基-4-二甲基氨基乙基-哌嗪、3-甲氧基-N-二甲基-丙胺、N-乙基吗啉、二乙基乙醇胺、N-椰油基吗啉、N，N-二甲基-N′，N′-二甲基异丙基-丙二胺、N，N-二乙基-3-二乙基氨基丙胺和二甲基苄胺。通常可使用用于多异氰酸酯的三聚反应的催化剂，例如碱金属醇盐或羧酸盐，或某些叔胺。这些催化剂以显著增加多异氰酸酯的反应速率的量使用。常规的量为0.1至10.0重量％，基于形成泡沫的组合物的总重量计。
在本发明的某些方法中，由第一形成聚异氰脲酸酯泡沫的组合物制备第一聚异氰脲酸酯饰面泡沫层压体。该饰面发泡的层压体在发泡剂组合物的存在下通过有机多异氰酸酯和异氰酸酯反应性组合物的反应来制备。可使用任意已知的用于制备硬质聚异氰脲酸酯饰面泡沫层压体的技术。如本文所使用的，术语“聚异氰脲酸酯饰面泡沫层压体”是指这样的结构，其包含具有两个主要表面的聚异氰脲酸酯泡沫芯和粘附在泡沫的至少一个主要表面的饰面材料。所本文所述，在本发明中，在该聚异氰脲酸酯饰面泡沫层压体中的泡沫为硬质泡沫，就本发明的目的而言，其是指满足ASTM C1289-15的表1中所列的抗压强度和弯曲强度值的泡沫。
由形成泡沫的组合物制备聚异氰脲酸酯饰面泡沫层压体的方法是本领域技术人员已知的。合适的方法的实例包括：用于制备聚异氰脲酸酯层压板料绝热材料的方法、根据美国专利号4,572,865的教导用于连续制备玻璃纤维强化的绝热板的形成泡沫的方法、用于制备绝热金属板的连续或间歇法以及用于制备模塑或自由起发的硬质泡沫制品的方法。其他合适的方法公开于美国专利号8,106,106，其在此也以引用的方式纳入本说明书。
在聚异氰脲酸酯饰面泡沫层压体中，粘附于泡沫的至少一个主要表面的饰面材料通常包含一层或多层有机和/或无机纤维或柔性箔，例如铝箔。合适的天然有机纤维包括但不限于棉花和废棉纤维；再生纤维素人造纤维和醋酸纤维素纤维。合适的合成有机纤维包括但不限于聚酯纤维、聚酰胺纤维、聚乙烯醇缩醛纤维和聚丙烯纤维。合适的无机纤维包括但不限于玻璃纤维、玻璃棉纤维、矿棉纤维、岩棉纤维和渣棉纤维。也可使用上述纤维的组合。纤维层通常使得在层上发泡的聚合物泡沫可以容易地引入纤维中而不会渗透或润湿整个层。在某些实施方案中，使用一种玻璃纤维毯片面材，其包含以随机分布并用合适的粘合剂粘合在一起的短切玻璃纤维。
在某些实施方案中，第一聚异氰脲酸酯饰面泡沫层压体通过以下方法制备，所述方法包含：(a)沿生产线输送下纤维饰面层：(b)在发泡剂组合物的存在下将有机多异氰酸酯与异氰酸酯反应性组合物混合而形成发泡混合物；(c)将发泡混合物沉积在沿生产线输送的下纤维饰面层上；和(d)使发泡混合物膨胀并接触沿着生产线输送前进的上纤维饰面层。该方法记载于例如美国专利号4,572,865的第4栏第58行至第9栏第47行，其引用的部分通过引证的方式纳入本说明书。
在某些实施方案中，所得饰面泡沫层压体的泡沫芯密度小于1.80lb/ft3(28.8kg/m3)，例如1.50至1.80lb/ft3(24.0至28.8kg/m3)。此外，在某些实施方案中，充分膨胀的泡沫芯的厚度为0.25至6英寸(6.35至152.4毫米)，例如1至4英寸(25.4至101.6毫米)，或在某些情况下为1.5至3英寸(38.1至76.2毫米)。
根据本发明的方法，由上文所制备的第一聚异氰脲酸酯饰面泡沫层压体的LTTR根据CAN/UL S770-09在多个温度下测定，以确定经计算的拐点温度，低于该拐点温度定义了温度与第一聚异氰脲酸酯饰面泡沫层压体的LTTR之间的第一数学相关性，而高于该拐点温度定义了温度与第一聚异氰脲酸酯饰面泡沫层压体的LTTR之间的第二数学相关性。在某些实施方案中，第一聚异氰脲酸酯饰面泡沫层压体的LTTR根据CAN/UL S770-09在下述温度下测定：(i)小于75°F(23.9℃)的多个温度，例如至少3个、至少4个、至少5个、至少6个、至少7个，或在某些情况下为至少8个温度，例如在20°F至小于75°F的范围内(-6.7℃至小于23.9℃)的多个温度，和(ii)75°F(23.9℃)或更高的多个温度，例如在75°F(23.9℃)及以上的温度下至少3或至少4个温度，例如在75°F至105°F(23.9℃至40.6℃)的范围内的多个温度，以确定经计算的拐点温度，低于该拐点温度定义了温度与第一聚异氰脲酸酯饰面泡沫层压体的LTTR之间的第一数学相关性，而高于该拐点温度定义了温度与第一聚异氰脲酸酯饰面泡沫层压体的LTTR之间的第二数学相关性。在本发明中，平行板之间的多个隔热平均温度和温差应以这样的方式选择：使得符合ASTM C1058(2010)Standard Practice forSelecting Temperatures for Evaluating and Reporting Thermal Properties ofThermal Insulation，Section 4，以及ASTM C1045(2007)Standard Practicd forCalculating Termal Transmission Properties under Steady State Conditions，Section 6.2所记载的规范。在本方法的一些实施方案中，在10°F至75°F(-12.2℃至23.9℃)的温度范围内的一些温度下，第一聚异氰脲酸酯饰面泡沫层压体的LTTR小于5.4ft2·hr·°F/BTU·英寸(0.936m2·℃/W@25mm)。例如，在某些实施方案中，在10°F至40°F(-12.2℃至4.44℃)的范围内的温度下，第一聚异氰脲酸酯饰面泡沫层压体的LTTR小于5.4ft2·hr·°F/BTU·英寸(0.936m2·℃/W@25mm)。
更具体而言，对于本发明的目的而言，经计算的拐点温度为这样的温度，在该温度处，具有负斜率的线(下文称为“暖侧线”)与具有正斜率的线(下文称为“冷侧线”)相交，所述具有负斜率的线由在其中LTTR随温度下降而升高的温度范围内的LTTR测量值的线性回归拟合所定义，所述具有正斜率的线由在其中LTTR随温度下降而下降的温度范围内的LTTR测量值的线性回归拟合所定义。这些线性回归拟合定义了温度与第一聚异氰脲酸酯饰面泡沫层压体的LTTR之间的数学相关性。本文中的实施例举例说明了根据本发明的方法如何确定第一聚异氰脲酸酯饰面泡沫层压体的经计算的拐点温度以及如何定义温度与第一聚异氰脲酸酯饰面泡沫层压体的LTTR之间的数学相关性。
根据本发明的方法，使用上文定义的数学相关性来确定在低于经计算的拐点温度的多个降低的拐点温度下温度与第一聚异氰脲酸酯饰面泡沫层压体的LTTR之间的多个预测的数学相关性。
在本发明的某些实施方案中，在低于经计算的拐点温度的多个降低的拐点温度下，温度与第一聚异氰脲酸酯饰面泡沫层压体的LTTR之间的多个预测的数学相关性通过这样的方法来确定：所述方法包括在多个降低的拐点温度下定义估算的冷侧线。在某些实施方案中，将所选的降低的拐点温度用于计算LTTR(“经计算的LTTR”)，所述LTTR计算使用通过上文所述的第一聚异氰脲酸酯饰面泡沫层压体的经测量的LTTR的线性回归拟合所定义的暖侧线，其中所述线由下述方程定义：
y计算＝(mw·x)+bw
其中y计算为LTTR，单位为ft2·hr·°F/BTU·英寸；x为所选的降低的拐点温度，单位为°F，mw和bw为线性回归拟合所定义的值，其中mw定义了线性回归拟合的暖侧线的斜率，bw定义了线性回归拟合的暖侧线的LTTR轴(“y轴”)截距值。
在下一步中，通过使用下述方程，将上述经计算的LTTR用于确定在所选的降低的拐点温度下经计算的冷侧线的经计算的y截距“b”：
bc计算＝y计算-(mc·x)
其中y计算为经计算的LTTR，单位为ft2·hr·°F/BTU·英寸；x为所选的降低的拐点温度，单位为°F；mc为上述线性回归拟合的冷侧线的斜率；bc计算为估算的冷侧线在所选的降低的拐点温度下的经计算的y截距“b”。一旦已知bc计算，则基于bc计算和mc的值，以数学的方式定义在所选的降低的拐点温度下的估算的冷侧线。
根据本发明的某些实施方案，在多个降低的拐点温度下重复前面两个段落中所述的步骤，以确定第一聚异氰脲酸酯饰面泡沫层压体在多个降低的拐点温度下的多个估算的冷侧线。
根据本发明的方法，将在低于经计算的拐点温度的多个降低的拐点温度下的温度与第一聚异氰脲酸酯饰面泡沫层压体的LTTR之间的多个估算的数学相关性(即，估算的冷侧线)用于设计第二形成聚异氰脲酸酯泡沫的组合物，该第二形成聚异氰脲酸酯泡沫的组合物不同于第一形成聚异氰脲酸酯泡沫的组合物且其包含含有一种或多种常压沸点为至少的68°F(20℃)的烃发泡剂的发泡剂组合物，其中根据CAN/UL S770-09测定，第二形成聚异氰脲酸酯泡沫的组合物制备出的第二聚异氰脲酸酯饰面泡沫层压体在10°F至75°F(-12.2℃至23.9℃)的温度范围内的所有平均隔热材料温度下的LTTR为至少5.4ft2·hr·°F/BTU·英寸(0.936m2·℃/W@25mm)。
在某些实施方案中，为根据本发明的方法设计这种第二形成聚异氰脲酸酯泡沫的组合物，将在低于经计算的拐点温度的多个温度下的温度与第一聚异氰脲酸酯饰面泡沫层压体的LTTR之间的多个估算的数学相关性(即，估算的冷侧线)用于确定预测的拐点温度范围，其中在HDD65值大于2000的地理位置中使用聚异脲酸酯泡沫隔热材料隔热的所选建筑类型的热能耗将等于或小于在相同地理位置中使用理论隔热材料隔热的所选建筑类型的热能耗，所述理论隔热材料在10°F至75°F(-12.2℃至23.9℃)的范围内的所有温度下的所选的常量LTTR为例如5.77ft2·hr·°F/BTU·英寸(1.00m2·℃/W@25mm)。然后将预测的拐点温度用于设计第二形成聚异氰脲酸酯泡沫的组合物，该第二形成聚异氰脲酸酯泡沫的组合物不同于第一形成聚异氰脲酸酯泡沫的组合物且其包含含有一种或多种常压沸点为至少68°F(20℃)的烃发泡剂的发泡剂组合物，其中根据CAN/UL S770-09测定，第二形成聚异氰脲酸酯泡沫的组合物所制备的第二聚异氰脲酸酯饰面泡沫层压体在10°F至75°F(-12.2℃至23.9℃)的温度范围内的所有平均隔热材料温度下的LTTR为至少5.4ft2·hr·°F/BTU·英寸(0.936m2·℃/W@25mm)。
此外，在某些实施方案中，根据下文测定，第二聚异氰脲酸酯饰面泡沫层压体在其中HDD65值大于2000的位置中的经计算的热损失加权R值大于5.5ft2·hr·°F/BTU·英寸(0.95m2·℃/W@25mm)。在给定位置处的HDD65的值根据本领域技术人员熟知的并记载于ASHRAE Handbook of Fundamentals的第14.11和19.16页(2013)的方法进行计算，其引用的部分在此以引证的方式纳入本说明书。
