CN1298773C - 硬质聚氨酯泡沫塑料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及低密度硬质聚氨酯泡沫塑料的制备方法和通过所述方法获得的硬质聚氨酯泡沫塑料，其在阻燃性和尺寸稳定性方面优异，其中硬质聚氨酯泡沫塑料的泡孔的长度方向的直径与横向直径之比的平均值为1.0-1.4，密度为20-40kg/m3，它是通过结合水与多异氰酸酯之间的反应而生成的二氧化碳和处在超临界状态、次临界状态或液态下的二氧化碳作为发泡剂，和在混合多异氰酸酯与多元醇组分之前，进一步通过将所述水和处在液态下的所述二氧化碳加入到所述多元醇组分内而制备的。

Description

硬质聚氨酯泡沫塑料的制备方法
发明背景
1.发明领域
本发明涉及聚氨酯泡沫塑料的制备方法。更详细地，本发明涉及阻燃性和尺寸稳定性优异的低密度硬质聚氨酯泡沫塑料的制备方法。
2.相关现有技术的说明
现有技术是日本专利申请特开No.2002-020444。
硬质聚氨酯泡沫塑料特别地在绝缘性和可模塑性方面优异，因此广泛用作用于外壳、冷储存等的绝缘材料或结构材料。通常通过合适的多异氰酸酯与多元醇在发泡剂存在下反应制备所述泡沫塑料。含氯氟烃(hydrochlorofluorocarbon)(HCFC)主要用作用于制备硬质聚氨酯泡沫塑料的发泡剂，但由于HCFC消耗臭氧层导致不可能在将来使用。此外，最近提出氟化烃(HFC)作为HCFC的替代物，它不会消耗臭氧层，但存在更大的温室效应缺点。可提及烃作为HCFC和HFC之外的发泡剂，但它们不实用，因为它们存在爆炸性可燃性和造成亟待解决的安全问题。因此，通常的倾向是使用作为发泡剂的水与多异氰酸酯之间的反应而产生的二氧化碳。然而，当单独使用这种二氧化碳制备硬质聚氨酯泡沫塑料时，存在的缺点是泡沫塑料容易被收缩，因为在形成的泡沫塑料内的二氧化碳朝泡沫塑料外部扩散的速率大于空气进入泡沫塑料内的流入速率，从而降低了在泡沫塑料内部的内压。解决这种问题的方式是已知的，例如通过增加硬质聚氨酯泡沫塑料的密度或通过将部分泡孔开孔从而增加强度。然而，增加密度不仅不经济，而且导致增加冒烟(fuming quantity)，因此难以通过根据JISA1321规定的第3级不燃性实验。另一方面，制造互连泡孔而不是闭孔作为绝缘层是经济的，因为在水与多异氰酸酯之间反应而生成的二氧化碳作为唯一的发泡剂情况下，通过用该二氧化碳制备的硬质聚氨酯泡沫塑料的闭孔中泡沫中的二氧化碳在短时间被空气替换，导致导热性从刚制备时的0.023mW/(m·K)变化为0.035mW/(m·K)。然而，在闭孔含量小于50％时，水蒸汽渗透大。此外，所需的水的体积变大，因为为了降低密度，要求更多的二氧化碳。因此，所形成的硬质聚氨酯泡沫塑料发脆并由于形成过量的脲键导致粘接倾向于变弱。正因为如此，存在与通过单独使用水与多异氰酸酯之间的反应所生成的二氧化碳而形成硬质聚氨酯泡沫塑料的有关的各种问题。
因此，最近，为了进一步改进所形成的硬质聚氨酯泡沫塑料的性能，已提出一种技术，其中除了使用水与多异氰酸酯之间反应而生成的二氧化碳作为发泡剂之外，还结合使用处在超临界流体、次临界流体或液态下的二氧化碳。
