KR0159915B1 - Process for the preparation of rigid polyurethane foam - Google Patents

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신이치 아사코
하지메 우치다
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윌리엄 에프. 마쉬
에어 프로덕츠 앤드 케미칼스, 인코오포레이티드
시노자키 기요시
니뽄 뉴카자이 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 폴리올과 폴리이소시아네이트로 부터 강성의 폴리우레탄 포움을 제조하는 방법에 관한 것으로서, 상기 방법은 에틸렌성 불포화 단량체의 중합체를 포함하는 수성 중합체 에멀젼을 사용하는 것을 포함하며, 이로써 사용되는 클로로플루오로카본의 양을 감소시키거나 또는 상기 화학종을 배제시킬 수 있다.FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a process for producing rigid polyurethane foams from polyols and polyisocyanates, the process comprising the use of an aqueous polymer emulsion comprising a polymer of ethylenically unsaturated monomers, thereby providing chlorofluoro The amount of carbon may be reduced or the species may be excluded.

Description

강성 폴리우레탄 포움(foam)의 제조 방법Process for producing rigid polyurethane foam

본 발명은 강성의 폴리우레탄 포움을 제조하는 방법, 더욱 구체적으로는 강성의 폴리우레탄 포움의 물리적 특성을 향상시키는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a process for producing rigid polyurethane foams, and more particularly to a method for improving the physical properties of rigid polyurethane foams.

강성의 폴리우레탄 포움은 아민 촉매, 금속 촉매등의 존재하에서 포움화제를 이용한 다작용성 이소시아네이트와 폴리올(예; 폴리에스테르 폴리올, 폴리에테르 폴리올 등)간의 반응에 의해 제조되어 왔다. 유용한 강성 포움은 통상적으로 양호한 단열 특성 및 경량 구조 특성을 가진다. 그러므로, 강성 포움은 열 절연 재료, 건축 재료, 구조용 재료등의 재료로서 광범위하게 사용될 수 있다.Rigid polyurethane foams have been prepared by reaction between polyfunctional isocyanates and polyols (eg, polyester polyols, polyether polyols, etc.) using foaming agents in the presence of amine catalysts, metal catalysts and the like. Useful rigid foams typically have good thermal and lightweight structural properties. Therefore, rigid foams can be widely used as materials for thermal insulation materials, building materials, structural materials and the like.

종래에, 강성의 폴리우레탄 포움을 제조하는 경우에 있어서는, 발포제로서 CFC-11 또는 CFC-12와 같은 클로로플루오로카본 및 물이 사용되었다. 최근에, 환경 파괴 문제로 인하여, 클로로플루오로카본의 사용은 제한되었다. 발포제는 물만을 포함하거나, 또는 클로로플루오로카본과 물을 조합하는 경우, 다량의 물과 극소량의 클로로플루오로카본을 포함하는 것이 바람직하다.Conventionally, when producing rigid polyurethane foams, chlorofluorocarbons such as CFC-11 or CFC-12 and water have been used as blowing agents. Recently, due to environmental destruction problems, the use of chlorofluorocarbons has been limited. The blowing agent comprises only water, or when combining chlorofluorocarbons and water, it is preferred to include a large amount of water and a very small amount of chlorofluorocarbons.

그러나, 발포제로서 물만을 사용하는 경우, 또는 다량의 물을 사용하는 경우, 요구되는 이소시아네이트와 폴리올간의 반응 대신에 우선적으로 물이 이소시아네이트와 반응하여 높은 결정성의 우레아 결합을 형성시킨다. 이로써, 치수 안정성, 파쇄도, 단열 특성 및 접착 특성과 같은 특성들의 열화가 발생한다. 일본국 특허 제90/281,021호, 제91/287,639호 및 제92/239,516호에는 이들 문제점을 극복하기 위해서 폴리올내의 에틸렌성 불포화 단량체를 중합시킴으로써 제조한 중합체 폴리올을 사용하는 방법이 기술되어 있다. 그러나, 상기 방법은 물리적 특성들의 열화를 만족스럽게 억제하지 못한다.However, when only water is used as the blowing agent, or when a large amount of water is used, instead of the reaction between the isocyanate and the polyol required, water preferentially reacts with the isocyanate to form high crystalline urea bonds. This results in degradation of properties such as dimensional stability, crushability, thermal insulation properties and adhesive properties. Japanese Patent Nos. 90 / 281,021, 91 / 287,639 and 92 / 239,516 describe methods using polymer polyols prepared by polymerizing ethylenically unsaturated monomers in polyols to overcome these problems. However, the method does not satisfactorily suppress deterioration of physical properties.

본 발명은 촉매, 발포제 및, 선택적으로 계면활성제 존재하에서 폴리올과 폴리이소시아네이트를 반응시킴으로써 강성의 폴리우레탄 포움을 제조하는 방법에 관한 것이다. 우수한 물리적 특성을 갖는 강성의 폴리우레탄 포움은 발포제로서, 에멀젼화된, 또는 분산된 형태의 에틸렌성 불포화 단량체의 중합체를 포함하는 물을 사용하므로써 제조할 수 있다. 유리하게는, 발포제로서 물을 사용할때 일어나는 물리적 특성의 열화를 피할 수 있다.The present invention relates to a process for producing rigid polyurethane foams by reacting polyols and polyisocyanates in the presence of catalysts, blowing agents and, optionally, surfactants. Rigid polyurethane foams with good physical properties can be prepared by using, as blowing agents, water comprising polymers of ethylenically unsaturated monomers in emulsified or dispersed form. Advantageously, deterioration of the physical properties that occur when using water as blowing agent can be avoided.

