CN1106838A - 适用于异氰酸酯基聚合物泡沫塑料的含脂环烃的无卤发泡剂 - Google Patents
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Abstract
用一种不含卤素的发泡剂生产异氰酸酯基聚合
物泡沫塑料。该发泡剂是一种不含卤素的有机液体,
它包含常压下的最低沸点为约15℃至约80℃的二
元正共沸混合物。特别优选的是脂环烃(如环戊烷或
环己烷)和甲酸甲酯的二元共沸混合物。本发明的不
含卤素的发泡剂具有下列优点:无消耗臭氧的潜在问
题,无使地球变暖的潜在问题,可以直接取代泡沫配
方中的三氯一氟甲烷(CFC-11),发泡作用较强,泡
沫塑料的密度较低,泡沫塑料的异热系数较小,相容
性较好,材料成本较低。
Description
本发明涉及用特殊类型的不含卤素的共沸混合物作发泡剂制造异氰酸酯基(isocyanate based)聚合物泡沫塑料的方法。
利用一种在反应物发生聚合时能产生微孔结构的发泡剂来制备聚合物泡沫塑料。三氯一氟甲烷(CFC-11)一直是最常用的一种物理发泡剂,用于制备各种异氰酸酯基聚合物泡沫塑料(如聚氨酯泡沫塑料、聚异氰脲酸酯泡沫塑料、聚脲泡沫塑料和聚酰胺泡沫塑料)、混合泡沫塑料以及热塑性泡沫塑料(如聚苯乙烯泡沫塑料、聚乙烯泡沫塑料、聚丙烯泡沫塑料和酚醛泡沫塑料)。
但是,由于公认的同温层中臭氧的耗尽问题,所以根据世界范围的规定,所有的氯氟烃类(CFCs)必需在1995年底以前逐步停止使用。为了达到这个目标,近年来开发了一些不含CFC的新物理发泡剂,但成功的例子不多。
化学(或反应性)发泡剂是这类不含CFC发泡剂的一种,例如水,它可与异氰酸基反应产生二氧化碳气体。但是,水作为硬质泡沫塑料的发泡剂的缺点是放热较多可能引起烧焦,体系粘度大,K-系数较大,由于形成较薄皮层而对金属基板的粘合性差,尺寸稳定性差(收缩)等。对于软质泡沫塑料,用水作发泡剂的缺点包括:放热较多可能造成变色并可能引起火灾,体系粘度大。此外,用这种发泡剂制备连皮泡沫塑料是非常困难的,因此需要用特殊的昂贵的多元醇类。
其它的化学发泡剂包括可烯醇化的化合物(K.Ashida,International Progress in Urethanes,Eds.,Ashida,K.Frisch,K.C.,Technomic Publishing Co.,Inc.[1980]p.153)、聚羧酸类(Doerge的美国专利5,057,547)特殊的醛类和酮类(Gillis的美国专利5,079,271)。
物理(或非反应性)发泡剂构成了另一类不同的发泡剂。这种发泡剂具有消耗臭氧的潜力(ODP),包括HCFCs(氢氯氟烃类,如HCFC 141b,CCl2FCH3)、HFCs(氢氟烃类,如HFC-356,C4H4F6)、PFCs(全氟烃类,如PF-5050,C5F12)和HFCEs(氢氟烃醚类,如E-245,CF3CH2OCH3)。物理发泡剂是通过形成聚合物的放热反应完成发泡作用的。所以,发泡剂的沸点越低,用相同量的发泡剂所得的泡沫塑料的密度也越低。为了得到低密度的泡沫塑料,需要使用低沸点的液体。此外,与其它类的发泡剂相比,它们的原材料成本较高,因而它们的工业应用的潜力值得怀疑。
最近,一些欧洲国家已将正戊烷和环戊烷用作硬质聚氨酯泡沫塑料的物理发泡剂(例如参见E.E.Ball,Proceedings of the Polyurethanes World Congress 1993,Vancouver,Canada,Oct.10-13,1993 p.10)。但是由于它们是非极性的或与其它成分的相容性较差,应用时需要特殊的发泡配方。
