CN112154166B - 聚氨酯-聚异氰脲酸酯泡沫 - Google Patents

聚氨酯-聚异氰脲酸酯泡沫 Download PDF

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Abstract

聚氨酯‑聚异氰脲酸酯泡沫使用聚醚多元醇制备，所述聚醚多元醇由含有指定比例的环氧乙烷的环氧烷混合物制成。适当的多元醇当量和环氧乙烷含量的选择会引起具有有用特性组合的泡沫的产生。

Description

聚氨酯-聚异氰脲酸酯泡沫
本发明涉及聚氨酯-聚异氰脲酸酯泡沫，其适合用作屋顶和其它构造应用的泡沫板材。
聚氨酯-聚异氰脲酸酯泡沫由于其能够成形为刚性板材的能力、其防火性和其绝热能力而在建筑物应用中是有用的绝热材料。即使在以远低于30kg/m3的密度制造时，其表现也很好。
通过在发泡剂的存在下对多异氰酸酯进行三聚反应来制成聚异氰脲酸酯泡沫。氨基甲酸酯键的并入增加了抗压强度并降低脆性。氨基甲酸酯键通过将一种或多种多元醇添加到泡沫配方中来形成。
聚氨酯-聚异氰脲酸酯泡沫的热特性在一定程度上取决于温度。泡沫往往在大约室温24℃(75℉)下会比在低温下具有更好的k系数(隔热性)。这些泡沫的k系数在4℃(40℉)下可比在24℃下大10％或更大。在更低温度下，可见到k系数的减少甚至更大。
因此，当泡沫隔热材料的每一侧上的温度略高时，如在夏季空调季节期间在建筑物隔热层的每一侧上的温度通常为20℃或更高的情况下，聚氨酯-聚异氰脲酸酯泡沫表现更好。当隔热层一侧或两侧的温度较低时，这些泡沫的性能较差，例如在冬季供暖季节用于制冷区域或建筑物的隔热材料。希望用于在较冷气候中隔绝建筑物和/或隔绝冷藏设施和器具的聚氨酯-异氰脲酸酯泡沫有更好的低温隔热性能。用作建筑物隔热材料的泡沫应在大的温度范围内表现出低的k系数，因此在室外温度的季节性变化中可见到良好的热性能。
一方面，本发明是一种聚氨酯-聚异氰脲酸酯泡沫，其是包含以下的反应混合物的反应产物：一种或多种异氰酸酯反应性材料、多异氰酸酯组分、物理发泡剂、泡沫稳定表面活性剂、至少一种三聚催化剂和至少一种用于异氰酸酯基与水反应的催化剂，其中：
a)大于70重量％的所述异氰酸酯反应性材料是羟基等同官能度为至少3并且羟基当量为至少100但小于400的至少一种聚醚多元醇，其中所述至少一种聚醚多元醇选自环氧乙烷的均聚物、环氧乙烷和环氧丙烷的共聚物以及环氧丙烷的均聚物，并且按所述至少一种聚醚多元醇中存在的氧化烯烃基的组合重量计，所述至少一种聚醚多元醇的平均氧化乙烯含量大于40重量％但小于80重量％以及相应地平均氧化丙烯含量为至少20重量％但小于60重量％，其条件是当所述至少一种聚醚多元醇的平均羟基当量大于200时，所述异氰酸酯反应性材料还包括羟基官能度为至少3和羟基当量小于100的至少一种交联剂，从而使得所组合的所述至少一种聚醚多元醇和所述至少一种交联剂的当量小于200；
b)小于25重量％的所述异氰酸酯反应性材料是聚酯多元醇；
c)水占所述异氰酸酯反应性材料的重量的不超过0.5％；
d)所述多异氰酸酯组分包括一种或多种芳香族多异氰酸酯，所述一种或多种芳香族多异氰酸酯的平均异氰酸酯官能度为至少2.7并且平均异氰酸酯当量为至多150；
e)异氰酸酯指数为200到400；并且
f)所述反应混合物对于每100重量份的所述异氰酸酯反应性材料含有3到9重量份的所述至少一种三聚催化剂。
本发明的泡沫出人意料地表现出在4℃下的k系数极接近于或甚至低于其在24℃下的k系数。这一好处是在实现适当低的产品密度和充分的抗压强度的同时实现的。
至少70重量％的异氰酸酯反应性材料是官能度为至少3和羟基当量为至少100但小于400的至少一种聚醚多元醇。
官能度为至少3并且羟基当量为至少100但小于400的一种或多种聚醚多元醇可占异氰酸酯反应性材料的总重量的至少75％、至少80％、至少85％、至少90％或至少92％。所述聚醚多元醇可占所述异氰酸酯反应性材料总重量的至多95％、至多98％或至多100％。
每种聚醚多元醇的羟基官能度为至少3。每种的官能度可多达8。优选的羟基官能度是3到6或3到4。
一种或多种聚醚多元醇中的每种的羟基当量为至少100但小于400。其优选地为至少120或至少130，并且优选地为至多350、至多250、至多200、至多175、至多165或至多155。出于本发明目的的当量是通过以下来测量的：通过滴定测定多元醇的羟值并通过将56,100除以羟值而将羟值转化为当量。
聚醚多元醇选自环氧乙烷的均聚物、环氧乙烷和环氧丙烷的共聚物以及环氧丙烷的均聚物。一种聚醚多元醇(当使用单一多元醇时)或多种聚醚多元醇(当使用两种或更多种多元醇的混合物时)的平均氧化乙烯含量大于40重量％但小于80重量％。平均氧化乙烯含量可以是至少50％并且不大于70％。相应地，一种或多种聚醚多元醇的平均氧化丙烯含量可以是至少20重量％但小于60重量％，并且可以是30重量％到50重量％。这些百分比是按一种聚醚多元醇(当仅存在一种时)或混合物(当存在两种或更多种时)中存在的氧化烯烃基的组合重量计的，或等效地按在制成一种或多种聚醚多元醇时聚合的环氧乙烷和环氧丙烷的重量比例计的。因为平均氧化乙烯含量和平均氧化丙烯含量处于上述范围内，所以当使用均聚物或环氧乙烷或环氧丙烷的均聚物时，需要两种或更多种聚醚多元醇的混合物。
当至少一种聚醚多元醇的平均羟基当量为200或更大时，异氰酸酯反应性材料还包括至少一种交联剂。在此类情况下，交联剂的存在量使得聚醚多元醇和交联剂组合的当量小于200。一种或多种聚醚多元醇即使在交联剂存在时也占异氰酸酯反应性材料总重量的至少70％。所组合的一种或多种聚醚多元醇和交联剂的当量通过将其组合重量除以每种的当量数的总和来计算。
在一种或多种聚醚多元醇的平均羟基当量小于200的实施例中，交联剂是任选的。
出于本发明的目的，交联剂是每分子含有3个或更多个羟基并且羟基当量小于100的化合物。实例包括甘油、三羟甲基丙烷、三羟甲基乙烷、季戊四醇、赤藻糖醇等以及其羟基当量小于100的烷氧基化物。
异氰酸酯反应性材料的其余部分可包括例如羟基当量为至少100并且不同于上文所描述的那些的一种或多种其它聚醚多元醇(例如当量为400或更大的聚醚二醇或聚醚)；羟基当量小于100的一种或多种二醇；一种或多种聚酯多元醇、水；以及一种或多种伯氨基化合物和/或仲氨基化合物。异氰酸酯反应性材料的其余部分可包括与催化剂或其它成分一起携带的一种或多种溶剂或分散剂。
羟基当量小于100的二醇包括例如乙二醇、二甘醇、三甘醇、丙二醇、二丙二醇、环己烷二甲醇等。如果所述其余部分完全存在，那么这些可占例如异氰酸酯反应性材料的重量的至少0.5％或至少1％，并且例如其至多20％、至多15％、至多10％、至多5％或至多3％。
水(如果存在)占异氰酸酯反应性材料的重量的不超过0.5％，由于水与异氰酸酯基反应，从而消耗了异氰酸酯基，因此使得剩余的可用于三聚以形成异氰脲酸酯基的部分更少。优选的量为0到0.35重量％。
聚酯多元醇(如果存在)占异氰酸酯反应性组分的重量的小于25％。所述聚酯多元醇可占所述异氰酸酯反应性组分的重量的不超过20％、不超过10％或不超过5％。聚酯多元醇可以不存在。
物理发泡剂可以是例如液体或超临界二氧化碳和/或沸腾温度为-5℃到60℃(尤其是10℃到60℃)的有机化合物，如烃、氢氟烃、碳氟化合物、氟氯烃、氢氯氟烃、氢氯氟烯烃、氢氟烯烃或二烷基醚。如正丁烷、异丁烷、正戊烷、异戊烷和环戊烷的烃都是合适的，其任何两种或更多种的混合物也一样合适。物理发泡剂在发泡反应的条件下对异氰酸酯基不具反应性。
发泡剂的用量足以产生具有如下所述的泡沫密度的泡沫。对于每100重量份的异氰酸酯反应性材料，所述发泡剂的合适的量为例如20到50重量份，尤其是35到45重量份。
多异氰酸酯组分包括一种或多种芳香族多异氰酸酯。一种芳香族多异氰酸酯或多种芳香族多异氰酸酯(如果多于一种)具有至少2.7的数均异氰酸酯官能度和至多150的平均异氰酸酯当量。数均官能度优选地为2.7到4，并且更优选地为2.7到3.5。平均异氰酸酯当量优选地为125到150或130到145。示例性芳香族多异氰酸酯包括以下中的一种或多种：间苯二异氰酸酯、2,4-甲苯二异氰酸酯和/或2,6-甲苯二异氰酸酯(TDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)的各种异构体、亚萘基-1,5-二异氰酸酯、甲氧苯基-2,4-二异氰酸酯、4,4'-亚联苯基二异氰酸酯、3,3'-二甲氧基-4,4'-联苯二异氰酸酯、3,3'-二甲基二苯基甲烷-4,4'-二异氰酸酯、4,4',4"-三苯基甲烷三异氰酸酯、聚亚甲基聚苯基异氰酸酯、氢化的聚亚甲基聚苯基异氰酸酯、甲苯-2,4,6-三异氰酸酯及4,4'-二甲基二苯基甲烷-2,2',5,5'-四异氰酸酯。任何一种上述双官能的多异氰酸酯将与一种或多种其它至少三官能的多异氰酸酯混合使用。优选的多异氰酸酯是包括MDI和一种或多种聚亚甲基聚苯基异氰酸酯的聚合MDI产物。优选的聚合MDI产物具有2.7到3.5的数均官能度和130到145的异氰酸酯当量。
多异氰酸酯组分的提供量使得异氰酸酯指数为200到400，尤其是200到300。“异氰酸酯指数”是向形成聚氨酯-聚异氰脲酸酯泡沫的反应混合物所提供的异氰酸酯基与异氰酸酯反应性基团之比的100倍。水被算作具有两个异氰酸酯反应性基团。所有伯氨基(如果存在)都算作单一异氰酸酯反应性基团，即使此类基团可能对异氰酸酯基进行双官能反应。
泡沫稳定表面活性剂有助于使发泡反应混合物稳定，以防坍塌，直到其足够硬化以维持微孔结构(cellular structure)。
合适的表面活性剂包括非离子聚醚表面活性剂，如环氧乙烷/环氧丙烷和环氧乙烷/环氧丁烷嵌段共聚物。这些当中有例如来自陶氏化学公司(The Dow ChemicalCompany)的
Figure BDA0002764255930000051
504。较不优选的是使用阴离子或阳离子表面活性剂。通常，对于每100重量份的异氰酸酯反应性材料，表面活性剂以0.5到10份，尤其是2.5到7份的含量使用。与催化剂一样，表面活性剂可并入到异氰酸酯反应性组分或异氰酸酯组分或这两者中，但最通常并入到异氰酸酯反应性组分中。
异氰酸酯三聚催化剂的实例包括强碱，如碱金属酚盐、碱金属醇盐、碱金属羧酸盐、季铵盐等。此类三聚催化剂的实例包括对壬基酚钠、对辛基酚钠、对叔丁基酚钠、乙酸钠、2-乙基己酸钠、丙酸钠、丁酸钠、辛酸钠、对壬基酚钾、对辛基酚钾、对叔丁基酚钾、乙酸钾，2-乙基己酸钾、丙酸钾、丁酸钾、辛酸钾、三甲基-2-羟丙基铵羧酸盐等。
对于每100重量份的异氰酸酯反应性材料，反应混合物含有3到9份的异氰酸酯三聚催化剂。按相同基准，优选的量为4到8份，并且更优选的量为4到7.5份。催化剂的量是按活性物基准(active basis)计算的，即，不考虑如通常存在于可商购异氰酸酯三聚催化剂产品中的稀释剂和/或溶剂的重量。
本发明的优势在于尽管仅存在这些略微少量的异氰酸酯三聚催化剂，但仍可见到快速固化和良好特性的发展。能够使用低催化剂含量提供许多好处。产物中存在较低量的催化剂残余物，这是有益的，因为这些残余物可能往往会催化解聚合反应并且可能从产物中浸出。催化剂成本也降低了。
存在用于异氰酸酯基与水和/或醇基反应的催化剂。此类催化剂的实例包括叔胺；羧酸锡；有机锡化合物；叔膦；
各种金属螯合物；强酸的金属盐，如氯化铁、氯化锡、氯化亚锡、三氯化锑、硝酸铋和氯化铋；等等。叔胺和锡催化剂一般是优选的。这些催化剂通常以提供20秒或更少、优选地5到15秒的胶凝时间和30秒或更少、尤其是8到20秒的无粘性时间的量使用。对于每100重量份的异氰酸酯反应性材料，所述催化剂的合适的量为例如0.0015到5重量份，优选地0.1到1.5重量份。含锡催化剂通常以接近这些范围的下端的量使用。
代表性叔胺催化剂包括三甲胺、三乙胺、N-甲基吗啉、N-乙基吗啉、N,N-二甲基苯甲胺、N,N-二甲基乙醇胺、N,N,N',N'-四甲基-1,4-丁二胺、N,N-二甲基哌嗪、1,4-二氮杂双环-2,2,2-辛烷、双(二甲基氨乙基)醚、双(2-二甲基氨乙基)醚、4,4'-(氧基二-2,1-乙烷二基)双吗啉、三亚乙基二胺、五甲基二亚乙基三胺、二甲基环己基胺、N-十六基N,N-二甲基胺、N-椰油基-吗啉、N,N-二甲基氨甲基N-甲基乙醇胺、N,N,N'-三甲基-N'-羟乙基双(氨乙基)醚、N,N-双(3-二甲基氨丙基)N-异丙醇胺、(N,N-二甲基)氨基-乙氧基乙醇、N,N,N',N'-四甲基己二胺、1,8-二氮杂双环-5,4,0-十一烯-7、N,N-二吗啉代二乙基醚、N-甲基咪唑、二甲基氨丙基二丙醇胺、双(二甲基氨丙基)氨基-2-丙醇、四甲基氨基双(丙胺)、(二甲基(氨基乙氧基乙基))((二甲基胺)乙基)醚、三(二甲基氨丙基)胺、二环己基甲基胺、双(N,N-二甲基-3-氨丙基)胺、1,2-亚乙基哌啶和甲基-羟乙基哌嗪。
有用的含锡催化剂的实例包括辛酸亚锡、二乙酸二丁基锡、二月桂酸二丁基锡、二硫醇二丁基锡、二烷基锡二烷基巯基酸、氧化二丁基锡、二硫醇二甲基锡、二异辛基巯基乙酸二甲基锡等。
各种任选的成分可包括于反应混合物中。优选的任选成分是阻燃剂。任何阻燃剂可以是固体或液体。示例性阻燃剂包括三聚氰胺、磷化合物、含卤磷化合物(如磷酸三(1-氯-2-丙基)酯)、含铝化合物、溴化化合物、氯化化合物和聚脲。当阻燃剂存在时，阻燃剂的量对于每100重量份的异氰酸酯反应性材料可以是至少1重量份、至少3重量份或至少5重量份，并且可以是例如按相同基准计的至多50重量份、至多25重量份或至多15重量份。
反应混合物可含有一种或多种其它任选的组分，包括例如填料，如滑石、粘土、二氧化硅、碳酸钙、石墨、玻璃、碳黑和塑料(如ABS)粉末；纤维，如玻璃或其它陶瓷、碳、金属或聚合物(如聚酰胺或聚丙烯)；着色剂；杀生物剂；以及防腐剂。
聚氨酯-聚异氰脲酸酯泡沫宜通过混合前述成分并且使多异氰酸酯和异氰酸酯反应性材料反应来制成。温度足够高以使得任何液体物理发泡剂都挥发以形成发泡气体。除了一种或多种多异氰酸酯以外的一些或所有成分可配制成异氰酸酯反应性组分，接着将所述异氰酸酯反应性组分与多异氰酸酯组分组合以产生泡沫。或者，个别成分或各种子组合因此可单独地引入到混合头，在混合头中将其组合并分配以形成泡沫。各种组分可在例如10℃到80℃的温度下组合。优选的温度是15℃到50℃或20℃到40℃。
异氰酸酯反应性材料将在前述温度下与一种或多种多异氰酸酯自发地反应。因此，可以在刚刚提及的任何温度下进行固化，其条件是温度足够高以使任何液体物理发泡剂挥发。例如，组分可在此类温度下组合，并且接着在不施加热量的情况下使其固化。反应一般是放热的，并且因此在固化期间可能发生放热的温度上升。反应的放热热量可提供使物理发泡剂挥发所需的热量中的一些或全部。
在混合之后，可以将反应混合物分配到槽中或分配到传送带上，在此处其膨胀并固化以形成聚氨酯-聚异氰脲酸酯泡沫。泡沫可以至少在垂直方向不受限制地膨胀。
随后，泡沫可经制造以将其切割成特定几何形状或切割成特定尺寸。
聚氨酯-聚异氰脲酸酯泡沫优选地膨胀并固化至18到30kg/m3的泡沫密度。更优选的密度是22到30kg/m3，尤其是25到29kg/m3。本文中所提及的所有泡沫密度是如根据ASTMD-1622所测定的中心密度。如根据ASTM D-1621所测定，泡沫还优选地表现出至少124kPa(18磅/平方英寸)，更优选地124到210kPa(18到30磅/平方英寸)的抗压强度。
如根据ASTM C-518使用24℃的平均板温所测定的，聚氨酯-聚异氰脲酸酯泡沫可表现出不大于29mW/m-°K(0.2BTU/小时-ft2-℉-in)的k系数。k系数可以是至多26mW/m-°K(0.18BTU/小时-ft2-℉-in)。k系数可以是至少20mW/m-°K(0.14BTU/小时-ft2-℉-in)，至少21.5mW/m-°K(0.15BTU/小时-ft2-℉-in)或至少23mW/m-°K(0.16BTU/小时-ft2-℉-in)。
如使用4℃的平均板温所测量的k系数可以位于前述范围内。本发明的一个优势在于，在4℃板温下的k系数最多仅比如在24℃板温下所测得的k系数略大(如，大了至多5％，优选地大了不超过3％)。4℃k系数通常等于或甚至低于24℃k系数。这是本发明的显著优点，特别是在需要泡沫在大范围的外部温度下提供绝热的建筑应用中。
聚氨酯-聚异氰脲酸酯泡沫本身或与一个或多个饰面层一起可用作以绝热材料形式使用的板材。具体应用包括建筑物隔热(如用于使屋顶、天花板、墙壁和/或地板隔热)、人行道和/或道路的垫层以及可进入式(walk-in)冷藏室或冷冻柜的绝热。此类板材中的泡沫可以具有25到300mm的厚度。板材可以具有例如30到300cm的宽度。
聚氨酯-聚异氰脲酸酯泡沫的一个或两个主表面可以覆盖有饰面层，例如金属箔、牛皮纸或其它纸、纤维增强纸、金属箔-纸复合层、塑料膜等。每个饰面层优选地具有至多1mm、优选地至多0.5mm的厚度。
提供以下实例来说明本发明，但并不意欲限制其范围。除非另有指示，否则所有份数和百分比均按重量计。
实例1-2和比较实例A-B
下面的比较样品A是参考聚酯多元醇类泡沫。聚氨酯-聚异氰脲酸酯泡沫实例1和2以及比较样品B由下表1中所列的配方制成。在每种情况下，选择催化剂的量以试图使胶凝时间达到7到10秒的范围内。
多元醇A是通过将66重量％环氧乙烷与34重量％环氧丙烷的混合物聚合到甘油上以产生标称羟基官能度为3并且羟基当量为150的聚醚多元醇而制成的聚醚。
多元醇B是通过将66重量％环氧乙烷与34重量％环氧丙烷的混合物聚合到甘油上以产生标称羟基官能度为3并且羟基当量为334的聚醚多元醇而制成的聚醚。
多元醇C是通过将环氧乙烷均聚到甘油上以产生标称羟基官能度为3并且羟基当量为133的聚醚多元醇而制成的聚醚。
多元醇D是通过将环氧丙烷均聚到甘油上以产生标称羟基官能度为3并且羟基当量为150的聚醚多元醇而制成的聚醚。
多元醇E是通过将66重量％环氧乙烷与34重量％环氧丙烷的混合物聚合到甘油上以产生标称羟基官能度为3并且羟基当量为200的聚醚多元醇而制成的聚醚。
聚酯多元醇是标称羟基官能度为2并且羟基当量为约240的芳香族聚酯多元醇。其由Stepan公司以
Figure BDA0002764255930000102
PS-2352出售。
TCPP是磷酸三(1-氯-2-丙基)酯。
三聚催化剂A是70％辛酸钾于30％二甘醇中的溶液。
三聚催化剂B是70％乙酸钾于30％乙二醇中的溶液。
氨基甲酸酯催化剂是可商购的五甲基二亚乙基三胺。
表面活性剂是可从陶氏化学公司以VorasurfTM 504商购的非离子聚醚表面活性剂。
异氰酸酯是异氰酸酯当量为136.5并且异氰酸酯官能度为3.0的聚合MDI。
表1
Figure BDA0002764255930000101
*比较。1包括一种或多种多元醇、水和三聚催化剂产品中异氰酸酯反应性溶剂的重量。2按异氰酸酯反应性材料的总重量计。3活性催化剂的重量除以异氰酸酯反应性材料的总重量(包括催化剂中溶剂的重量)。
在每种情况下，通过以下来制成泡沫：掺混除了多异氰酸酯以外的所有成分以形成多元醇组分。各自分别将多元醇组分和多异氰酸酯组合物的温度调节至20-25℃的范围内。组分接着通过冲击混合机(impingement mixing machine)混合，并且分配到28×28×15cm的带盖木箱中并在没有施加额外热量的情况下固化。通过将木制的压舌板按压到反应混合物的表面上来确定胶凝时间和无粘性时间。胶凝时间是从表面移开压舌板时聚合物与表面串连的时间。无粘性时间是反应混合物不再在压舌板上留下残余物的时间。使泡沫固化并在室温和环境湿度下调理24小时，之后进行泡沫性能测试。中心泡沫密度是根据ASTMD-1622所获得。抗压强度是根据ASTM D-1621所测量。K系数是根据ASTM C-518所测定。结果如下表2中所指示。
表2
Figure BDA0002764255930000111
*比较。N.D.-未进行。1以在制成一种或多种聚醚多元醇时聚合的所有环氧烷重量的百分比计的氧化乙烯的重量。2按所有异氰酸酯反应性材料(包括催化剂中含有的溶剂)的总重量计。3活性三聚催化剂的重量除以异氰酸酯反应性材料(包括催化剂产品中的溶剂)的总重量。4计算为(24℃k系数-4℃k系数)÷24℃k系数。
比较样品A说明了使用大比例的聚酯多元醇制成的常规聚氨酯-聚异氰脲酸酯泡沫的问题。泡沫密度和抗压强度是可以接受的，在24℃下的k系数也一样可以接受，但是4℃k系数比24℃下的k系数大了12％。
在比较样品B中，聚醚多元醇具有适当的当量、官能度和环氧乙烷含量，但在这种高含量的聚酯多元醇下，在4℃平均板温下可见到较大的k系数减少。在24℃和4℃的平均板温下，绝对值也很高。
实例1和实例2还证明了减少聚酯多元醇的量的好处。当聚酯多元醇的量减少到略小于25％(实例1)时，与24℃k系数相比，在4℃下的k系数仅略有增加。消除聚酯多元醇(实例2)会使4℃k系数实际上变得低于24℃k系数。实例1和2中的每个的24℃k系数都与比较样品A的那些k系数相当并且优于比较样品B。
还应注意，实例1和2的抗压强度至少等于比较样品A的抗压强度。
实例3-4和比较实例C-E
聚氨酯-聚异氰脲酸酯泡沫由下表3中所列的配方制成，并以与先前实例相同的方式进行测试。测试结果如表4中所指示。表4中重复了来自以上测试实例2的结果。
表3
Figure BDA0002764255930000121
*比较。1包括一种或多种多元醇、水和三聚催化剂产品中异氰酸酯反应性溶剂的重量。2活性催化剂的重量除以异氰酸酯反应性材料的总重量(包括催化剂中溶剂的重量)。
表4
Figure BDA0002764255930000131
*比较。N.D.-未进行。1以在制成一种或多种聚醚多元醇时聚合的所有环氧烷重量的百分比计的氧化乙烯的重量。2活性三聚催化剂的重量除以异氰酸酯反应性材料(包括催化剂产品中的溶剂)的总重量。3计算为(24℃k系数-4℃k系数)÷24℃k系数。
这组实验说明了官能度为至少3并且羟基当量为100到小于400的聚醚多元醇中平均氧化乙烯含量的影响。在氧化乙烯含量为0％时，需要大量的三聚催化剂才能在合理的胶凝和无粘性时间下产生泡沫。将氧化乙烯含量增加至略低于40％仍需要接近10％的三聚催化剂。当氧化乙烯含量为50％到78.4％时，产生良好的泡沫需要的三聚催化剂含量低得多。在每种情况下，4℃k系数都极其接近于或甚至低于24℃下的k系数。当氧化乙烯含量为100％时，泡沫密度变得极其高。
实例5和比较样品F
聚氨酯-聚异氰脲酸酯泡沫是由下表5中所列的配方制成，并以与先前实例相同的方式进行测试。测试结果如表6中所指示。表6中重复了来自以上测试实例2的结果。
表5
Figure BDA0002764255930000141
*比较。1包括一种或多种多元醇、水和三聚催化剂产品中异氰酸酯反应性溶剂的重量。2活性催化剂的重量除以异氰酸酯反应性材料的总重量(包括催化剂中溶剂的重量)。
表6
特性 实例5 实例2 比较实例F*
<![CDATA[聚醚多元醇中的EO Wt.％<sup>1</sup>]]> 66 66 66
所组合的聚醚多元醇+交联剂，当量 150 150 200
<![CDATA[三聚催化剂Wt.％<sup>2</sup>]]> 6.85 5.6 3.7
胶凝时间，秒 7 8 10
无粘性时间，秒 9 12 15
<![CDATA[密度，kg/m<sup>3</sup>]]> 25.3 28.7 26.6
k系数，24℃，mW/m-°K 26.8 24.0 23.7
k系数，4℃，mW-m-°K 26.4 23.1 N.D.
<![CDATA[变化％<sup>3</sup>]]> -1.1％ -3.8％ N.D.
抗压强度，kPa 125 145 108
*比较。N.D.-未进行。1以在制成聚醚多元醇时聚合的所有环氧烷重量的百分比计的环氧乙烷的重量。2活性三聚催化剂的重量除以异氰酸酯反应性材料(包括催化剂产品中的溶剂)的总重量。3计算为(24℃k系数-4℃k系数)÷24℃k系数。
实例5证明，如果提供交联剂以使所组合的聚醚和交联剂的当量小于200，则使用稍高当量(334)的聚醚多元醇而实现本发明的有益效果。在这种情况下，由于存在较高当量的材料，可见到抗压强度有所减少。比较样品F示出聚醚多元醇当量过高的影响(在没有交联剂的额外存在的情况下)。泡沫的抗压强度急剧下降。

Claims (10)

1.一种聚氨酯-聚异氰脲酸酯泡沫，其是包含以下的反应混合物的反应产物：一种或多种异氰酸酯反应性材料、多异氰酸酯组分、物理发泡剂、泡沫稳定表面活性剂、至少一种三聚催化剂和至少一种用于异氰酸酯基与水反应的催化剂，其中：
a)大于70重量％的所述异氰酸酯反应性材料是羟基等同官能度为3并且羟基当量为至少100但小于400的至少一种聚醚多元醇，其中所述至少一种聚醚多元醇选自环氧乙烷的均聚物、环氧乙烷和环氧丙烷的共聚物以及环氧丙烷的均聚物，并且按所述至少一种聚醚多元醇中存在的氧化烯烃基的组合重量计，所述至少一种聚醚多元醇的平均氧化乙烯含量大于40重量％但小于80重量％以及相应地平均氧化丙烯含量为至少20重量％但小于60重量％，其条件是当所述至少一种聚醚多元醇的平均羟基当量大于200时，所述异氰酸酯反应性材料还包括羟基官能度为至少3和羟基当量小于100的至少一种交联剂，从而使得所组合的所述至少一种聚醚多元醇和所述至少一种交联剂的当量小于200；
b)小于25重量％的所述异氰酸酯反应性材料是聚酯多元醇；
c)水占所述异氰酸酯反应性材料的重量的不超过0.5％；
d)所述多异氰酸酯组分包括一种或多种芳香族多异氰酸酯，所述一种或多种芳香族多异氰酸酯的平均异氰酸酯官能度为至少2.7并且平均异氰酸酯当量为至多150；
e)异氰酸酯指数为200到400；并且
f)所述反应混合物对于每100重量份的所述异氰酸酯反应性材料含有3到9重量份的所述至少一种三聚催化剂；以及
其中所述聚氨酯-聚异氰脲酸酯泡沫的泡沫密度为20到30kg/m3。
2.根据权利要求1所述的聚氨酯-聚异氰脲酸酯泡沫，如根据ASTM C-518所测量，其表现出在4℃平均板温下的k系数等于或低于在24℃平均板温下的k系数。
3.根据任一前述权利要求所述的聚氨酯-聚异氰脲酸酯泡沫，其中至少90重量％的所述异氰酸酯反应性材料是所述至少一种聚醚多元醇。
4.根据权利要求3所述的聚氨酯-聚异氰脲酸酯泡沫，其中至少95重量％的所述异氰酸酯反应性材料是所述至少一种聚醚多元醇。
5.根据权利要求1或2所述的聚氨酯-聚异氰脲酸酯泡沫，其中不超过5重量％的所述异氰酸酯反应性材料是聚酯多元醇。
6.根据权利要求1或2所述的聚氨酯-聚异氰脲酸酯泡沫，其中所述异氰酸酯反应性材料不含聚酯多元醇。
7.根据权利要求1或2所述的聚氨酯-聚异氰脲酸酯泡沫，其中所述三聚催化剂包括至少一种碱金属羧酸盐。
8.根据权利要求1或2所述的聚氨酯-聚异氰脲酸酯泡沫，其中所述反应混合物对于每100重量份的所述异氰酸酯反应性材料含有4到8重量份的所述至少一种碱金属羧酸盐。
9.根据权利要求1或2所述的聚氨酯-聚异氰脲酸酯泡沫，其中所述反应混合物包括至少一种阻燃剂。
10.一种板材，其包含根据任一前述权利要求所述的聚氨酯-聚异氰脲酸酯泡沫，和其涂覆至所述聚氨酯-聚异氰脲酸酯泡沫的至少一个表面上的饰面材料。
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