KR20130087539A - 불화탄화수소 조성물 - Google Patents

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웨르너 크루에케
카르스텐 보에르너
피에르 도우르넬
디에르크-인골프 레케
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솔베이(소시에떼아노님)
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Abstract

1,1,1,3,3-펜타플루오로부탄 (HFC-365mfc) 및 1,1,1,3,3-펜타플루오로프로판 (HFC-245fa)를 60:40 내지 75:25의 HFC-365mfc/HFC-245fa 중량비로 포함하는 조성물.

Description

불화탄화수소 조성물{HYDROFLUOROCARBON COMPOSITIONS}
본 발명은 중합체 폼에 대한 발포제 (blowing agent)로서 유용한 1,1,1,3,3-펜타플루오로부탄 (HFC-365mfc) 및 1,1,1,3,3-펜타플루오로프로판 (HFC-245fa)의 조성물에 관한 것이다.
HFC-365mfc와 HFC-245fa의 혼합물은 폴리우레탄 폼 및 개질 폴리우레탄 폼, 예를 들어 폴리이소시아누레이트 폼의 제조에 특히 적절하다. 미국 특허 제6,080,799호는 특히 HFC-365mfc/HFC-245fa의 발포제 혼합물을 개시한다.
폴리올 및 HFC-365mfc와 HFC-245fa의 혼합물을 함유하는 일부 폴리우레탄의 배합된 시스템에서, 폴리올 및 HFC-365mfc와 HFC-245fa의 혼합물 각각의 불연성에도 불구하고 인화점이 관찰된다는 것을 발견하였다.
완전히 배합된 시스템에서 사용되었을 때 인화점을 나타내지 않고, 넓은 온도 범위에 걸쳐서 우수한 단열성을 나타내는 폼을 제조할 수 있는 발포제 조성물을 발견하는 것이 바람직하다.
결과적으로, 본 발명은 60:40 내지 75:25의 HFC-365mfc/HFC-245fa 중량비로 1,1,1,3,3-펜타플루오로부탄 (HFC-365mfc) 및 1,1,1,3,3-펜타플루오로프로판 (HFC-245fa)을 포함하는 조성물에 관한 것이다.
놀랍게도, 본 발명에 따른 조성물이 인화점을 갖지 않는 완전히 배합된 시스템을 갖는 (개질) 폴리우레탄 폼의 안전한 제조를 가능하게 하며, 셀 기체의 축합을 실질적으로 피할 수 있기 때문에 얻어진 독립 기포형 폼이 저온에서 단열에 특히 적절하다는 것을 발견하였다.
폴리우레탄은 본질적으로 폴리올과 이소시아네이트의 반응으로부터 얻어진 중합체를 의미한다고 이해된다. 이들 중합체는 통상적으로 100 내지 180의 이소시아네이트 수를 나타내는 제제로부터 얻어진다. 개질 폴리우레탄은 우레탄 작용기 이외에 다른 유형의 작용기, 특히 이소시아네이트의 삼량화에 의하여 형성된 트리이소시아누릭 고리를 함유하는, 이소시아네이트와 폴리올의 반응으로 얻어진 중합체를 의미한다고 이해된다. 이들 개질 폴리우레탄은 보통 폴리이소시아누레이트로 알려져 있다. 이들 중합체는 통상적으로 180 내지 550의 이소시아네이트 수를 나타내는 제제로부터 얻어진다.
본 발명에 따른 조성물에서, HFC-365mfc/HFC-245fa 중량비는 60:40 이상이다. 흔히, HFC-365mfc/HFC-245fa 중량비는 65:35 이상이다. 바람직하게는, HFC-365mfc/HFC-245fa 중량비는 67:33 이상이다. 약 70:30의 HFC-365mfc/HFC-245fa 중량비가 특히 바람직하다.
본 발명에 따른 조성물에서, HFC-365mfc/HFC-245fa 중량비는 75:25 이하이다. 흔히, HFC-365mfc/HFC-245fa 중량비는 73:27 이하이다. 바람직하게는, HFC-365mfc/HFC-245fa 중량비는 72:28 이하이다.
본질적으로 HFC-365mfc 및 HFC-245fa로 이루어진 본 발명의 조성물이 특히 바람직하다.
본 발명은 또한
a) 하나 이상의 폴리올
b) 이소시아네이트와 폴리올의 반응을 위한 촉매
c) 본 발명에 따른 조성물
을 포함하는 폴리우레탄 또는 개질 폴리우레탄 폼의 제조를 위한 예비혼합물 (premix)에 관한 것이다.
본 발명의 목적을 위하여, 예비혼합물은 하나 이상의 폴리올, 하나 이상의 발포제 및 하나 이상의 촉매를 포함하는 임의의 조성물을 의미하는 것으로 이해된다.
놀랍게도, 본 발명에 따른 조성물은 예비혼합물 중에서 화학적으로 안정하다. 결과적으로, 예비혼합물은 임의로 본 발명에 따른 조성물의 잠재적인 분해에 대한 안정화제 없이 제조될 수 있다.
본 발명의 목적에 있어서, 폴리올은 이소시아네이트와 반응하는 2개 이상의 작용기를 함유하는 임의의 화합물을 의미하는 것으로 이해된다. 이들 작용기는 제레비티노프 반응 (Zerewittinoff reaction)으로 정의되는 것과 같이, 하나 이상의 활성 수소 원자를 함유한다. 활성 수소 원자는 일반적으로 산소, 질소 또는 황 원자에 결합된 수소 원자이다. 폴리우레탄 폼을 제조하는데 통상적으로 사용되는 임의의 폴리올은 본 발명에 따른 예비혼합물에서 사용될 수 있다. 특히 폴리에테르 폴리올 및 폴리에스테르 폴리올이 언급될 수 있다.
본 발명에 다른 예비혼합물의 촉매는 폴리올과 이소시아네이트의 반응에 의한 -NH-CO-0-우레탄 결합의 형성을 촉매하거나, 또는 이소시아네이트와 물의 반응을 활성화하는 화합물, 예를 들어 3급 아민 및 유기 주석, 철, 수은 또는 납 화합물을 포함한다. 3급 아민, 예를 들어 트리에틸아민, N,N-디메틸시클로헥실아민 (DMCHA), N-메틸모르폴린 (NMM), N-에틸모르폴린, 디메틸에탄올아민, 디아자[2.2.2]바이시클로옥탄 (트리에틸렌디아민) 및 치환된 벤질아민, 예를 들어 N,N-디메틸벤질아민 (DB)를 특히 언급할 수 있다. 유기 주석 또는 납 화합물, 예를 들어 디부틸틴 디라우레이트, 옥탄산 주석 및 옥탄산 납을 특히 언급할 수 있다.