二氯甲烷是另一种广泛应用的软质聚氨酯泡沫塑料的发泡剂,通常作为水的共发泡剂。但是由于存在许多加工问题,如瘪泡或粗孔泡沫塑料,所以不适用于硬质聚氨酯泡沫塑料。迄今尚未见有工业化的报导。
二氯甲烷和戊烷的混合物也已用于聚异氰脲酸酯泡沫塑料的制备(Ashida的美国专利4,898,893)。但这种发泡剂用于制造硬质聚氨酯泡沫塑料时出现瘪泡、粗孔或开孔结构等问题。另一类已使用的物理发泡剂是液体二氧化碳(Doyle等的美国专利5,120,770)。这类发泡剂的缺点是需要高压发泡设备。
Solyer的美国专利3,558,531公开了用丙酮/环戊烷混合液(环戊烷与丙酮的体积比为85∶15至60∶40)作为硬质聚氨酯泡沫塑料的发泡剂。但是得到的泡沫塑料的密度比CFC-11发泡的泡沫塑料高,这不合要求。也已知用作发泡剂的有含卤素的共沸混合物,如Doerge的美国专利5,057,547提及的2-甲基丁烷和HCFC 141b(1,1-二氯-1-氟乙烷)和“Proceedings of SPI33rd annual Polyurethane Technical/Marketing Conference,Sept.30-Oct.3,1990,p.82”中公布的三氯一氟甲烷和甲酸甲酯。但是这后两种共沸混合物含有卤素,因而也具有存在ODP问题的缺点。
将包括脂环烃的不含卤素的发泡剂用于制造异氰酸酯基的聚合物泡沫塑料。泡沫塑料是通过有机液体的作用在反应物并流发泡的条件下制备的,该有机液体是常压下的最低沸点为约15℃至约80℃的正共沸混合物。有机液体的共沸组分的混合比通常在理想共沸混合物的约±20%(重量)的范围内,但范围可以更宽。先前使用三氯一氟甲烷(CFC-11)的泡沫塑料配方也完全适用于本发明的实施。
通过使用不含卤素的发泡剂,本发明的优越性在于无消耗臭氧潜力(ODP),无地球变暖潜力(GWP)的问题,并且与CFC-11相比,发泡效率较高,原料的成本较低。此外,用本发明的共沸混合物作发泡剂制成的泡沫塑料比用共沸混合物各单个组分发泡的泡沫塑料具有较小的导热系数。
本发明的不含卤素的发泡剂含有正共沸混合物,它至少由两种化合物构成,其中之一是含有至少5个、至多7个碳原子的脂环烃,另一个选自下列化合物:含4个碳原子的脂族醚、含至少2个、至多5个碳原子的脂族羧酸酯、含4个碳原子的脂族酮及其混合物。
在附图中,图1是表示用环戊烷(CPT)/甲酸甲酯(MFT)混合物作为发泡剂时,聚氨酯泡沫塑料的密度与环戊烷用量的关系的示意图。
图2是用环戊烷(CPT)/甲基乙基酮(MEK)混合物作为发泡剂时,聚氨酯泡沫塑料的密度与环戊烷用量的关系的示意图。
图3是表示用环戊烷(CPT)/呋喃(FRN)混合物作为发泡剂时,聚氨酯泡沫塑料的密度与环戊烷用量的关系的示意图。
图4是表示用环戊烷(CPT)/丙酮(ATN)混合物作为发泡剂时,聚氨酯泡沫塑料的密度与环戊烷用量的关系的示意图。
图5是表示用各种不同的环戊烷(CPT)和甲酸甲酯(MFT)的混合物时,混合比对得到的泡沫塑料的导热系数[毫瓦/米·开,mW/(m·K)]的影响的示意图。
图6是表示用环己烷(CHX)/甲酸甲酯(MFT)混合物作为发泡剂时,聚氨酯泡沫塑料的密度与环己烷用量的关系的示意图。
异氰酸酯基聚合物泡沫塑料可以是聚氨酯泡沫塑料、聚异氰脲酸酯泡沫塑料、聚脲泡沫塑料、聚噁唑烷酮泡沫塑料等。它们都可按照本领域熟知的配方和加工方法制造。例如,聚氨酯泡沫塑料是通过作为发泡成分的多异氰酸酯与多元醇反应制备的,发泡成分通过发泡剂的作用并流发泡。
本发明希望用不含卤素的有机液体作为上述异氰酸酯基聚合物泡沫塑料的物理发泡剂。这些有机液体含有在常压下最低沸点在约15℃至约80℃范围的正共沸混合物。沸点低于约15℃是不可取的,因为会造成加工时的操作问题,例如由于蒸气压较高而挥发造成物料损失。沸点超过约80℃会降低发泡效率,并可能造成不希望的高密度。常压下的最低沸点优选在约15℃至约45℃的范围内。常压下的最低沸点特别优选在约20℃至约40℃的范围内。
本发明的不含卤素的发泡剂是一种有机液体,它由一起形成正共沸混合物(即最低沸点共沸混合物)的化合物组成。一起形成所需要的共沸混合物的化合物是含有至少5个、至多7个碳原子的脂环烃和下列化合物中的一种:含有4个碳原子的脂族醚、含有至少2个、至多5个碳原子的脂族羧酸酯、含有4个碳原子的脂族酮及其混合物。
含有至少5个、至多7个碳原子的脂环烃可以是饱和的或不饱和的。饱和脂环烃的例子有环戊烷、甲基环戊烷、环己烷和甲基环己烷。不饱和脂环烃的例子有环戊烯、环己烯和1,3-环己二烯。
含有4个碳原子的脂族醚类可以是开链的醚类或环醚类。脂族开链醚类的例子是乙醚。脂族环醚类的例子是呋喃。
脂族酮类的例子是2-丁酮(甲基乙基酮)。
脂族羧酸酯类的例子是甲酸甲酯、甲酸乙酯、乙酸甲酯和乙酸乙酯。
理想的共沸混合物的混合比(重量)及其沸点的实例如下:
环戊烷/甲酸甲酯=33.9/66.1(B.P.=26℃)
环戊烷/乙酸甲酯=62.1/37.9(B.P.=43.2℃)
环戊烯/乙酸甲酯=72.3/27.7(B.P.=41.7℃)
环戊烷/甲酸乙酯=45/55(B.P.=42℃)
环己烷/2-丁酮=60/40(B.P.=73℃)
环己烯/2-丁酮=53/47(B.P.=73℃)
本发明所用的发泡剂的混合比可以在一个较宽的范围内。
本发明的方法并不限于仅仅使用本文所述的各类理想的共沸混合物。用作发泡剂的有机液体中的共沸组分的重量比可以在偏离理想共沸混合物正负百分之二十(±20%)或更宽的范围内。偏离范围优选不超过理想共沸混合物组成的约正负百分之十(±10%),更优选不超过约正负百分之五(±5%)。
例如,对于环戊烷/甲酸甲酯共沸混合物,理想的共沸混合比是33.9/66.1,而用作制造泡沫塑料的发泡剂时,混合比可为14/86至54/46,优选为24/76至44/56,更优选为29/71至39/61(如图1所示)。
可用作实施本发明的发泡剂的二元共沸混合物的具体实例如下:
环戊烷/甲酸甲酯
环戊烷/甲酸乙酯
环戊烷/乙酸甲酯
环戊烷/2-丁酮
环戊烷/呋喃
环戊烷/四氢呋喃
环戊烷/乙醚
环戊烯/甲酸甲酯
环戊烯/甲酸乙酯
环戊烯/乙酸甲酯
环戊烯/2-丁酮
环戊烯/呋喃
环戊烯/四氢呋喃
环戊烯/乙醚
甲基环戊烷/乙酸乙酯
环己烷/甲酸甲酯
环己烷/甲酸乙酯
环己烷/乙酸甲酯
环己烷/乙酸乙酯
环己烷/2-丁酮
环己烷/呋喃
环己烷/四氢呋喃
环己烷/乙醚
环己烯/甲酸甲酯
环己烯/甲酸乙酯
环己烯/乙酸甲酯
环己烯/2-丁酮
环己烯/呋喃
环己烯/四氢呋喃
环己烯/乙醚
甲基环己烷/2-丁酮
1,3-环己二烯/乙酸乙酯
本发明应用共沸混合物和/或含共沸混合物的混合溶剂作为异氰酸酯基聚合物泡沫塑料的发泡剂的优点如下:
(1)所用的共沸混合物具有最低沸点,因而能产生更有效的发泡作用;从而可以得到较低密度的泡沫塑料。由图1采用环戊烷/甲酸甲酯混合物的实验可以特别证明这类共沸混合物产生较低的泡沫塑料密度。
(2)共沸混合物发泡剂具有适当的极性,所以与发泡组分的相容性较好;因而比用单一烷烃发泡剂得到更细孔的泡沫塑料。单独发泡剂组分的极性的极端情况可以得到平衡,因而泡沫微孔的结构得到改善。
(3)由于共沸混合物的沸点和/或极性与CFC-11的相似,因而共沸混合物可直接取代CFC-11而不需改变CFC-11基配方中的各种常规原材料。实现这种替代不需要研究特殊的配方,这具有重大的商业价值,它节省了系统开发的费用以及时间。例如,连皮泡沫塑料广泛用于汽车的内部件。由于ODP问题,目前这些泡沫塑料是用水作发泡剂并采用昂贵的特殊原材料和特殊的生产设备制造的。在常规的连皮泡沫塑料的配方中使用本发明的共沸混合物发泡剂可得到优良的连皮泡沫塑料而不带来任何问题。可以很方便地使用那些与用CFC-11发泡的连皮泡沫塑料所用的相同或非常相似的常规原材料、配方和加工条件。硬质聚氨酯泡沫塑料和异氰脲酸酯泡沫塑料的CFC-11基配方也可直接用共沸混合物发泡剂替代CFC-11后使用。
(4)共沸混合物发泡的泡沫塑料的另一大优点是得到的泡沫塑料比用共沸混合物的各单独组分得到的泡沫塑料具有更低的导热系数(可参见图5)。
(5)还有一个优点是共沸混合物基泡沫塑料体系的成本较低。原则上,泡沫塑料的密度与所用发泡剂的摩尔数成比例。本发明使用的共沸混合物的分子量低于CFC-11和其它含氟化合物发泡剂,如HCFCs、HFCs和PFCs。因此,本发明的共沸混合物发泡的泡沫塑料需要较少量的发泡剂便可达到类似的泡沫塑料密度。此外,共沸混合物的单位价格也低于含氟化合物发泡剂。
按照本发明的方法制备异氰酸酯基聚合物泡沫塑料时,多异氰酸酯衍生的聚合物的形成和气体的发生基本上同时进行。异氰酸酯基聚合物泡沫塑料包括聚氨酯泡沫塑料、聚脲泡沫塑料、聚异氰脲酸酯泡沫塑料、聚噁唑烷酮泡沫塑料、聚酰胺泡沫塑料、聚酰亚胺泡沫塑料、聚碳化二亚胺泡沫塑料和它们的混合泡沫塑料。
聚氨酯泡沫塑料是在本发明的不含卤素的共沸混合物发泡剂、表面活性剂、催化剂及根据需要使用的添加剂(如成核剂)的存在下,通过多异氰酸酯和多元醇的加成反应制备的。选择不同的多元醇和多异氰酸酯可以得到不同性质的泡沫塑料,如软质泡沫塑料、半硬质泡沫塑料、硬质泡沫塑料及其它。
“Polymeric Foams”(D.Klempner和K.C.Frisch编,Hanser出版社1991年出版)的第六章(K.Ashida撰写)中详细描述了各种异氰酸酯基聚合物泡沫塑料,其中包括聚氨酯泡沫塑料、聚脲泡沫塑料、改性聚异氰脲酸酯泡沫塑料、聚噁唑烷酮泡沫塑料、聚酰胺泡沫塑料、聚酰亚胺泡沫塑料和聚碳化二亚胺泡沫塑料。
聚脲泡沫塑料是在本发明的发泡剂、表面活性剂和根据需要使用的交联剂和/或催化剂的存在下通过多异氰酸酯与胺端基聚醚反应而制备的。
聚异氰脲酸酯泡沫塑料可在本发明的发泡剂、环化三聚催化剂、表面活性剂和改性剂的存在下通过异氰酸基的环化三聚作用而制备。改性剂可以是至少一种下列化合物:多元醇、多环氧化物、多羧酸、多胺、仲芳族二胺等。聚氨酯改性的异氰脲酸酯泡沫塑料是最有代表性的改性异氰脲酸酯泡沫塑料,如Ashida的美国专利3,625,872所述。聚噁唑烷酮改性的异氰脲酸酯泡沫塑料公布于Ashida等的美国专利3,793,236中。聚酰胺改性的异氰脲酸酯泡沫塑料公布于法国专利1,511,865中。脲改性的异氰脲酸酯泡沫塑料发表于“Proceedings of the SPI-34th Technical/Marketing Conference,Oct.21-24,1992,p.331”中。
未改性的聚酰胺泡沫塑料可以在催化剂和表面活性剂的存在下通过异氰酸基与端羧基的聚酯低聚物反应制备。因为酰胺的形成伴随着二氧化碳气体的产生,所以不需要发泡剂。而含有酰胺键的端异氰酸基的聚酯,即端异氰酸基的预聚物,可在本发明的物理发泡剂和催化剂的存在下用于制备泡沫塑料。
未改性的聚酰亚胺泡沫塑料可以在催化剂和表面活性剂的存在下(不用发泡剂,因为酰亚胺的形成伴随着二氧化碳气体的放出)通过异氰酸基与羧酸二酐反应制备。类似地,聚碳化二亚胺泡沫塑料可在表面活性剂和催化剂的存在下通过异氰酸基的缩聚反应(同时产生二氧化碳)制备。但是,端异氰酸基的线形预聚物可以进一步反应生成碳化二亚胺泡沫塑料或含碳化二亚胺的异氰脲酸酯泡沫塑料。在这些情况下需要物理发泡剂,而本发明的发泡剂尤其适合这个目的。
异氰酸酯基的混合泡沫塑料包括聚氨酯-聚异氰脲酸酯泡沫塑料、聚噁唑烷酮-聚异氰脲酸酯泡沫塑料、聚氨酯-聚酰亚胺泡沫塑料、聚酰胺-聚氨酯泡沫塑料等。异氰酸酯基混合泡沫塑料的实例有Frisch的美国专利5,091,436所描述的聚氨酯/不饱和聚酯泡沫塑料和聚氨酯/乙烯基酯泡沫塑料。
聚氨酯泡沫塑料的生产通常是本领域众所周知的,许多书中都有描述,例如J.H.Saunders和K.C.Frisch著的“Polyurethanes,Chemistry and Technology”,第一和二部分,Interscience出版社(1962);Guenther Oertel编的“Polyurethane Handbook”,Carl Hanser Verlag(1985);George Woods编的“The ICI Polyurethane Book”,第二版,John Wiley & Sons(1990);R.Herrington和Hock编的“Flexible Polyurethane Foams”,Dow化学公司(1991);D.Klempner和K.C.Frisch编的“Handbook of Polymeric Foams and Foam Technology”Hanser出版社(1991)。
异氰酸酯基聚合物泡沫塑料体系至少由两种组分组成。含共沸混合物的发泡剂可以加到任何一种组分中,因为它与各种成分均无反应。例如,对于聚氨酯泡沫塑料,含共沸混合物的发泡剂可以加到多元醇和多异氰酸酯中的任何一个组分中,或同时加到两个组分中。
根据需要,任何泡沫配方中都可加入成核剂,以制备具有更细微孔的泡沫塑料。每100份(重量)发泡成分总量可用成核剂1至10份(重量)。适用的成核剂的一些实例有聚乙烯、聚丙烯或二氧化硅的超细粉(例如1-5微米大小)以及液态成核剂,如全氟烷烃类,例如C5F12,C5F14,C7F16,C5F11NO,它们可以在发泡组分中乳化。得到的泡沫具有非常细的微孔;所以可以得到更好的绝缘性能。
本发明通过下面的实施例作进一步的说明。
实施例1和2
泡沫塑料用钻头式混合器(drill mixer)通过杯模发泡(cupfoaming)方法制备。分别用纯环戊烷和工业级环戊烷作发泡剂。
配方(重量份) 实施例1 实施例2
聚醚多元醇(a) 300 300
硅氧烷表面活性剂(b) 4.5 4.5
叔胺催化剂(c) 6.0 6.0
二月桂酸二丁基锡 0.9 0.9
环戊烷 16.2 0
工业级环戊烷(d) 0 16.2
甲酸甲酯 31.2 31.2
聚异氰酸酯(e) 271 271
泡沫塑料性质
密度,kg/m334.5 31.3
lb/cu.ft. 2.15 1.95
异热系数,mW/(m·K) 24.4 24.3
注:
(a)羟值:360
(b)聚(硅氧烷-烯化氧)
(c)三亚乙基二胺-二甘醇溶液
(d)70%环戊烷,30%异戊二烯
(e)官能度:2.7;NCO%:31.5
实施例3和4
以两种环戊烷基二元共沸混合物作发泡剂,用与上述实施例1和2相同的方法制备泡沫塑料。
配方(重量份) 实施例3 实施例4
聚醚多元醇(a) 200 200
硅氧烷表面活性剂(b) 3.0 3.0
叔胺催化剂(c) 2.0 2.0
二月桂酸二丁基锡 0.3 0.3
环戊烷 28.0 22.6
呋喃 6.8 0
乙酸甲酯 0 13.6
聚异氰酸酯(d) 181 181
发泡剂mol数/100g多元醇 0.25 0.25
泡沫塑料性质
密度,kg/m332.6 32.5
异热系数,mW/(m·K) 25.1 25.8
注:
(a)、(b)、(c)与实施例1和2相同,(d)与实施例1和2中的(e)相同。
在一系列的实验批次中,改变环戊烷对呋喃的混合比,并记录相应的泡沫塑料的观测密度。发泡剂的总量保持在0.25mol/100g多元醇。这些数据示于图3中。
实施例5
将一种不饱和的脂环烃-环戊烯与乙酸甲酯一起作发泡剂,用上述实施例1和2的方法制备泡沫塑料。
配方(重量份)
聚醚多元醇(a) 100
硅氧烷表面活性剂(b) 1.5
叔胺催化剂(c) 2.0
二月桂酸二丁基锡 0.3
环戊烯 12.6
乙酸甲酯 4.8
聚异氰酸酯(d) 90.3
发泡剂mol数/100g多元醇 0.25
泡沫塑料性质
密度,kg/m330.2
注:
(a)、(b)、(c)和(d)与实施例4相同。
实施例6
以不同的环戊烷对甲酸甲酯的混合比,用钻头式混合器通过杯模发泡方法制备泡沫塑料。下面的数据说明了环戊烷/甲酸甲酯的混合比对所得的泡沫塑料的密度和导热系数的影响。这些结果也图示于图1和5中,发泡剂的量保持在0.25mol/100g多元醇。
也注意到,用环戊烷/甲酸甲酯共沸混合物制备的泡沫塑料的导热系数小于用正戊烷/甲酸甲酯共沸混合物作发泡剂制备的泡沫塑料的导热系数。
实施例7
为了比较,以不同混合比的环戊烷/丙酮,用钻头式混合器通过杯模发泡法制备泡沫塑料。泡沫配方如下:
CPT/ATN比 纯CPT 90/10 80/20 70/30 60/40
配方(重量份)
聚醚多元醇(a) 100 100 100 100 100
硅氧烷表面活性剂(b) 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5
叔胺催化剂(c) 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0
二月桂酸二丁酯 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3
环戊烷 17.7 15.9 14.1 12.4 10.6
丙酮 0 1.5 2.9 4.4 5.8
聚异氰酸酯(d) 90.3 90.3 90.3 90.3 90.3
泡沫塑料性质
密度,kg/m333.5 35.1 35.3 35.6 35.7
lbs/cu.ft. 2.09 2.19 2.20 2.22 2.23
注:
(a)羟值:360
(b)聚(二甲基硅氧烷-烯化氧)
(c)三亚乙基二胺-二甘醇溶液
(d)官能度:2.7;NCO%:31.5
所有泡沫塑料都有裂缝。丙酮量超过50%(mol)时所得的泡沫塑料有大裂缝而难以测定其密度。
实施例8和9
用共沸混合物发泡剂按如下配方制备连皮泡沫塑料。模具尺寸:200×200×25mm。模具温度:30℃。
配方(重量份) 对比例 实施例8 实施例9
多元醇A(a) 160 160 160
多元醇B(b) 50 50 50
1,4-丁二醇 2.0 2.0 2.0
叔胺催化剂(c) 2.2 2.2 2.2
CFC-11(d) 27.4 0 0
环戊烷 0 4.4 11.2
甲酸甲酯 0 8.2 0
呋喃 0 0 2.8
液体MDI(e) 87.0 87.0 87.0
泡沫塑料性质
平均密度,kg/m3297. 303. 307.
lbs/cu.ft. 18.6 19.0 19.2
注:
(a)聚醚多元醇;当量=1002,官能度=3
(b)接枝的聚醚多元醇;当量=2040,官能度=4
(c)三亚乙基二胺-二甘醇溶液
(d)三氯一氟甲烷
(e)碳化二亚胺改性的MDI
得到具有厚约2mm的连皮的泡沫塑料。
实施例10
分别用作为对比的CFC-11和环戊烷/甲酸甲酯混合物作发泡剂,通过常规的杯模发泡方法制备软质聚氨酯泡沫塑料。
配方(重量份) 对比例 实施例10
聚醚多元醇(a) 100 100
硅氧烷表面活性剂(b) 2.0 2.0
叔胺催化剂(c) 0.5 0.5
二月桂酸二丁基锡 0.1 0.1
水 3.0 3.0
CFC-11 14.0 0
环戊烷 0 2.2
甲酸甲酯 0 4.2
TDI(80/20异构体) 40.7 40.7
反应情况
乳白期,秒 17 16
起发时间,秒 98 93
泡沫塑料性质
密度,kg/m320.5 22.8
lbs/cu.ft. 1.28 1.42
注:
(a)当量=1002,官能度=3
(b)聚(二甲基硅氧烷-烯化氧)
(c)三亚乙基二胺-二甘醇溶液
实施例11、12和13
用下表所示的环戊烷/甲酸甲酯混合物或HCFC作发泡剂,通过常规的杯模发泡法制备聚氨酯改性的异氰脲酸酯泡沫塑料。
配方(重量份) 对比例 实施例11 实施例12 实施例13
NCO/OH(当量比) 5.0 5.0 10.0 15.0
多元醇(a) 25.3 25.3 12.9 8.57
叔胺催化剂(b) 1.6 1.6 1.6 1.6
硅氧烷表面活性剂(c) 0.7 0.7 0.7 0.7
水 0.1 0.1 0.1 0.1
HCFC 141b 14.0 0 0 0
环戊烷 0 2.6 2.6 2.6
甲酸甲酯 0 5.0 5.0 5.0
聚异氰酸酯(d) 73.7 73.7 73.7 73.7
反应情况
乳白期,秒 17 18 18 17
不粘时间,秒 32 40 36 32
起发时间,秒 55 68 62 57
泡沫塑料性质
密度,kg/m326.2 26.7 29.7 27.3
lbs/cu.ft. 1.64 1.67 1.85 1.70
滚转脆性,重量损失,% 29.3 24.5 34.7 36.2
(tumbling)
注:
(a)当量=239
(b)三亚乙基二胺-二甘醇溶液
(c)聚(二甲基硅氧烷-烯化氧)
(d)聚异氰酸酯;当量比=137
实施例14
以不同混合比的环己烷(CHX)/甲酸甲酯混合物作发泡剂通过常规的杯模发泡法制备泡沫塑料。记录混合比与泡沫塑料密度之间的关系并图示于图6中。
实施例15
为了考察环戊烷/甲酸甲酯混合比与泡沫塑料的密度和导热系数之间的关系,在列于下面配方中的不同的环戊烷/甲酸甲酯混合比的条件下,用钻头式混合器通过杯模发泡法制备了一系列泡沫塑料。测定所得泡沫塑料的密度和导热系数,结果示于配方后面的表中。表中的泡沫塑料的导热系数值是在垂直于发泡方向的方向上测定的。
注:
1)环戊烷/甲酸甲酯(摩尔比)
2)羟值=440
3)聚(二甲基硅氧烷-烯化氧)
4)三亚乙基二胺-二甘醇溶液
5)二月桂酸二丁基锡
6)当量=137
实施例16
为了考察环戊烷/乙酸甲酯混合比与泡沫塑料的密度和导热系数之间的关系,在列于下面配方中的不同的环戊烷/乙酸甲酯混合比的条件下,用钻头式混合器通过杯模发泡法制备了一系列泡沫塑料。测定所得泡沫塑料的密度和导热系数,结果示于配方后面的表中。表中所示的泡沫塑料的导热系数值是在垂直于发泡方向的方向上测定的。
注:
1)环戊烷/乙酸甲酯(摩尔比)
2)羟值=440
3)聚(二甲基硅氧烷-烯化氧)
4)三亚乙基二胺-二甘醇溶液
5)二月桂酸二丁基锡
6)当量=137
实施例17
为了比较以环戊烷/甲酸甲酯混合物作发泡剂的泡沫塑料和以正戊烷/甲酸甲酯混合物作发泡剂的泡沫塑料的性质,按下面的配方用钻头式混合器通过杯模发泡法制备了一系列泡沫塑料。测定所得泡沫塑料的密度和导热系数,结果示于配方后面的表中。表中所示的泡沫塑料的导热系数值是在垂直于发泡方向的方向上测定的。
注:1)环戊烷/甲酸甲酯
2)正戊烷/甲酸甲酯
3)羟值=440
4)聚(二甲基硅氧烷-烯化氧)
5)三亚乙基二胺-二甘醇溶液
6)二月桂酸二丁基锡
7)当量=137
前面的描述和实施例仅用于说明本发明而不是一种限制。本领域技术人员会容易理解,在本发明的原则和范围之内可进行其他变动。
Claims (34)
1、一种制备异氰酸酯基聚合物泡沫塑料的方法,其特征在于应用一种不含卤素的有机液体作为所述的泡沫塑料的物理发泡剂;所述的有机液体含有常压下的最低沸点为约15℃至约80℃的正共沸混合物,该正共沸混合物由含有至少5个、至多7个碳原子的脂环烃和一种选自下列化合物的化合物组成:含有4个碳原子的脂族醚、含有至少2个、至多5个碳原子的脂族羧酸酯、含有4个碳原子的脂族酮及其混合物。
2、根据权利要求1所述的方法,其中泡沫塑料是聚氨酯泡沫塑料。
3、根据权利要求1所述的方法,其中泡沫塑料是硬质聚氨酯泡沫塑料。
4、根据权利要求1所述的方法,其中泡沫塑料是连皮软质聚氨酯泡沫塑料。
5、根据权利要求1所述的方法,其中泡沫塑料是改性的异氰脲酸酯泡沫塑料。
6、根据权利要求1所述的方法,其中泡沫塑料是聚氨酯改性的聚异氰脲酸酯泡沫塑料。
7、根据权利要求1所述的方法,其中所述的共沸混合物的最低沸点在约15℃至约45℃的范围内。
8、根据权利要求1所述的方法,其中所述的共沸混合物的最低沸点在约20℃至约40℃的范围内。
9、根据权利要求1所述的方法,其中脂环烃是环戊烷。
10、根据权利要求1所述的方法,其中共沸混合物是环戊烷和甲酸甲酯的混合物。
11、根据权利要求1所述的方法,其中共沸混合物是环戊烷和2-丁酮的混合物。
12、根据权利要求1所述的方法,其中共沸混合物是环戊烷和呋喃的混合物。
13、根据权利要求1所述的方法,其中共沸混合物是环戊烷和乙酸甲酯的混合物。
14、根据权利要求1所述的方法,其中脂环烃是环戊烯。
15、根据权利要求1所述的方法,其中脂环烃是环己烷。
16、根据权利要求1所述的方法,其中脂环烃是环己烯。
17、一种制备异氰酸酯基聚合物泡沫塑料的方法,该方法包括通过一种不含卤素的发泡剂的作用而发泡,该发泡剂是一种常压下的最低沸点为约15℃至约80℃的正共沸混合物,该正共沸混合物由含有至少5个、至多7个碳原子的脂环烃和含有至少2个、至多5个碳原子的脂族羧酸酯组成。
18、根据权利要求17所述的方法,其中所述的正共沸混合物由环戊烷和甲酸甲酯组成。
19、根据权利要求17所述的方法,其中所述的正共沸混合物由环戊烷和甲酸乙酯组成。
20、根据权利要求17所述的方法,其中所述的正共沸混合物由环戊烷和乙酸甲酯组成。
21、根据权利要求17所述的方法,其中所述的正共沸混合物由环己烷和甲酸甲酯组成。
22、一种制备异氰酸酯基聚合物泡沫塑料的方法,该方法包括通过一种不含卤素的发泡剂的作用而发泡,该发泡剂是一种常压下的最低沸点为约15℃至约80℃的正共沸混合物,该正共沸混合物由含有至少5个、至多7个碳原子的脂环烃和含有4个碳原子的脂族酮组成。
23、根据权利要求22所述的方法,其中所述的正共沸混合物由环己烷和2-丁酮组成。
24、根据权利要求22所述的方法,其中所述的正共沸混合物由环己烯和2-丁酮组成。
25、根据权利要求22所述的方法,其中所述的正共沸混合物由环戊烷和2-丁酮组成。
26、根据权利要求22所述的方法,其中所述的正共沸混合物由环戊烯和2-丁酮组成。
27、一种制备异氰酸酯基聚合物泡沫塑料的方法,该方法包括通过一种不含卤素的发泡剂的作用而发泡,该发泡剂是一种常压下的最低沸点为约15℃至约80℃的正共沸混合物,该正共沸混合物由含有至少5个、至多7个碳原子的脂环烃和含有4个碳原子的脂族醚组成。
28、根据权利要求27所述的方法,其中所述的正共沸混合物由环戊烷和呋喃组成。
29、根据权利要求1所述的方法,其中在发泡期间还存在一种成核剂。
30、根据权利要求29所述的方法,其中成核剂是全氟戊烷。
31、根据权利要求29所述的方法,其中每100份(重量)所述的发泡成分成核剂的用量是约1至约10份(重量)。
32、根据权利要求1所述的方法,其中所述的有机液体中共沸组分的重量比在偏离理想共沸混合物约±20%的范围内。
33、根据权利要求1所述的方法,其中所述的有机液体中共沸组分的重量比在偏离理想共沸混合物不超过约±10%的范围内。
34、根据权利要求1所述的方法,其中所述的有机液体中共沸组分的重量比在偏离理想共沸混合物不超过约±5%的范围内。
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