DE60002050T3 - Graphit mit niedriger thermischer leitfähigkeit enthaltender offenzelliger polyurethanschaum - Google Patents

Graphit mit niedriger thermischer leitfähigkeit enthaltender offenzelliger polyurethanschaum Download PDF

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft die Herstellung von offenzelligen steifen Polyurethanschäumen mit verbesserten Flammverzögerungseigenschaften, basierend auf dem Einschluss von Aufblätterungsgraphit in den Schäumen.
  • Es gibt zahlreiche Versuche in der Technik die Flammverzögerungseigenschaften von Polymerschäumen zu verbessern.
  • U.S. Patent 5,721,281 betrifft offenzellige poröse Flammverzögerungskunststoffe und Naturprodukte. Die offenzelligen porösen Kunststoffprodukte werden flammverzögernd gemacht durch Beschichten der Zellwand mit einem Flammverzögerungsgemisch aus Verbindungen, enthaltend Phosphor und/oder Bor, Karbonisierungshilfsmittel, Hilfsmittel, Füllstoffe und/oder halogenierte Verbindungen.
  • Ein üblicher Zugang zu für steifen Polyurethanschäumen ist die Aufnahme von halogenierten oder Phosphor enthaltenden Verbindungen in der Zusammensetzung. Ein anderer Zugang ist die Verwendung von Melamin als ein Flammverzögerungsmittel, entweder alleine oder im Kombination mit anderen Flammverzögerungsmitteln. Andere Zugänge umfassen Veränderungen der Molekularstruktur des Polymers, z.B. Polyisocyanuratbildung, oder höhere Konzentrationen aromatischer Einheiten. Derartige Zugänge erfordern im Allgemeinen relativ große Mengen des speziellen Flammverzögerungsmittels. Zum Beispiel offenbart das U.S. Patent 4,221,875 die Verwendung von 20 bis 100 Teilen Melaminpulver pro 100 Teilen der Polyhydroxylverbindungen.
  • Ein anderes Flammverzögerungsmittel, von welchem berichtet worden ist, dass es Schäumen Flammverzögerungseigenschaften verleiht, insbesondere im Bereich der flexiblen Schäume, ist expandierbarer (aufblätternder) Graphit, siehe z.B. die U.S. Patente 4,698,369 und 5,023,280.
  • Trotz der Fülle offenbarter Verfahren zum Erhalten von Flammverzögerungsschäumen besteht weiterhin ein Bedarf zum Verbessern der Feuerverzögerungseigenschaften von Schäumen. Demgemäß ist es ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren bereitzustellen zur Herstellung eines offenzelligen steifen Flammverzögerungsschaumes, welches in der Lage ist, den B2-Test (deutsche Norm DIN-4102 Teil 1, Mai 1998, Baustoffklasse B2) zu bestehen. Ein anderer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Herstellung derartiger Schäume, die Aufblätterungsgraphit als das einzige Flammverzögerungsmittel verwenden. Ein noch weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung von Schäumen, welche den B2-Brandtest bestehen. Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung eines offenzelligen steifen Flammverzögerungsschaumes, der frei von der Verwendung halogenierter Chlorfluorkohlenstoffe oder flüchtiger organischer Verbindungen als Treibmittel ist. Derartige Schäume sind besonders geeignet in Anwendungen, in welchen es gewünscht ist, einen Schaum mit geringer Dichte zu verwenden, der thermische Isoliereigenschaften aufweist und Formstabilität bereitstellen kann.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines offenzelligen steifen Polyurethanschaums, worin die Zellen 300 μm oder weniger aufweisen, durch Umsetzen eines organischen Polyisocyanats mit einem Polyol in der Gegenwart eines Treibmittels, worin das Treibmittel im Wesentlichen aus Wasser besteht, worin eine Wassermenge im Bereich von 4 bis 10 Teilen bezüglich des Gewichts pro 100 Teilen bezüglich des Gewichts von Polyol zugegeben wird, von 0,2 bis 5 Teilen bezüglich des Gewichts eines flüssigen oder festen oberflächenaktiven Organosilikons pro 100 Teilen bezüglich des Gewichts von Polyol, eines Zellöffnungsmittels, eines Urethankatalysators und einer wirksamen Menge eines Aufblätterungsgraphits, wobei der Aufblätterungsgraphit in einer Menge von 2 bis 40 Prozent bezüglich des Gewichts, bezogen auf den Schaum, vorliegt.