본 발명에 따른 예비혼합물의 촉매는, 개질 폴리우레탄 (폴리이소시아누레이트) 폼의 제조를 위한 목적일 때, 특히 이소시아네이트의 트리이소시아누레이트로의 삼량화를 촉매하는 화합물을 포함한다. 본 발명에 다른 예비혼합물에 사용될 수 있는 이소시아네이트의 삼량화를 촉매하는 화합물은 특히 트리아진이다.
폴리올, 본 발명에 따른 조성물 및 촉매 이외에, 본 발명에 따른 예비혼합물은 폴리우레탄 또는 개질 폴리우레탄 폼을 제조하는데 보통 사용되는 각종 첨가제, 예를 들어 물, 표면활성제, 항산화제, 난연제 및(또는) 안료를 추가로 함유할 수 있다. 본 발명에 따른 보다 특히 바람직한 예비혼합물은 본질적으로 하나 이상의 폴리올, 본 발명에 따른 조성물, 폴리올/이소시아네이트 반응을 촉진하는 하나 이상의 촉매 및 상기 하나 이상의 통상의 첨가제로 이루어져 있다.
본 발명에 따른 예비혼합물 중 폴리올, 촉매, 본 발명에 따른 조성물 및 임의의 첨가제의 비율은 특히 그 용도, 제조된 폼의 유형, 폴리올의 특성 및 촉매의 특성에 따라서 다르다.
실용상, 사용되는 촉매의 양은 일반적으로 폴리올 100 중량부 당 대략 0.05 내지 10 중량부 범위이다. 일반적으로, 본 발명에 따른 조성물의 양은 폴리올 100 중량부당 1 내지 80 중량부이다. 폴리올 100 중량부당 10 내지 60 중량부가 바람직하다. 물, 표면활성제, 가소제 및(또는) 난연제의 양은 폴리우레탄 또는 개질 폴리우레탄 폼을 제조하는데 통상적으로 사용되는 양이다.
본 발명은 또한 폴리우레탄 또는 개질 폴리우레탄 폼의 제조 방법에 관한 것으로, 여기서 하나 이상의 이소시아네이트는 본 발명에 따른 조성물, 하나 이상의 촉매 및 임의로 다른 통상의 첨가제의 존재 하에서 하나 이상의 폴리올과 반응한다.
그러한 폼의 제조에 통상적으로 사용되는 임의의 이소시아네이트는 본 발명에 따른 방법에서 사용될 수 있다. 예를 들어, 지방족 이소시아네이트, 예를 들어 헥사메틸렌 디이소시아네이트, 및 방향족 이소시아네이트, 예를 들어 톨릴렌 디이소시아네이트 또는 디페닐메탄 디이소시아네이트를 언급할 수 있다.
일반적으로, 본 발명에 따른 방법은 물의 존재 하에 수행된다. 이 경우에, 사용되는 물의 양은 바람직하게는 폴리올 100 중량부당 1 중량부 이상이다. 더욱 바람직하게는, 사용되는 물의 양은 폴리올 100 중량부당 1.5 중량부 이상이다.
이 경우, 사용되는 물의 양은 바람직하게는 폴리올 100 중량부당 2.5 중량부 이하이다. 더욱 바람직하게는, 사용되는 물의 양은 폴리올 100 중량부당 2 중량부 이하이다.
본 발명에 따른 방법에 있어서, 본 발명에 따른 조성물을 본 발명에 따른 예비혼합물의 형태로 반응에 공급할 수 있다. 본 발명에 따른 조성물은 또한 조성물과 이소시아네이트의 혼합물 형태로 반응에 공급할 수 있다.
본 발명은 또한 본 발명에 따른 방법에 따라서 얻을 수 있는 폴리우레탄 또는 개질 폴리우레탄 폼에 관한 것이다. 본 발명에 따른 폴리우레탄 또는 개질 폴리우레탄 폼은 바람직하게는 경질 독립 기포형 폼이다. 이 폴리우레탄 또는 개질 폴리우레탄 폼은 또한 가요성 또는 반가요성 폼, 인테그랄 스킨 폼 (integral skin foam) 및 단성분 폼에서 선택될 수 있다.
본 발명은 또한 본 발명에 따른 폴리우레탄 또는 개질 폴리우레탄 폼을 포함하는 단열재에 관한 것이다.
본 발명에 따른 단열재의 특정 예는 단열 패널, 파이프 단열을 위한 관, 샌드위치 패널, 라미네이트 및 블록 폼 (block foam)을 포함한다.
본 발명에 따른 단열재는 일반적으로 10 ℃ 이하의 온도를 갖는 대기와 접촉하여 사용될 때 그의 단열성을 실질적으로 유지한다. 흔히, 사용되는 온도는 5 ℃ 이하일 수 있다. 온도는 실질적 결로 현상 없이 0 ℃ 이하일 수도 있다. 본 발명에 따른 단열재는 -10 ℃ 이상의 온도를 갖는 대기와 접촉하여 사용될 때 특히 적절하다.
[실시예]
하기 실시예는 비제한적인 방법으로 발명을 예시하기 위한 의도이다.
실시예 1: HFC-365mfc 및 HFC-245fa의 70:30 조성물을 이용한 PUR 제조
70:30 비율의 HFC-365mfc/HFC-245fa 제제는 27 ℃에서 비등하기 시작한다. 450의 OH 수를 갖는 방향족 폴리에스테르폴리올 및 방향족 폴리에테르폴리올의 폴리올-조성물 100g 및 난연제로서 트리스-클로로이소프로필포스페이트 15 g, 촉매로서 디메틸시클로헥실아민 2g 및 안정화제로서 실록산폴리알켄옥시드-공중합체 1.5 g, 2 g의 물 및 20 g의 HFC-365mfc/HFC-245fa (70:30 비율)를 블렌딩하고, 그후 130 g의 4,4-디이소시아네이트디페닐메탄과 혼합하였다. 경질 폼을 35 kg/m3의 밀도로 얻었다.
실시예 2: HFC-365mfc/HFC-245fa의 75:25 조성물을 이용한 PUR 제조
실시예 1을 28 ℃에서 비등하기 시작하는 75:25 비율의 HEC-365mfc/TFC-245fa 20g으로 반복하였다. 밀도는 실시예 1의 것과 동일하였다.
실시예 3
실시예 1을 딥 튜브 (dip tube)를 이용하여, 발포제 조성물을 첨가하면서, 즉, 처음에 HFC-365mfc 14g 및 다음으로 HFC-245fa 6 g을 첨가하며 반복하였다. 경질 폼을 35 kg/m3의 밀도로 얻었다.
상기 조성물들은 폴리올과의 예비혼합물에서 사용될 때 인화점을 나타내지 않았다.