在某些实施方案中，为确定预测的拐点温度范围——其中在HDD65值大于2000的地理位置中使用聚异脲酸酯泡沫隔热材料隔热的所选建筑类型的热能耗将等于或小于在相同地理位置中使用理论隔热材料隔热的所选建筑类型的热能耗，所述理论隔热材料在10°F至75°F(-12.2℃至23.9℃)的范围内的所有温度下的所选的常量LTTR为例如5.77ft2·hr·°F/BTU·英寸(1.00m2·℃/W@25mm)——可以使用整体建筑能量模拟程序(称为EnergyPlus)(版本8.3.0)，其中针对待检查通过其传热的所需表面，选择传导有限差分(CFD)算法。本领域的技术人员应理解，EnergyPlus(版本8.3.0)CFD算法表示通过使用用于具有均匀节点间距的均质材料的全隐式格式而将墙面、地板或屋顶离散为多个节点(Δx为节点之间的距离)的墙面、地板或屋顶表面(根据用户选择)。CFD使用离散方法以建立Δx——节点之间的距离——力求在精确和避免计算过载之间达到平衡。
计算方法为方程(1)：
CppΔx{(Ti j+1-Ti j)/Δt}＝kw{(Ti+1 j+1-Ti j+1)/Δx}+kE{(Ti-1 j+1-Ti j+1)/Δx} (1)
其中T为节点温度(单位为℃、K)；Δt为计算时间步长(小时)；Δx为有限差分层厚度(米)；kw为i节点和i+1节点之间的界面的热导率(W/mK)；kE为i节点和i-1节点之间的界面的热导率(W/mK)；i为建模的节点；i+1为与结构的内部相邻的节点；i-1为与结构的外部相邻的节点；j+1为新的时间步长；j为先前的时间步长；Cp为比热(J/kg·K)；p为密度(kg/m3)。
CFD算法是迭代的，因为它持续对两个表面温度使用改进的推测，直到它收敛到公差范围内的值。EnergyPlus需要初始输入，以使程序确定与任意节点温度值相关的热导率。这些输入为(i)来自上述多个估算的数学相关性的热导率(k)和温度，(ii)理论饰面泡沫层压体的热导率(k)值，其中无论温度如何，均假定热导率是恒定的，例如基于常量R值5.77ft2·hr·°F/BTU·英寸(1.00m2·℃/W@25mm)的热导率，(iii)建筑类型，例如能量原型单排商业街门店，和HDD65值大于2000的所选位置，例如至少3个、至少4个、至少5个，或在某些情况下为至少6个或至少7个在气候带4-7中的位置，例如巴尔的摩、马里兰州、芝加哥、伊利诺伊州、温哥华、不列颠哥伦比亚省、多伦多、安大略省、伯灵顿、佛蒙特州、卡尔加里、艾伯塔省和德卢斯、明尼苏达州。
EnergyPlus CFD算法还记载于Verification and Validation of EnergyPlusConduction Finite Difference and Phase Change Material Models for Opaque WallAssemblies，Tabares-Velasco等人，National Renewable Energy Laboratory TechnicalReport NREL/TP-5500-55792(2012年7月)。
基于上述输入，EnergyPlus使用线性解来执行整个建筑物模拟，以确定与两个连续输入值对之间的任何温度相关的热导率，并估算每个输入位置的年建筑热能耗。EnergyPlus的输出是对在各所选位置的所选建筑类型的年热能耗的估算。将估算值相互比较以确定预测的拐点温度范围，其中估算的建筑热能耗等于或低于在相同地理位置中使用理论隔热材料隔热的所选建筑类型的估算的建筑热能耗，所述理论隔热材料在10°F至75°F(-12.2℃至23.9℃)的范围内的所有温度下具有所选的常量LTTR，例如5.77ft2·hr·°F/BTU·英寸(1.00m2·℃/W@25mm)。文中的实施例举例说明了如何根据本发明确定这种预测的拐点温度范围。
根据本发明的方法，然后将这种预测的拐点温度范围用于设计第二形成聚异氰脲酸酯泡沫的组合物，所述第二形成聚异氰脲酸酯泡沫的组合物不同于第一形成聚异氰脲酸酯泡沫的组合物且其包含含有一种或多种常压沸点为至少68°F(20℃)的烃发泡剂的发泡剂组合物，其中根据CAN/UL S770-09测定，第二形成聚异氰脲酸酯泡沫的组合物所制备的第二聚异氰脲酸酯饰面泡沫层压体的LTTR为至少5.4ft2·hr·°F/BTU·英寸(0.936m2·℃/W@25mm)。在某些实施方案中，第二聚异氰脲酸酯饰面泡沫层压体在HDD65值大于2000的位置的经计算的热损失加权R值大于5.5ft2·hr·°F/BTU·英寸(0.95m2·℃/W@25mm)。
特别地，在本发明的某些方法中，第二形成聚异氰脲酸酯泡沫的组合物的设计包括确定第二烃发泡剂组合物，该第二烃发泡剂组合物的组成不同于第一形成聚异氰脲酸酯泡沫的组合物的烃发泡剂。在某些实施方案中，基于相对于使用在所选的温度范围内(例如0°至75°F(-17.8°至23.9℃))具有常量LTTR(例如5.77ft2·hr·°F/BTU·英寸(1.00m2·℃/W@25mm))的隔热材料隔热的建筑物的估算的热能耗差异的比较，对于预选的目标泡沫密度(例如在1.50至1.80lb/ft3(24.0至28.8kg/m3)范围内的密度)，确定具有经计算的凝结温度的第二烃发泡剂组合物，该凝结温度小于预测的拐点温度范围或在该范围内，其中在HDD65值大于2000的地理位置中的使用聚异氰脲酸酯泡沫隔热材料隔热的所选建筑类型的热能耗将等于或小于在相同地理位置中使用理论隔热材料隔热的所选建筑类型的热能耗，所述理论隔热材料在10°F至75°F(-12.2℃至23.9℃)的范围内的所有温度下的所选的常量LTTR为例如5.77ft2·hr·°F/BTU·英寸(1.00m2·℃/W@25mm)。
在某些实施方案中，为确定这种第二发泡剂组合物，使用多步方法，其中，在第一步中，确定用于制备具有预选目标泡沫密度的泡沫所需的发泡剂的计算质量，其中在高于目标拐点温度时不会出现发泡剂的凝结。为此，使用称为Antoine方程的ClausiusClapyeron方程的变形，该方程使用经验三参数拟合来预测纯液体在给定温度下的饱和蒸气压。根据Antoine方程：
log P＝A-B/(T+C)
其中：(a)T为温度，单位为℃；(b)P为压力，单位为mmHg；(c)A、B和C为具有通过实验确定的值的Antoine系数。A、B和C的值可在
http://www.eng.auburn.edu/～drmills/mans486/Diffusion％20Tube/Antoine_coefficient_table.PDF中找到。一些示例性的烃发泡剂的Antoine系数列于下表中：
化合物 A B C
正戊烷 6.87632 1075.780 233.205
异戊烷 6.83315 1040.730 235.445
环戊烷 6.88676 1124.162 231.361
己烷 6.87024 1168.720 224.210
2，2-二甲基丁烷 6.75483 1081.176 229.343
2-甲基戊烷 6.83910 1135.410 226.572
1-己烯 6.86572 1152.971 225.849
1-戊烯 6.84650 1044.895 233.516
丙酮 7.23160 1277.030 237.230
甲酸甲酯 7.17040 1125.200 230.650
乙醛 7.05650 1070.600 236.010
可见，Antoine方程确定了纯液体在选定温度下的饱和蒸气压。
在某些实施方案中，通过预先选择目标泡沫密度，例如在1.50至1.8lb/ft3(24.0至28.8kg/m3)的范围内的密度，减去选定量泡沫的固体聚氨酯组分所占的体积(对于本发明的目的而言，假定泡沫的固体聚氨酯组分的密度为1245g/L)，从而获得含有在发泡剂的饱和蒸气压下的发泡剂的空间的估算体积。
接下来，在某些实施方案中，使用理想气体定律来计算可用于制备具有预选目标泡沫密度的泡沫的所选发泡剂的最大质量。根据理想气体定律：
n＝PV/RT，
其中(i)n为气体的摩尔量，(ii)P为气体在大气中的压力，(iii)V为气体的体积，单位为升，R为理想气体常量(0.08206L·atm/(mol·K))；T为气体的温度，单位为开尔文。使用理想气体定律来计算可使用的特定发泡剂的最大量，以避免发泡剂在高于温度T时凝结，其中P为通过上文所述的Antoine方程确定的预测的饱和蒸气压，T为上文所述的所选的计算凝结温度。根据本发明的实施方案，对于在制剂中使用的任何目标烃发泡剂，重复这种方法并选择烃发泡剂组合物，其中烃发泡剂的总质量根据用于制备具有预选目标泡沫密度的泡沫所需的烃发泡剂的计算质量进行选择，并且，在发泡剂组合物中各单独的烃发泡剂的质量等于或小于可使用的这种发泡剂的最大量，以避免发泡剂在高于温度T时凝结。
根据本发明方法的某些实施方案，制备包含根据上述方法确定的第二发泡剂组合物的第二形成聚异氰脲酸酯泡沫的组合物，并由这种形成聚异氰脲酸酯泡沫的组合物制备聚异氰脲酸酯饰面泡沫层压体。第二形成聚异氰脲酸酯泡沫的组合物可包括上述关于第一形成聚异氰脲酸酯泡沫的组合物所述的任意组分，条件是，如上所述，第二形成聚异氰脲酸酯泡沫的组合物的第二烃发泡剂组合物的组成不同于第一形成聚异氰脲酸酯泡沫的组合物的发泡剂组合物。第二形成聚异氰脲酸酯泡沫的组合物和第二聚异氰脲酸酯饰面泡沫层压体可根据上文制备。在某些实施方案中，第二聚异氰脲酸酯饰面泡沫层压体的芯泡沫密度小于1.80lb/ft3(28.8kg/m3)，例如1.50至1.80lb/ft3(24.0至28.8kg/m3)。此外，在某些实施方案中，第二聚异氰脲酸酯饰面泡沫层压体的完全膨胀的泡沫芯的厚度为0.25至6英寸(6.35至152.4毫米)，例如1至4英寸(25.4至101.6毫米)，或在某些情况下为1.5至3英寸(38.1至76.2毫米)。
接下来，在某些实施方案中，根据CAN/UL S770-09，这种聚异氰脲酸酯饰面泡沫层压体的长期热阻值在小于75°F(23.9℃)(例如20°F(-6.7℃)至小于75°F(23.9℃)的温度)的多个温度下测定，例如至少3个、至少4个、至少5个、至少6个、至少7个，或在某些情况下为至少8个温度，和(ii)在等于或高于75°F(23.9℃)的多个温度下测定，例如至少3个或至少4个等于或高于75°F(23.9℃)的温度，例如75°F至105°F(23.9℃至40.6℃)的温度。事实上，出乎意料地发现，至少在某些情况下，这种测量显示单一的“冷侧线”无法正确地反映用于给定的第二形成聚异氰脲酸酯泡沫的组合物的发泡剂组合物凝结，以及这种组合物的LTTR值在10°F至75°F(-12.2℃至23.9℃)的所有温度下为至少5.4ft2·hr·°F/BTU·英寸(0.936m2·℃/W@25mm)。不囿于任何理论，现认为在10°F至75°F(-12.2℃至23.9℃)的温度范围内出现第二拐点，至少在某些情况下可能是由于孔泡气体混合物中的水蒸气在此温度范围内出现了凝结。
在本发明的某些实施方案中，使用上述测量方式，将EnergyPlus CFD算法再次用于对由第二形成聚异氰脲酸酯泡沫的组合物制备的第二聚异氰脲酸酯饰面泡沫层压体进行能量效能评估以评估所设计的第二形成聚异氰脲酸酯泡沫的组合物是否已制备出这样的第二饰面泡沫层压体：该第二饰面泡沫层压体在HDD65大于2000的位置中的经计算的热损失加权R值大于5.5ft2·hr·°F/BTU·英寸(0.955m2·℃/W@25mm)。在某些实施方案中，这种确定通过选择特定的建筑类型和一系列气候带内的多个位置来完成。本文的实施例列举了根据本发明的实施方案进行该评估和确定隔热材料的计算热损失加权R值的合适方法。