  • Die vorliegende Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen eines offenzelligen steifen Polyurethanschaums durch Umsetzen eines organischen Polyisocyanats mit einem Polyol in der Gegenwart eines Treibmittels, eines Zellöffnungsmittels und Aufblätterungsgraphit.
  • Die vorliegende Erfindung ist auch ein Polyurethanschaum mit einer Dichte von 10 bis 45 kg/m3 und einer thermischen Leitfähigkeit von 28 bis 35 mw/mk, worin der Schaum mehr als 50% offene Zellen enthält und 2% oder mehr bezüglich des Gewichts Aufblätterungsgraphit enthält.
  • Die vorliegende Erfindung liefert weiterhin ein Verfahren zum Herstellen derartiger Schäume, worin das Treibmittel im Wesentlichen Wasser ist.
  • Die durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung hergestellten Schäume können den B2-Test bestehen ohne die Notwendigkeit zusätzlicher Flammverzögerungsmittel, wie etwa halogenierte Verbindungen oder Phosphatester. Die Schäume werden daher ohne die Notwendigkeit eines flüchtigen Flammverzögerungsmittels hergestellt. Aufgrund der feinen Zellstruktur haben die Schäume eine geringe thermische Leitfähigkeit, wobei ihre Druckfestigkeit aufrechterhalten bleibt. Schäume mit einer thermischen Leitfähigkeit und hoher Druckfestigkeit sind ideal geeignet für Isolierbaustoffanwendungen. Die Zugabe anderer Flammverzögerungsmittel zu den Schäumen verbessert die Flammverzögerungseigenschaften des Schaumes weiter.
  • Es wurde unerwarteterweise gefunden, dass offenzellige Schäume mit Aufblätterungsgraphit als das einzige Feuerverzögerungsmittel hergestellt werden können, worin die Schäume verbesserte Flammverzögerungseigenschaften aufweisen und weiterhin eine hohe Druckfestigkeit ohne Altern der thermischen Leitfähigkeit im Vergleich mit geschlossenzelligen Standardschäumen aufweisen. Das unerwartete Ergebnis wird erhalten, wenn das Schaumgemisch Zellöffnungsmittel enthält, sodass die Zellgröße 300 μm oder weniger ist. Die Verwendung von Aufblätterungsgraphit als das einzige Feuerverzögerungsmittel erlaubt auch die Herstellung von Flammverzögerungsschäumen, die frei sind von oder verringerte Mengen flüchtiger Verbindungen aufweisen.
  • Polyisocyanate, die zum Herstellen von Polyurethan zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung geeignet sind, umfassen aliphatische und cycloaliphatische und vorzugsweise aromatische Polyisocyanate oder Kombinationen davon, die vorteilhafterweise im Mittel von 2 bis 3,5 und vorzugsweise von 2 bis 3,2 Isocyanatgruppen pro Molekül aufweisen. Ein rohes Polyisocyanat kann ebenfalls in der Praxis dieser Erfindung verwendet werden, wie etwa rohes Toluoldiisocyanat, das durch die Phosgenierung eines Gemischs von Toluoldiamin erhalten wird oder das rohe Diphenylmethandiisocyanat, das durch die Phosgenierung von rohem Methylendiphenylamin erhalten wird. Die bevorzugten Polyisocyanate sind aromatische Polyisocyanate, wie etwa diejenigen, die im U.S. Patent 3,215,652 offenbart sind.
