減壓下形成的不連續(xù)板用聚氨酯泡沫組合物的制作方法
【專利說(shuō)明】減壓下形成的不連續(xù)板用聚氨酯泡沬組合物
[0001] 本公開(kāi)通常涉及聚氨酯泡沫用組合物，更特別地涉及減壓下形成的聚氨酯泡沫用 組合物。
[0002] 聚氨酯泡沫被廣泛用作絕緣材料。聚氨酯泡沫的絕緣特性來(lái)自于其閉孔結(jié)構(gòu)，其 中各閉孔含有低導(dǎo)電性氣體，例如烴（HC)。
[0003] 聚氨酯泡沫由液體組合物泡沫化和固化而形成，其中液體組合物可傾注和/或噴 注以形成期望的形狀。循環(huán)時(shí)間是產(chǎn)生期望形狀的聚氨酯泡沫的從開(kāi)始到結(jié)束的總時(shí)間。 減少循環(huán)時(shí)間是提高聚氨酯泡沫使用和應(yīng)用中的經(jīng)濟(jì)效率的最為相關(guān)的因素之一。產(chǎn)生聚 氨酯泡沫的循環(huán)時(shí)間主要取決于如何在既定條件下使聚氨酯泡沫快速固化。如果為改善循 環(huán)時(shí)間而使聚氨酯泡沫從其模具中釋放得太快，那么結(jié)果可能在泡沫中產(chǎn)生缺陷，例如收 縮和變形。
[0004] 因而，在所屬領(lǐng)域中需要產(chǎn)生聚氨酯泡沫的循環(huán)時(shí)間有所改善的聚氨酯泡沫。
[0005] 本公開(kāi)提供一種用于形成聚氨酯泡沫的組合物和在減壓下形成聚氨酯泡沫的方 法，其有助于改善產(chǎn)生聚氨酯泡沫的循環(huán)時(shí)間。所述組合物包括配制的多元醇、異氰酸酯和 發(fā)泡劑。配制的多元醇包括60重量百分比（重量％ )至80重量％的聚醚多元醇和10重 量％至25重量％的芳香族聚酯多元醇，其中重量％是以配制的多元醇的總重量計(jì)，并且其 中配制的多元醇的多元醇混合物官能度為3. 8至5. 5。多元醇混合物官能度是每個(gè)由各多 元醇貢獻(xiàn)的分子的羥基（-OH)基團(tuán)與配制的多元醇的加權(quán)計(jì)算（每個(gè)各特定多元醇的分子 的-OH基團(tuán)的總和乘以配制的多元醇的特定多元醇的重量百分比）。
[0006] 本公開(kāi)還提供由所述組合物產(chǎn)生的聚氨酯泡沫。本公開(kāi)進(jìn)一步提供形成聚氨酯泡 沫的方法，其包括在低于100千帕（kPa)的標(biāo)準(zhǔn)壓力的至少5000帕（Pa)的減壓下，在泡沫 形成條件下將用于形成聚氨酯泡沫的組合物注入模具中，使用于形成聚氨酯泡沫的組合物 在模具中固化，并且將聚氨酯泡沫從模具中脫模。
[0007] 用于形成聚氨酯泡沫的組合物中所用的各聚醚多元醇的多元醇官能度大于或等 于四（4)。聚醚多元醇選自由蔗糖/甘油引發(fā)的聚醚多元醇、山梨醇丙氧基化多元醇或其組 合組成的群組。聚醚多元醇的輕值可以為IOOmg KOH/g至800mg KOH/g。
[0008] 芳香族聚酯多元醇的多元醇官能度可大于或等于2。芳香族聚酯多元醇可選自 由二甘醇-鄰苯二甲酸酐類聚酯多元醇、二甘醇-鄰苯二甲酸酐/甘油類聚酯多元醇或其 組合組成的群組。芳香族聚酯多元醇的芳環(huán)含量為以芳香族聚酯多元醇的總重量計(jì)70重 量％至90重量％。芳香族聚酯多元醇的羥值為150mg KOH/g至350mg KOH/g。
[0009] 異氰酸酯的官能度可以為2. 5至3。異氰酸酯可以是聚合亞甲基二苯基二異氰酸 酯。發(fā)泡劑選自烴、氫氟烯烴（HFO)、氫氯氟烯烴（HCFO)、氫氟烴或其組合。