应当理解，本发明的前述某些实施方案涉及用于设计形成聚异氰脲酸酯泡沫的组合物的方法，其包含：(a)测定由第一形成聚异氰脲酸酯泡沫的组合物制备的第一聚异氰脲酸酯饰面泡沫层压体的LTTR，所述第一形成聚异氰脲酸酯泡沫的组合物包含含有一种或多种常压沸点为至少68°F(20℃)的烃发泡剂的发泡剂组合物，其中LTTR根据CAN/ULS770-09在多个温度下测定以确定经计算的拐点温度，低于该拐点温度定义了温度和第一聚异氰脲酸酯饰面泡沫层压体的LTTR之间的第一数学相关性，而高于该拐点温度定义了温度和第一聚异氰脲酸酯饰面泡沫层压体的LTTR之间的第二数学相关性；(b)在低于经计算的拐点温度的多个降低的拐点温度下确定温度和第一聚异氰脲酸酯饰面泡沫层压体的LTTR之间的多个预测的数学相关性；和(c)使用多个预测的数学相关性来设计第二形成聚异氰脲酸酯泡沫的组合物，所述第二形成聚异氰脲酸酯泡沫的组合物不同于第一形成聚异氰脲酸酯泡沫的组合物且其包含含有一种或多种常压沸点为至少68°F(20℃)的烃发泡剂的发泡剂组合物，其中根据CAN/UL S770-09测定，所述第二形成聚异氰脲酸酯泡沫的组合物所制备的第二聚异氰脲酸酯饰面泡沫层压体在10°F至75°F(-12.2℃至23.9℃)的温度范围内的所有平均隔热材料温度下的LTTR为至少5.4ft2·hr·°F/BTU·英寸(0.936m2·℃/W@25mm)。
在某些实施方案中，本发明涉及前述段落的方法，其中所述第一形成聚异氰脲酸酯泡沫的组合物包含：(a)有机多异氰酸酯(例如4，4′-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、聚合MDI(pMDI)、甲苯二异氰酸酯、脲基甲酸酯改性的异氰酸酯、异氰酸酯封端的预聚物以及碳二亚胺改性的异氰酸酯，包括平均NCO官能度为2.2至3.3，例如2.2至3.0且在25℃下的粘度为25至2000mPas，例如25至800mPas的pMDI，以及其与多元醇或含活性氢原子的其他低聚物或聚合物如聚醚或聚酯多元醇制备的预聚物；(b)标称官能度为至少2.0的聚合多元醇(例如聚酯多元醇(如芳族聚酯多元醇))和/或聚醚多元醇，例如平均羟基官能度为2至8，例如2至6，或在某些情况下为2.0至2.5，和/或羟值为100mg KOH/gm至1000mgKOH/gm，或在某些情况下为200mgKOH/gm至500mgKOH/gm的那些，其包括但不限于芳族聚酯多元醇和聚酯和/或聚醚多元醇的共混物，其含有衍生自所引入的可再生材料的可再生成分，例如脂肪酸甘油三酯、糖或天然甘油，和(c)包含一种或多种常压沸点为至少68°F(20℃)的烃发泡剂的发泡剂组合物，例如其中所述发泡剂组合物包含水和常压沸点为至少20℃(68°F)的烃，例如其中常压沸点为至少20℃(68°F)的烃包括正戊烷、异戊烷、环戊烷、己烷、2，2-二甲基丁烷、2-甲基戊烷、1-己烯、1-戊烯、丙酮、乙醛、碳酸二甲酯、甲缩醛、甲酸乙酯、乙酸甲酯和/或甲酸甲酯。在某些实施方案中，本发明的实践中不使用卤代发泡剂。
在一些实施方案中，本发明涉及前述两个段落之一的方法，其中第一形成泡沫的体系(即，组合物)中包含至少50重量％，例如55重量％至75重量％，或在一些情况下为59重量％至69重量％的有机多异氰酸酯，基于形成泡沫的组合物的总重量计；和/或多元醇的存在量为10重量％至40重量％，例如20重量％至40重量％，或在某些情况下为25重量％至35重量％，基于形成泡沫的组合物的总重量计；和/或第一形成聚异氰脲酸酯泡沫的组合物中使用的有机多异氰酸酯与聚合多元醇的相对量以这样的方式选择：使得组合物的NCO:OH指数为至少1.8，例如至少2.0，或在某些情况下为2.0至3.0；和/或常压沸点为至少20℃(68°F)的烃的存在量为至少1重量％，例如至少2重量％或在某些情况下为至少3重量％和最高达10重量％，例如最高达8重量％，或在某些情况下为最高达6重量％，基于形成泡沫的组合物的总重量计；和/或第一形成泡沫的组合物中包含0.05重量％至1.0重量％，例如0.1重量％至0.8重量％的水，基于形成泡沫的组合物的总重量计。
本发明的一些实施方案涉及前述三个段落之一的方法，其中所述发泡剂组合物还包含常压沸点小于20℃(68°F)的烃，例如氢氟烯烃，如丁烷、异丁烷、丁烯、异丁烯、反式-1-氯-3，3，3-三氟丙烯，和/或二甲醚。
在一些实施方案中，本发明涉及前述四个段落之一的方法，其中所述第一形成聚异氰脲酸酯泡沫的组合物还包括阻燃剂组合物，所述阻燃剂组合物包含卤代的如溴代的阻燃剂，例如溴代的多元醇；膦酸化的阻燃剂，例如卤代的如氯代的磷酸酯，例如包含通式(I)的溴代的聚醚多元醇的溴代的阻燃剂：
其中n为0至7，m为2至3；X为饱和或不饱和的溴代的多元醇残基；R为氢或具有1至5个碳原子的烷基，和/或3，4，5，6-四溴酞酸、三溴新戊醇、1，3-丙二醇、2，2-双(溴甲基)和/或五溴苯基醚。在这些实施方案的一些中，溴代的阻燃剂不含磷。在这些实施方案的一些中，磷化合物例如卤代的磷酸酯包括但不限于三-(2-氯乙基)磷酸酯、三-(2-氯异丙基)磷酸酯(TCPP)、三(1，3-二氯异丙基)磷酸酯、三-(2，3-二溴丙基)磷酸酯和四-(2-氯乙基)亚乙基二磷酸酯、二-(2-羟基乙基)-氨基甲基膦酸二乙酯、磷酸、三乙酯、含有环氧乙烷和氧化磷(P2O5)的聚合物、磷酸三乙酯，还包括它们中的两种以上的混合物。在这些实施方案中通常使用异氰酸酯反应性和/或非反应性的非卤代的磷化合物。
在某些实施方案中，本发明涉及前述段落的方法，其中第一形成聚异氰脲酸酯泡沫的组合物中的阻燃剂的总量为至少1重量％，例如至少2重量％且不大于10重量％，例如不大于5重量％，基于形成泡沫的组合物的总重量计。
本发明的一些实施方案涉及前述五个段落之一的方法，其中第一聚异氰脲酸酯饰面泡沫层压体通过包含以下步骤的方法制备：(a)沿生产线输送下纤维饰面层：(b)在发泡剂组合物的存在下将有机多异氰酸酯与异氰酸酯反应性组分混合而形成发泡混合物；(c)将发泡混合物沉积在沿生产线输送的下纤维饰面层上；和(d)使发泡混合物膨胀并接触沿着生产线输送前进的上纤维饰面层。
在一些实施方案中，本发明涉及前述六个段落之一的方法，其中第一聚异氰脲酸酯饰面泡沫层压体的芯泡沫密度小于1.80lb/ft3(28.8kg/m3)，例如1.50至1.80lb/ft3(24.0至28.8kg/m3)和/或完全膨胀的泡沫芯的厚度为0.25至6英寸(6.35至152.4毫米)，例如1至4英寸(25.4至101.6毫米)，或在某些情况下为1.5至3英寸(38.1至76.2毫米)。
本发明的某些实施方案涉及前述七个段落之一的方法，其中第一聚异氰脲酸酯饰面泡沫层压体的LTTR根据CAN/UL S770-09在下述温度下测定：(i)小于75°F(23.9℃)的至少3个、至少4个、至少5个、至少6个、至少7个或在某些情况下为至少8个温度，例如20°F至小于75°F(-6.7℃至小于23.9℃)的范围内的多个温度，和/或(ii)等于和高于75°F(23.9℃)的至少3或至少4个温度下，例如75°F至105°F(23.9℃至40.6℃)的范围内的多个温度，以确定经计算的拐点温度，低于该拐点温度定义了温度与第一聚异氰脲酸酯饰面泡沫层压体的LTTR之间的第一数学相关性，而高于该拐点温度定义了温度与第一聚异氰脲酸酯饰面泡沫层压体的LTTR之间的第二数学相关性。
本发明的一些实施方案涉及前述八个段落之一的方法，其中在低于经计算的拐点温度的多个降低的拐点温度下的温度与第一聚异氰脲酸酯饰面泡沫层压体的LTTR之间的多个估算的数学相关性由如下方法确定，所述方法包含：在多个降低的拐点温度处定义估算的冷侧线，例如通过(i)使用选定的降低的拐点温度来计算LTTR，所述LTTR计算使用由第一聚异氰脲酸酯饰面泡沫层压体的LTTR测量值的线性回归拟合所定义的暖侧线，其中所述线通过以下方程定义：
y计算＝(mw·x)+bw，
其中y计算为LTTR，单位为ft2·hr·°F/BTU·英寸；x为所选的降低的拐点温度，单位为°F，mw和bw为线性回归拟合所定义的值，其中mw定义了线性回归拟合的暖侧线的斜率，bw定义了线性回归拟合的暖侧线的LTTR轴(“y轴”)截距值；和(ii)在所选的降低的拐点温度下，通过使用下述方程将经计算的LTTR用于确定经计算的冷侧线的经计算的y截距“b”：
bc计算＝y计算-(mc·x)
其中y计算为经计算的LTTR，单位为ft2·hr·°F/BTU·英寸；x为所选的降低的拐点温度，单位为°F；mc为上述线性回归拟合的冷侧线的斜率；bc计算为估算的冷侧线在所选的降低的拐点温度下的经计算的y截距“b”。在这些实施方案的一些中，在多个降低的拐点温度下重复(i)和(ii)以确定第一聚异氰脲酸酯饰面泡沫层压体在多个降低的拐点温度下的多个估算的冷侧线。
在某些实施方案中，本发明涉及前述九个段落之一的方法，其中，为了设计第二形成聚异氰脲酸酯泡沫的组合物，使用在低于经计算的拐点温度的多个温度下的温度与第一聚异氰脲酸酯饰面泡沫层压体的LTTR之间的多个估算的数学相关性来确定预测的拐点温度范围，其中在HDD65值大于2000的地理位置中的使用聚异氰脲酸酯泡沫隔热材料隔热的所选建筑类型的热能耗将等于或小于在相同地理位置中的使用理论隔热材料隔热的所选建筑类型的热能耗，所述理论隔热材料在10°F至75°F(-12.2℃至23.9℃)的所有温度下具有所选的常量LTTR，例如5.77ft2·hr·°F/BTU·英寸(1.00m2·℃/W@25mm)。在这些实施方案的一些中，为测定预测的拐点温度范围——其中在HDD65值大于2000的地理位置中的使用聚异氰脲酸酯泡沫隔热材料隔热的所选建筑类型的热能耗将等于或小于在相同地理位置中的使用理论隔热材料隔热的所选建筑类型的热能耗，所述理论隔热材料在10°F至75°F(-12.2℃至23.9℃)的所有温度下具有所选的常量LTTR，例如5.77ft2·hr·°F/BTU·英寸(1.00m2·℃/W@25mm)——将其中使用传导有限差分算法的整个建筑能量模拟程序用于检查通过表面的热传递。
本发明的一些实施方案涉及前述段落的方法，其中确定预测的拐点温度范围(其中在HDD65值大于2000的地理位置中的使用聚异氰脲酸酯泡沫隔热材料隔热的所选建筑类型的热能耗将等于或小于在相同地理位置中的使用理论隔热材料隔热的所选建筑类型的热能耗，所述理论隔热材料在10°F至75°F(-12.2℃至23.9℃)的所有温度下具有所选的常量LTTR)的步骤包括：使用其中使用传导有限差分算法的整个建筑能量模拟程序来检查通过表面的热传递。在这些实施方案的一些中，预测的拐点温度范围为30°F(-1.1℃)至40°F(4.4℃)。
在一些实施方案中，本发明涉及前述十一个段落之一的方法，其中设计第二形成聚异氰脲酸酯泡沫的组合物的步骤包括：(1)使用Antoine方程确定用于制备所选质量的并具有预选的目标泡沫密度的泡沫所需发泡剂的质量；(2)确定所选质量的泡沫的固体组分所占的总体积并从总体积中减去该量而获得含有在发泡剂的饱和蒸气压下的发泡剂的空间的估算体积；(3)使用理想气体定律计算所选发泡剂的最大质量，所述发泡剂可用于制备具有预选目标拐点温度的泡沫；(4)针对在第二形成聚异氰脲酸酯泡沫的组合物中使用的任意目标烃发泡剂，重复步骤(1)-(3)；和(5)选择烃发泡剂组合物，其中烃发泡剂的总质量等于或低于可使用的这种发泡剂的最大量，以避免发泡剂在高于目标拐点温度时凝结。