  • Besonders bevorzugte Polyisocyanate zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung sind Polymethylenpolyphenylenpolyisocyanate (MDI). Wie hier verwendet, bedeutet MDI Polyisocyanate, ausgewählt aus Diphenylmethandiisocyanatisomeren, Polyphenylpolymethylenpolyisocyanaten und Derivaten davon, die mindestens zwei Isocyanatgruppen aufweisen. Zusätzlich zu den Isocyanatgruppen können solche Verbindungen auch Carbodiimidgruppen, Uretonimingruppen, Isocyanuratgruppen, Urethangruppen, Allophanatgruppen, Harnstoffgruppen oder Biuretgruppen enthalten. MDI ist erhältlich durch Kondensieren von Anilin mit Formaldeyhd, gefolgt durch Phosgenierung, wobei das Verfahren das sogenannte rohe MDI ergibt. Durch Fraktionieren des rohen MDIs kann polymeres und reines MDI erhalten werden. Das rohe, polymere oder reine MDI kann mit Polyolen oder Polyaminen umgesetzt werden, um modifiziertes MDI zu ergeben. Das MDI weist vorteilhafterweise im Mittel von 2 bis 3,5 und vorzugsweise von 2,0 bis 3,2 Isocyanatgruppen pro Molekül auf. Besonders bevorzugt sind Methylen-verbrückte Polyphenylpolyisocyanate und Gemische davon mit rohem Diphenylmethandiisocyanat, aufgrund ihrer Fähigkeit zum Quervernetzen des Polyurethans.
  • Die Gesamtmenge Polyisocyanurat, die verwendet wird, um den Polyurthanschaum herzustellen, sollte ausreichend sein, um einen Isocyanatreaktionsindex von typischerweise von 60 bis 300 zu ergeben. Vorzugsweise ist der Index größer als 70. Bevorzugter ist der Index größer als 80. Vorzugsweise ist der Index nicht größer als 250. Bevorzugter ist der Index nicht größer als 220. Ein Isocyanatreaktionsindex von 100 entspricht einer Isocyanatgruppe pro Isocyanat-reaktivem Wasserstoffatom, das in dem Wasser und der Polyolzusammensetzung vorliegt.
  • Polyole, die bei der Herstellung von zellulären Schäumen auf Polyisocyanatbasis geeignet sind, umfassen diejenigen Materialien mit 2 oder mehr Gruppen, enthaltend ein aktives Wasserstoffatom, das eine Reaktion mit einem Isocyanat eingehen kann. Bevorzugt unter derartigen Verbindungen sind Materialien mit mindestens zwei Hydroxyl-, primären oder sekundären Amin-, Carbonsäure- oder Thiolgruppen pro Molekül. Verbindungen mit mindestens zwei Hydroxylgruppen pro Molekül sind besonders bevorzugt aufgrund ihrer wünschenswerten Reaktivität mit Polyisocyanaten.
  • Im Allgemeinen umfassen typische Polyole, die zum Herstellen von Polyurethan geeignet sind, diejenigen mit einem mittleren Molekulargewicht von 100 bis 10.000. Derartige Polyole haben vorteilhafterweise auch eine Funktionalität von mindestens 2, vorzugsweise 3 und bis zu 6, vorzugsweise bis zu 8 aktive Wasserstoffatome pro Molekül. Zur Herstellung eines steifen Schaumes ist es bevorzugt, dass das Polyol oder ein Polyolgemisch ein mittleres Molekulargewicht von 100 bis 2.000 und eine mittlere Funktionalität von 2 oder größer, im Allgemeinen im Bereich von 2 bis 8, aufweisen. Bevorzugter sind Polyole oder Polyolgemische, die ein mittleres Molekulargewicht von 150 bis 1.100 aufweisen.
  • Repräsentative Polyole umfassen Polyetherpolyole, Polyesterpolyole, Polyhydroxy-terminierte Acetalharze, Hydroxyl-terminierte Amine und Polyamine. Beispiele dieser und anderer geeigneter Isocyanat-reaktiver Materialien sind vollständiger im U.S. Patent 4,394,491 beschrieben. Bevorzugt sind Polyole, die hergestellt werden durch Zugeben eines Alkylenoxids, wie etwa Ethylenoxid, Propylenoxid, Butylenoxid oder einer Kombination davon, zu einem Initiator von 2 bis 6, vorzugsweise 3 bis 4 aktiven Wasserstoffatomen.