[0010] 本公開(kāi)提供了在聚氨酯工業(yè)中有利的方法與特性改善。本公開(kāi)提供了用于形成聚 氨酯泡沫的組合物，其有助于改善產(chǎn)生聚氨酯泡沫的循環(huán)時(shí)間。所述組合物包括配制的多 元醇、異氰酸酯和發(fā)泡劑。配制的多元醇包括60重量百分比（重量％ )至80重量％的聚 醚多元醇和10重量％至25重量％的芳香族聚酯多元醇，其中重量％是以配制的多元醇的 總重量計(jì)，并且其中配制的多元醇的多元醇混合物官能度為3. 8至5. 5。
[0011] 配制的多元醇
[0012] 適用于本公開(kāi)的多元醇是含有兩個(gè)或大于兩個(gè)異氰酸酯反應(yīng)基團(tuán)的化合物，所述 異氰酸酯反應(yīng)基團(tuán)通常為活性氫基團(tuán)，例如-OH、伯胺或仲胺以及-SH。如本文所討論，配制 的多元醇包括聚醚多元醇和芳香族聚酯多元醇。配制的多元醇包括60重量％至80重量％ 的聚醚多元醇和10重量％至25重量％的芳香族聚酯多元醇，其中重量％是以配制的多元 醇的總重量計(jì)。還可選擇大于一種的各類型多元醇（例如聚醚多元醇和芳香族聚酯多元 醇）的組合，前提是其在配制的多元醇中的組合百分比作為整體符合所述范圍。
[0013] 配制的多元醇的多元醇混合物官能度為3. 8至5. 5。如本文所使用的，多元醇混合 物官能度是每個(gè)由中各多元醇（例如各聚醚多元醇和各芳香族聚酯多元醇）貢獻(xiàn)的分子的 羥基（-OH)基團(tuán)與配制的多元醇的加權(quán)計(jì)算。因此，為了測(cè)定多元醇混合物官能度，將每個(gè) 各多元醇的分子的-OH基團(tuán)的總和乘以配制的多元醇中各多元醇的重量百分比。
[0014] 舉例來(lái)說(shuō)，Voranol RN-482是山梨醇引發(fā)的多元醇。山梨醇的每個(gè)分子具有6 個(gè)-OH。在其中將以配制的多元醇的總重量計(jì)40重量％的Voranol RN-482用于配制的多 元醇中的情況下，由所述特定量之VoranoI RN-482提供的官能度貢獻(xiàn)為6X0. 4 = 2. 4。還 對(duì)配制的多元醇中的其它多元醇測(cè)定這一計(jì)算，其中所有官能度值的總和為多元醇混合物 官能度。
[0015] 配制的多元醇-聚醚多元醇
[0016] 配制的多元醇包括60重量％至80重量％的聚醚多元醇，其中重量％是以配制的 多元醇的總重量計(jì)。聚醚多元醇的輕值可以為IOOmg KOH/g至800mg KOH/g。在另一個(gè)實(shí) 施例中，聚醚多元醇的輕值可以為IOOmg KOH/g至600mg KOH/g。在再一個(gè)實(shí)施例中，聚醚 多元醇的輕值可以為300mg KOH/g至600mg KOH/g。輕值給出了多元醇的羥基含量，并且來(lái) 源于通過(guò)使羥基乙?；⑨槍?duì)KOH滴定所得酸的分析方法。羥值是將中和來(lái)自1克多元醇 的酸的以毫克計(jì)的KOH的重量。KOH的當(dāng)量是56. 1，因此：
[0017] 羥值=(56. 1X1000)/當(dāng)量
[0018] 其中1000是在1克樣品中的毫克數(shù)。
[0019] 用于形成聚氨酯泡沫用組合物中所用的各聚醚多元醇的官能度[例如每個(gè)聚醚 多元醇分子的-OH基團(tuán)]也大于或等于4。在另一個(gè)實(shí)施例中，聚醚多元醇的官能度可以 為4至6. 0。更特別地，聚醚多元醇的官能度可以為4. 5至6. 0,這在一些實(shí)施例中可以是 特別期望的。如本文所使用的，多元醇官能度并非平均值，而是各聚醚多元醇的離散值。