本发明的某些实施方案涉及前述十二个段落之一的方法，其还包括制备包含第二发泡剂组合物的第二形成聚异氰脲酸酯泡沫的组合物以及由这种第二形成聚异氰脲酸酯泡沫的组合物制备第二聚异氰脲酸酯饰面泡沫层压体。这些方法的一些还包括根据CAN/ULS770-09在以下温度下测定第二聚异氰脲酸酯饰面泡沫层压体的LTTR：(i)在20°F(-6.7℃)至小于75°F(23.9℃)的范围内的至少3个温度，和(ii)在75°F至105°F(23.9℃至40.6℃)的范围内的至少3个温度，和/或评估第二饰面泡沫层压体在HDD65值大于2000的位置中的经计算的热损失加权R值是否大于5.5ft2·hr·°F/BTU·英寸。
从前述内容也可以理解，本发明的一些实施方案涉及用于设计形成聚异氰脲酸酯泡沫的组合物的方法，其包括：(a)测定由第一形成聚异氰脲酸酯泡沫的组合物制备的第一聚异氰脲酸酯饰面泡沫层压体的LTTR，所述第一形成聚异氰脲酸酯泡沫的组合物包含含有一种或多种常压沸点为至少68°F的烃发泡剂的发泡剂组合物，其中LTTR根据CAN/ULS770-09在多个温度下测定以确定经计算的拐点温度，低于该拐点温度定义了温度和第一聚异氰脲酸酯饰面泡沫层压体的LTTR之间的第一数学相关性，而高于该拐点温度定义了温度和第一聚异氰脲酸酯饰面泡沫层压体的LTTR之间的第二数学相关性；(b)定义在低于经计算的拐点温度的多个降低的拐点温度下的温度与第一聚异氰脲酸酯饰面泡沫层压体的LTTR之间的多个预测的数学相关性；(c)使用多个预测的数学相关性来确定预测的拐点温度范围，其中使用聚异氰脲酸酯泡沫隔热材料隔热的所选建筑类型的热能耗将等于或小于使用理论隔热材料隔热的所选建筑类型的热能耗，所述理论隔热材料在I0°F至75°F的所有温度下的常量LTTR为5.77ft2·hr·°F/BTU·英寸；和(d)使用预测的拐点温度来设计第二形成聚异氰脲酸酯泡沫的组合物，所述第二形成聚异氰脲酸酯泡沫的组合物不同于第一形成聚异氰脲酸酯泡沫的组合物且其包含含有一种或多种常压沸点为大于或等于20℃的烃发泡剂的发泡剂组合物，其中根据CAN/UL S770-09测定，第二形成聚异氰脲酸酯泡沫的组合物所制备的第二聚异氰脲酸酯饰面泡沫层压体在10°F至75°F的温度范围内的所有平均隔热材料温度下的LTTR为至少5.4ft2·hr·°F/BTU·英寸。
在某些实施方案中，本发明涉及上一段的方法，其还包括：(e)制备包含第二发泡剂组合物的第二形成聚异氰脲酸酯泡沫的组合物；和(f)由第二形成聚异氰脲酸酯泡沫的组合物制备第二聚异氰脲酸酯饰面泡沫层压体，其中第二聚异氰脲酸酯饰面泡沫层压体在HDD65值大于2000的位置中的经计算的热损失加权R值大于5.5ft2·hr·°F/BTU·英寸。
在另一方面，本发明的一些实施方案涉及包含硬质泡沫的聚异氰脲酸酯饰面泡沫层压体，所述硬质泡沫为形成聚异氰脲酸酯泡沫的组合物的反应产物，所述形成聚异氰脲酸酯泡沫的组合物包含含有一种或多种常压沸点大于或等于20℃的烃发泡剂的发泡剂组合物，其中选择发泡剂组合物以提供聚异氰脲酸酯饰面硬质泡沫层压体，根据CAN/ULS770-09测定，所述异氰脲酸酯饰面硬质泡沫层压体在10°F至75°F(-12.2℃至23.9℃)的温度范围内的所有平均隔热材料温度下的LTTR为至少5.4ft2·hr·°F/BTU·英寸(0.936m2·℃/W@25mm)。
在某些实施方案中，本发明涉及上一段的层压体，其中形成聚异氰脲酸酯泡沫的组合物包括：有机多异氰酸酯(例如4，4′-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、聚合MDI(pMDI)、甲苯二异氰酸酯、脲基甲酸酯改性的异氰酸酯、异氰酸酯封端的预聚物以及碳二亚胺改性的异氰酸酯，包括平均NCO官能度为2.2至3.3，例如2.2至3.0且在25℃下的粘度为25至2000mPas，例如25至800mPas的pMDI)以及其与多元醇或含活性氢原子的其他低聚物或聚合物如聚醚或聚酯多元醇制备的预聚物；(b)标称官能度为至少2.0的聚合多元醇(例如聚酯多元醇(如芳族聚酯多元醇)和/或聚醚多元醇，例如平均羟基官能度为2至8，例如2至6，或在某些情况下为2.0至2.5，和/或羟值为100mg KOH/gm至1000mgKOH/gm，或在某些情况下为200mgKOH/gm至500mgKOH/gm的那些，其包括但不限于芳族聚酯多元醇和聚酯和/或聚醚多元醇的共混物，其含有衍生自所引入的可再生材料的可再生成分，例如脂肪酸甘油三酯、糖或天然甘油，和(c)包含一种或多种常压沸点为至少68°F(20℃)的烃发泡剂的发泡剂组合物，例如其中所述发泡剂组合物包含水和常压沸点为至少20℃(68°F)的烃，例如其中常压沸点为至少20℃(68°F)的烃包括正戊烷、异戊烷、环戊烷、己烷、2，2-二甲基丁烷、2-甲基戊烷、1-己烯、1-戊烯、丙酮、乙醛、碳酸二甲酯、甲缩醛、甲酸乙酯、乙酸甲酯和/或甲酸甲酯。在某些实施方案中，本发明的实践中不使用卤代发泡剂。
在一些实施方案中，本发明涉及前两段之一的层压体，其中形成泡沫的体系(即，组合物)中包含至少50重量％，例如55重量％至75重量％，或在一些情况下为59重量％至69重量％的有机多异氰酸酯，基于形成泡沫的组合物的总重量计；和/或多元醇的存在量为10重量％至40重量％，例如20重量％至40重量％，或在某些情况下为25重量％至35重量％，基于形成泡沫的组合物的总重量计；和/或形成聚异氰脲酸酯泡沫的组合物中使用的有机多异氰酸酯与聚合多元醇的相对量以这样的方式选择，使得组合物的NCO:OH指数为至少1.8，例如至少2.0，或在某些情况下为2.0至3.0；和/或常压沸点为至少20℃(68°F)的烃的存在量为至少1重量％，例如至少2重量％或在某些情况下为至少3重量％和最高达10重量％，例如最高达8重量％，或在某些情况下为最高达6重量％，基于形成泡沫的组合物的总重量计；和/或第一形成泡沫的组合物中包含0.05重量％至1.0重量％，例如0.1重量％至0.8重量％的水，基于形成泡沫的组合物的总重量计。
本发明的一些实施方案涉及前三段之一的层压体，其中所述发泡剂组合物还包含常压沸点小于20℃(68°F)的烃，例如氢氟烯烃，如丁烷、异丁烷、丁烯、异丁烯、反式-1-氯-3，3，3-三氟丙烯，和/或二甲醚。
在一些实施方案中，本发明涉及前四段之一的层压体，其中所述形成聚异氰脲酸酯泡沫的组合物还包括阻燃剂组合物，所述阻燃剂组合物包含卤代的如溴代的阻燃剂，例如溴代的多元醇，膦酸化的阻燃剂，例如卤代的如氯代的磷酸酯，例如包含通式(I)的溴代的聚醚多元醇的溴代的阻燃剂：
其中n为0至7的数值，m为2至3的数值；X为饱和或不饱和的溴代的多元醇残基；R为氢或具有1至5个碳原子的烷基，和/或3，4，5，6-四溴酞酸、三溴新戊醇、1，3-丙二醇、2，2-双(溴甲基)和/或五溴苯基醚。在这些实施方案的一些中，溴代的阻燃剂不含磷。在这些实施方案的一些中，磷化合物例如卤代的磷酸酯包括但不限于三-(2-氯乙基)磷酸酯、三-(2-氯异丙基)磷酸酯(TCPP)、三(1，3-二氯异丙基)磷酸酯、三-(2，3-二溴丙基)磷酸酯和四-(2-氯乙基)亚乙基二磷酸酯、二-(2-羟基乙基)-氨基甲基膦酸二乙酯、磷酸、三乙酯、含有环氧乙烷和氧化磷(P2O5)的聚合物、磷酸三乙酯，还包括它们中的两种以上的混合物。在这些实施方案中通常使用异氰酸酯反应性和/或非反应性的非卤代的磷化合物。
在某些实施方案中，本发明涉及上一段的层压体，其中第一形成聚异氰脲酸酯泡沫的组合物中的阻燃剂的总量为至少1重量％，例如至少2重量％且不大于10重量％，例如不大于5重量％，基于形成泡沫的组合物的总重量计。
本发明的一些实施方案涉及前五段之一的层压体，其中第一聚异氰脲酸酯饰面泡沫层压体由以下方法制备，所述方法包括：(a)沿生产线输送下纤维饰面层：(b)在发泡剂组合物的存在下将有机多异氰酸酯与异氰酸酯反应性组分混合而形成发泡混合物；(c)将发泡混合物沉积在沿生产线输送的下纤维饰面层上；和(d)使发泡混合物膨胀并接触沿着生产线输送前进的上纤维饰面层。
在某些实施方案中，本发明涉及前六段之一的层压体，其中第一聚异氰脲酸酯饰面泡沫层压体的芯泡沫密度小于1.80lb/ft3(28.8kg/m3)，例如1.50至1.80lb/ft3(24.0至28.8kg/m3)，和/或充分膨胀的泡沫芯的厚度为0.25至6英寸(6.35至152.4毫米)，例如1至4英寸(25.4至101.6毫米)，或在某些情况下为1.5至3英寸(38.1至76.2毫米)。
以下非限制性和非穷举性的实施例旨在进一步描述各种非限制性和非穷举性的实施方案，而不限制本说明书中所描述的实施方案的范围。
实施例
实施例1：第一形成聚异氰脲酸酯泡沫的组合物的制备
使用表1中所列的组分和量(以重量份计)来制备形成聚异氰脲酸酯泡沫的组合物。NCO和POLYOL以相对量使用以提供2.64的异氰酸酯指数(所用异氰酸酯的当量相对于每当量羟基一当量异氰酸酯的理论当量的比例)。
表1
1 PS-2352聚酯多元醇，其官能度为2且OH值为235，其购自StepanCompany。
2基于三(2-氯异丙基)磷酸酯的磷酸烷基酯阻燃剂，其购自ICL-Supresta。
3购自Evonik Industries的表面活性剂。
4购自Air Products Company的辛酸钾。
5购自Air Products Company的乙酸钾。
6购自Air Products Company的五甲基二亚乙基三胺催化剂。
7聚合MDI，其以商品名489购自Covestro LLC。
实施例2：第一聚异氰脲酸酯饰面泡沫层压体的制备
在宾夕法尼亚州匹兹堡的Covestro LLC工厂的中试规模的Hennecke装置中制备聚异氰脲酸酯层压板料泡沫样品，其中层压机长约26英尺(7.92米)并配备有一个混合头，其可制作30英寸(0.76米)宽的板。混合头配有氯化聚氯乙烯管道制成的双流道“T”。将B侧树脂共混物(即异氰酸酯反应性组分)在进入静态混合器之前通过购自Komax，Inc的特定三动式分散装置(TADD)在1800psi(12.41MPa)至2500psi(17.24MPa)下与第三料流发泡剂流线进行预混合并在1800psi(12.41MPa)至2500psi(17.24MPa)下进行冲击混合后离开混合头。用于本研究中所制备的泡沫的条件如下：总进料速度为25至35lbs/min(11.3至15.9kg/min)；树脂温度为82°F(27.8℃)；异氰酸酯温度为82°F(27.8℃)；压板温度为145°F(62.8℃)；生产线速度为25至38ft/min(7.62至11.58m/min)。
将表1中测试的形成泡沫的组合物的标称板厚度设定为2英寸(51mm)，并将泡沫与玻璃纤维增强的纤维素饰面进行层压。在其离开该装置时使用负重的钉齿辊在上表面上对板进行穿孔，并且在下表面上使用固定的钉齿辊穿孔。将完成的饰面泡沫层压体在它离开层压机时切割成8′(2.44m)长的板，将板堆成堆以随着化学反应的完成而固化。