따라서, 본 발명은 강성의 폴리우레탄 포움 제조시 발포제로서 물을 사용하는 경우 발생하는 물리적 특성의 열화를 완화시키는 방법에 관한 것이다.Accordingly, the present invention relates to a method for alleviating the deterioration of physical properties that occur when water is used as a blowing agent in the manufacture of rigid polyurethane foams.

본 발명은 강성의 포움 제조시 발포제로서 에틸렌성 불포화 단량체의 중합체를 포함하는 수성 중합체 에멀젼을 사용하므로써 강성의 폴리우레탄 포움의 특성을 향상시키는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a process for improving the properties of rigid polyurethane foams by using an aqueous polymer emulsion comprising a polymer of ethylenically unsaturated monomers as blowing agent in the manufacture of rigid foams.

본 발명에 의한 방법은 발포제로서 물을 사용하는 통상의 강성 폴리우레탄 포움 제조가 물 대신에 에틸렌성 불포화 단량체의 중합체를 포함하는 수성 중합체 에멀젼을 사용하여 수행되는 것을 제외하고는 통상의 강성 폴리우레탄 포움의 제조방법에 의해 용이하게 수행될 수 있다.The process according to the invention is a conventional rigid polyurethane foam except that the preparation of conventional rigid polyurethane foam using water as blowing agent is carried out using an aqueous polymer emulsion comprising a polymer of ethylenically unsaturated monomers instead of water. It can be easily carried out by the manufacturing method of.

본 발명에 사용하기 위한 적합한 수성 중합체 에멀젼은 계면활성제 또는 보호용 콜로이드와 같은 에멀젼화제로 물중에 분산된 그리고 에멀젼화된 에틸렌성 불포화 단량체를 중합 반응 시킴에 의해 충분히 공지된 에멀젼 중합 기법으로 용이하게 제조할 수 있다. 예를들어, 에멀젼 중합은 단량체 100 중량부당 0.1 내지 10 중량부의 에멀젼화제 존재하에서, 에멀젼화 가능한 하나 이상의 단량체를 20 내지 70중량% 농도로 물중에 분산시킨 다음, 개시제를 단량체 100 중량부당 1 내지 2 중량부로 첨가하므로써 용이하게 수행할 수 있다.Suitable aqueous polymer emulsions for use in the present invention can be readily prepared by well known emulsion polymerization techniques by polymerizing the emulsified ethylenically unsaturated monomers dispersed in water with an emulsifier such as a surfactant or protective colloid. Can be. For example, emulsion polymerization may be achieved by dispersing one or more emulsifiable monomers in water at a concentration of 20 to 70% by weight in the presence of 0.1 to 10 parts by weight of an emulsifier per 100 parts by weight of monomer, and then 1 to 2 per 100 parts by weight of monomer. It can be easily carried out by addition in parts by weight.

중합은 통상적으로 40 내지 90℃의 온도에서 수행될 수 있으며, 상기 중합에 필요한 시간은 통상적으로 2 내지 10시간 범위이다. 상기 반응은 또한 높은 증기압을 갖는 단량체를 사용하는 경우, 압력하에서 수행할 수도 있다. 필요한 경우, 상기 반응은 pH 조절제, 중합 개질제 및 기타 충분히 공지된 첨가제를 사용하여 수행할 수 있다. 대안적으로, 본 발명에 사용된 에틸렌성 불포화 단량체의 중합체를 포함하는 수성 중합체 에멀젼은 에틸렌성 불포화 단량체를 유기 용매중에서 중합시킨 후, 생성된 중합체를 계면활성제와 함께 물중에 분산 및 에멀젼화시킴으로써 제조할 수 있다.The polymerization can typically be carried out at a temperature of 40 to 90 ° C., and the time required for the polymerization is usually in the range of 2 to 10 hours. The reaction may also be carried out under pressure when using monomers having a high vapor pressure. If desired, the reaction can be carried out using pH adjusters, polymerization modifiers and other well known additives. Alternatively, an aqueous polymer emulsion comprising polymers of ethylenically unsaturated monomers used in the present invention is prepared by polymerizing ethylenically unsaturated monomers in an organic solvent and then dispersing and emulsifying the resulting polymer in water with a surfactant. can do.

사용되는 에틸렌성 불포화 단량체의 종류에는 특별한 제한이 없으며, 중합체를 포함하는 수성 중합체 에멀젼을 형성시킬 수 있는 단량체이면 모두 가능하다. 따라서, 발포제로서 물을 사용하여 제조한 강성의 폴리우레탄 포움의 물리적 특성들의 열화는 적절한 단량체를 선택하므로써 개선시킬 수 있다.There is no particular limitation on the type of ethylenically unsaturated monomer used, and any monomer can be used as long as it can form an aqueous polymer emulsion containing a polymer. Thus, deterioration of the physical properties of rigid polyurethane foams made using water as blowing agent can be improved by selecting the appropriate monomers.

바람직한 에틸렌성 불포화 단량체의 예로는 에틸렌, 부타디엔, 이소프렌, 1,4-펜타디엔, 1,6-헥사디엔, 1,7-옥타디엔, 스티렌, α-메틸스티렌, 2,4-디메틸스티렌, 에틸스티렌, 이소프로필스티렌, 부틸스티렌, 페닐스티렌, 시클로헥실스티렌 및 벤질스티렌과 같은 탄화수소 단량체; 클로로스티렌, 2,5-디클로로스티렌, 브로모스티렌, 플루오로스티렌, 트리플루오로스티렌, 요오도스티렌, 시아노스티렌, 니트로스티렌 및 N,N-디메틸아미노스티렌과 같은 치환된 스티렌; 메틸 (메트)아크릴레이트, 부틸 (메트)아크릴레이트, 2-에틸헥실 (메트)아크릴레이트, 시클로헥실 (메트)아크릴레이트, 벤질 (메트)아크릴레이트, 이소프로필 (메트)아크릴레이트, 옥틸 (메틸)아크릴레이트, 페닐 (메트)아크릴레이트, 디메틸아미노에틸 메타크릴레이트, 글리시딜 아크릴레이트, (메틸)아크릴로니트릴, 2-히드록시에틸 (메트)아크릴레이트, 2-히드록시프로필 (메트)아크릴레이트, 4-히드록시부틸 아크릴레이트, 4-히드록시부틸 메타크릴레이트, 6-히드록시헥실 (메트)아크릴레이트, 프로필렌 글리콜의 모노- 또는 디-(메트)아크릴레이트, 폴리프로필렌 글리콜의 모노- 또는 디-(메트)아크릴레이트, 폴리부틸렌 글리콜의 모노- 또는 디-(메트)아크릴레이트, 둘 또는 그 이상의 알킬렌 옥사이드(2 내지 4개의 탄소원자 함유)로 부터 제조된 알킬렌 글리콜의 모노- 또는 디-(메트)아크릴레이트, (메트)아크릴산과 같은 (메트)아크릴 단량체, 즉 아크릴 및 메타크릴 단량체; 비닐 아세테이트, 비닐 클로로아세테이트, 비닐 부틸레이트, 이소프로판올 아세테이트, 비닐 포르메이트, 비닐 메타크릴레이트, 비닐 메톡시아세테이트, 비닐 벤조에이트, 비닐 나프탈렌, 비닐리덴 브로마이드, 비닐 메틸 에테르, 비닐 에틸 에테르, 비닐 프로필렌 에테르, 비닐 부틸 에테르, 비닐 2-에틸헥실 에테르, 비닐 페닐 에테르, 비닐 2-메톡시에틸 에테르, 비닐 에틸 케톤 또는 비닐 페닐 케톤과 같은 비닐 에테르 또는 비닐 에스테르; 및 2중 결합을 갖는 유기산 및 이들의 유도체, 예를들어 디메틸 말레이트, 디메틸 푸마레이트, 모노메틸 이타코네이트, 말레산, 이타콘산 또는 푸마르산이 있다. 스티렌, 메틸 메타크릴레이트, 부틸 아크릴레이트, 2-에틸헥실 아크릴레이트, 2-히드록시에틸 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트, 폴리에틸렌 글리콜의 모노-아크릴레이트 또는 -메타크릴레이트, 아크릴산, 메타크릴산 등이 특히 바람직하다. 이들 단량체는 단독으로 또는 둘 또는 그 이상의 단량체들과의 조합체로 사용될 수 있다.Examples of preferred ethylenically unsaturated monomers include ethylene, butadiene, isoprene, 1,4-pentadiene, 1,6-hexadiene, 1,7-octadiene, styrene, α-methylstyrene, 2,4-dimethylstyrene, ethyl Hydrocarbon monomers such as styrene, isopropyl styrene, butyl styrene, phenyl styrene, cyclohexyl styrene and benzyl styrene; Substituted styrenes such as chlorostyrene, 2,5-dichlorostyrene, bromostyrene, fluorostyrene, trifluorostyrene, iodostyrene, cyanostyrene, nitrostyrene and N, N-dimethylaminostyrene; Methyl (meth) acrylate, butyl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl (meth) acrylate, cyclohexyl (meth) acrylate, benzyl (meth) acrylate, isopropyl (meth) acrylate, octyl (methyl ) Acrylate, phenyl (meth) acrylate, dimethylaminoethyl methacrylate, glycidyl acrylate, (methyl) acrylonitrile, 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 2-hydroxypropyl (meth) Acrylate, 4-hydroxybutyl acrylate, 4-hydroxybutyl methacrylate, 6-hydroxyhexyl (meth) acrylate, mono- or di- (meth) acrylate of propylene glycol, mono of polypropylene glycol Or alkylene articles prepared from di- (meth) acrylates, mono- or di- (meth) acrylates of polybutylene glycol, two or more alkylene oxides containing from 2 to 4 carbon atoms Mono- or di- (meth) acrylates of the recall, (meth) acrylic monomers such as (meth) acrylic acid, ie acrylic and methacryl monomers; Vinyl acetate, vinyl chloroacetate, vinyl butyrate, isopropanol acetate, vinyl formate, vinyl methacrylate, vinyl methoxyacetate, vinyl benzoate, vinyl naphthalene, vinylidene bromide, vinyl methyl ether, vinyl ethyl ether, vinyl propylene ether Vinyl ethers or vinyl esters such as vinyl butyl ether, vinyl 2-ethylhexyl ether, vinyl phenyl ether, vinyl 2-methoxyethyl ether, vinyl ethyl ketone or vinyl phenyl ketone; And organic acids having double bonds and derivatives thereof such as dimethyl maleate, dimethyl fumarate, monomethyl itaconate, maleic acid, itaconic acid or fumaric acid. Styrene, methyl methacrylate, butyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, 2-hydroxyethyl acrylate or methacrylate, mono-acrylate or -methacrylate of polyethylene glycol, acrylic acid, methacrylic acid, and the like. Particularly preferred. These monomers may be used alone or in combination with two or more monomers.

20 내지 70중량%, 바람직하게는 30 내지 50중량%의 고체를 갖는 수성 중합체 에멀젼이 폴리올 100부당 중합체 0.5 내지 20부(pphp), 바람직하게는 1 내지 15 pphp, 가장 바람직하게는 1 내지 10 pphp 양으로 강성 폴리우레탄 포움 제제에서 발포제로서 사용된다. 상기 중합체 에멀젼을 상기 하한선 이하로 사용하는 경우에는, 제조되는 강성의 폴리우레탄 포움의 물리적 특성이 향상되지 않으며, 상기 상한선 이상으로 사용하는 경우에는, 폴리올에 충분히 혼합되지 않는다.Aqueous polymer emulsions having 20 to 70% by weight, preferably 30 to 50% by weight, of solids are 0.5 to 20 parts (pphp), preferably 1 to 15 pphp, most preferably 1 to 10 pphp per 100 parts of polyol. In amounts it is used as blowing agent in rigid polyurethane foam formulations. When the polymer emulsion is used below the lower limit, the physical properties of the rigid polyurethane foam to be produced are not improved, and when used above the upper limit, it is not sufficiently mixed with the polyol.

본 발명에 의한 수성 중합체 에멀젼을 사용하여 강성의 폴리우레탄 포움을 제조하는데 사용하기 위한 적합한 폴리이소시아네이트는 통상적으로 강성의 폴리우레탄 포움 제조시 사용되는 것들이다. 적합한 이소시아네이트의 예로는 톨릴렌 2,4-디이소시아네이트, 톨릴렌 2,6-디이소시아네이트, 디페닐메탄 4,4'-디이소시아네이트, 헥사메틸렌 디이소시아네이트, 이소포론 디이소시아네이트, 크실렌 디이소시아네이트 등이 있다. 바람직하게는, 상기 폴리이소시아네이트는 80 내지 300 범위의 이소시아네이트 지수로 사용된다.Suitable polyisocyanates for use in preparing rigid polyurethane foams using the aqueous polymer emulsions according to the invention are those typically used in the manufacture of rigid polyurethane foams. Examples of suitable isocyanates include tolylene 2,4-diisocyanate, tolylene 2,6-diisocyanate, diphenylmethane 4,4'-diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, isophorone diisocyanate, xylene diisocyanate and the like. . Preferably, the polyisocyanate is used at an isocyanate index in the range of 80 to 300.

본 발명에 사용되는 폴리올의 종류에는 특별한 제한이 없으며, 통상적으로 충분히 공지된 폴리에테르 폴리올 및 폴리에스테르 폴리올이 사용될 수 있다. 적합한 폴리올로는, 예를들어 글리콜, 글리세린, 펜타에리트리톨, 트리메틸올 프로판, 수크로오스 등과 같은 다가 알코올과 에틸렌 옥사이드 또는 프로필렌 옥사이드의 부가 반응에 의해 제조될 수 있는 폴리에테르 폴리올; 에틸렌디아민, 디에틸렌트리아민, 톨릴렌디아민, 디페닐메탄디아민, 트리에탄올아민등과 같은 아민과 에틸렌 옥사이드 또는 프로필렌 옥사이드의 부가 반응에 의해 제조될 수 있는 아민 폴리올; 다염기성 유기산과 다가 알코올로 부터 제조될 수 있는 폴리에스테르 폴리올, 바람직하게는 폴리에테르 폴리올; 폴리에테르 폴리올 및/또는 폴리에스테르 폴리올내의 에틸렌성 불포화 단량체를 중합시킴으로써 제조할 수 있는 중합체 폴리올이 있다.There is no particular limitation on the kind of polyol used in the present invention, and conventionally well-known polyether polyols and polyester polyols may be used. Suitable polyols include, for example, polyether polyols which can be prepared by addition reactions of polyhydric alcohols such as glycols, glycerin, pentaerythritol, trimethylol propane, sucrose and the like with ethylene oxide or propylene oxide; Amine polyols which may be prepared by addition reaction of amines such as ethylenediamine, diethylenetriamine, tolylenediamine, diphenylmethanediamine, triethanolamine and the like with ethylene oxide or propylene oxide; Polyester polyols, preferably polyether polyols, which may be prepared from polybasic organic acids and polyhydric alcohols; There are polymeric polyols that can be prepared by polymerizing ethylenically unsaturated monomers in polyether polyols and / or polyester polyols.

본 발명에 의한 강성의 폴리우레탄 포움을 제조하는데 있어서는, 우레탄 중합체를 제조하는데 통상적으로 사용되는 임의의 촉매를 사용할 수 있다. 유용한 촉매의 전형적인 예로는 트리에틸렌디아민, 디메틸시클로헥실아민, 테트라메틸헥산디아민, 비스(디메틸아미노에틸) 에테르, 트리(디메틸아미노프로필) 헥사히드로트리아민, 1-이소부틸-2-메틸이미다졸, 1,2-디메틸이미다졸, 디메틸아미노에탄올, 디에틸아미노에탄올, 펜타메틸디에틸렌트리아민, 펜타메틸디프로필렌트리아민, 메틸모르폴린, 에틸모르폴린, 4차 암모늄 염, 유기산의 염과 같은 아민 촉매, 및 스태너스 아세테이트, 디부틸틴 디라우레이트와 같은 주석 촉매가 있다.In preparing the rigid polyurethane foam according to the present invention, any catalyst conventionally used to prepare a urethane polymer can be used. Typical examples of useful catalysts include triethylenediamine, dimethylcyclohexylamine, tetramethylhexanediamine, bis (dimethylaminoethyl) ether, tri (dimethylaminopropyl) hexahydrotriamine, 1-isobutyl-2-methylimidazole And 1,2-dimethylimidazole, dimethylaminoethanol, diethylaminoethanol, pentamethyldiethylenetriamine, pentamethyldipropylenetriamine, methylmorpholine, ethylmorpholine, quaternary ammonium salts, salts of organic acids Such as amine catalysts, and tin catalysts such as stanus acetate, dibutyltin dilaurate.

강성의 폴리우레탄 포움을 제조하는데 있어서는, 오르가노폴리실록산과 같은 계면활성제, 할로겐화된 오르가노포스포러스 화합물과 같은 발화 지연체 및 기타 통상적으로 사용되는 첨가제들을 사용할 수 있다. 본 발명에 의한 방법은 발포제로서 HCFC-141b, HCFC-22 또는 HCFC-123과 같은 히드로클로로플루오로카본을 사용하므로써 용이하게 수행될 수 있다.In preparing rigid polyurethane foams, surfactants such as organopolysiloxanes, ignition retarders such as halogenated organophosphorus compounds, and other commonly used additives can be used. The process according to the invention can be easily carried out by using hydrochlorofluorocarbons such as HCFC-141b, HCFC-22 or HCFC-123 as blowing agents.

하기의 실시예에서, 부는 중량부이다.In the examples below, parts are parts by weight.

[제조예 A]Production Example A

기계적 교반기, 온도계, 응축기 및 질소 흡입구가 장착된 2ℓ들이 3-넥 플라스크에 탈이온수 650g, 계면활성제(Newool 271A, Nippon Nyukazai Co., Ltd.의 제품) 10g 및 단량체 혼합물(스티렌 33.3부, n-부틸 아크릴레이트 66.7부 및 아크릴산 2부로 이루어짐) 15g을 장입한 후, 상기 혼합물을 질소 스트림하에 80℃에서 방치시켰다. 탈이온수 50g중의 암모늄 퍼설페이트 1g 용액을 첨가한 후, 80 ± 1℃에서 30분간 반응시켰다. 전술한 바와 동일한 성분들로 이루어진 단량체 혼합물 285g을 80 ± 1℃에서 상기 반응 혼합물에 1시간 동안 첨가한 후, 80 ± 1℃에서 4시간 동안 반응시켰다. 반응이 완료된 후, 수성 암모니아로 상기 반응혼합물의 pH를 7.5로 조정하여 점도가 20℃에서 70 cps인 유백색의 액상 수성 중합체 에멀젼을 산출하였다. 상기 액체는 고체 30 중량% 및 물 70중량%를 포함하였다.650 g deionized water, 10 g of surfactant (Newool 271A, product of Nippon Nyukazai Co., Ltd.) and monomer mixture (33.3 parts of styrene, n- After charging 15 g) consisting of 66.7 parts of butyl acrylate and 2 parts of acrylic acid, the mixture was left at 80 ° C. under a stream of nitrogen. A solution of 1 g of ammonium persulfate in 50 g of deionized water was added and then reacted at 80 ± 1 ° C. for 30 minutes. 285 g of a monomer mixture consisting of the same components as described above were added to the reaction mixture at 80 ± 1 ° C. for 1 hour and then reacted at 80 ± 1 ° C. for 4 hours. After the reaction was completed, the pH of the reaction mixture was adjusted to 7.5 with aqueous ammonia to yield a milky white liquid aqueous polymer emulsion having a viscosity of 70 cps at 20 ° C. The liquid included 30 wt% solids and 70 wt% water.

[제조예 B 내지 H]Production Examples B to H

제조예 A의 과정을 반복하되, 표 1에 나열한 단량체 혼합물을 사용하여 표 1에 나타낸 점도를 갖는 유백색의 액상 수성 중합체 에멀젼(B) 내지 (H)를 산출하였다.The procedure of Preparation A was repeated, but the milky white liquid aqueous polymer emulsions (B) to (H) having the viscosity shown in Table 1 were calculated using the monomer mixtures listed in Table 1.

[실시예 1]Example 1

표 2에 나열한 강성 포움 제제 및 제조예 A에서 제조한 수성 중합체 에멀젼 (A)를 사용하여, 표 3에 나타낸 물리적 특성을 갖는 강성의 폴리우레탄 포움을 제조하였다. 상기 결과는 상기 방식으로 수득한 포움의 치수 안정성이 비교예의 포움중 임의의 것에 비해 현저히 높았다는 것을 보여준다. 하기와 같이 강성 폴리우레탄 포움을 제조하였으며, 또한 이것의 물리적 특성들을 측정하였다.Rigid polyurethane foams having the physical properties shown in Table 3 were prepared using the rigid foam formulations listed in Table 2 and the aqueous polymer emulsion (A) prepared in Preparation Example A. The results show that the dimensional stability of the foams obtained in this way was significantly higher than any of the foams of the comparative examples. Rigid polyurethane foams were prepared as follows and their physical properties were also measured.

폴리올, 실리콘 계면활성제, 아민 촉매 및 수성 중합체 에멀젼을 포함하는 혼합물을 교반하면서 혼합하여 혼합물 112g을 산출하였다. 20 ± 1℃에서 유지시킨 상기 혼합물에 동일 온도에서 유지시킨 이소시아네이트 209.2g을 첨가한 후, 그 생성 혼합물을 약 5,000rpm으로 5초간 교반하였으며, 이어서 이것을 폴리에틸렌 시이트와 연결된 목재 상자(20㎝ × 20㎝)에 재빨리 부어 우레탄 포움을 형성시켰다(목재 상자의 상부는 개방하였음).The mixture comprising the polyol, silicone surfactant, amine catalyst and aqueous polymer emulsion was mixed with stirring to yield 112 g of the mixture. After adding 209.2 g of isocyanate maintained at the same temperature to the mixture maintained at 20 ± 1 ° C., the resulting mixture was stirred at about 5,000 rpm for 5 seconds, which was then connected to a wooden box (20 cm × 20 cm) connected with a polyethylene sheet. ) Quickly poured to form a urethane foam (the top of the wood box was opened).

하기와 같이, 크리임 시간, 겔 시간, 상승 시간 및 점착성 소거 시간을 측정하였다. 상기 용어 크리임 시간은 MDI CR-200과 기타 화학 약품의 혼합에서부터 포움 혼합물이 팽윤하기 시작할 때까지 경과한 시간을 의미하고; 겔 시간은 포움 화합물의 점도를 향상시키는데 필요한 시간을 의미하며; 상승 시간은 포움의 높이가 최대가 되는데 필요한 시간을 의미하고; 점착성 소거 시간은 포움이 비-점착성이 될 때까지 경과한 시간을 의미한다. JIS K S401에 따라서, 상기 제조한 폴리우레탄 포움의 포움 밀도를 측정하였다. 폴리우레탄 포움을 절단하여 8 × 8 × 2.5㎝ 크기의 코어 포움을 만들어 치수 안정성 속도를 측정하였으며, 이것을 23 ± 1℃의 온도와 50 ± 5%의 습도하에서 48시간 동안 방치한 후 이것의 크기의 변화를 측정하였다.The cream time, gel time, rise time, and tacky scavenging time were measured as follows. The term cream time means the time that elapses from mixing the MDI CR-200 and other chemicals until the foam mixture begins to swell; Gel time means the time required to improve the viscosity of the foam compound; The rise time means the time required for the height of the foam to maximize; Sticky erasure time means the time that elapses until the foam becomes non-tacky. According to JIS K S401, the foam density of the polyurethane foam prepared above was measured. Polyurethane foam was cut to make a core foam of size 8 × 8 × 2.5 cm to measure the dimensional stability rate, which was left for 48 hours at a temperature of 23 ± 1 ℃ and a humidity of 50 ± 5% and then of The change was measured.

[실시예 2 내지 9][Examples 2 to 9]

실시예 1의 과정을 반복하되, 표 3에 나타낸 양의 이소시아네이트와 수성 중합체 에멀젼을 사용하였다. 향상된 치수 안정성을 갖는 포움을 수득하였다. 그 결과를 또한 표 3에 요약하였다.The procedure of Example 1 was repeated but the amount of isocyanate and aqueous polymer emulsion shown in Table 3 was used. A foam with improved dimensional stability was obtained. The results are also summarized in Table 3.

[실시예 10 및 11]EXAMPLES 10 AND 11

실시예 1의 과정을 반복하되, 각각 수성 중합체 에멀젼(D)와 (G), 및 표 4에 나타낸 강성 포움 제제를 사용하였다. 상기 강성 포움의 물리적 특성을 표 5에 요약하였다. 상기 결과는 본 발명에 따라서 제조한 포움의 치수 안정성이 비교예의 포움 보다 현저히 높다는 것을 보여준다.The procedure of Example 1 was repeated, using aqueous polymer emulsions (D) and (G), and the rigid foam formulations shown in Table 4, respectively. The physical properties of the rigid foams are summarized in Table 5. The results show that the dimensional stability of the foams prepared according to the invention is significantly higher than the foams of the comparative examples.

사용한 수성 중합체 에멀젼의 유형을 표 6에 기재하였다.The types of aqueous polymer emulsions used are listed in Table 6.

폴리올: 아민 폴리에테르〔AE-302(Chiba Polyol Co., Ltd. 제품) 30 중량부와 SU-450L(Mitsui Toatsu Chemicals, Inc. 제품) 70 중량부의 혼합물〕Polyol: Amine polyether (a mixture of 30 parts by weight of AE-302 (manufactured by Chiba Polyol Co., Ltd.) and 70 parts by weight of SU-450L (manufactured by Mitsui Toatsu Chemicals, Inc.)]

실리콘 계면활성제: B-8404(Goldschmidt Co., Ltd. 제품)Silicone Surfactant: B-8404 from Goldschmidt Co., Ltd.

아민 촉매: 테트라메틸헥산디아민Amine Catalyst: Tetramethylhexanediamine

아민 촉매: 아미노알코올 2Mabs(Nippon Nyukazai Co., Ltd. 제품) 13 중량부와 DABCO DC-2(Air Products and Chemicals, Inc. 제품) 22 중량부 및 DABCO TMR(Air Products and Chemicals, Inc. 제품) 65 중량부의 혼합물)Amine catalyst: 13 parts by weight of aminoalcohol 2Mabs (manufactured by Nippon Nyukazai Co., Ltd.) and 22 parts by weight of DABCO DC-2 (manufactured by Air Products and Chemicals, Inc.) and DABCO TMR (manufactured by Air Products and Chemicals, Inc.) 65 parts by weight of the mixture)

HCFC-141b: 디클로로모노플루오로메탄HCFC-141b: dichloromonofluoromethane

[비교예 1]Comparative Example 1

표 3에 나타낸 물리적 특성을 갖는 폴리우레탄 포움을 산출하는 수성 중합체 에멀젼(A) 8.0부 대신에 물 5.6부를 사용하여, 실시예 1에 따라 강성의 폴리우레탄 포움을 제조하였다.Rigid polyurethane foams were prepared according to Example 1 using 5.6 parts of water instead of 8.0 parts of an aqueous polymer emulsion (A) yielding a polyurethane foam having the physical properties shown in Table 3.

[비교예 2]Comparative Example 2

표 3에 나타낸 물리적 특성을 갖는 폴리우레탄 포움을 산출하는 수성 중합체 에멀젼(D) 10부 대신에 물 6부를 사용하여, 실시예 4에 따라 강성의 폴리우레탄 포움을 제조하였다.Rigid polyurethane foams were prepared according to Example 4, using 6 parts of water instead of 10 parts of the aqueous polymer emulsion (D) yielding a polyurethane foam having the physical properties shown in Table 3.

[비교예 3]Comparative Example 3

표 5에 나타낸 물리적 특성을 갖는 폴리우레탄 포움을 산출하는 수성 중합체 에멀젼(D) 1.7부 대신에 물 1부를 사용하여, 실시예 10에 따라 강성의 폴리우레탄 포움을 제조하였다.Rigid polyurethane foams were prepared according to Example 10, using 1 part water instead of 1.7 parts of an aqueous polymer emulsion (D) yielding a polyurethane foam having the physical properties shown in Table 5.

따라서, 본 발명에 의한 강성의 폴리우레탄 포움을 제조하는데 있어서, 물중에서 에멀젼화된 에틸렌성 불포화 단량체의 중합체를 포함하는 수성 중합체 에멀젼은 발포제로서 물 대신에 사용될 수 있으며, 상기 결과의 폴리우레탄 포움은 발포제로서 물을 사용하여 제조한 포움중 임의의 것과 비교하여 우수한 물리적 특성을 가진다.Thus, in preparing rigid polyurethane foams according to the invention, aqueous polymer emulsions comprising polymers of ethylenically unsaturated monomers emulsified in water can be used in place of water as blowing agents and the resulting polyurethane foam It has good physical properties compared to any of the foams made using water as blowing agent.

또한, 본 발명의 방법은 오존층을 파괴하는 것으로 사료되는 클로로플루오로카본을 전혀 사용하지 않거나 또는 그 양을 감소시킴으로써 수행할 수 있다. 따라서, 강성의 폴리우레탄 포움은 환경에 악 영향을 미치지 않는 공정으로 제조할 수 있다.In addition, the method of the present invention can be carried out by using no chlorofluorocarbons or reducing the amount thereof, which is thought to destroy the ozone layer. Thus, rigid polyurethane foams can be produced by processes that do not adversely affect the environment.

Claims (20)

발포제 및, 선택적으로 계면활성제 존재하에서 유기 폴리이소시아 네이트와 폴리올을 반응시켜 강성의 폴리우레탄 포움을 제조하는 방법에 있어서, 발포제로서, 에틸렌성 불포화 단량체의 중합체를 포함하는 수성 중합체 에멀젼을 사용하는 것을 포함하는 방법.A process for preparing rigid polyurethane foams by reacting an organic polyisocyanate with a polyol in the presence of a blowing agent and, optionally, a surfactant, comprising using an aqueous polymer emulsion comprising a polymer of ethylenically unsaturated monomer as a blowing agent. How to. 제1항에 있어서, 상기 에멀젼이 중합체를 20 내지 70중량% 포함하며, 폴리올 100부당 중합체 0.5 내지 20부로 사용되는 방법.The method of claim 1 wherein the emulsion comprises 20 to 70 weight percent of the polymer and is used at 0.5 to 20 parts of polymer per 100 parts of polyol. 제2항에 있어서, 상기 에멀젼이 폴리올 100부당 중합체 1 내지 15부로 사용되는 방법.The process of claim 2 wherein said emulsion is used in 1-15 parts of polymer per 100 parts of polyol. 제3항에 있어서, 상기 에멀젼이 중합체를 30 내지 50중량% 포함하는 방법.The method of claim 3, wherein the emulsion comprises 30 to 50 weight percent of the polymer. 제2항에 있어서, 상기 중합체가 스티렌, 메틸 메타크릴레이트, 부틸 아크릴레이트, 2-에틸헥실 아크릴레이트, 2-히드록시에틸 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트, 폴리에틸렌 글리콜의 모노-아크릴레이트 또는 -메타크릴레이트, 아크릴산, 메타크릴산, 및 이들의 혼합물로 구성되는 군에서 선택되는 에틸렌성 불포화 단량체를 포함하는 방법.3. The polymer of claim 2 wherein the polymer is styrene, methyl methacrylate, butyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, 2-hydroxyethyl acrylate or methacrylate, mono-acrylate or -methacryl of polyethylene glycol A method comprising an ethylenically unsaturated monomer selected from the group consisting of latex, acrylic acid, methacrylic acid, and mixtures thereof. 제4항에 있어서, 상기 중합체가 스티렌, 아크릴산, 부틸 아크릴레이트, 2-히드록시 에틸 메타크릴레이트, 폴리에틸렌 글리콜 모노메타크릴 레이트, 2-에틸헥실 아크릴레이트 및 이들의 혼합물로 구성되는 군에서 선택되는 에틸렌성 불포화 단량체를 포함하는 방법.The method of claim 4, wherein the polymer is selected from the group consisting of styrene, acrylic acid, butyl acrylate, 2-hydroxy ethyl methacrylate, polyethylene glycol monomethacrylate, 2-ethylhexyl acrylate, and mixtures thereof. A method comprising an ethylenically unsaturated monomer. 제5항에 있어서, 상기 수성 중합체 에멀젼은 폴리올 100부당 중합체 1 내지 15부로 사용되는 방법.6. The process of claim 5 wherein said aqueous polymer emulsion is used in 1-15 parts of polymer per 100 parts of polyol. 제7항에 있어서, 상기 에멀젼이 폴리올 100부당 중합체 1 내지 10부로 사용되는 방법.8. The process of claim 7, wherein the emulsion is used in 1 to 10 parts of polymer per 100 parts of polyol. 제8항에 있어서, 상기 에멀젼이 중합체를 30 내지 50중량% 포함하는 방법.The method of claim 8, wherein the emulsion comprises 30 to 50 weight percent of the polymer. 제9항에 있어서, 상기 중합체가 스티렌, 아크릴산, 부틸 아크릴레이트, 2-히드록시 에틸 메타크릴레이트, 폴리에틸렌 글리콜 모노메타크릴레이트, 2-에틸헥실 아크릴레이트 및 이들의 혼합물로 구성되는 군에서 선택되는 에틸렌성 불포화 단량체를 포함하는 방법.The method of claim 9, wherein the polymer is selected from the group consisting of styrene, acrylic acid, butyl acrylate, 2-hydroxy ethyl methacrylate, polyethylene glycol monomethacrylate, 2-ethylhexyl acrylate, and mixtures thereof. A method comprising an ethylenically unsaturated monomer. 제1항에 의한 방법으로 제조한 강성의 폴리우레탄 포움.Rigid polyurethane foam prepared by the method according to claim 1. 제2항에 의한 방법으로 제조한 강성의 폴리우레탄 포움.Rigid polyurethane foam prepared by the method according to claim 2. 제3항에 의한 방법으로 제조한 강성의 폴리우레탄 포움.Rigid polyurethane foam prepared by the method according to claim 3. 제4항에 의한 방법으로 제조한 강성의 폴리우레탄 포움.Rigid polyurethane foam prepared by the method according to claim 4. 제5항에 의한 방법으로 제조한 강성의 폴리우레탄 포움.Rigid polyurethane foam prepared by the method according to claim 5. 제6항에 의한 방법으로 제조한 강성의 폴리우레탄 포움.Rigid polyurethane foam prepared by the method according to claim 6. 제7항에 의한 방법으로 제조한 강성의 폴리우레탄 포움.Rigid polyurethane foam prepared by the method according to claim 7. 제8항에 의한 방법으로 제조한 강성의 폴리우레탄 포움.Rigid polyurethane foam prepared by the method according to claim 8. 제9항에 의한 방법으로 제조한 강성의 폴리우레탄 포움.Rigid polyurethane foam prepared by the method according to claim 9. 제10항에 의한 방법으로 제조한 강성의 폴리우레탄 포움.Rigid polyurethane foam prepared by the method of claim 10.
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