  • Aufgrund der Feuerverzögerungseigenschaften, die mit aromatisch initiierten Polyolen verbunden sind, ist es vorteilhaft, ein aromatisch initiiertes Polyetherpolyol als das Polyol oder ein Teil eines Polyolgemischs zu verwenden. Ergänzend zu den oben beschriebenen Polyolen können Amin-initiierte Polyole verwendet werden. Vorteilhafterweise ist das aromatisch initiierte Polyetherpolyol ein Alkylenoxidaddukt eines Phenol/Formaldehydharzes, das häufig als ein "novolac" Polyol bezeichnet wird, wie etwa in den U.S. Patenten 3,470,118 und 4,046,721 beschrieben, oder ein Alkylenoxidaddukt von Phenol/Formaldehyd/Alkanolaminharz, häufig als "Mannich"-Polyol bezeichnet, wie etwa in den U.S. Patenten 4,883,826; 4,939,182 und 5,120,815 beschrieben.
  • Das Feuerverzögerungsmaterial, das in den Schäumen der vorliegenden Erfindung verwendet wird, ist aufblätternder (expandierbarer) Graphit. Aufblätternder Graphit bzw. Aufblätterungsgraphit ist Graphit, der ein oder mehr Aufblätterungsmittel enthält, sodass eine beachtliche Expansion bzw. Aufdehnung beim Aussetzen unter Hitze auftritt. Aufblätterungsgraphit wird hergestellt durch in der Technik bekannte Verfahren. Im Allgemeinen wird Graphit zuerst mit Oxidationsmitteln, wie etwa Nitraten, Chromaten, Peroxiden oder durch Elektrolyse modifiziert, um die Kristallschicht zu öffnen und dann werden Nitrate oder Sulfate innerhalb des Graphits interkaliert bzw. eingelagert.
  • Die Menge des Aufblätterungsgraphits, die in den Schäumen verwendet wird, um die gewünschten physikalischen Eigenschaften zu ergeben, ist 40% oder weniger bezüglich des Gewichts des fertigen Schaums. Bevorzugter sind 30% oder weniger bezüglich des Gewichts Graphit in dem fertigen Schaum. Am bevorzugtesten sind Schäume, die 20% oder weniger bezüglich des Gewichts Graphit enthalten. Um den B2-Test zu bestehen, enthalten die Schäume im Allgemeinen 2% oder mehr bezüglich des Gewichts Graphit. Bevorzugter sind Schäume, die 3% oder mehr bezüglich des Gewichts Graphit enthalten. Am bevorzugtesten sind Schäume, die 3 bis 10% bezüglich des Gewichts Graphit in dem Schaum enthalten.
  • Gemäß dieser Erfindung werden die Wände der einzelnen Zellen in den Schäumen während dem Schäumungsprozess gebrochen. Der Bruch in den Zellwänden wird durch die Aufnahme eines festen oder flüssigen Zellöffnungsmittels erreicht. Derartige Zellöffnungsmittel sind in der Technik bekannt und sind im Allgemeinen oberflächenaktive Substanzen, wie etwa oberflächenaktive Mittel, Fettsäurepolyole oder Castoröle und Modifikationen davon und Materialien, die eine kritische freie Oberflächenenergie von weniger als 23 mJ/m2 aufweisen, wie im U.S. Patent 5,312,846 beschrieben. Eine Kombination dieser Zellöffnungsmittel kann ebenfalls verwendet werden.
  • Beispiele oberflächenaktiver Substanzen umfassen Verbindungen, die die Homogenisierung der Ausgangsmaterialien unterstützen und sind optional auch geeignet die Zellstruktur zu steuern. Beispiele umfassen Emulgiermittel, wie etwa die Natriumsalze von Fettsäuren, als auch Salze von Fettsäuren mit Aminen, z.B. Diethanolaminoleat, Diethanolaminstearat, Diethanolaminricinoleat, Salze von Sulfonsäuren, z.B. Alkali- oder Amnnoniumsalze von Dodecylbenzolsulfonsäure oder Dinaphthylmethandisulfonsäure und Ricinoleinsäure; Schaumstabilisierungsmittel, wie etwa Siloxanoxalkylenpolymere oder -copolymere und andere Organosiloxane, oxethylierte Alkylphenole, oxethylierte Fettalkohole, Paraffinöle, Castoröl und Ricinoleinsäureester, Türkisch Rotöl und Erdnussöl; als auch Zellsteuerungsmittel, wie etwa Paraffine, Fettalkohole und Dimethylpolysiloxane. Darüber hinaus sind die oligomeren Acrylate mit Polyoxyalkylen- und Fluoralkanseitgengruppen auch geeignet zum Verbessern der Emulgierwirkung, der Zellstruktur und/oder zur Stabilisierung des Schaums. Diese oberflächenaktiven Substanzen werden im Allgemeinen in einer Menge von 0,01 bis 6 Teilen bezüglich des Gewichts basierend auf 100 Teilen bezüglich des Gewichts des Polyols verwendet.
  • Derartige Materialien sind kommerziell verfügbar, z.B. TEGOSTAB B8466, TEGOSTAB B8919, TEGOSTAB 8450 und ORTEGOL 501 von der Th. Goldschmidt AG und das oberflächenaktive Mittel 6164 von OSI Specialities-Witco.
  • Beispiele von festen Materialien, die im U.S. Patent 5,312,846 beschrieben sind, umfassen fluorierte Polymere, wie etwa Poly(hexafluorpropylen), Poly(1,1-dihydroperfluoroctylmethacrylat) und Poly(tetrafluorethylen). Derartige Materialien sind von ICI unter der Marke FLUOROGLIDE erhältlich, einschließlich FL1710 und FL1200 und von Dupont unter der Marke TEFLON, einschließlich TEFLON MP 1100, TEFLON MP 1200, TEFLON MP 1300 und TEFLON MP 1500. Ebenfalls offenbart sind geeignete flüssige Mittel, wie etwa fluorierte organische Verbindungen, die von 3M unter der Marke FLUORINERT vertrieben werden, einschließlich Subtanzen, die als FC-104, FC-75, FC-40, FC-43, FC-70, FC-5312 und FC 170 bezeichnet werden und Substanzen, die von Rhone-Poulenc unter der Marke FLUTEC vertrieben werden, einschließlich Substanzen, die als PP3, PP6, PP7, PP10, PP11, PP24 und PP25 bezeichnet werden.
  • Das Treibmittel besteht im Wesentlichen aus Wasser als das im Wesentlichen einzige Treibmittel. Das Wasser reagiert mit Isocyanat in dem Reaktionsgemisch, um Kohlendioxidgas zu bilden, wobei die Schaumformulierung aufgetrieben wird. Die zugegebene Wassermenge ist im Bereich von 4 bis 10 Teilen bezüglich des Gewichts pro 100 Teilen bezüglich des Gewichts des Polyols. Vorzugsweise wird Wasser im Bereich von 4 bis 8 Teilen und bevorzugter von 5 bis 7 Teilen pro 100 Teilen Polyol zugegeben.
  • Zusätzlich zu den oben genannten kritischen Komponenten ist es häufig wünschenswert, bestimmte andere Bestandteile beim Herstellen zellulärer Polymere zu verwenden. Unter diesen zusätzlichen Bestandteilen sind Katalysatoren, oberflächenaktive Mittel, Konservierungsmittel, Färbemittel, Antioxidationsmittel, Verstärkungsmittel, Quervernetzungsmittel, Kettenverlängerungsmittel, Stabilisierungsmittel und Füllstoffe. Beim Herstellen von Polyurethanschaum ist es im Allgemeinen stark bevorzugt, eine kleinere Menge eines oberflächenaktiven Mittels zu verwenden, um das Schäumungsreaktionsgemisch zu stabilisieren bis es aushärtet. Derartige oberflächenaktive Mittel umfassen ein flüssiges oder festes Organosilikonoberflächenaktives Mittel. Andere weniger bevorzugte oberflächenaktive Mittel umfassen Polyethylenglykolether langkettiger Alkohole, tertiäre Amin- oder Alkanolaminsalze langkettiger Alkylsäuresulfatester, Alkylsulfonsäureester und Alkylarylsulfonsäuren. Derartige oberflächenaktive Mittel werden in Mengen verwendet, die ausreichend sind, um das Schäumungsreaktionsgemisch gegen ein Zusammenfallen zu stabilisieren und zur Bildung großer ungleichmäßiger Zellen. Typischerweise sind 0,2 bis 5 Teile des oberflächenaktiven Mittels pro 100 Teilen bezüglich des Gewichts Polyol ausreichend für diesen Zweck.
  • Ein oder mehr Katalysatoren für die Reaktion des Polyols (und Wasser, falls vorliegend) mit dem Polyisocyanat werden verwendet. Jeder geeignete Urethankatalysator kann verwendet werden, einschließlich tertiäre Aminverbindungen und organometallische Verbindungen. Beispielhafte tertiäre Aminverbindungen umfassend Triethylendiamin, N-Methylmorpholin, N,N-Dimethylcyclohexylamin, Pentamethyldiethylentriamin, Tetramethylethylendiamin, 1-Methyl-4-dimethylaminoethylpiperazin, 3-Methoxy-N-dimethylpropylamin, N-Ethylmorpholin, Diethylethanolamin, N-Cocomorpholin, N,N-Dimethyl-N',N'-dimethylisopropylpropylendiamin, N,N-Diethyl-3-diethylaminopropylamin und Dimethylbenzylamin. Beispielhafte organometallische Katalysatoren umfassen Organoquecksilber-, Organoblei-, Organoeisen- und Organozinnkatalysatoren, wobei Organozinnkatalysatoren unter diesen bevorzugt sind. Geeignete Zinnkatalysatoren umfassen Zinndichlorid, Zinnsalze von Carbonsäuren, wie etwa Dibutylzinndi-2-ethylhexanoat, als auch andere organometallische Verbindungen, wie etwa diejenigen, die in dem U.S. Patent 2,846,408 offenbart sind. Ein Katalysator für die Trimerisierung von Polyisocyanaten, die zu einem Polyisocyanurat führt, wie etwa Alkalimetallalkoxid, kann ebenfalls optional hier verwendet werden. Derartige Katalysatoren werden in einer Menge verwendet, die messbar die Geschwindigkeit der Polyurethan- oder Polyisocyanuratbildung erhöht. Typische Mengen sind 0,001 bis 5 Teile Katalysator pro 100 Teile bezüglich des Gewichts des Polyols. Bevorzugte Katalysatoren sind diejenigen, die ein oder mehrere reaktive Wasserstoffatome enthalten.
  • Alternativ können andere Flammverzögerungsbestandteile, die an sich bekannt sind, zusätzlich zu dem Graphit verwendet werden. Beispiele derartiger Bestandteile umfassen Halogen- oder/und Phosphor-enthaltende Verbindungen, Antimonoxide, Bor-enthaltende Verbindungen oder hydratisierte Aluminiumoxide. Im Allgemeinen wird das zusätzliche Flammverzögerungsmittel, falls es vorliegt, in einer Menge von 5 bis 20 Gew.-% des fertigen Schaumes zugegeben werden. Die Zugabe eines zusätzlichen Flammverzögerungsmittels wird die Graphitmenge, welche zugegeben werden muss, um den B2-Flammtest zu bestehen, beeinflussen.
  • Die Schäume der vorliegenden Erfindung haben im Allgemeinen eine Dichte von 10 bis 45 kg/m3. Vorzugsweise haben die Schäume eine Dichte von 15 bis 35 kg/m3.
  • Beim Herstellen eines Polyurethanschaums werden das Polyol bzw. die Polyole, Polyisocyanat, Perforierungsmittel und andere Komponenten, einschließlich Aufblätterungsgraphit in Kontakt gebracht, gründlich gemischt und man lässt sie expandieren bzw. ausdehnen und zu einem zellulären Polymer aushärten. Es ist häufig günstig, jedoch nicht notwendig, bestimmte der Rohmaterialien vor dem Umsetzen des Polyisocyanats und der aktiven Wasserstoff enthaltenden Komponenten vorzumischen. Zum Beispiel ist es häufig geeignet, das bzw. die Polyole, Treibmittel, oberflächenaktive Mittel, Katalysatoren, Perforierungsmittel, Aufblätterungsgraphit und andere Komponenten, ausgenommen die Polyisocyanate, zu mischen und dann dieses Gemisch mit dem Polyisocyanat in Kontakt zu bringen. In einer bevorzugten Ausführungsform wird der Aufblätterungsgraphit homogen in der Polyolkomponente verteilt. Alternativ können alle Komponenten einzeln in die Mischzone zugeführt werden, worin das Polyisocyanat und das bzw. die Polyole in Kontakt gebracht werden. In einem derartigen Verfahren kann die Dispersion aus Aufblätterunsgraphit in Polyol als ein Konzentrat in dem Polyol durch eine separate Leitung in die Mischzone zugegeben werden. Es ist ebenfalls möglich alles oder einen Teil des bzw. der Polyole in der Abwesenheit von Wasser mit dem Polyisocyanat vorab reagieren zu lassen, um ein Präpolymer zu bilden.