泡沫满足根据ASTM C 1289 Standard Specification for Faced RigidCellular Polyisocyanurate Thermal Insulation Board，II型产品的标准泡沫物理特性要求。其他物理特性列于表2中。
表2
特性 结果
芯密度 1.67lb/ft3(26.8kg/m3)
厚度 2.21英寸(56.13毫米)
实施例3：长期热阻的测量和经计算的拐点温度的确定
在冷却后，从在48小时内生产的泡沫堆的中央取出10块根据实施例2的描述所制备的板并从各板中切割下三个2′×2′(0.61m×0.61m)的样品并密封，每个包装含三个样品。在连续五天内每天开封两个包装，并用于制备芯和表面切片，所述芯和表面切片用于根据CAN/UL S770-09协议的变温修正，每天在不同的温度下的导热率测量。
重复该过程以便可以进行另一组温度测量，从而在十个不同温度下获得总共十个初始R值。结果列于表3中。
表3
温度 初始R值
105°F(40.6℃) 5.79ft2·hr·°F/Btu·英寸(1.004m2·℃/W@25mm)
95°F(35.0℃) 5.87ft2·hr·°F/Btu·英寸(1.017m2·℃/W@25mm)
85°F(29.4℃) 6.19ft2·hr·°F/Btu·英寸(1.073m2·℃/W@25mm)
75°F(23.9℃) 6.45ft2·hr·°F/Btu·英寸(1.118m2·℃/W@25mm)
65°F(18.3℃) 6.68ft2·hr·°F/Btu·英寸(1.158m2·℃/W@25mm)
60°F(15.6℃) 6.74ft2·hr·°F/Btu·英寸(1.168m2·℃/W@25mm)
50°F(10.0℃) 6.33ft2·hr·°F/Btu·英寸(1.097m2·℃/W@25mm)
40°F(4.4℃) 6.04ft2·hr·°F/Btu·英寸(1.047m2·℃/W@25mm)
30°F(-1.1℃) 5.74ft2·hr·°F/Btu·英寸(0.995m2·℃/W@25mm)
20°F(-6.7℃) 5.51ft2·hr·°F/Btu·英寸(0.955m2·℃/W@25mm)
将芯和表面切片老化约30天，以获得使用实施例1的形成泡沫的组合物制备的理论上3.2”(81mm)厚的饰面泡沫层压体在十个不同温度下的LTTR计算值。结果列于表3a中。
表3a
由表3的数据描述的两条线的图示以及通过数据的线性拟合确定的数学方程示于图1中。两条线在约63°F(17.2℃)处的交点为计算的拐点温度，低于该温度定义了温度和聚异氰脲酸酯饰面泡沫层压体的长期热阻值之间的第一数学相关性(冷侧线)，而大于该温度定义了温度和聚异氰脲酸酯饰面泡沫层压体的长期热阻值之间的第二数学相关性(暖侧线)。在这种情况下，基于求解具有正斜率的线的等式中的x，实施例2的饰面泡沫层压体的LTTR值在约44°F(6.7℃)处降至低于5.4ft2·hr·°F/BTU·英寸(0.936m2·℃/W@25mm)：
5.4＝0.0365x+3.77
实施例4：确定在降低的拐点温度下温度与LTTR之间的估算的数学相关性
使用实施例3中确定的数学相关性来确定在低于经计算的拐点温度的多个温度下的温度与聚异氰脲酸酯饰面泡沫层压体的LTTR值之间的多个估算的数学相关性。
进行数学计算以产生新的方程，该方程定义了具有正斜率的新的线(冷侧线)，该新的线与实施例3中具有负斜率的现有线(暖侧线)相交。例如，为计算在50°F(10℃)开始出现凝结的冷侧线的方程，通过求解实施例3中确定的暖侧方程中的y来确定该温度下的暖侧蒸汽线的LTTR值：
y计算＝-0.0222＊50+7.46其中y计算＝6.35
然后，具有与实施例3中确定的冷侧线相同斜率但与暖侧线在50°F(10℃)处(其中LTTR值等于6.35ft2·hr·°F/Btu·英寸(1.101m2·℃/W@25mm))相交的新冷侧线的方程的y截距bc计算根据以下方程确定：6.35＝0.0365＊50+bc计算，bc计算＝4.52
基于上述内容，其中在50°F开始凝结的新冷侧液体线的方程为：y＝0.0365x+4.52
重复上述过程以获得所需数量的线，以提供用作建模软件中的输入变量之一或热性能曲线的在不同温度下的LTTR值，从而量化建筑物能耗相对于所选LTTR标准值或基线的变化。结果示于图2中(TPE xx°F是指所选的降低的拐点温度，普通正戊烷是指实施例2的隔热材料)，数据列于表4A中。
表4A
实施例5：确定预测的拐点温度，其中建筑热能耗等于或小于在HDD65值大于2000 的位置中用于具有选定常量LTTR的隔热材料的能量
使用EnergyPlus和商业原型建筑模型单排商业街来确定预测的拐点温度范围，其中建筑热能耗等于或小于在HDD65值大于2000的地理位置中用于常量LTTR为5.77ft2·hr·°F/Btu·英寸(1.00m2·℃/W@25mm)的隔热材料的能量。
使用在实施例4中在五个(5个)拐点温度(10°F(-12.2℃)、20°F(-6.7℃)、30°F(-1.1℃)、40°F(4.4℃)和50°F(10℃))下确定的理论预测的热性能曲线来提供用于采用传导有限差分高级算法的EnergyPlus模拟工具的输入数据。对实施例4中确定的五个(5)曲线、实施例3中确定的用于实施例2的饰面泡沫层压体的曲线，以及由5.77ft2·hr·°F/Btu·英寸(1.00m2·℃/W@25mm)的LTTR计算的具有常量热导率(“常量K”)的隔热材料的排列组合来实现整个建筑模拟。输入量列于表5中。
使用图3所示的能量原型单排商业街门店(建筑面积为2090.32m2)，在遍布气候区4-7的7个地点的所有情景下进行EnergyPlus建模。结果列于表6中。
将实施例5A和实施例5B-5G在每个位置的热能耗的差异进行整理。结果列于表7中并示于图4中。
表7
实施例 巴尔的摩 芝加哥 温哥华 多伦多 伯灵顿 卡尔加里 德卢斯
实施例5B 14.5 21.0 11.5 24.8 24.3 33.9 32.6
实施例5C 1.6 2.2 -2.9 1.8 2.5 5.5 5.3
实施例5D -3.6 -5.7 -7.1 -6.8 -4.9 -5.4 -5.7
实施例5E -5.8 -9.4 -8.6 -11.0 -9.3 -11.2 -11.4
实施例5F -6.7 -10.8 -9.0 -13.0 -11.1 -13.7 -14.1
实施例5G -6.8 -11.1 -8.8 -13.5 -11.8 -14.4 -15.0
实施例6：形成聚异氰脲酸酯泡沫的组合物的设计
基于实施例5中产生的数据，确定烃发泡剂组合物，其中当泡沫隔热平均温度在40°F(4.4℃)至30°F(-1.1℃)之间时将出现发泡剂组合物的凝结，这是因为基于实施例5的数据，这种拐点温度范围将降低所有相关气候区中的热能耗。被认为能实现该目的的一种液体烃发泡剂组合物包括异戊烷和正戊烷。由于异戊烷和正戊烷的沸点分别为82°F(27.8℃)和97°F(36.1℃)，可以对这种组合物进行调节，使其含有足够量的较低沸点的组分(异戊烷)以降低开始出现凝结的温度至相对于实施例1的组合物更低的温度，但不至于当发泡化学混合物在85°F(29.4℃)至90°F(32.2℃)的典型温度下施用至玻璃纤维增强饰面时会发生过度发泡。
为了确定在可用于制备所选芯密度为约1.68lb/ft3的泡沫的共混物中烃发泡剂的量，使用Antoine方程确定异戊烷在30°F(-1.11℃)和40°F(4.4℃)时的饱和蒸气压。根据该方程，异戊烷在30°F(-1.11℃)时的饱和蒸气压为：
log P＝6.833-1040.73/(-1.11+235.44)，P＝246.43mmHg
基于Antoine方程，当其泡沫孔气压等于或大于246.43mmHg(4.9psia)时，异戊烷将开始出现凝结。对于任意选定的所选密度为1.68lb/ft3(26.91gm/L)的200克泡沫，经计算，泡沫的体积为7.432升。基于所有泡沫物质位于密度为1245gm/L的聚氨酯固体中的简化，经计算，200克聚氨酯占0.161升的体积。从泡沫总体积中减去聚氨酯固体体积，得到被7.271升气体占据的空隙空间，其中孔气体压力等于246.43mmHg(0.3242atm)。为求出泡沫温度为-1.11℃(272.04K)时200克泡沫中的使孔气体压力为0.3242个大气压的异戊烷的摩尔数，使用理想气体定律：
n＝(0.3242x 7.271)/(0.08206x 272.04)＝0.1056摩尔
由于异戊烷的分子量为72克/摩尔，在200克泡沫中可使用不超过约7.60克异戊烷发泡剂(或约3.8重量％，基于泡沫的总重量计)，以实现在30°F(-1.1℃)下开始凝结并具有所选密度为1.68lb/ft3(26.91gm/L)的泡沫。类似地，根据Antoine方程计算，异戊烷在40°F(4.4℃)下的饱和蒸气压为311.67mmHg(0.4101atm)。同样，理想气体定律的使用表明，200克泡沫可以使用不超过约0.1308摩尔的异戊烷(4.71％)以使得发泡剂在约40°F(4.4℃)下开始冷凝。这些结果以及使用上述方法获得的正戊烷和环戊烷的最大允许计算值一起示于表8中。通常，为使用实施例2的中试层压机装置制备泡沫芯密度为1.68lb/ft3(26.91gm/L)的第一聚异氰脲酸酯饰面泡沫层压体，在200克泡沫中需要约共0.1567摩尔的发泡剂(5.64％)。对于使用其他装置制备相同密度的泡沫，所需发泡剂的总量将根据层压机类型和构造、化学温度、催化剂含量、工艺条件、混合头类型和构造以及其他参数而变化。由表8可以看出，在目标密度下用于制备第二聚异氰脲酸酯饰面泡沫层压体的最合适的发泡剂共混物包括正戊烷以及作为主要发泡剂的异戊烷，这是因为这种混合物可允许在目标芯密度为约1.68lb/ft3的泡沫中具有最高的发泡剂总浓度，其中在高于最佳泡沫隔热平均温度拐点温度范围40°F(4.4℃)至30°F(-1.1℃)时，发泡剂组合物将不会出现凝结。虽然含有环戊烷的共混物由于其较低的热导率也是合适的，但实现目标密度的灵活性将受到限制，因为泡沫中仅可存在最高达1.93％至1.52％的环戊烷，而可以使用最高达3.37％至2.69％的正戊烷。在所有上述计算中都存在一种隐含的假设，即只要没有发生冷凝所有发泡剂都处于气相状态，并且共混物的所有组分都表现为理想气体。因此，泡沫中5.62％的70/30的异戊烷/正戊烷共混物中的异戊烷组分将开始凝结，而正戊烷组分仍保留在气相状态。70/30的异戊烷/正戊烷共混物中的正戊烷发泡剂(1.69重量％，基于泡沫的总重量计)的孔气体压力为0.1470个大气压，远低于其在30°F(-1.1℃)下的饱和蒸气压——0.2291个大气压。
表8
显然，根据这些计算，在正戊烷开始出现凝结之前，泡沫中正戊烷的量必将等于或大于2.69％。因此，假定为理想气体行为，如果混合物占泡沫质量的6.49％，则异戊烷/正戊烷的58.6/41.4共混物将同时表现出两种发泡剂的凝结。
实施例7：第二形成聚异氰脲酸酯泡沫的组合物和聚异氰脲酸酯饰面泡沫层压体 的制备