Claims (10)

1,1,1,3,3-펜타플루오로부탄(HFC-365mfc) 및 1,1,1,3,3-펜타플루오로프로판(HFC-245fa)으로 이루어지고, HFC-365mfc/HFC-245fa의 중량비가 60:40 이상 72:28 이하인 조성물.
제1항에 있어서, HFC-365mfc/HFC-245fa의 중량비가 67:33 내지 72:28인 조성물.
제1항에 있어서, HFC-365mfc/HFC-245fa의 중량비가 70:30인 조성물.
제1항에 있어서, 중량비가 60:40인 HFC-365mfc 및 HFC-245fa로 이루어진 조성물.
a) 하나 이상의 폴리올
b) 이소시아네이트와 폴리올의 반응을 위한 촉매
c) 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 조성물
을 포함하는, 폴리우레탄 또는 개질 폴리우레탄 폼의 제조를 위한 예비혼합물.
하나 이상의 이소시아네이트를 하나 이상의 촉매 및 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 조성물의 존재 하에 하나 이상의 폴리올과 반응시키는 것을 특징으로 하는, 폴리우레탄 또는 개질 폴리우레탄 폼의 제조 방법.
제6항의 방법에 따라서 얻을 수 있는 폴리우레탄 또는 개질 폴리우레탄 폼.
제7항에 있어서, 경질 독립 기포형 폼인 폴리우레탄 또는 개질 폴리우레탄 폼.
제7항에 따른 폴리우레탄 또는 개질 폴리우레탄 폼을 포함하는 단열재.
제8항에 따른 폴리우레탄 또는 개질 폴리우레탄 폼을 포함하는 단열재.
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