  • Die Schäume, die durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung erzeugt werden, können verwendet werden, wo immer es gewünscht ist einen isolierenden Schaum zu verwenden. Die Schäume sind besonders als thermische Isolierungsmaterialien anwendbar.
  • Die folgenden Beispiele sind angegeben, um die Erfindung zu veranschaulichen und sollten in keiner Weise begrenzend interpretiert werden. Wenn es nicht anders angegeben ist, sind alle Teile und Prozentanteile bezüglich des Gewichts angegeben.
  • BEISPIELE
  • Eine Beschreibung der Rohmaterialien, die in den Beispielen verwendet wurden, ist wie folgt.
    Polyol A ist ein 90:10 Gemisch eines Zucker-initiierten Propylenoxidpolyetherpolyols mit einem Molekulargewicht von 614 und einer Hydroxylzahl von 410 und einem Monopropylenglykol-initiierten Propylenoxidpolyol mit einem Molekulargewicht von 1011.
    Polyol B ist ein aromatisch-initiiertes Propylenoxidpolyetherpolyol mit einer Hydroxylzahl von 196 und einem Molekulargewicht von 945.
    IXOL B251 ist ein halogeniertes Polyetherpolyol, das von Solvay erhältlich ist.
    Saytex RB 70 ist ein Dietherdiol von Tetrabromphthaltanhydrid, das von Albe Marle erhältlich ist.
    RA 640 ist ein Ethylendiamin-initiiertes Propylenoxidpolyol mit einem Molekulargewicht von 350 und einer Hydroxylzahl von 640, das von The Dow Chemical Company erhältlich ist.
    RN 482 ist ein Sorbitol-initiiertes Propylenoxidpolyol mit einem Molekulargewicht von 700 und einer Hydroxylzahl von 480, das von The Dow Chemical Company erhältlich ist.
    B 8466 ist ein oberflächenaktives Mittel auf Silikonbasis, das von der Th. Goldschmidt Chemical Corporation erhältlich ist.
    TEFLON MP1100 ist ein Poly(tetrafluorethylen), das von E. I. DuPont DeNemours and Company erhältlich ist.
    DMMP ist ein flammverzögerndes Dimethylmethylphosphonat, das von Albright & Wilson Ltd. erhältlich ist.
    TCPP ist das Flammverzögerungsadditiv Tris(1-chlor-2-propyl)phosphat, das von Albright & Wilson Ltd. erhältlich ist.
    TEP ist das Flammverzögerungsmittel Triethylphosphat, das von der Bayer AG erhältlich ist.
    Graphit Aufblätterungsgraphit, der in den Beispielen verwendet wurde, war S15-PU120, erhalten von Ajay Metachem, Indien.
    Desmorapid DB ist ein Dimethylbenzaminkatalysator, der von der Bayer AG erhältlich ist.
    POLYCAT 5 ist ein Pentamethyldiethylentriaminkatalysator, der von Air Products and Chemicals, Inc. erhältlich ist.
    M229 ist ein polymeres MDI, das von The Dow Chemical Company erhältlich ist.
  • Ein Basispolymergemisch wurde hergestellt durch Mischen der folgenden in Gewichtsteilen angegebenen Komponenten:
    13 Polyol A; 24,4 Polyol B, 9,75 RA 649; 4,14 RN482; 6,5 Glycerin, 1,58 B8466; und 1,86 MP1100 C.
  • In einen Becher wurde das Basispolyol gegeben und dann wurden zusätzliche Flammverzögerungsmittel zugegeben. Wasser und Katalyator wurden dann zu dem obigen Gemisch gegeben und vorsichtig gemischt. Isocyanat wurde zugegeben und das Gemisch wurde für 10 Sekunden bei 3000 UPM gerührt und dann in eine 50 × 35 × 15 cm Kastenform gegossen. Die Charakteristik des mit variierenden Komponenten erzeugten Schaums ist in Tabelle I angegeben. Um den B2-Flammtest gemäß Messung durch die Deutsche Norm DIN-4102 Teil 1, Mai 1998, Baustoffklasse B2 zu bestehen, muss die Flamme weniger als 15 cm sein.
  • TABELLE I
    Figure 00140001
  • Die Ergebnisse zeigen (Beispiel 6), dass die Zugabe von Graphit als das einzige Feuerverzögerungsmittel in einer Menge von 8% bezüglich des Gewichts des Schaumes so wirkungsvoll beim Verringern der Flamme, die während dem B2-Test erzeugt wurde, war wie ein Referenzschaum der Standardfeuerverzögerungsmittel enthielt. Die Verwendung von Graphit mit zusätzlichen Flammverzögerungsmitteln war ebenfalls wirkungsvoll beim Verringern der Flamme gemäß Messung durch den B2-Test.
  • Es ist innerhalb des Fachwissens in der Technik, diese Erfindung in zahlreichen Modifikationen und Variationen im Hinblick auf die obigen Lehren durchzuführen. Es versteht sich daher, dass die verschiedenen Ausführungsformen dieser Erfindung, die hier beschrieben sind, veränderbar sind ohne von dem Bereich dieser Erfindung, wie in den anhängigen Ansprüchen definiert, abzuweichen.

Claims (10)

  1. Verfahren zum Herstellen eines offenzelligen steifen Polyurethanschaums, worin die Zellen 300 μm oder weniger aufweisen, durch Umsetzen eines organischen Polyisocyanats mit einem Polyol in der Gegenwart eines Treibmittels, worin das Treibmittel im Wesentlichen aus Wasser besteht, worin eine Wassermenge im Bereich von 4 bis 10 Teilen bezüglich des Gewichts pro 100 Teilen bezüglich des Gewichts von Polyol zugegeben wird, von 0,2 bis 5 Teilen bezüglich des Gewichts eines flüssigen oder festen oberflächenaktiven Organosilikons pro 100 Teilen bezüglich des Gewichts von Polyol, eines Zellöffnungsmittels, eines Urethankatalysators und einer wirksamen Menge eines Aufblätterungsgraphits, wobei der Aufblätterungsgraphit in einer Menge von 2 bis 40 Prozent bezüglich des Gewichts, bezogen auf den Schaum, vorliegt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, worin der Aufblätterungsgraphit in einer Menge von 3 bis 20% bezüglich des Gewichts des Schaums vorliegt.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, worin der Schaum eine thermische Leitfähigkeit von 28 bis 35 mw/mk aufweist.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, worin das Treibmittel weiterhin ein organisches Treibmittel, einen Kohlenwasserstoff oder eine Kombination davon umfasst.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, worin der Schaum eine Dichte von 10 bis 45 kg/m3 aufweist.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, worin der Schaum eine Dichte von 15 bis 35 kg/m3 aufweist.
  7. Verfahren nach Anspruch 1, worin das Polyol ein mittleres Molekulargewicht von 100 bis 2000 aufweist.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, worin das Polyol ein mittleres Molekulargewicht von 150 bis 1100 aufweist.
  9. Verfahren nach Anspruch 10, worin das Polyol eine Funktionalität von 2 bis 8 aufweist.
  10. Polyurethanschaum mit einer Dichte von 10 bis 35 kg/m3 und einer thermischen Leitfähigkeit von 28 bis 35 mw/mk, worin der Schaum mehr als 50% offene Zellen mit einem Durchmesser von weniger als 300 μm aufweist und 2% oder mehr bezüglich des Gewichts Aufblätterungsgraphits enthält.
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