为基于表8制备预期在30°F(-1.11℃)至40°F(4.4℃)之间开始出现凝结的泡沫，使用表9中所列的组分和量(重量份)制备形成聚异氰脲酸酯泡沫的组合物，其中发泡剂组合物包含70重量％的异戊烷和30重量％的正戊烷，基于组合物中烃发泡剂的总重量计。NCO和POLYOL所使用的相对量提供2.64的异氰酸酯指数(所用异氰酸酯的当量相对于每当量羟基一当量异氰酸酯的理论当量的比例)。
表9
1 PS-2352聚酯多元醇，其官能度为2且OH值为235，其购自StepanCompany。
2基于三(2-氯异丙基)磷酸酯的磷酸烷基酯阻燃剂，其购自ICL-Supresta。
3Tegostab B8513，其购自Evonik Industries。
4购自Air Products Company的辛酸钾。
5购自Air Products Company的乙酸钾。
6购自Air Products Company的五甲基二亚乙基三胺催化剂。
7聚合MDI，其以商品名489购自Covestro LLC。
使用实施例2中所述的设备和方法制备基于该组成的聚异氰脲酸酯饰面泡沫层压体并使用实施例3的方法根据S770-09进行LTTR测定，以确定在不同温度下提供LTTR值的数学相关性。
泡沫满足根据ASTM C 1289Standard Specification for Faced RigidCellular Polyisocyanurate Thermal Insulation Board，II型产品的标准泡沫物理性能要求。其他物理特性列于表10中。
表10
特性 结果
芯密度 1.62lb/ft3(25.9kg/m3)
厚度 2.51英寸(63.75毫米)
出乎意料地发现，单一冷侧液体线没有描述该制剂的液体凝结。在约48°F(8.89℃)和约30°F(-1.11℃)处在泡沫中观察到拐点，其中更高的温度值被认为对应于孔气体中水蒸气凝结的开始。根据CAN/UL S770-09，将其中放置泡沫切片的实验室环境保持在70°F(21.11℃)和约50％相对湿度。如果孔气体中存在类似的相对湿度，则水凝结的露点为约50.5°F(10.28℃)并且该过程将抵消LTTR在较低温度下的正常改善，直到孔中的所有水蒸气都凝结，这在约35°F(1.67℃)下发生。低于该温度，LTTR值对应于第二聚异氰脲酸酯饰面泡沫层压体中异戊烷凝结的“真实”冷侧线。泡沫中5.62％的70/30异戊烷/正戊烷共混物的“真实”冷侧线与暖侧线相交的拐点为38.9°F(3.85℃)，基于两条线的线性拟合获得。第二聚异氰脲酸酯饰面泡沫层压体在20°F(-6.7℃)至75°F(23.9℃)的温度范围内的所有LTTR值均大于5.4ft2·hr·°F/Btu·英寸(0.936m2·℃/W@25mm)，尽管在约48°F(8.9℃)下开始出现凝结，如图5所示。
实施例8：热损失加权R值的计算
使用定义图5中所示的用于描述实施例7中所制备的隔热材料的温度与LTTR关系的线的数学相关性，以计算隔热材料的热损失加权R值。
能量性能评估在如图6所示的跨气候区2-8的26个位置中的中型办公室原型模型上进行。所使用的具体模型为用于气候区的完全ASHRAE90.1-2013最低兼容建筑(minimumcompliant building)，其中其(除了屋顶表面之外)位于气候区3(超过最小值的R-5)和气候区7＆8(低于最小值的R-5)。基于通告的值，屋顶表面包括5.2英寸(132mm)的Polyiso-R30。针对每个位置进行三个(3个)仿真场景，每个场景都输入了其各自的热特征曲线：常量K，实施例3的曲线和实施例7的曲线。在每种情况下使用EnergyPlus通过选择称为“传导有限差分”(CFD)的高级表面传导算法进行模拟。对于5.2英寸(132mm)的Polyiso屋顶隔热材料，有十一个(11个)节点和十个(10个)层，每层在0.52英寸(13.2mm)处。节点温度是所需的关键输出结果，数据以每小时为单位(一年8760个小时)进行组织。各层的平均温度根据两个(2个)节点温度的平均值计算并且由该值确定相应层的R值。将十个(10个)层的R值相加，记录每小时的隔热材料的总R值。通过将十个(10个)层的平均温度进行平均来确定整个隔热材料的平均温度。通过从内部隔热材料节点温度中减去外部隔热材料节点温度来计算跨越隔热材料的Delta T(ΔT)。最后，通过将Delta T除以R值来确定跨越隔热材料的计算的平均传热速率(Q)。对于隔热材料表面，每小时记录如下结果：平均温度(MT)、R值(R)、DeltaT(ΔT)和计算的平均传热速率(Q)。
为了计算热损失加权R值，可使用每小时的结果，实施以下步骤：(1)确定一年中加热成本为年加热成本的至少95％的月数并消减数据以删除所有其他月份；(2)剩余数据按Delta T排序，删除具有正ΔT值的小时，以便仅保留小时热损失事件；(3)剩余数据按平均温度排序，删除平均温度为65°F或更高的所有小时事件；(4)剩余的平均温度结果在间隔为2°F的仓(bin)中进行分组；(5)对于在各仓中的小时事件，确定平均R值并确定经计算的热传导值的平均速率之和；(6)通过将仓的总Q相加而得出总Q总和(grand total Q)并通过将其总Q除以总Q总和来计算每个仓权重分数(所有仓权重分数的总和必须等于1.0)；和(7)将每个仓的平均R值乘以先前得出的权重分数，并将这些值相加以提供热损失加权R值。
例如，对于芝加哥中型办公室，加热标准ΔT＜0且层的平均TM＜65°F(18.3℃)的事件数(计数)为3196小时。使用室外空气温度为31°F(-0.6℃)的典型小时(2月中旬早8点)，根据实施例7制备的隔热材料的隔热节点温度°F(℃)列于表11中。
表11
根据实施例7制备的隔热材料的隔热层平均温度°F(℃)列于表12中。
表12
根据实施例7制备的隔热材料的经计算的热损失加权R值列于表13中。
表13
如上所述，在跨气候区2-8的26个位置中(参见图6)，使用常量K的热特征曲线、实施例3曲线和实施例7曲线进行上述评估。结果总结于图7中。
实施例9：使用正戊烷制备第二形成聚异氰脲酸酯泡沫的组合物和聚异氰脲酸酯 饰面泡沫层压体
使用表14中所列的组分和量(重量份)制备形成聚异氰脲酸酯泡沫的组合物，其中发泡剂组合物仅包含用于制备泡沫的正戊烷，其中基于表8，在4.71％正戊烷的情况下预期在高于40°F(4.4℃)时会开始出现凝结。NCO和POLYOL使用的相对量提供2.50的异氰酸酯指数(所用异氰酸酯的当量相对于每当量羟基一当量异氰酸酯的理论当量的比例)。
表14
1 PS-2352聚酯多元醇，其官能度为2且OH值为235，其购自StepanCompany。
2基于三(2-氯异丙基)磷酸酯的磷酸烷基酯阻燃剂，其购自ICL-Supresta。
3Tegostab B8513，其购自Evonik Industries。
4购自Air Products Company的辛酸钾。
5购自Air Products Company的乙酸钾。
6购自Air Products Company的五甲基二亚乙基三胺催化剂。
7聚合MDI，其以商品名489购自Covestro LLC。
使用实施例2中记载的设备和方法制备基于该组成的聚异氰脲酸酯饰面泡沫层压体并根据S770-09使用实施例3的方法进行LTTR测定以定义在不同温度下提供LTTR值的数学相关性。
泡沫满足根据ASTM C 1289 Standard Specification for Faced RigidCellular Polyisocyanurate Thermal Insulation Board，II型产品的标准泡沫物理性能要求。其他物理特性列于表15中。
表15
特性 结果
芯密度 1.63lb/ft3(26.1kg/m3)
厚度 2.52英寸(63.75毫米)
出乎意料地发现，单一冷侧液体线没有描述包含单一烃发泡剂的配方的液体凝结。在约52°F(11.11℃)和约30°F(-1.11℃)处在泡沫中观察到两个拐点，其中较高的温度值被认为对应于孔气体中水蒸气冷凝的开始。根据CAN/UL S770-09，将其中放置泡沫切片的实验室环境保持在70°F(21.11℃)和约50％相对湿度。如果类似的相对湿度存在于孔气体中，则水凝结的露点将为约50.5°F(10.28℃)并且该过程将抵消LTTR在较低温度下的正常改善，直到孔中的所有水蒸气都凝结，这在约35°F(1.67℃)下发生。低于该温度，LTTR值对应于第二聚异氰脲酸酯饰面泡沫层压体中正戊烷凝结的“真实”冷侧线。对于泡沫中的4.71％正戊烷，“真实”冷侧线和暖侧线相交的拐点为42.9°F(3.85℃)，基于两条线的线性回归得到。使用正戊烷制备的第二聚异氰脲酸酯饰面泡沫层压体在20°F(-6.7℃)至75°F(23.9℃)的温度范围内的所有LTTR值均大于5.4ft2·hr·°F/Btu·英寸(0.936m2·℃/W@25mm)，尽管在约52°F(11.11℃)下开始发生凝结，如图8所示。
根据各种非限制性和非穷举性实施方案撰写本说明书。然而，本领域普通技术人员能意识到，可以在本说明书的范围内对所公开任何实施例(或其部分)进行各种替换、修改或组合。因此，可以想到并应理解本说明书支持未在本文中明确阐述的其他实施方案。例如，这种实施方案可通过对本发明中所记载的各种非限制性实施方案中所公开的任何步骤、组分、要素、特征、方面、特性、限制等进行组合、修改或重组而获得。因此，申请人保留在审查过程中修改权利要求而增加本说明书中所记载的各种特征的权利，且这些修改符合35U.S.C§112第一段和35 U.S.C.§132(a)的要求。

Claims (22)

1.一种用于设计形成聚异氰脲酸酯泡沫的组合物的方法，其包括：
(a)测定由第一形成聚异氰脲酸酯泡沫的组合物制备的第一聚异氰脲酸酯饰面泡沫层压体的LTTR，所述第一形成聚异氰脲酸酯泡沫的组合物包含含有一种或多种常压沸点为至少68°F(20℃)的烃发泡剂的发泡剂组合物，其中LTTR根据CAN/UL S770-09在多个温度下测定以确定经计算的拐点温度，低于该拐点温度定义了温度和第一聚异氰脲酸酯饰面泡沫层压体的LTTR之间的第一数学相关性，而高于该拐点温度定义了温度和第一聚异氰脲酸酯饰面泡沫层压体的LTTR之间的第二数学相关性；
(b)确定在低于经计算的拐点温度的多个降低的拐点温度下温度与第一聚异氰脲酸酯饰面泡沫层压体的LTTR之间的多个预测的数学相关性；和
(c)使用多个预测的数学相关性来设计第二形成聚异氰脲酸酯泡沫的组合物，所述第二形成聚异氰脲酸酯泡沫的组合物不同于第一形成聚异氰脲酸酯泡沫的组合物且其包含含有一种或多种常压沸点为至少68°F(20℃)的烃发泡剂的发泡剂组合物，其中根据CAN/ULS770-09测定，所述第二形成聚异氰脲酸酯泡沫的组合物所制备的第二聚异氰脲酸酯饰面泡沫层压体在10°F至75°F(-12.2℃至23.9℃)的温度范围内的所有平均隔热材料温度下的LTTR为至少5.4ft2·hr·°F/BTU·英寸(0.936m2·℃/W@25mm)。
2.权利要求1的方法，其中所述第一形成聚异氰脲酸酯泡沫的组合物包含含有聚合二苯基甲烷二异氰酸酯(pMDI)的有机多异氰酸酯。