[0020] 聚醚多元醇包括通過(guò)使具有環(huán)氧烷烴的合適起始分子烷氧基化而得到的那些聚 醚多元醇，所述環(huán)氧烷烴為例如環(huán)氧乙烷、環(huán)氧丙烷、環(huán)氧丁烷或其組合。引發(fā)劑分子的實(shí) 例包括甲苯二胺季戊四醇、木糖醇、阿糖醇、山梨醇、蔗糖、甘露醇等。
[0021] 如本文所提供的，聚醚多元醇可以是蔗糖引發(fā)的聚醚多元醇或山梨醇引發(fā)的聚醚 多元醇。舉例來(lái)說(shuō)，聚醚多元醇可選自由蔗糖/甘油引發(fā)的聚醚多元醇、山梨醇丙氧基化 多元醇或其組合組成的群組。蔗糖可獲得自甘蔗或甜菜、蜂蜜、高粱、糖槭、水果等。蔗糖 組分的提取、分離和制備的方式視來(lái)源而不同，但是為本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的并在商業(yè)規(guī) 模上實(shí)踐的。山梨醇可通過(guò)在合適的氫化催化劑下使D-葡萄糖氫化來(lái)獲得。特別地將 固定床和相似類型的設(shè)備用于這一反應(yīng)。合適的催化劑可包括例如Raney?(格雷斯-戴 維遜（Grace-Davison))催化劑，例如在文劍平（Wen，Jian-Ping)等人，"在氣-液-固 三相流氣升環(huán)形反應(yīng)器中由D-葡萄糖氫化來(lái)制備山梨醇（Preparation of sorbitol from D-glucose hydrogenation in gas-liquid-solid three-phase flow airlift loop reactor) "《化工技術(shù)和生物技術(shù)雜志》（The Journal ofChemical Technology and Biotechnology)，第 4 卷，第 403-406 頁(yè)（約翰威立（Wiley Interscience)，2004)中所使 用的，其通過(guò)全文引用的方式并入本文中。鎳-鋁催化劑和釕-碳催化劑僅是多種可能催 化劑中的兩種。
[0022] 在一個(gè)替代實(shí)施例中，山梨醇的制備可以用已經(jīng)被氫化的淀粉水解物開(kāi)始。淀粉 是來(lái)源于玉米、小麥以及其它產(chǎn)生淀粉的植物的天然材料。為了形成水解物，可使淀粉聚合 物分子在葡萄糖環(huán)之間的醚鍵處斷裂成較小的低聚物以產(chǎn)生葡萄糖、麥芽糖和較高分子量 的寡糖和多糖。然后，可使具有半縮醛葡萄糖環(huán)作為末端單元的所得分子氫化以形成山梨 醇、麥芽糖醇以及氫化的寡糖和多糖。氫化的淀粉水解物可購(gòu)得且價(jià)廉，通常呈糖漿劑的形 成，并且提供了作為可再生能源的額外優(yōu)點(diǎn)。這一方法可能進(jìn)一步需要在氫化之前分離葡 萄糖或者在氫化之后分離山梨醇，以由其制備合適的山梨醇引發(fā)的多元醇。通常，氫化減少 或消除末端單元形成葡萄糖的羥醛形式的傾向。因此，可發(fā)生較少的山梨醇副反應(yīng)，例如醇 醛縮合和坎尼薩羅（Cannizzaro)反應(yīng)。此外，最終的多元醇將包含減少量的副產(chǎn)物。
[0023] 蔗糖引發(fā)的多元醇或山梨醇引發(fā)的多元醇可通過(guò)在合適的催化劑的存在下使環(huán) 氧烷烴聚合到特定的引發(fā)劑上而制成。在一個(gè)實(shí)施例中，各引發(fā)劑可在個(gè)別反應(yīng)中個(gè)別烷 氧基化并且將所得多元醇共混以達(dá)到用于配制的多元醇中的期望聚醚多元醇組分。在另一 個(gè)