例如，日本专利申请特开No.2002-020444公开了使用超细泡孔的泡沫塑料生产装置的生产方法，所述装置配备多个泵送设备(means)，用于计量和传输生产聚氨酯或聚异氰脲酸酯泡沫塑料所必需的原材料组分；多个输送设备，用于将通过泵送设备传输的原材料组分输送到目的位置；和混合原材料组分的混合室，其中流过输送设备的至少一种原材料组分设定为20×102kPa或更高，和在比组分压力高的压力下，使气体连续地溶解在流过输送设备的原材料组分中。特别地，优选的实施方案是所述气体是二氧化碳气体，它也在比临界压力高的压力下被注射到流过输送设备的原材料组分中。此外，在实施例中公开了一种装置，其中存储多异氰酸酯组分的各罐和存储多元醇组分、泡沫稳定剂、催化剂和发泡剂(水)的配混罐与混合室通过管道相连，但它如此设计，以致于作为发泡剂的水事先被配混在多元醇组分内并储存，和在与多异氰酸酯组分反应的时刻，将其混合物通过管道输送到混合室内。
在所述公开出版物中仅描述了通过使用超临界流体、次临界流体或液态下的二氧化碳作为发泡剂，形成超细泡孔的泡沫塑料，其程度为数μm/片到数十μm/片。
另一方面，优选甚至在高温下提供尺寸稳定性的泡沫塑料，因为硬质聚氨酯泡沫塑料广泛用作用于外壳、冰箱等的绝缘材料或结构材料。然而，由于泡孔结构一般地以向上升方向延伸的各向异性形式存在，上升方向与其垂直方向之间的强度不同。因此存在泡孔各向异性越大，尺寸稳定性越低的倾向。
发明概述
本发明的发明人进行了深入的研究，研究各种方法，发现通过使用水与多异氰酸酯之间的反应而生成的二氧化碳和处在超临界状态、次临界状态或液态下的二氧化碳作为发泡剂，在混合多异氰酸酯与多元醇组分之前，进一步通过将所述水和处在液态下的所述二氧化碳与多元醇组分混合，可获得低密度的硬质聚氨酯泡沫塑料，其在阻燃性和尺寸稳定性方面优异，其中硬质聚氨酯泡沫塑料的内部泡孔结构均匀沿各方向延伸，显示出接近球形的各向同性，从而完成了本发明。
附图的简要说明
图1是显示硬质聚氨酯泡沫塑料制备装置的实施方案的视图。
图2A是平行于实施例2的硬质聚氨酯泡沫塑料的上升方向切割的截面图，图2B是垂直于上升方切割的截面图。
图3A是平行于对比例1的硬质聚氨酯泡沫塑料的上升方向切割的截面图，图3B是垂直于上升方向切割的截面图。
发明详述
本发明涉及低密度硬质聚氨酯泡沫塑料的制备方法，其在阻燃性和尺寸稳定性方面优异，其中硬质聚氨酯泡沫塑料的泡孔的长度方向的直径与横向直径之比的平均值为1.0-1.4，密度为20-40kg/m3，它是通过结合水与多异氰酸酯之间的反应而生成的二氧化碳和处在超临界状态、次临界状态或液态下的二氧化碳作为发泡剂，在混合多异氰酸酯与多元醇组分之前，进一步通过将所述水和处在液态下的所述二氧化碳加入到所述多元醇组分内而制备的。特别地，本发明涉及制备方法，其中闭孔含量为70-85％，在25mm厚度处的水蒸汽渗透小于420ng/(m2.S.Pa)。另外，本发明涉及制备方法，其中相对于100重量份多元醇，将用量为5-8重量份的所述水配混到所述多元醇组分内，并且相对于所述多异氰酸酯组分和所述多元醇组分之和，配混用量为0.5-3wt％处于液态的所述二氧化碳。此外，本发明涉及制备方法，其中相对于100重量份所述多元醇，芳族聚酯多元醇的存在量为60-90重量份。本发明更优选涉及制备方法，其中相对于100重量份所述多元醇，配混用量为20-40重量份的阻燃剂。本发明也涉及通过任何上述方法获得的硬质多异氰酸酯泡沫塑料。
在本发明中，通过使用水与多异氰酸酯之间的反应而生成的二氧化碳和处在超临界状态、次临界状态或液态下的二氧化碳作为发泡剂可实现所形成的硬质聚氨酯泡沫塑料在尺寸稳定性方面的改进，但在与多异氰酸酯组分和多元醇组分混合之前，必须设定水和处于液态下的二氧化碳加入到多元醇组分内的时机(timing)。通过事先加入到多元醇组分内可能会观察到下述缺点，这在过去已被证实。也就是说，含水的多元醇组分显示出差的储存稳定性且在相对短的时间内可观察到性能变化，因为多元醇组分，特别是聚酯多元醇具有容易水解的性质。因此，与多异氰酸酯的反应度降低并且可理解的是不可能形成正常的硬质聚氨酯泡沫塑料。由此得出，为了有效防止随时间流逝聚酯多元醇的水解，在本发明中，在混合多异氰酸酯组分和多元醇组分之前，设定水的添加时机。例如，对于制备过程中水的添加时机，当所述用于多元醇组分的所述转移泵从用于多元醇组分的储存罐连接到混合头时，可在转移泵之内安装的加热器的前面设定供水装置，其中在混合头内进行多异氰酸酯组分与多元醇组分的混合。优选地，水的添加时机位于在转移泵之内安装的加热器的前面和正好处于液态的二氧化碳加入到所述转移泵内所处的部分之前或之后。更优选，水的添加时机在处于液态的二氧化碳加入到所述转移泵内之前的管道中。
情况既然如此，则水通过与处于液态下的二氧化碳混合倾向于溶解在多元醇组分内。因此，例如当将处于液态下的二氧化碳加入到所述转移泵内时，通过将水加入到更接近二氧化碳添加点的所述转移泵内，可形成所需的泡沫塑料，因为二氧化碳可容易地溶解在多元醇组分内。
许多泡孔在硬质聚氨酯泡沫塑料内形成，而该硬质聚氨酯泡沫塑料是通过多异氰酸酯与多元醇之间的反应而获得的，硬质聚氨酯泡沫塑料的性能受到泡孔结构影响。泡孔结构通常显示出朝上升方向长且窄延伸的各向异性，然而具有均匀延伸到所有方向的泡孔结构显示出接近球形的各向同性的聚氨酯泡沫塑料甚至在低密度下仍具有强度并在尺寸稳定性方面显示出优异的性能。通过本发明的制备方法形成的硬质聚氨酯泡沫塑料，其泡孔长度方向的直径(L)/横向直径(D)之比落在1.0-1.4范围内，因此显示出各向同性，结构是球形的。若L/D超过1.4，则泡孔结构为长且窄延伸的各向异性，不可能形成在尺寸稳定性方面优异的硬质聚氨酯泡沫塑料。此外，对于在尺寸稳定性方面优异的硬质聚氨酯泡沫塑料来说，泡孔长度方向的直径(L)/横向直径(D)之比优选在1.0-1.2以内。
在本发明中，除了通过使用水与多异氰酸酯之间的反应而生成的二氧化碳之外，还结合处在超临界状态、次临界状态或液态下的二氧化碳作为发泡剂这一事实是非常有利的，因为所形成的泡沫塑料的性能可大大地得到改进。也就是说，处在超临界状态、次临界状态或液态下的二氧化碳在提高多异氰酸酯组分与多元醇组分的混合能力方面具有效果，由此所述两种组分的均匀性得到改进。此外，由于水和作为发泡剂的二氧化碳本身在反应体系内部可处于均匀扩散状态，所以在反应之后形成具有均匀泡孔尺寸的细泡沫塑料。另外，由于可通过单独地添加处于液态下的二氧化碳并进而降低脲键，以降低水量，因此可获得有利的效果如所形成的硬质聚氨酯泡沫塑料的低脆性、改进的粘接等。
根据本发明，使用与处在超临界状态、次临界状态或液态下的二氧化碳结合的水与多异氰酸酯之间的反应而生成的二氧化碳，但更优选使用具有高扩散系数的在超临界状态、次临界状态下的二氧化碳，其在使硬质聚氨酯泡沫塑料的泡沫细方面的活性更大。
基于多异氰酸酯组分和多元醇组分之和，处于液态下的二氧化碳的添加量优选0.5-3wt％，尽管其用量在一定程度上取决于所制备的硬质聚氨酯泡沫塑料的密度以及多异氰酸酯组分和多元醇组分的粘度。由于若二氧化碳的用量超过3wt％，则当多异氰酸酯组分和多元醇组分的混合物从混合头中释放时可出现爆炸性的汽化，除了所制备的硬质聚氨酯泡沫塑料的表面光滑度降低之外，闭孔含量变得小于70％，水蒸汽渗透倾向于增加。另外，若二氧化碳的用量小于0.5wt％，则实际上不能观察到效果，闭孔含量超过85％，因此尺寸稳定性倾向于下降。处于液态下的二氧化碳的更优选的添加量为1-2wt％。
将水加入到多元醇组分中，但在多元醇组分内，添加量优选5-8重量份，基于100重量份的多元醇。当水的添加量小于5重量份时，由于发泡不足导致所形成的硬质聚氨酯泡沫塑料的密度变高，此外，难以通过根据JIS-A-1321规定的第3级不燃性实验。另外，当水的添加量超过8重量份时，形成过量的脲键，和粘接倾向于变低，因为所形成的硬质聚氨酯泡沫塑料变脆。
在本发明中可用的多元醇可以是芳族聚酯多元醇本身或芳族聚酯多元醇与聚醚多元醇的结合。
芳族聚酯多元醇的实例是例如衍生于邻苯二甲酸酐、聚对苯二甲酸乙二酯碎片、对苯二甲酸二甲酯工艺残余物等的多元醇。
聚醚多元醇的实例是例如乙二胺、甲苯二胺、三乙醇胺、曼尼希缩合物等与烯化氧如环氧乙烷、环氧丙烷等加合的氨基多元醇。
在本发明中使用的多元醇组分优选含有60-90重量份芳族聚酯多元醇和40-10重量份聚醚多元醇，基于100重量份芳族聚酯多元醇和聚醚多元醇之和。若芳族聚酯多元醇的含量小于60重量份，则在一些情况下，可能不会通过JIS-A-1321规定的第3级不燃性实验，而若芳族聚酯多元醇的含量超过90重量份时，则倾向于强烈延迟泡沫塑料的硬化。芳族聚酯多元醇的特别优选的含量为70-80重量份。
加入到本发明所使用的多元醇组分内的催化剂的实例是例如胺催化剂如二甲基乙醇胺、三乙二胺、二甲基环己胺、1，2-二甲基咪唑、五甲基二亚乙基三胺、双(2-甲基氨乙基)醚等，和特别地优选发泡催化剂如五甲基二亚乙基三胺、双(2-甲基氨乙基)醚等，其增强异氰酸酯与水的反应。另外，可使用金属催化剂如辛酸铅、二月桂酸二丁基锡等以及异氰脲酸酯催化剂如三(二甲基氨丙基)六氢-s-三嗪、乙酸钾、辛酸钾等。当然可结合使用它们。
在本发明中使用的多异氰酸酯的实例是例如聚亚甲基聚苯基异氰酸酯、4，4′-二苯甲烷二异氰酸酯、2，4-甲苯二异氰酸酯、2，6-甲苯二异氰酸酯、4，6-二甲基-1，3-苯二异氰酸酯、4，4′-二苄基二异氰酸酯、9，10-蒽二异氰酸酯、4，3′-二甲基-4，4′-二苯基二异氰酸酯、二甲苯二异氰酸酯、2，6-二甲基-4，4′-二苯基二异氰酸酯、2，4′-二苯甲烷二异氰酸酯等。用量为1-1.5NCO/OH当量比。
本发明所使用的阻燃剂是磷酸酯如磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、磷酸三氯丙酯等，和添加量优选20-40重量份，基于100重量份多元醇。若添加量小于20重量份，则在一些情况下，难以通过根据JIS-A-1321规定的第3级不燃性实验。磷酸酯等给聚氨酯树脂带来塑性，因此对改进脆性和增加粘接有效，而脆性是用水作为发泡剂形成的硬质聚氨酯泡沫塑料的缺点，但若磷酸酯用量超过40重量份，则由于过度的塑性导致强度倾向于降低。
一般在制备硬质聚氨酯泡沫塑料中使用的任何添加剂，例如聚氧化烯型泡沫塑料稳定剂如聚氧化烯基烷基醚等、硅氧烷型稳定剂如有机硅氧烷等、相容性试剂如氧化乙烯基烷基酚、粘度降低剂、着色剂、稳定剂等当然可在本发明的硬质聚氨酯泡沫塑料的制备方法中使用。
本发明中的“处在次临界状态下的二氧化碳”是指其中压力高于二氧化碳的临界压力，而温度低于临界温度的处在液态下的二氧化碳；或其中压力低于二氧化碳的临界压力，而温度高于临界温度的处在液态下的二氧化碳；或其中温度和压力二者均低于临界点，但接近临界状态，具体地温度高于20℃和压力高于5MPa的二氧化碳。另外，“处在超临界状态下的二氧化碳”表明压力高于二氧化碳的临界压力和温度高于临界温度的二氧化碳。
由于通过上述方法获得的硬质聚氨酯泡沫塑料显示出高的阻燃性和各向同性，其泡孔长度方向的直径/横向直径之比在1.0-1.4以内，比在此以前的制备方法获得的硬质聚氨酯泡沫塑料有较少收缩的危险，因此维持高的尺寸稳定性。此外，由于70-85％的闭孔含量高，因此在25mm厚度处的水蒸汽渗透小于420ng/(m2.S.Pa)。此外，它们作为产品是经济的，因为密度为20-40kg/m3。
用实施例进一步解释本发明，但它不应当限制本发明。
[实施例]
在实施例和对比例中使用的原材料如下。
多异氰酸酯：聚亚甲基聚苯基异氰酸酯(由Nippon PolyurethaneIndustry Co.，Ltd.制造)
多元醇A：聚对苯二甲酸乙二酯型聚酯多元醇(羟值110)
多元醇B：曼尼希型聚醚多元醇(羟值315)
泡沫稳定剂：硅氧烷泡沫稳定剂(获自Nippon Unicar Co.，Ltd.的L5420)
催化剂A：五甲基二亚乙基三胺(Kao Corporation制造的KAOLIZER No.3)
催化剂B：三(二甲基氨丙基)六氢-s-三嗪(由Air Products Inc.制造的Polycat 41)
催化剂C：辛酸铅(由Dainippon Ink and Chemicals Incorporated制造的Pb-Oc)
阻燃剂：磷酸三氯丙酯(由Daihachi Chemical Ltd.制造的TMCPP)
粘度降低剂：碳酸丙烯酯(由Arco Chemical Incorporated制造的PC1000)
接下来，参考图1描述生产硬质聚氨酯泡沫塑料的装置。
来自罐2的多异氰酸酯组分1用通过管4连接的配比泵3计量，并通过加热器18加热到预定温度并通过加热软管19转移到混合头5。另一方面，来自罐12的多元醇组分11用通过管13连接的配比泵14计量，并通过加热器10加热到预定温度的并通过加热软管9转移到混合头5。
在储水罐15内的水用与各泵连锁操作的配比泵7计量，并通过与管13相连的管17引入到多元醇组分内，且与转移至到达混合头5的流动路径内的多元醇组分混合。
在二氧化碳瓶内的处于液态的二氧化碳用与各泵连锁操作的配比泵7计量，并通过与管13相连的管8引入到多元醇组分内，且与转移至到达混合头5的流动路径内的多元醇组分混合。
另外，若在二氧化碳和水的引入位置与混合头之间提供静态混合机，则可改进混合效率。
在50℃和7MPa下，多异氰酸酯组分以及与二氧化碳和水混合的多元醇组分保留在到达混合头5的流动路径内。一旦在混合头5内接触混合，这两种组分以液体状态或泡沫状态形式喷射出，进入空气，然后一旦反应硬化形成硬质聚氨酯泡沫塑料。
根据表1所述的配混配方，通过使用图1所示的装置，混合多元醇组分和多异氰酸酯组分，利用发泡机型号FF1600(由GusmerAdmiral Inc.Ltd.制造)，通过在12mm厚的胶合板和6mm厚的石板上喷射发泡，获得硬质聚氨酯泡沫塑料。在本实例中，多元醇组分和多异氰酸酯组分的加热软管内的温度和压力设定为50℃和7MPa。
此外，根据实施例1-5和对比例1-3，采用其中水储存在储水罐15内并通过管17与转移到管13内的多元醇组分混合的方法。另一方面，根据对比例4，事先将所使用的总水量混合到多元醇组分罐12内，和在静置超过2周之后使用。因此，根据对比例4，不使用储水罐15和泵16。
在喷射发泡的过程中观察泡沫塑料的光滑度，并测量根据上述所得硬质聚氨酯泡沫塑料的密度、闭孔含量、水蒸汽渗透和尺寸稳定性。若表面光滑，则光滑度评价为○，和若表面不规则，则评价为×。通过计量70mm×70mm×20mm的样片测量密度。根据ASTM D2856测量闭孔含量，和根据HJIS Z0208测量水蒸汽渗透。在100℃下静置48小时之后，通过彻底检查样片形状存在的变化，测量高温下的尺寸稳定性，和若检测不到形状变化，则评价为○，和若检测到形状变化，则评价为×。在-20℃下静置48小时之后，通过彻底检查样片形状存在的变化，测量低温下的尺寸稳定性，若检测不到形状变化，则评价为○，和若检测到形状变化，则评价为×。根据JIS A1321，使用厚度为25mm喷射发泡的6mm厚石板组成的样片，进行第3级不燃性实验。考虑电子显微镜测定法的截面图片和测量泡孔长度方向/横向直径之比的平均值，若泡孔长度方向的直径/横向直径之比为1.0-1.4，则泡孔长度方向的直径/横向直径之比的平均值评价为○，若在沿泡沫方向切割泡沫之后，泡孔长度方向的直径/横向直径之比超过1.4，则评价为×。
各实施例和对比例的实验结果见表1。
表1
                      实施例                 对比例
  1   2   3   4   5   1   2   3   4
  多元醇组分   多元醇A   75   75   75   75   75   75   75   75   75
  多元醇B   25   25   25   25   25   25   25   25   25
  泡沫稳定剂   1   1   1   1   1   1   1   1   1
  催化剂A   5   5   5   5   5   5   5   5   5
  催化剂B   1
  催化剂C   3   3   3   3   3   3   3   3   3
  阻燃剂   30   30   30   30   30   30   30   30   30
  粘度降低剂   5   5   5   5   5   5   5   5   5
  多异氰酸酯组分   152   152   152   152   152   152   152   152   152
  二氧化碳(wt％)   1   1.5   0.5   3   1.5   0   1.5   4   1.5
  水(重量份)   6   6   6   5   8   6   3   6   6
  光滑度   ○   ○   ○   ○   ○   ○   ○   × -
  密度(kg/m3)   30.1   27.6   30.9   27   26.5   32   43.8   25.1
  闭孔含量(％)   80.8   80.3   82.4   78.5   81.3   90.3   81.7   61.5
  水蒸汽渗透(ng/(m2.S.Pa))   395   400   388   408   410   200   195   480
  高温尺寸稳定性   ○   ○   ○   ○   ○   ×   ○   ○
  低温尺寸稳定性   ○   ○   ○   ○   ○   ○   ○   ○
  第3级不燃性实验   通过   通过   通过   通过   通过   通过   失败   -
  L/D之比的平均值   ○   ○   ○   ○   ○   ×   ○   ○
沿着发泡方向以及与发泡方向呈直角的横向切割实施例2和对比例1获得的硬质聚氨酯泡沫塑料，用放大约30倍的电子显微镜(由Nippon Electronics K.K.制造的JSM6700NT)观察它们各自的横截面视图。图2示出了实施例2的泡沫塑料，图3示出了对比例1的泡沫塑料。此外，在图2和图3二者中，在(a)中示出了沿发泡方向的横截面，在(b)中示出了与发泡方向呈直角的横向的横截面。
实施例1-5形成的硬质聚氨酯泡沫塑料以具有闭孔含量为70-85％、在25mm厚度处水蒸汽渗透小于420ng/(m2.S.Pa)和密度低至20-40kg/m3的硬质聚氨酯泡沫塑料形式获得。另一方面，对比例1的一些硬质聚氨酯泡沫塑料是其中没有使用处于超临界状态、次临界状态或液态下的二氧化碳的实例，其具有超过85％的闭孔含量和小的水蒸汽渗透系数，但在高温下的尺寸稳定性差，因为泡孔长度方向的直径/横向直径之比的平均值大于1.4。尽管对比例2使用处于超临界状态下的二氧化碳，但其中获得的硬质聚氨酯泡沫塑料没有通过第3级不燃性试验，因为当所使用的水量小于5重量份时，密度高，为43.8kg/m3。尽管对比例3的硬质聚氨酯泡沫塑料的密度可接受，处在25.1kg/m3的低水平上，但当作为发泡剂所添加的二氧化碳量超过3wt％时，因爆炸性汽化导致所形成的硬质聚氨酯泡沫塑料的表面全部不光滑，并且由于闭孔含量小于70％，水蒸汽渗透超过420ng/(m2.S.Pa)。另外，因为显著缺乏表面光滑度，所以不可能进行第3级不燃性试验。此外，在对比例4的条件下，其中水事先加入到多元醇组分内并静置超过2周的时间段，与具有类似组成的对比例2的结果相比，反应进行非常缓慢，不可能评价各种特征，因为24小时之后的收缩大。
图2A和图2B所形成的泡孔显示出接近球形的各向同性，另外，容易看见各泡孔的尺寸接近均匀。另一方面，图3A和图3B所形成的泡孔显示出朝发泡方向长且窄延伸的各向异性，泡孔尺寸或多或少地不均匀。这一结果证明在混合多异氰酸酯组分和多元醇组分之前，将处于液态下的二氧化碳配混到多元醇组分内的方法使得泡孔结构呈球形，从而导致满意的尺寸稳定性。
通过本发明的制备方法可获得具有低密度和高阻燃性以及在尺寸稳定性方面优异的硬质聚氨酯泡沫塑料。另外，本发明制备的硬质聚氨酯泡沫塑料显示出泡孔长度方向的直径/横向直径之比为1.0-1.4，闭孔含量为70-85％，在25mm厚度处的水蒸汽渗透小于420ng/(m2.S.Pa)和密度为20-40kg/m3。

Claims (6)

1.一种低密度硬质聚氨酯泡沫塑料的制备方法，其中硬质聚氨酯泡沫塑料的泡孔的长度方向的直径与横向直径之比的平均值为1.0-1.4，密度为20-40kg/m3，它是通过结合水与多异氰酸酯之间的反应而生成的二氧化碳和处在超临界状态、次临界状态或液态下的二氧化碳作为发泡剂，和在混合多异氰酸酯与多元醇组分之前，进一步通过将所述水和处在液态下的所述二氧化碳加入到所述多元醇组分内而制备的。
2.权利要求1的制备方法，其中闭孔含量为70-85％，在25mm厚度处的水蒸汽渗透小于420ng/(m2.S.Pa)。
3.权利要求1的制备方法，其中相对于100重量份多元醇，将用量为5-8重量份的所述水配混到所述多元醇组分内，和相对于所述多异氰酸酯组分和所述多元醇组分之和，配混用量为0.5-3重量％处于液态的所述二氧化碳。
4.权利要求1的制备方法，其中相对于100重量份所述多元醇，芳族聚酯多元醇的存在量为60-90重量份。
5.权利要求1的制备方法，其中相对于100重量份所述多元醇，配混用量为20-40重量份的阻燃剂。
6.前述权利要求1-5之一的方法获得的硬质聚氨酯泡沫塑料。
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