3.权利要求2的方法，其中所述第一形成聚异氰脲酸酯泡沫的组合物包含这样的材料，该材料具有至少两个能与异氰酸酯基团反应的反应性基团且包含聚酯多元醇。
4.权利要求1的方法，其中所述第一形成聚异氰脲酸酯泡沫的组合物包含发泡剂组合物，所述发泡剂组合物包含水和一种或多种常压沸点为至少68°F(20℃)的烃发泡剂。
5.权利要求4的方法，其中所述第一形成聚异氰脲酸酯泡沫的组合物包含发泡剂组合物，所述发泡剂组合物包含一种或多种常压沸点为至少68°F(20℃)的烃发泡剂且包含正戊烷。
6.权利要求1的方法，其中所述第一聚异氰脲酸酯饰面泡沫层压体的芯泡沫密度为1.50至1.80lb/ft3(24.0至28.8kg/m3)。
7.权利要求1的方法，其中第一聚异氰脲酸酯饰面泡沫层压体的LTTR根据CAN/ULS770-09在下述温度下测定：(i)在20°F至小于75°F(-6.7℃至小于23.9℃)的范围内的至少3个温度，和(ii)在75°F至105°F(23.9℃至40.6℃)的范围内的至少3个温度。
8.权利要求1的方法，其中第一聚异氰脲酸酯饰面泡沫层压体在10°F至40°F(-12.2℃至4.44℃)范围内的温度下的LTTR小于5.4ft2·hr·°F/BTU·英寸(0.936m2·℃/W@25mm)。
9.权利要求1的方法，其中确定在低于经计算的拐点温度的多个降低的拐点温度下温度与第一聚异氰脲酸酯饰面泡沫层压体的LTTR之间的多个预测的数学相关性的步骤包含：定义在多个降低的拐点温度下估算的冷侧线。
10.权利要求9的方法，其中定义在多个降低的拐点温度下估算的冷侧线包含：使用所选的降低的拐点温度来计算LTTR，所述LTTR的计算使用第一聚异氰脲酸酯饰面泡沫层压体的LTTR测量值的线性回归拟合所定义的暖侧线，其中暖侧线由下述方程定义：
Y计算＝(mw·x)+bw
其中y计算为LTTR，单位为ft2·hr·°F/BTU·英寸；x为所选的降低的拐点温度，单位为°F，mw和bw为线性回归拟合所定义的值，其中mw定义了线性回归拟合的暖侧线的斜率，bw定义了线性回归拟合的暖侧线的LTTR轴截距值。
11.权利要求10的方法，其还包含：通过使用下述方程，将经计算的LTTR用于确定在所选的降低的拐点温度下经计算的冷侧线的经计算的y截距“b”：
bc计算＝y计算-(mc·x)
其中y计算为经计算的LTTR，单位为ft2·hr·°F/BTU·英寸；x为所选的降低的拐点温度，单位为°F；mc为线性回归拟合的冷侧线的斜率；bc计算为计算的冷侧线在所选的降低的拐点温度下的经计算的y截距“b”。
12.权利要求1的方法，其中设计第二形成聚异氰脲酸酯泡沫的组合物的步骤包含：使用在低于经计算的拐点温度的多个温度下温度与第一聚异氰脲酸酯饰面泡沫层压体的LTTR之间的多个估算的数学相关性来确定预测的拐点温度范围，其中在HDD65值大于2000的地理位置中的使用聚异氰脲酸酯泡沫隔热材料隔热的所选建筑类型的热能耗将等于或小于在相同地理位置中的使用理论隔热材料隔热的所选建筑类型的热能耗，所述理论隔热材料在10°F至75°F(-12.2℃至23.9℃)的范围内的所有温度下具有所选的常量LTTR。
13.权利要求12的方法，其中所选的常量LTTR为5.77ft2·hr·°F/BTU·英寸(1.00m2·℃/W@25mm)。
14.权利要求13的方法，其中确定预测的拐点温度范围的步骤包含：使用其中采用传导有限差分算法的整体建筑能量模拟程序来检查通过表面的热传递；在所述预测的拐点温度范围中，在HDD65值大于2000的地理位置中的使用聚异氰脲酸酯泡沫隔热材料隔热的所选建筑类型的热能耗将等于或小于在相同地理位置中的使用理论隔热材料隔热的所选建筑类型的热能耗，所述理论隔热材料在10°F至75°F(-12.2℃至23.9℃)的范围内的所有温度下具有所选的常量LTTR。
15.权利要求14的方法，其中预测的拐点温度范围为30°F(-1.1℃)至40°F(4.4℃)。
16.权利要求15的方法，其中设计第二形成聚异氰脲酸酯泡沫的组合物的步骤包含：
(1)使用Antoine方程确定用于制备所选质量的并具有预选的目标泡沫密度的泡沫所需发泡剂的质量；
(2)确定所选质量的泡沫的固体组分所占的总体积并从总体积中减去该量而获得含有在发泡剂的饱和蒸气压下的发泡剂的空间的估算体积；
(3)使用理想气体定律计算所选发泡剂的最大质量，所述发泡剂可用于制备具有预选目标拐点温度的泡沫；
(4)针对在第二形成聚异氰脲酸酯泡沫的组合物中使用的任意的目标烃发泡剂，重复步骤(1)-(3)；和
(5)选择烃发泡剂组合物，其中烃发泡剂的总质量等于或低于可用于避免发泡剂在高于目标拐点温度时凝结的这种发泡剂的最大量。
17.权利要求1的方法，其还包括：制备包含第二发泡剂组合物的第二形成聚异氰脲酸酯泡沫的组合物，以及由这种第二形成聚异氰脲酸酯泡沫的组合物制备第二聚异氰脲酸酯饰面泡沫层压体。
18.权利要求17的方法，其还包含：根据CAN/UL S770-09在以下温度下测定第二聚异氰脲酸酯饰面泡沫层压体的LTTR：(i)在20°F(-6.7℃)至小于75°F(23.9℃)的范围内的至少3个温度，和(ii)在75°F至105°F(23.9℃至40.6℃)的范围内的至少3个温度。
19.权利要求18的方法，其还包含：评估第二饰面泡沫层压体在HDD65值大于2000的位置中的经计算的热损失加权R值是否大于5.5ft2·hr·°F/BTU·英寸。
20.一种用于设计形成聚异氰脲酸酯泡沫的组合物的方法，其包含：
(a)测定由第一形成聚异氰脲酸酯泡沫的组合物制备的第一聚异氰脲酸酯饰面泡沫层压体的LTTR，所述第一形成聚异氰脲酸酯泡沫的组合物包含含有一种或多种常压沸点为至少68°F(20℃)的烃发泡剂的发泡剂组合物，其中LTTR根据CAN/UL S770-09在多个温度下测定以确定经计算的拐点温度，低于该拐点温度定义了温度和第一聚异氰脲酸酯饰面泡沫层压体的LTTR之间的第一数学相关性，而高于该拐点温度定义了温度和第一聚异氰脲酸酯饰面泡沫层压体的LTTR之间的第二数学相关性；
(b)确定在低于经计算的拐点温度的多个降低的拐点温度下温度与第一聚异氰脲酸酯饰面泡沫层压体的LTTR之间的多个预测的数学相关性；
(c)使用多个预测的数学相关性来确定预测的拐点温度，其中使用聚异氰脲酸酯泡沫隔热材料隔热的所选建筑类型的热能耗将等于或小于使用理论隔热材料隔热的所选建筑类型的热能耗，所述理论隔热材料在10°F至75°F范围内的所有温度下的常量LTTR为5.77ft2·hr·°F/BTU·英寸；和
(d)使用预测的拐点温度来设计第二形成聚异氰脲酸酯泡沫的组合物，所述第二形成聚异氰脲酸酯泡沫的组合物不同于第一形成聚异氰脲酸酯泡沫的组合物且其包含含有一种或多种常压沸点大于或等于20℃的烃发泡剂的发泡剂组合物，其中根据CAN/UL S770-09测定，所述第二形成聚异氰脲酸酯泡沫的组合物所制备的第二聚异氰脲酸酯饰面泡沫层压体在10°F至75°F的温度范围内的所有平均隔热材料温度下的LTTR为至少5.4ft2·hr·°F/BTU·英寸。
21.权利要求20的方法，其还包含：
(e)制备包含第二发泡剂组合物的第二形成聚异氰脲酸酯泡沫的组合物；和
(f)由第二形成聚异氰脲酸酯泡沫的组合物制备第二聚异氰脲酸酯饰面泡沫层压体，其中第二聚异氰脲酸酯饰面泡沫层压体在HDD65值大于2000的位置中的经计算的热损失加权R值大于5.5ft2·hr·°F/BTU·英寸。
22.包含硬质泡沫的聚异氰脲酸酯饰面泡沫层压体，所述硬质泡沫为形成聚异氰脲酸酯泡沫的组合物的反应产物，所述形成聚异氰脲酸酯泡沫的组合物包含含有一种或多种常压沸点大于或等于20℃的烃发泡剂的发泡剂组合物，其中选择发泡剂组合物以提供聚异氰脲酸酯饰面硬质泡沫层压体，根据CAN/UL S770-09测定，所述异氰脲酸酯饰面硬质泡沫层压体在10°F至75°F(-12.2℃至23.9℃)的温度范围内的所有平均隔热材料温度下的LTTR为至少5.4ft2·hr·°F/BTU·英寸(0.936m2·℃/W@25mm)。
CN201680081504.8A 2015-12-21 2016-12-19 设计形成聚异氰脲酸酯泡沫的组合物的方法、该组合物及由其制备的泡沫 Pending CN108602973A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14/976,650 US10144798B2 (en) 2015-12-21 2015-12-21 Methods for designing polyisocyanurate foam-forming compositions, related polyisocyanurate foam-forming compositions, and foams produced thereby
US14/976,650 2015-12-21
PCT/US2016/067479 WO2017112577A1 (en) 2015-12-21 2016-12-19 Methods for designing polyisocyanurate foam-forming compositions, and related polyisocyanurate foam-forming compositions, and foams produced thereby

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN108602973A true CN108602973A (zh) 2018-09-28

Family

ID=57944489

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201680081504.8A Pending CN108602973A (zh) 2015-12-21 2016-12-19 设计形成聚异氰脲酸酯泡沫的组合物的方法、该组合物及由其制备的泡沫

Country Status (5)

Country Link
US (2) US10144798B2 (zh)
EP (1) EP3394156A1 (zh)
CN (1) CN108602973A (zh)
CA (1) CA3009142C (zh)
WO (1) WO2017112577A1 (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10968327B2 (en) 2018-08-27 2021-04-06 Covestro Llc Methods for formulating polyisocyanurate foam-forming compositions, related polyisocyanurate foam-forming compositions, and foams produced thereby
EP3852994B1 (en) * 2018-09-17 2024-01-03 Trexel, Inc. Polymeric foam processing systems and methods
