CN1827673A - 用于制造聚氨酯泡沫的纳米粒子 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于制造聚氨酯泡沫的包含纳米粒子的成核剂，涉及包含纳米粒子的聚氨酯泡沫、所述成核剂在制造聚氨酯泡沫中的用途、使用该成核剂来控制泡孔结构的方法、制造聚氨酯泡沫的方法、和包含独立的单个组分的实施该方法的系统。

Description

用于制造聚氨酯泡沫的纳米粒子
技术领域
本发明涉及一种用于制造聚氨酯泡沫(PU泡沫)的包含纳米粒子的成核剂，涉及包含纳米粒子的聚氨酯泡沫、该成核剂在制造聚氨酯泡沫中的用途、使用该成核剂来控制泡孔结构的方法、制造聚氨酯泡沫的方法、以及包含独立的单个组分的实施该方法的系统。
背景技术
为了本发明的目的，纳米粒子是粒度远小于1微米的粒子。纳米粒子已经用于各种应用中。因此其在表面涂层工业中被用作添加剂，以在不影响透明度的情况下提高硬度/耐擦伤性。此外，二氧化钛纳米粒子有抗菌活性。氧化锌和二氧化钛纳米粒子可以用于UV保护。
纳米技术，即对纳米范围内的结构进行研究和利用的技术长期以来就已经与PU泡沫的制造相关联。首先，聚氨酯的亚结构在纳米级上通常是非均相的(在硬质和软质部分内相分离)。纳米技术的分析方法(例如，原子力显微镜)在此被广泛用于分析。其次，纳米粒子也已经按照类似于广泛使用的微米粒子填料的方式用作PU泡沫的填料。当使用微米粒子时，已发现在高浓度的微米粒子下(通常为5-20重量％)泡孔结构变得更细致。这些高浓度微米粒子的加入通常导致PU泡沫的机械性质(硬度、弹性)发生变化。这些变化通常是不希望出现的(例如弹性下降)。特定的纳米粒子，具体地说是插层式层状硅酸盐也被反复用于PU泡沫中。但其中没有观察到明显更高的泡孔密度。
现有技术中，纳米粒子迄今已经与其它组分如稳定剂及用于制造聚氨酯泡沫的其它原料进行混合。当使用常规的成核剂(例如，多元醇聚合物或矿物微米粒子)时，迄今仅观察到泡孔结构的细度有轻微提高(泡孔数/厘米增加少于20％)，或者必须使用高浓度的成核剂。
因此，为了对泡孔结构产生显著影响，迄今为止已知用于PU泡沫的颗粒成核剂通常必须以至少10重量％的量存在于聚氨酯泡沫中。然而在载气热塑性聚合物的熔体挤出法中，成核剂(包括纳米粒子)的使用是很广泛的。但是，该方法与PU发泡是不可比的。因此，在一方面，热塑性聚合物借助外发泡剂按纯物理过程发泡，而另一方面在PU泡沫的制造中，化学反应导致热固性聚合物网络的形成。在这种情况下，最重要的发泡剂是由水与异氰酸酯反应所形成的二氧化碳。此时，PU泡沫的形成对成核剂提出了不同的要求。
X.Han等人在Polymer Engineering and Science，2003年6月，43卷第6期第1261-1275页的文章中描述了聚苯乙烯纳米复合材料以及由这些材料组成的发泡材料。这些发泡材料是通过共挤出作用使聚苯乙烯和纳米粒子的混合物发泡而得到的。由于纳米粒子的存在，泡孔尺寸稍微减少了约14％。
在“Multiphase Polymers：Blends and Ionomers”(AmericanChemical Society，1989)这本书中“Energy-Abosrbing MultikomponentInterpenetrating Polymer Network Elastomers and Foams”的章节中，D.Klempner等人在第263-308页中描述了聚氨酯泡沫与石墨微米粒子的复合材料。
在Joumal of Cellular Plastics，38卷，2002年5月第229-240页的文章中，I.Javni等人描述了聚氨酯泡沫与SiO2纳米粒子的复合材料，其中纳米粒子的重量比为至少5重量％。
在会刊-Polyurethanes Expo，Columbus，OH，美国，2001年9月30日-10月3日第239-244(出版者：Alliance for the PolyurethanesIndustry，Arlington，Va.)中，B.Krishnamurthi等人在其文章中描述了聚氨酯泡沫与团簇物(clusters)的复合材料，其中根据所用的多元醇，使用至少5重量％的团簇。这些团簇物处在微米范围内，但却是由纳米粒子组成。所述纳米粒子为层状硅酸盐。
WO 03/059817 A2中描述了聚氨酯泡沫和纳米粒子的复合材料。其中纳米粒子的比例为至少2.5重量％。
US 2003/0205832 A1中描述了聚氨酯泡沫和纳米粒子的复合材料，但其中由于使用了纳米粒子而使每厘米的泡孔数仅增加约26％。
EP 0857740 A2中描述了聚氨酯泡沫和微米粒子的复合材料。
WO 01/05883 A1中描述了聚氨酯系弹性体和纳米粒子的复合材料。
US 6121336 A中描述了聚氨酯泡沫和含SiO2气凝胶微米粒子的复合材料。
RU 2182579 C2中描述了包含泡沫和磁性纳米粒子的磁性复合材料，其中纳米粒子的比例为至少2重量％。
EP 1209189 A1中描述了聚氨酯泡沫和含SiO2的纳米粒子的复合材料。
发明内容
本发明的目的是通过使用非常少量的成核剂，在不显著改变PU泡沫机械性能的情况下制造泡孔结构明显更细的聚氨酯泡沫。
在第一个实施方案中，该目的通过用于制造聚氨酯泡沫的成核剂来实现，其中所述成核剂包含：
a)平均直径为1-400nm、但典型地为1-200nm的0.5-60重量％的纳米粒子，
b)0.5-99.5重量％的分散剂，和
c)0-99.0重量％的溶剂，
以上每种情况下都是基于成核剂的总量。
令人吃惊地，由于使用本发明的成核剂，因而能够观察到显著的泡孔细化作用(泡孔的细度提高)。尽管所用的成核剂仅为基于用于聚氨酯泡沫所有原料的0.01-5重量％，但在聚氨酯泡沫中每厘米增多的泡孔仍可达＞70％，通常甚至＞90％。
在碳酸钙微米粒子与AerosilOx 50纳米粒子分散体的直接比较中还可以观察到纳米粒子显著增大的活性。即使非常少量的纳米粒子分散体(0.5-1.0重量份)也能产生细小得多的泡沫。在附图中对两种泡孔细化添加剂进行了比较。在纳米粒子的情况下使用30％的分散体。碳酸钙以纯态(Fluka，平均粒度：约1.5微米)的形式使用。如所提供的图中所示，以所用固体的量为基准，纳米材料的活性高出约3倍。
为了本发明的目的，在聚氨酯泡沫的制造过程中成核剂是有利于气泡和泡沫孔成核的添加剂。另一方面，在非发泡热塑性塑料的加工中，成核剂导致熔融物开始出现结晶的温度升高、球晶和结晶部分的生长速率增大、球晶粒度减小。所用成核剂通常为不溶性无机填料，例如金属、金属氧化物、金属盐、硅酸盐、氮化硼或其它无机盐，它们也可以根据本发明来使用。在热塑性聚合物物理发泡的情况下，由于工艺条件(高温、高粘度)的原因而不能使用纳米粒子分散体。相反，此时可以按照与纳米粒子分散体相类似的方式使用粉末形式的纳米粒子。但是在聚氨酯泡沫中，未分散的纳米粒子显示出相对较低的活性，这一点已经由上面提及的参考文献所证实。
令人吃惊地，当所得泡沫暴露于紫外辐射时，使用本发明成核剂还会显著降低所得泡沫的黄化。
此外，本发明成核剂的使用还可影响PU泡沫的燃烧行为。在这里，一些选定的纳米粒子带来了改善的防火特性。为此目的，特别优选使用氧化铝。
与现有技术相反，甚至在非常少量的、优选最高30重量％浓度的纳米分散体(成核剂)时，就已经令人吃惊地观察到泡孔结构非常显著的细化作用(从约10个泡孔/cm到18个泡孔/cm)。
基于成核剂，其中纳米粒子的比例优选为25-35重量％，特别优选为约30重量％。
对成核剂中的纳米粒子的比例进行有利的设定，从而使所得的PU泡沫含有0.01-5重量％，尤其是0.01-1重量％，优选0.25-0.7重量％的纳米粒子(基于泡沫的重量)。
鉴于其使用量之小(基于泡沫的重量，有效地特别优选为约0.6％的纳米粒子)，这种由纳米粒子得到的细化作用大于迄今为止观察到的由所有其它添加剂所产生的作用。此外，该变化的显著性(每厘米多泡孔约80-100％)也不同凡响。
与现有技术中使用纳米粒子相反，本发明还额外使用分散剂。这里，在纯分散剂中以及在分散剂和溶剂(例如，水)的混合物中使用纳米粒子分散体时都观察到了效果。因此，其优点是该分散剂还可与溶剂相同。很明显，使用分散剂会产生非常细小和稳定的纳米粒子分散体。否则就会在PU发泡过程中形成活性低得多的聚集体。当使用包含例如金属氧化物，特别优选二氧化硅、氧化锌、氧化铝(碱性)、氧化铝(中性)、氧化锆和氧化钛的纳米粒子时，观察到了与之相当的效果。为了本发明的目的，纳米粒子最好不是层状硅酸盐类，因为它们会显著增大成核剂的粘度，成核剂可能因此在变得过分糊状之前只能含有少部分的纳米粒子，并因此不能够再用于制造聚氨酯泡沫。炭黑纳米粒子没有显示出如金属氧化物那么强的效果，并且会导致泡沫变色。因此，本发明的纳米粒子优选不包含碳黑和/或黑糊浆。由纳米粒子导致的不均匀性与大的表面积(小的粒度)相结合看来是最为重要的。纳米粒子的作用可能归因于改善的成核作用/核的形成。
有利的是，所述成核剂不含常规的PU泡沫稳定剂，所以纳米粒子可以更好地分散开。
在本发明使用的纳米粒子中，初级粒子的平均粒径优选在10-200nm、更优选在10-50nm的范围内。在单独的纳米粒子分散体中使用分散剂的目的是：在分散过程中尽可能达到这种较低的初级粒子粒径，并且稳定纳米粒子分散体。
为了在分散剂或分散剂与溶剂的混合物中得到希望的纳米粒子的细小分散体，除了使用适当的分散剂外，将剪切能量引入到纳米粒子分散体中也是有益的。因此，优选将成核剂的纳米粒子部分地、多数地或者最好是完全地解聚集。
本领域的技术人员可以使用各种分散装置来制备纳米分散体。在最简单的情况下，通过在Dispermats中引入剪切能量而得到纳米粒子的分散体，而且通过纳米分散体粘度的降低可以看到所选分散剂的有效性。在实验室中已经发现，在得自LAU GmbH的ScandexLAU分散器DAS 200中分散10小时对过筛将特别有效。在实践中，纳米分散体的大规模工业化生产可以通过使用Ultraturrax、球磨机，或者为了得到特别细的分散体使用湿喷射磨机(wet jet)来进行。上述分散原理没有穷尽列举，因此不应构成对这些方法的限制，通过这些方法可制造出作为成核剂而用于聚氨酯泡沫中的纳米分散体。
分散剂/乳化剂与PU泡沫稳定剂之间的区别是很重要的。两组物质都包含具表面活性的表面活性剂。分散剂/乳化剂通常具有聚合物骨架，该聚合物骨架带有对纳米粒子具有亲合力并且优先与纳米粒子发生相互作用的基团，此外还通过有机侧链与周围的基质相容，或者该分散剂/乳化剂具有表面活性的低分子量结构，即在基本为直链的结构中具有亲水-亲脂平衡，其中在所述结构中分子的特定单元对该类型的纳米粒子具有吸引力，而用于PU泡沫的稳定剂具有不同的化学性质，并且典型特征为聚醚硅氧烷。这种聚醚硅氧烷对纳米粒子没有特别的亲合力，并且与分散剂完全不同的是其产生可控的不相容性。除使用分散剂外，优选还可以通过匹配纳米粒子表面上的ξ势能、pH和电荷来稳定纳米粒子。
由于这些原因，现有技术中当在稳定剂存在的条件下在聚氨酯泡沫中使用纳米粒子时，没有获得明显的效果。
根据本发明，优选的是纳米粒子是在质子或非质子溶剂或其混合物中的分散体，所述溶剂有例如水、甲醇、乙醇、异丙醇、多元醇(例如，乙二醇、1，4-丁二醇、1，6-己二醇、双丙甘醇、聚醚多元醇、聚酯多元醇)、THF、二乙醚、戊烷、环戊烷、己烷、庚烷、甲苯、丙酮、2-丁酮、邻苯二甲酸酯、醋酸丁酯、酯类，尤其是甘油三酯和植物油、磷酸酯、膦酸酯、还有二元酯，或者稀酸，例如盐酸、硫酸、醋酸或磷酸，特别优选多元醇。液化的或者超临界二氧化碳也可以用作所述溶剂。特别优选的溶剂为离子液体，例如得自Tego Chemie ServiceGmbH的VP-D 102或LA-D 903和/或水。当没有其它溶剂而是使用离子液体本身时，这组物质还承担分散剂的作用。
离子液体在通常的术语中为在低温(＜100℃)下熔化的盐，而且其代表具有非分子的、离子特性的新液体种类。与传统的盐熔融物不同，离子液体在相对低的温度下就成为液体并且具有相对低的粘度，而传统的盐熔融物为高温熔融的、高度粘稠的和非常腐蚀性的介质(K.R.Seddon J.Chem.Technol.Biotechnol.1997，68，351-356)。
大部分情况下，离子液体包含与例如取代的铵、鏻、吡啶鎓或者咪唑鎓阳离子相结合的阴离子，例如卤化物离子、羧酸根、磷酸根、烷基磺酸根、四氟硼酸根或六氟磷酸根。所提及的阴离子和阳离子只是从大量可能的阴离子和阳离子中选择的一小部分，因此不能要求其完整性，它也不构成任何限制。
因此，上面提及的选自咪唑鎓盐的LA-D 903和选自烷氧基季铵类的VP-D 102只是特别有效组分的实例。
分散剂对于本领域技术人员来说是已知的，例如术语乳化剂、保护胶体、润湿剂和洗涤剂。如果分散剂与溶剂不相同，则本发明的成核剂优选含有1-45重量％、尤其是2-10重量％，特别优选4-5重量％的分散剂。
目前，许多不同的物质都用作用于固体的分散剂。除了非常简单的低分子量化合物如卵磷脂、脂肪酸及其盐和烷基酚乙氧基化物外，更复杂的高分子量结构体也被用作分散剂。在低分子量分散剂中，根据现有技术，经常使用液体酸酯，例如磷酸二丁酯、磷酸三丁酯、磺酸酯、硼酸酯或硅酸衍生物，例如四乙氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷或者缩水甘油氧基丙基三乙氧基硅烷。在高分子量分散剂中，特别广泛使用的是氨基-和酰氨基-官能化的体系。
US-4,224,212 A、EP-02208041 A、WO-00/24503 A和WO-01/21298A中描述了例如基于聚酯改性的聚胺的分散剂。DE-19732251 A中描述了聚胺盐及其作为颜料和填料分散剂的用途。EP 1026178 A中对含有氧化胺基团的马来酸酐共聚物及其作为颜料和填料分散剂的用途进行了描述。使用了具有酸和/或碱基团、还可以以盐的形式的聚丙烯酸酯，其可以通过使相应的单体丙烯酸酯，例如丙烯酸丁酯、丙烯酸、丙烯酸-2-羟乙酯及其烷氧基化产物与其它具有乙烯基双键(例如，苯乙烯或乙烯基咪唑)的单体聚合作用而制得(参考例如，EP 0311157B)。然而，还有关于如何通过在聚合物类似的反应中，用醇或者胺取代烷基，在聚丙烯酸烷基酯上发生酯交换反应制得这种分散剂的描述(参考例如，EP 0595129 B、DE 3906702C、EP 0879860 A)。此外，磷酸酯及其作为分散剂的用途也是已知的，并且在现有技术中有公开。因而，US 4720514 A中描述了一系列烷基酚乙氧基化物的磷酸酯，其可以被有利地用于配制含水颜料分散体。US 6689731 B2中描述了基于聚苯乙烯-聚环氧烷嵌段共聚物的磷酸酯作为分散剂。EP0256427 A中描述了用于类似应用的磷酸酯。从DE 3542441 A中获知了嵌段共聚物的双磷酸单酯及其盐。还描述了其作为分散剂和乳化剂的可能用途。US 4872916 A中描述了基于直链或支链脂肪族环氧烷的磷酸酯作为颜料分散剂的用途。以同样的方式，在US 3874891 A中提及了相应的硫酸酯的用途。叔胺和季铵盐也可以用作分散剂，它们可以另外对在聚氨酯泡沫形成过程中发生的化学反应具有催化活性。此外，所用的分散剂本身也可以对泡沫的形成产生影响。该影响可以包括对用于PU泡沫原料的稳定作用、成核作用、乳化作用、开孔作用或者对外部区域内泡沫的均匀性的作用。
特别优选的分散剂为VP-D 102、LA-D 903、TegoDispers 752W、TegoDispers 650、TegoDispers 651等，所有上述产品都得自TegoChemie Service GmbH的产品目录。
所有上述分散剂也都可以用于本发明的目的。
在进一步的实施方案中，纳米粒子还可以直接加入到用于PU发泡的多元醇中。因此在聚氨酯泡沫的生产过程中，纳米粒子可以直接加入到所用的全部量中，或者加入到一种主要反应物的一部分之中。分散剂可以分别加入或者与纳米粒子一起加入。向稳定剂中加入经分散的纳米粒子(与分散剂一起)也是可以的，但是这种做法不太优选，因为这样会进一步增大稳定剂的已经相对较高的粘度。此外，它将不再能够独立地调整稳定化作用(借助稳定剂的量)及泡孔尺寸(借助纳米粒子分散体的量)。
由于异氰酸酯的反应性，将纳米粒子分散体加入到异氰酸酯中不太可取，虽然这种做法也是可以的。
将纳米粒子分散体加入到阻燃剂中是另一种可能性。
在进一步的实施方案中，本发明的目的通过聚氨酯泡沫来实现，其中所述聚氨酯泡沫的泡孔数为至少10，优选15个泡孔/厘米，并且含有0.01-5重量％的平均直径在1-400nm范围内的纳米粒子。泡孔数可以通过带有刻度的放大镜而人工确定。此处是在三个不同位置对泡孔进行计数然后取平均值。作为另一种选择，可使用黑色毡头笔对泡沫表面进行着色(只是泡孔的最上层)，在平台扫描仪上记录图像，然后使用图像分析程序进行检测。此处要进行欧几里得距离转换和Wasserscheid重组(reconstruction)。图像分析软件给出泡孔的平均Feret直径，从所述直径可以计算出泡孔数。两种确定方法通常给出稍微不同的值(通常差值为约0-2个泡孔)。
本发明的优点是聚氨酯泡沫含有0.01-1重量％，非常优选0.15-0.74重量％的纳米粒子。
纳米粒子的尺寸是通过动态光散射而有利地确定的。这种方法对于本领域的技术人员来说是已知的。附图5中显示了在含有乳化剂TegoDispers 752W的水溶液中的纳米粒子AerosilOx 50(在实施例5中使用)的质量平均粒度分布。可以看出该粒度分布为双峰：除了指示游离的初级粒子(约40-50nm)的相对较小的峰外，还存在许多具有大得多的直径(约100-200nm)的聚集体。游离的初级粒子和纳米范围内的聚集体都与产生本发明的效果有关。
本发明聚氨酯泡沫优选为软质泡沫(基于聚醚多元醇或者聚酯多元醇)、硬质泡沫(基于聚醚多元醇或者聚酯多元醇)或者微孔泡沫。此外，聚氨酯泡沫可以是条块状泡沫或者模制泡沫形式的。本发明聚氨酯泡沫特别优选为软质泡沫。其可以为热固化泡沫、粘弹性泡沫或者HR(高弹性或者冷固化)泡沫。在受到压力时，软质泡沫具有相对较低的变形阻力(DIN 7726)。压缩40％时，压缩应力值通常在2-10kPa的范围内(根据DIN EN ISO 3386-1/2的程序)。软质泡沫的泡孔结构大部分为开孔。本发明聚氨酯泡沫的密度优选为10-80kg/m3，尤其是15-50kg/m3，非常优选为22-30kg/m3(根据DIN EN ISO 845、DIN ENISO 823测量)。
本发明聚氨酯泡沫的透气度优选在0.1-30cm乙醇的范围内，尤其在0.7-10cm乙醇的范围内(通过测量流过泡沫样品的压差而测得)。为此，将5cm厚的泡沫圆盘放置在光滑的表面上。将重量为800g并且具有中心孔(直径：2cm)及软管连接的板(10cm×10cm)放置在泡沫样品上。使8升/分钟的恒定空气流经由中心孔通过泡沫样品。借助位于梯度压力计内的乙醇柱来确定所产生的压差(相对于未受阻的外流)。泡沫越封闭，建立的压差越大，将乙醇柱的表面向下推动的程度就越大，测量的值也就越大。
在进一步的实施方案中，通过使用本发明的用于制造聚氨酯泡沫的成核剂来实现本发明的目的。
本发明的成核剂被有利地用于制造软质泡沫。
在进一步的实施方案中，通过控制聚氨酯泡沫的泡孔结构的方法来实现本发明的目的，所述方法包括在聚氨酯泡沫的生产过程中，在加入二异氰酸酯之前或过程中，加入以聚氨酯泡沫的总量计0.01-5重量％的如上定义的成核剂，并且实质上通过成核剂的量、成核剂中分散剂的量及成核剂中纳米粒子的量和直径来控制泡孔结构。
在本发明方法中，使用基于聚氨酯泡沫总量0.15-4重量％的成核剂是有利的。
在进一步的实施方案中，通过制造聚氨酯泡沫的方法来实现本发明的目的，所述方法至少包括以下步骤：
a)混合100重量份的多元醇、0.2-5重量份的化学发泡剂、0.1-5重量份的稳定剂和0.01-5重量份的如上定义的成核剂，
b)加入30-70重量份的异氰酸酯，和
c)混合所得的组合物。
每100重量份的多元醇使用0.5-1.5重量份，尤其是0.5-1重量份成核剂是有利的。
适当的多元醇为含至少两个对异氰酸酯基团具有反应活性的H原子的多元醇；优选使用聚酯多元醇和聚醚多元醇。这种聚醚多元醇可以通过已知方法制备，例如在作为催化剂的碱金属氢氧化物或者碱金属烷氧化物的存在下，通过加入至少一个含有2或3个结合态的反应性氢原子的引发分子而进行的环氧烷的阴离子聚合；或者在路易斯酸如五氯化锑或氟化硼醚合物存在下、或者借助双金属氰化物催化而进行环氧烷的阳离子聚合反应。适当的环氧烷为在亚烷基中具有2-4个碳原子。实例为四氢呋喃、1，3-环氧丙烷、1，2-或者2，3-环氧丁烷；优选使用环氧乙烷和/或1，2-环氧丙烷。环氧烷可以单独使用、连续交替使用、或者作为混合物使用。可能的起始分子为水或者2-和3-官能度的醇，例如乙二醇、1，2-和1，3-丙二醇、二甘醇、双丙甘醇、丙三醇、三羟甲基丙烷等。多官能的多元醇如糖类也可以用作起始物。
优选聚氧丙烯-聚氧乙烯多元醇的聚醚多元醇具有2-3的官能度，并且数均分子量在500-8000、优选800-3500的范围内。
适当的聚酯多元醇可以由例如具有2-12个碳原子的有机二羧酸、优选具有4-6个碳原子的脂肪族二羧酸与具有2-12个碳原子、优选2个碳原子的多元醇、优选二醇制备。可能的二羧酸为，例如：琥珀酸、戊二酸、己二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、癸烷二羧酸、马来酸、富马酸、邻苯二甲酸、间苯二甲酸和对苯二甲酸。这些二羧酸可以单独或者彼此混合使用。除了游离的二羧酸，还可以使用相应的二羧酸衍生物，例如具有1-4个碳原子的醇的二羧酸单酯和/或二酯，或者二羧酸酐。优选使用琥珀酸、戊二酸和己二酸的二羧酸混合物，其比例为例如20-35/35-50/20-32重量份，特别优选为己二酸。二元和多元醇的实例为乙二醇、二甘醇、1，2-或1，3-丙二醇、双丙甘醇、甲基-1，3-丙二醇、1，4-丁二醇、1，5-戊二醇、1，6-己二醇、新戊二醇、1，10-癸二醇、丙三醇、三羟甲基丙烷和季戊四醇。优选使用1，2-乙二醇、二甘醇、1，4-丁二醇、1，6-己二醇、丙三醇、三羟甲基丙烷或者至少两种上述二醇的混合物，尤其是乙二醇、1，4-丁二醇和1，6-己二醇、丙三醇和/或三羟甲基丙烷的混合物。还可以使用衍生自内酯的聚酯多元醇，例如ε-己内酯，或者羟基羧酸，例如邻-羟基己酸和羟基醋酸。
稳定剂优选包括通常用于聚氨酯泡沫生产的、基于聚二烷基硅氧烷-聚氧化烯共聚物的泡沫稳定剂。这些化合物通常具有例如下述的结构：环氧乙烷和环氧丙烷的长链共聚物连接在聚二甲基硅氧烷基团上。聚二烷基硅氧烷和聚醚部分可以通过SiC键或者通过Si-O-C键合进行连接。从结构上讲，各种聚醚可以在端基处或者在侧基上与聚二烷基硅氧烷键合。所述烷基或者各烷基可以为脂肪族、脂环族或者芳香族烷基。甲基是特别有利的。在进一步的非常有利的实施方案中，苯基作为基团存在于聚醚硅氧烷中。聚二烷基硅氧烷可以为直链或者具有支链。
在这些泡沫稳定剂中，特别有用的是通常具有相对较强的稳定化作用并且用于形成软质、半硬质和硬质泡沫的那些稳定剂。
作为用于PU泡沫的泡沫稳定剂，可以提及的是，例如，得自GE Silicones的L 620、L 635、L 650、L 6900、SC154、SC 155，或者得自Bvk Chemie的Silbyk9000、Silbyk9001、Silbyk9020、SilbykTP3794、SilbykTP3846、Silbyk9700、SilbykTP3805、Silbyk9705、Silbyk9710。还可以使用得自戈尔德施米特股份公司(Goldschmidt GmbH)的泡沫稳定剂BF 2740、B 8255、B 8462、B 4900、B 8123、BF 2270、B 8002、B 8040、B 8232、B 8240、B 8229、B 8110、B 8707、B 8681、B 8716LF。
特别优选的是得自戈尔德施米特股份公司的稳定剂BF 2370。
在本发明的方法中，优选每100重量份的多元醇使用0.5-1.5重量份的稳定剂。
作为用于制造聚氨酯泡沫的化学发泡剂，优选使用与异氰酸酯基团发生反应而释放出二氧化碳的水。水的用量优选为0.2-6重量份，特别优选为1.5-5.0重量份。还可以使用物理作用的发泡剂与水一起或者代替水，所述物理作用的发泡剂为例如二氧化碳；丙酮；烃，例如正戊烷，异戊烷或环戊烷、环己烷；或者卤代烃，例如二氯甲烷、四氟乙烷、五氟丙烷、七氟丙烷、五氟丁烷、六氟丁烷或者二氯单氟乙烷。物理发泡剂的量优选在1-15重量份范围内，尤其为1-10重量份，水的量优选为0.5-10重量份，尤其为1-5重量份。在这些物理作用的发泡剂中，优选为二氧化碳，优选将其与作为化学发泡剂的水组合使用。
可能的异氰酸酯为脂肪族、脂环族、芳脂族的，优选为本领域已知的芳香族多官能异氰酸酯。特别优选按照一定量使用异氰酸酯，以使异氰酸酯基团与异氰酸酯反应性基团的比例在0.8-1.2的范围内。
可以提及的具体实例为：在亚烷基基团上具有4-12个碳原子的亚烷基二异氰酸酯，例如十二烷-1，12-二异氰酸酯、2-乙基四亚甲基-1，4-二异氰酸酯、2-五亚甲基-1，5-二异氰酸酯、四亚甲基-1，4-二异氰酸酯，优选六亚甲基-1，6-二异氰酸酯；脂环族二异氰酸酯，例如环己烷-1，3-和1，4-二异氰酸酯以及这些异构体的任意混合物、1-异氰酸酯基-3，3，5-三甲基-5-异氰酸酯甲基环己烷(IPDI)、六氢化甲苯-2，4-和2，6-二异氰酸酯以及相应异构体的混合物、二环己基甲烷-4，4′、2，2′，-和2，4′-二异氰酸酯以及相应异构体的混合物，优选芳香族二异氰酸酯和多异氰酸酯，例如甲苯-2，4-和2，6-二异氰酸酯及相应异构体的混合物、二苯甲烷-4，4′-、2，4′-和2，2′-二异氰酸酯和相应异构体的混合物、二苯甲烷-4，4′-和2，2′-二异氰酸酯的混合物、多苯基多亚甲基多异氰酸酯、二苯甲烷-4，4′、2，4′-和2，2′-二异氰酸酯与多苯基多亚甲基多异氰酸酯的混合物(粗MDI)，及粗MDI与甲苯二异氰酸酯的混合物。有机二异氰酸酯和多异氰酸酯可以单独或者以其混合物的形式使用。特别优选的是多苯基多亚甲基多异氰酸酯与二苯甲烷二异氰酸酯的混合物，其中二苯甲烷-2，4′-二异氰酸酯的重量比优选＞30％。
还可以有利地使用改性的多官能度异氰酸酯，即，通过有机二异氰酸酯和/或多异氰酸酯的化学反应而得到的产品。可以提及的实例为含有酯、脲、缩二脲、脲基甲酸酯、碳化二亚胺、异氰脲酸酯、脲二酮和/或尿烷基团的二异氰酸酯和/或多异氰酸酯。具体的实例为：改性的二苯甲烷-4，4′-二异氰酸酯、改性的二苯甲烷-4，4′-和2，4′-二异氰酸酯的混合物、改性的粗MDI或者甲苯-2，4-或2，6-二异氰酸酯、含有尿烷基团并且NCO含量为以总重量计43-15重量％，优选为31-21重量％的有机多异氰酸酯，优选芳香族多异氰酸酯，例如，与低分子量二醇、三醇、二亚烷基二醇、三亚烷基二醇或者分子量6000以下、特别是分子量1500以下的聚氧化烯二醇反应形成的产物，并且这些二亚烷基二醇或者聚氧化烯二醇能够单独或者作为混合物使用。可以提及的实例为：二甘醇、双丙甘醇、聚氧乙烯、聚氧丙烯和聚氧丙烯-聚氧乙烯二醇、三醇和/或四醇。同样合适的有含有NCO基团并且NCO含量为以总重量计25-3.5重量％，优选21-14重量％的预聚物，所述预聚物由下述的聚酯多元醇和/或优选聚醚多元醇与二苯甲烷-4，4′-二异氰酸酯、二苯甲烷-2，4′-和4，4′-二异氰酸酯的混合物、甲苯-2，4-和/或2，6-二异氰酸酯或者粗MDI制得。已发现可以使用的、进一步改性的异氰酸酯是含有碳化二亚胺基团和/或异氰脲酸酯环，并且NCO含量为以总重量计43-15重量％、优选为31-21重量％，例如基于二苯甲烷-4，4′、2，4′-和/或2，2′-二异氰酸酯和/或甲苯-2，4-和/或2，6-二异氰酸酯的液体的多异氰酸酯。
改性的多异氰酸酯可以彼此混合或者与未改性的有机多异氰酸酯，例如二苯甲烷-2，4′、4，4′-二异氰酸酯、粗MDI、甲苯-2，4-和/或2，6-二异氰酸酯混合。
已发现特别有用并且因此而优选使用的有机多异氰酸酯为：
甲苯二异氰酸酯、二苯甲烷二异氰酸酯异构体的混合物、二苯甲烷二异氰酸酯和多苯基多亚甲基多异氰酸酯或者甲苯二异氰酸酯与二苯甲烷二异氰酸酯和/或多苯基多亚甲基多异氰酸酯或者预聚物的混合物。在本发明的方法中特别优选使用甲苯二异氰酸酯。
在一个特别优选的方案中，含有二苯甲烷-2，4′-二异氰酸酯的重量比大于20％的二苯甲烷二异氰酸酯异构体的混合物被用作有机和/或改性的有机多异氰酸酯。
还可以将阻燃剂，特别是那些为液体的和/或可溶于一种或多种用于制造泡沫的组分中的阻燃剂加入原料中。优选使用商业的含磷阻燃剂，例如磷酸三甲苯酯、三(2-氯乙基)磷酸酯、三(2-氯丙基)磷酸酯、三(2，3-二溴丙基)磷酸酯、三(1，3-二氯丙基)磷酸酯、四(2-氯乙基)亚乙基二磷酸酯、甲烷膦酸二甲酯、乙烷膦酸二乙酯、二乙醇胺甲基膦酸二乙酯。具有阻燃作用的含卤素和/或含磷的多元醇和/或三聚氰胺也同样适用。此外还可以使用三聚氰胺。基于多元醇组分的阻燃剂用量优选不超过35重量％，优选不超过20重量％。G.Oertel(编者)：“Kunststoff-Handbuch”，VII卷，Carl Hanser Verlag，第3版，Munich1993，110-123页中描述了表面活性添加剂和阻燃稳定剂，以及可以同时使用的泡孔调节剂、反应阻滞剂、稳定剂、阻燃物质、染料和抑制真菌和抑菌物质的更多实例，以及有关这些添加剂的用途和作用方式的细节。
此外，在本发明的方法中可以优选将0.05-0.5重量份，特别是0.1-0.2重量份的催化剂用于发泡反应。这些用于发泡反应的催化剂选自由叔胺组成的组中：[三亚乙基二胺、三乙胺、四甲基丁二胺、二甲基环己基胺、双(2-二甲基氨基乙基)醚、二甲基氨基乙氧基乙醇、双(3-二甲基氨基丙基)胺、N，N，N′-三甲基氨基乙基乙醇胺、1，2-二甲基咪唑、N-(3-氨基丙基)咪唑、1-甲基咪唑、N，N，N′，N′-四甲基-4，4′-二氨基二环己基甲烷、N，N-二甲基乙醇胺、N，N-二乙基乙醇胺、1，8-二氮杂双环[5.4.0]十一碳烯、N，N，N′，N′-四甲基-1，3-丙二胺、N，N-二甲基环己基胺、N，N，N′，N″，N-五甲基二亚乙基三胺、N，N，N′，N″，N-五甲基二亚丙基三胺、N，N′-二甲基哌嗪、N-甲基吗啉、N-乙基吗啉、双(2-吗啉代乙基)醚、N，N-二甲基苄基胺、N，N′，N″-三(二甲基氨基丙基)六氢化三嗪、N，N，N′，N′-四甲基-1，6-己二胺、三(3-二甲基氨基丙基)胺和/或四甲基丙胺]。酸封端的叔胺衍生物也同样适用。在一个特别的实施方案中，使用的胺为二甲基乙醇胺。在进一步的实施方案中，使用的胺为三亚乙基二胺。
在本发明的方法中，优选还可以使用0.05-0.5重量份、尤其是0.1-0.3重量份的用于胶凝反应和三聚反应的催化剂。用于胶凝反应的催化剂选自以下金属的有机金属化合物和金属盐的组中：锡、锌、钨、铁、铋、钛。在特别的实施方案中，使用选自由羧酸锡组成的催化剂。此处特别优选的是2-乙基己酸锡和蓖麻醇酸锡。2-乙基己酸锡对于制造本发明的软质PU泡沫特别重要。还特别优选使用三聚催化剂，例如2-乙基己酸钾和醋酸钾。还优选具有完全或者部分共价结合有机基团的锡化合物。此处特别优选使用二月桂酸二丁锡。
在进一步的实施方案中，本发明的目的是借助实施上述方法的体系而实现的，所述体系包括至少以下组分作为独立的单个组分：
a)如上定义的成核剂，
b)二异氰酸酯，和
c)多元醇，以及生产聚氨酯泡沫所必需的其它组分。
基于所有单个组分全部的本发明的成核剂单个组分的重量比优选在0.01-5重量％，特别是0.2-1重量％范围内。
在工业上，本发明的成核剂可以用于本领域技术人员已知的各种加工体系中。在G.Oertel(编者)：“Kunststoff-Handbuch”，VII卷，CarlHanser Verlag，第3版，Munich 1993，139-192页，及在D.Randall和S.Lee(二者都是编者)：“The polyurethanes Book”J.wiley，第1版，2002中给出了全面的综述。尤其，本发明的成核剂可以用在高压机器中。在进一步的应用中，纳米粒子分散体可以被用在低压机器中。成核剂可以被单独引入到混合室中。在进一步的方案中，本发明的成核剂在进入混合室之前可以混入将要进料到混合室中的组分之一中。与为了发泡而加入的水或者与多元醇的混合是特别有利的。还可以在原材料罐中进行混合。
生产聚氨酯泡沫的设备可以连续或者间歇操作。将本发明的成核剂用于连续发泡是特别有利的。此处，发泡过程可以在水平方向或者垂直方向上进行。在进一步的实施方案中，本发明的纳米粒子分散体可以用于CO2技术。此处，纳米粒子特别有利于非常迅速的成核。本发明的成核剂还特别适合于在反应产物中负载其它气体。
在进一步的实施方案中，还可以在模具中进行发泡。
附图说明
图1所示为各种粒子添加剂(实施例5和碳酸钙)对PU泡沫中泡孔尺寸的影响(以100重量份的多元醇计，人工计数)；
图2所示为各种粒子添加剂(实施例5和碳酸钙)对PU泡沫中泡孔尺寸的影响(以100重量份的泡沫体计，人工计数)；
图3所示为各种粒子添加剂(实施例5和碳酸钙)对PU泡沫中泡孔尺寸的影响(以100重量份的多元醇计，自动计数)；
图4所示为各种粒子添加剂(实施例5和碳酸钙)对PU泡沫中泡孔尺寸的影响(以100重量份的泡沫体计，人工计数)；
图5所示为在含有乳化剂的水溶液中纳米粒子的质量平均粒度分布。
具体实施方式
实施例
使用了以下材料：
所用纳米粒子的特性：
-Alu 1：碱性氧化铝，初级粒子＜20nm，制造商：Degussa
-Alu C：中性氧化铝，初级粒子约13nm，制造商：Degussa(参考水中聚集体，图6)。
-AerosilOx50：二氧化硅，初级粒子约40-50nm，制造商：Degussa
-ZnO 20：未改性的亲水氧化锌，初级粒子＜50nm，制造商：Degussa
所用分散剂的特性：
-TegoDispers 752W：具有梳状结构的马来酸酐共聚物，得自Tego Chemie Service GmbH。
-TegoDispers 650：基于氧化苯乙烯的聚醚，得自Tego ChemieService GmbH
-VP-D-102：得自Tego Chemie Service GmbH的烷氧基-烷基季铵
所用碳酸钙的特性：
沉淀碳酸钙，分析试剂，平均粒度：1-2微米，制造商：Fluka
所用聚合物多元醇VoraluxHL 1061的特性：得自DOW的苯乙烯-丙烯腈聚合物多元醇，OHN＝44。
用于制造试验性软质PU泡沫的通用配方：
-100重量份的多元醇(得自Bayer的DesmophenPU70RE30，OH-No.56)
-4.0重量份的水(化学发泡剂)(在以水作为溶剂的纳米粒子分散体的情况下，此处相应地减少水的用量)
-1.0重量份的PU泡沫稳定剂(得自戈尔德施米特股份公司的TegostabBF2370)
-0.15重量份的用于发泡反应的催化剂(二甲基乙醇胺)
-0.2重量份的用于胶凝化反应的催化剂(Kosmos29，对应于2-乙基己酸锡)
-x重量份的如上定义的成核剂(纳米粒子分散体)/(微米粒子分散体)
-49.8重量份的异氰酸酯(甲苯二异氰酸酯，TDI-80，指数：<105>)
所用量[％总配方]＝纳米粒子分散体的重量份×100/配制物总质量
步骤：
将多元醇、水、催化剂、稳定剂和任选的纳米粒子分散体放置在一个硬纸板杯中，并且使用Meiser盘(在1000rpm下进行60秒)进行混合。随后加入异氰酸酯(TDI-80)，并且在1500rpm下再将混合物搅拌7秒。然后、将混合物加入到箱子(30cm×30cm×30cm)中。在发泡过程中，使用超声测高法测量起发高度。全起发时间就是泡沫达到其最大的起发高度时所经历的时间。沉降是指吹起PU泡沫之后泡沫落回的程度。在起发后3分钟时测量作为最大起发高度一部分的沉降。通过蓄压法来测量透气度。
详细的实施例：
对比例1：无纳米粒子的试验
全起发时间：117秒
沉降：+0.3cm
起发高度：29.0cm
泡沫密度：24.4kg/m3
透气度：2.4cm的乙醇
泡孔数(人工计数)：8-9cm-1
泡孔数(借助于泡孔识别软件自动计数)：10.1cm-1
裂断伸长率：188％
裂断拉伸应力：100kPa
压缩永久变形(90％)：-5％
压缩强度(40％)：3.1kPa
对比例2：仅使用1.0重量份分散剂TegoDispers 752W的水溶液(在水中含有4.5％的TegoDispers 752w)的试验
全起发时间：122秒
沉降：+0.0cm
起发高度：29.5cm
泡沫密度：24.0kg/m3
透气度：2.5cm的乙醇
泡孔数(人工计数)：11cm-1
泡孔数(借助于泡孔识别软件自动计数)：10.8cm-1
裂断伸长率：181％
裂断拉伸应力：102kPa
压缩永久变形(90％)：-5％
压缩强度(40％)：3.1kPa
对比例3：仅使用1.0份分散剂TegoDispers 650(100％TegoDispers650)的试验
全起发时间：123秒
沉降：+0.0cm
起发高度：30.0cm
泡沫密度：24.1kg/m3
透气度：3.2cm的乙醇
泡孔数(Am计数)：10cm-1
泡孔数(借助于泡孔识别软件自动计数)：11.6cm-1
裂断伸长率：181％
裂断拉伸应力：95kPa
压缩永久变形(90％)：-5％
压缩强度(40％)：3.2kPa
对比例4：使用1.0重量份碳酸钙(Fluka 21060，在多元醇DesmophenPU70RE30中30重量％)的试验
全起发时间：120秒
沉降：+0.0cm
起发高度：29.8cm
泡沫密度：24.0kg/m3
透气度：3.1cm的乙醇
泡孔数(人工计数)：11cm-1
泡孔数(借助于泡孔识别软件自动计数)：12cm-1
裂断伸长率：139％
裂断拉伸应力：95kPa
压缩永久变形(90％)：-4％
压缩强度(40％)：3.7kPa
对比例5：使用1.0重量份聚合物多元醇VoraluxHL 106的试验
全起发时间：119秒
沉降：+0.0cm
起发高度：29.9cm
泡沫密度：24.2kg/m3
透气度：3.6cm的乙醇
泡孔数(人工计数)：8cm-1
泡孔数(借助于泡孔识别软件自动计数)：11cm-1
裂断伸长率：176％
裂断拉伸应力：94kPa
压缩永久变形(90％)：-5％
压缩强度(40％)：3.0kPa
对比例6：使用1.0份EMIM ES的试验
全起发时间：118秒
沉降：+0.1cm
起发高度：29.6cm
泡沫密度：24.75kg/m3
透气度：1.1cm的乙醇
泡孔数(人工计数)：12cm-1
泡孔数(借助于泡孔识别软件自动计数)：12.8cm-1
裂断伸长率：161％
裂断拉伸应力：103kPa
压缩永久变形(90％)：-5％
压缩强度(40％)：3.6kPa
对比例7：使用1.0份VP-D 102的试验
全起发时间：114秒
沉降：0cm
起发高度：30.0cm
泡沫密度：24.55kg/m3
透气度：1.0cm的乙醇
泡孔数(人工计数)：12cm-1
泡孔数(借助于泡孔识别软件自动计数)：11.9cm-1
裂断伸长率：156％
裂断拉伸应力：94kPa
压缩永久变形(90％)：-5％
压缩强度(40％)：3.4kPa
实施例1：
1.0重量份[Alu C纳米粒子(15重量％)+EMIM ES(85重量％；含有分散剂的离子液体)]
全起发时间：123秒
沉降：+0.4cm
起发高度：27.5cm
泡沫密度：27.2kg/m3
透气度：2.4cm的乙醇
泡孔数(人工计数)：16-17cm-1
泡孔数(借助于泡孔识别软件自动计数)：17.5cm-1
裂断伸长率：100％
裂断拉伸应力：79kPa
压缩永久变形(90％)：-5％
压缩强度(40％)：3.1kPa
实施例2：
1.0重量份的[Alu 1纳米粒子(30重量％)+TegoDispers 752W(4.5重量％)(分散剂)+水(165.5重量％)(溶剂)]
全起发时间：116秒
沉降：+0.1cm
起发高度：29.8cm
泡沫密度：24.1kg/m3
透气度：0.9cm的乙醇
泡孔数(人工计数)：16-17cm-3
泡孔数(借助于泡孔识别软件自动计数)：17.2cm-1
裂断伸长率：155％
裂断拉伸应力：92kPa
压缩永久变形(90％)：-5％
压缩强度(40％)：3.2kPa
实施例3：
1.0重量份的[氧化锌纳米粒子(30重量％)+VP-D102(70重量％)(分散剂)]
全起发时间：110秒
沉降：+0.4cm
起发高度：27.2cm
泡沫密度：27.8kg/m3
透气度：1.9cm的乙醇
泡孔数(人工计数)：17-18cm-1
泡孔数(借助于泡孔识别软件自动计数)：18.2cm-1
裂断伸长率：100％
裂断拉伸应力：82kPa
压缩永久变形(90％)：-5％
压缩强度(40％)：3.2kPa
实施例4：
1.0重量份的[AerosilOx 50(二氧化硅)纳米粒子(30重量％)+TegoDispers 650(70重量％)(分散剂)]
全起发时间：115秒
沉降：+0.3cm
起发高度：27.1cm
泡沫密度：27.4kg/m3
透气度：1.4cm的乙醇
泡孔数(人工计数)：17-18cm-1
泡孔数(借助于泡孔识别软件自动计数：17.5cm-1
裂断伸长率：96％
裂断拉伸应力：76kPa
压缩永久变形(90％)：-5％
压缩强度(40％)：3.1kPa
实施例5：
使用纳米分散体的浓度系列试验
(AerosilOx 50(30重量％)+TegoDispers 752W(4.5重量％)+65.5重量％的水)
  所用纳米粒子分散体的量(30重量％)[以100重量份多元醇计的份数] 0.0 0.01 0.1 0.25 0.5 1.0
  所用纳米粒子分散体的量(30重量％)[泡沫物质的重量％] 0.0 0.0065 0.065 0.16 0.32 0.64
  所用纯纳米粒子的量[泡沫物质的重量％] 0.0 0.002 0.02 0.048 0.096 0.19
  全起发时间[秒]   114   112   115   118   120   120
  沉降[cm]   +0.1   +0.1   0   0   0   0
  起发高度[cm]   29.3   29.6   29.5   29.7   30.2   29.4
  透气度[cm的乙醇]   5.4   5.0   5.1   4.0   4.0   3.1
  泡孔数(人工计数)[cm-1]   9   9   9   10   14   15
  泡孔数(借助于泡孔识别软件自动计数)[cm-1] 9.3 9.8 9.9 11.2 13.0 13.9
实施例6：使用纯碳酸钙微米粒子的浓度系列试验
 所用纯碳酸钙(微米粒子)的量[基于100重量份多元醇计的份数] 0.0 0.01 0.1 0.25 0.5 1.0 5.0
 所用纯碳酸钙(微米粒子)的量[泡沫物质的重量％] 0.0 0.0065 0.065 0.16 0.32 0.64 3.1
 全起发时间[秒]   114   112   114   115   114   118   120
 沉降[cm]   +0.1   0.0   0.0   0.0   0.0   0.0   0.0
 起发高度[cm]   29.3   29.7   29.5   29.5   30.0   30.0   29.8
 透气度[cm的乙醇]   5.4   5.0   5.8   4.4   4.0   3.7   3.2
 泡孔数(人工计数)[cm-1]   9   9   9   10   11   11   14
 泡孔数(借助于泡孔识别软件自动计数)[cm-1] 9.3 9.8 10.2 10.5 10.6 11.9 13.5
用于硬质PU泡沫的通用配方
为了进行下面的比较，通过在可封闭金属模具中对具有以下组成的聚氨酯配制物进行人工发泡而制得硬质泡沫，其中所述金属模具的尺寸为145cm×14cm×3.5cm并且将其加热至45℃：
100.00份    山梨糖醇/甘油-基聚醚多元醇(460mg KOH/g)
2.60份      水
1.50份      二甲基环己基胺
2.0份       稳定剂B 8462
15.00份     环戊烷
198.50份    二苯甲烷二异氰酸酯，异氰酸酯异构体和同系物含量：31.5％)
所得的硬质泡沫通过显微镜目测计数。
对比例8：不含纳米粒子分散体的硬质泡沫
泡沫密度：33kg/m3
导热率：23.8mW/mK
泡孔数(人工计数)：30cm-1
实施例7：含有纳米粒子分散体的硬质泡沫
(纳米粒子Alu C(30重量％)+TegoDispers 752W(4.5重量％)+65.5重量％的水)
泡沫密度：33kg/m3
导热率：22.9mW/mK
泡孔数(人工计数)：45cm-1

Claims (19)

1.一种用于制造聚氨酯泡沫的成核剂，其包含：
a)0.5-60重量％的平均直径为1-400nm的纳米粒子，
b)0.5-99.5重量％的分散剂，和
c)0-99.0重量％的溶剂，
以上每种情况都是基于所述成核剂的总量。
2.权利要求1的成核剂，其中所述纳米粒子的直径在10-200nm、尤其在10-50nm的范围内。
3.权利要求1的成核剂，其中所述分散剂的比例在1-45重量％、尤其在2-10重量％、而且极其优选在4-5重量％的范围内。
4.权利要求1的成核剂，其中所述纳米粒子的比例在25-35重量％的范围内，尤其是约30重量％。
5.权利要求1的成核剂，其中所述纳米粒子包含金属氧化物，尤其是选自以下组中的材料：SiO2、ZnO2、Al2O3、ZrO2或TiO2。
6.权利要求1的成核剂，其不含PU泡沫稳定剂。
7.一种聚氨酯泡沫，其泡孔数为至少10cm-1，并含有0.01-5重量％的平均直径在1-400nm范围内的纳米粒子。
8.权利要求7的聚氨酯泡沫，其泡孔数为至少15cm-1。
9.权利要求7的聚氨酯泡沫，其为软质泡沫、硬质泡沫或者微孔泡沫。
10.权利要求7的聚氨酯泡沫，其密度在10-80kg/m3、尤其在15-50kg/m3、而且极其优选在22-30kg/m3的范围内。
11.权利要求7的聚氨酯泡沫，其透气度在0.1-30cm乙醇、尤其在0.7-10cm乙醇的范围内。
12.权利要求7的聚氨酯泡沫，其纳米粒子的比例在0.01-5重量％、尤其在0.01-1重量％、而且极其优选在0.15-0.74重量％的范围内。
13.权利要求1的成核剂用于制造聚氨酯泡沫的用途。
14.一种控制聚氨酯泡沫的泡孔结构的方法，其包括在聚氨酯泡沫的生产过程中，在加入二异氰酸酯之前，加入以聚氨酯泡沫的总量计0.01-5重量％的权利要求1的成核剂，并且实质上借助于所述成核剂的量、成核剂中分散剂的量及成核剂中纳米粒子的量和直径来控制所述的泡孔结构。
15.权利要求14的控制泡孔结构的方法，其中所述成核剂的加入量为0.15-4重量％。
16.一种制造PU泡沫的方法，其包括至少以下步骤：
a)混合100重量份的多元醇、0.2-5重量份的化学发泡剂、0.1-5重量份的稳定剂和0.01-5重量份的权利要求1的成核剂，
b)加入30-70重量份的二异氰酸酯，和
c)混合所得的组合物。
17.权利要求16的用于制造PU泡沫的方法，其中使用0.5-1.5重量份、尤其是0.5-1重量份的成核剂。
18.一种实施权利要求4的方法的系统，其包括至少以下组分作为独立的单个组分：
a)权利要求1的成核剂，
b)二异氰酸酯，和
c)多元醇，以及生产所述聚氨酯泡沫所必需的其它成分。
19.权利要求20的系统，其中所述成核剂组分的重量占体系总重量的比例在0.01-5重量％、尤其是0.2-1重量％的范围内。
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