CN109839406B (zh) * 2019-03-27 2022-08-09 桂林电子科技大学 一种界面接触热阻的高精度测试方法
CN110412871B (zh) * 2019-07-10 2020-07-03 北京天泽智云科技有限公司 建筑区域内的辅助设备能耗预测处理方法及系统
US11267945B2 (en) * 2020-01-31 2022-03-08 Ddp Specialty Electronic Materials Us, Llc Flame-retardant polyurethane foam

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1121351A (zh) * 1993-04-23 1996-04-24 帝国化学工业公司 硬质聚氨酯泡沫塑料的制备工艺
CN1161704A (zh) * 1994-10-19 1997-10-08 帝国化学工业公司 刚性聚氨酯泡沫塑料
US20040162359A1 (en) * 2002-12-30 2004-08-19 Barber Thomas Allan Rigid foam from highly functionalized aromatic polyester polyols

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4072638A (en) 1972-05-15 1978-02-07 Solvay & Cie Halogenated polyether polyols and polyurethane foams produced therefrom
FR2249059B1 (zh) 1973-10-24 1976-10-01 Solvay
US4067911A (en) 1973-10-24 1978-01-10 Solvay & Cie. Halogenated polyether-polyols and polyurethane foams manufactured from the latter
US4572865A (en) 1983-12-05 1986-02-25 The Celotex Corporation Faced foam insulation board and froth-foaming method for making same
SK170899A3 (en) * 1997-06-13 2000-06-12 Huntsman Ici Chemicals Llc The Isocyanate compositions for blown polyurethane foams
US6359022B1 (en) * 1997-10-10 2002-03-19 Stepan Company Pentane compatible polyester polyols
US7612120B2 (en) 2002-08-13 2009-11-03 Bfs Diversified Products, Llc Insulation boards and methods for their manufacture
CA2636108C (en) * 2006-01-06 2014-10-07 Supresta Llc Non-halogen flame retardant additives for use in rigid polyurethane foam
US20110269860A1 (en) 2010-04-28 2011-11-03 E.I. Du Pont De Nemours And Company Foam expansion agent compositions containing hydrohaloolefin butene and water and their uses in the preparation of polyurethane and polyisocyanurate polymer foams
US10472454B2 (en) * 2012-01-18 2019-11-12 Basf Se Preparing rigid polyurethane foams
US10428170B1 (en) * 2012-07-31 2019-10-01 Huntsman International Llc Hydrocarbon blown polyurethane foam formulation giving desirable thermal insulation properties
US20140066532A1 (en) 2012-09-06 2014-03-06 Bayer Materialscience Llc Rigid foams suitable for wall insulation
US9522973B2 (en) 2012-10-02 2016-12-20 Covestro Llc Polyurethane and polyisocyanurate rigid foams for roofing insulation

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1121351A (zh) * 1993-04-23 1996-04-24 帝国化学工业公司 硬质聚氨酯泡沫塑料的制备工艺
CN1161704A (zh) * 1994-10-19 1997-10-08 帝国化学工业公司 刚性聚氨酯泡沫塑料
US20040162359A1 (en) * 2002-12-30 2004-08-19 Barber Thomas Allan Rigid foam from highly functionalized aromatic polyester polyols

Also Published As

Publication number Publication date
WO2017112577A1 (en) 2017-06-29
CA3009142C (en) 2021-07-06
US20170174821A1 (en) 2017-06-22
CA3009142A1 (en) 2017-06-29
US10144798B2 (en) 2018-12-04
US20190055343A1 (en) 2019-02-21
EP3394156A1 (en) 2018-10-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108602973A (zh) 设计形成聚异氰脲酸酯泡沫的组合物的方法、该组合物及由其制备的泡沫
AU2010224939B2 (en) Method for producing rigid polyurethane foams
Dutta Polyurethane foam chemistry
TW554008B (en) Reaction system for the production of rigid polyurethane or urethane modified pelyisocyanurate foams, and the foam prepared therefrom
CA2602443C (en) Improved foam composition with chemically generated blowing gas
CN103814108B (zh) 含有1-氯-3,3,3-三氟丙烯(1233zd)的泡沫和由含有1-氯-3,3,3-三氟丙烯(1233zd)的泡沫制成的阻燃制品
ES2717880T3 (es) Materiales esponjados duros de poliuretano
JP2002507261A (ja) サンドイッチ構造の金属パネル
KR20140109474A (ko) 난연성 폴리우레탄 발포체
WO2020185443A1 (en) Hcfo-containing isocyanate-reactive compositions, related foam-forming compositions and pur-pir foams
Ball et al. A New Heat Resistant Rigid Foam
CA2833077A1 (en) Process for producing rigid polyurethane foams
US10968327B2 (en) Methods for formulating polyisocyanurate foam-forming compositions, related polyisocyanurate foam-forming compositions, and foams produced thereby
US8655633B2 (en) Method of predicting the physical properties of polyurethane materials
EP1546243B1 (en) Polymeric foam composites that meet factory material 4880 requirements
US9757885B2 (en) Process for producing composite profiles
JP2023138739A (ja) ポリイソシアヌレート発泡体
Andersons et al. Anisotropic thermal expansion of bio-based rigid low-density closed-cell polyurethane foams
JPH02283736A (ja) 硬質ポリウレタン及びポリイソシアヌレートフォームの製造法
CA2897576A1 (en) Polyurethane foam panel
US20210141979A1 (en) Methods for designing buildings, methods for sizing building equipment, and constructing buildings so designed
CN112154166B (zh) 聚氨酯-聚异氰脲酸酯泡沫
US20230220149A1 (en) Improved rigid pur and pir foam
CA2880780C (en) Process for producing composite profiles
JP3192287B2 (ja) 硬質ポリウレタンフォーム製断熱層の形成方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20180928

WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication