具有低导热性和良好的热稳定性的PU硬质泡沫

申请号 CN201280014905.3 申请日 2012-03-21 公开(公告)号 CN103459450B 公开(公告)日 2015-08-26
申请人 巴斯夫欧洲公司; 发明人 G·托马西; C·格莱瑟-施密茨; L·温德勒; C·埃勒西克; G·坎普夫;
摘要 本 发明 涉及一种聚 氨 酯 泡沫 ,其可通过使作为组分(A)的至少一种聚醚多元醇、作为组分(B)的基于至少一种胺的至少一种聚醚多元醇、作为组分(C)的至少一种聚酯多元醇和作为组分(D)的至少一种聚异氰酸酯,在至少一种选自具有1至20个 碳 原子 的 羧酸 盐的催化剂、作为组分(E)的含胺化合物及其混合物和作为组分(F)的至少一种发泡剂存在下反应而获得,其中OCN基团与OH基团的比例(ISO指数)为140至180。此外,本发明涉及制备该聚氨酯泡沫的方法,涉及其用于绝缘、特别是用于管绝缘的用途,以及涉及包含本发明聚氨酯泡沫的绝缘管。
权利要求

1.一种聚泡沫,所述聚氨酯泡沫是通过以下物质反应获得:
(A)作为组分(A)的至少一种聚醚多元醇,基于至少一种选自以下的化合物:三羟甲基丙烷、丙三醇、季戊四醇、糖化合物,及其混合物,
(B)作为组分(B)的基于至少一种胺的至少一种聚醚多元醇,
(C)作为组分(C)的至少一种聚酯多元醇,和
(D)作为组分(D)的至少一种聚异氰酸酯,
在至少一种选自具有1至20个原子羧酸盐的催化剂、作为组分(E)的含胺化合物及其混合物以及作为组分(F)的至少一种发泡剂存在下反应,其中意指OCN基团与OH基团的比例的ISO指数为145至165。
2.权利要求1的聚氨酯泡沫,其中组分(B)中的至少一种胺为甲苯二胺TDA。
3.权利要求1的聚氨酯泡沫,其中组分(A)中的糖化合物为葡萄糖、山梨糖醇、甘露醇和蔗糖,及其混合物。
4.权利要求1或2的聚氨酯泡沫,其中,包含基于多糖的至少一种聚醚多元醇(a1)、基于单糖的至少一种聚醚多元醇(a2)和基于至少一种至少二元的醇的至少一种聚醚多元醇(a3)的混合物用作组分(A)。
5.制备权利要求1或2的聚氨酯泡沫的方法,所述方法至少包括以下步骤:
(I)使组分(A)、(B)、(C)、(D)、(E)和(F)接触以得到反应产物并且(II)使步骤(I)中获得的反应产物发泡。
6.权利要求1或2的聚氨酯泡沫用于绝缘的用途。
7.权利要求6的用途,其中所述绝缘是管绝缘。
8.包含权利要求1或2的聚氨酯泡沫的绝缘管。

说明书全文

具有低导热性和良好的热稳定性的PU硬质泡沫

[0001] 本发明涉及一种聚酯泡沫,其通过使作为组分(A)的至少一种聚醚多元醇、作为组分(B)的基于至少一种胺的至少一种聚醚多元醇、作为组分(C)的至少一种聚酯多元醇和作为组分(D)的至少一种聚异氰酸酯,在至少一种选自具有1至20个原子羧酸盐的催化剂、作为组分(E)的含胺化合物及其混合物和作为组分(F)的至少一种发泡剂存在下反应获得,其中OCN基团与OH基团的比例(ISO指数)为140至180。本发明还涉及制备所述聚氨酯泡沫的方法,其用于绝缘,特别是用于管绝缘的用途,以及包括本发明聚氨酯泡沫的绝缘管。
[0002] 可以用于管绝缘的聚氨酯泡沫是现有技术所已知的。
[0003] US 2006/0052467公开了适于用合适的聚异氰酸酯加工以得到泡沫的多元醇组合物。
[0004] DE 10 2004 001 317 A1公开了用于管绝缘的聚氨酯泡沫。这些聚氨酯泡沫可以由异氰酸酯组分(a)与多元醇混合物(b)反应而获得,其中多元醇混合物包含羟基值大于70mg KOH/g且粘度小于3000mPa·s(在20℃下,根据DIN53019测定)的多元醇。该文件一般性地公开了具有至少两个对异氰酸酯具有反应活性的基团的化合物可以作为多元醇。
实施例为具有OH基团、SH基团和/或NH2基团的化合物。
[0005] EP 1 288 239 A1公开了制备固体氨基甲酸乙酯-多异氰脲酸酯泡沫的方法。所述泡沫包括多种多元醇聚醚。
[0006] WO 98/37116同样公开了通过聚异氰酸酯组分与多元醇组分混合物反应制备固体聚氨酯泡沫的方法。根据该文件,聚异氰酸酯组分是聚亚甲基聚苯基聚异氰酸酯化合物或其衍生物。多元醇组分的混合物包括通过使烯化连接至脂族胺获得的多元醇和通过使烯化氧连接至芳族胺获得的芳族聚醚多元醇。
[0007] US 2003/0134923 A1同样公开了包括有机聚异氰酸酯与聚酯多元醇的反应产物的聚氨酯泡沫。
[0008] WO 2005/090432 A1公开了通过有机聚异氰酸酯组合物与对异氰酸酯基团具有反应活性的混合物反应制备异氰酸酯指数为110至120的固体聚氨酯泡沫的方法。除聚酯多元醇外,基于芳族胺的聚醚醇也可以存在于所述反应混合物中。
[0009] EP 1 735 365 B1公开了聚氨酯及其制备方法。为此,有机聚异氰酸酯组合物与对异氰酸酯基团具有反应活性并且包含例如聚醚多元醇或聚酯多元醇多元醇的组合物反应。
[0010] WO 00/63276 A1公开了用于制备硬质聚氨酯泡沫的多元醇混合物。该混合物包括烯化氧加成至芳族二胺或多胺的加成产物。聚酯多元醇多元醇还可以作为对异氰酸酯基团具有反应活性的化合物而存在。
[0011] 现有技术已知的聚氨酯泡沫就导热性及其热性能而言仍需要改进。特别地,现有技术的聚氨酯泡沫的导热性可降低,同时不损害其热稳定性
[0012] 鉴于现有技术,因此本发明的一个目的在于提供就导热性和热稳定性而言具有特别平衡且因而有利的特性分布的聚氨酯泡沫。由于本发明的聚氨酯泡沫将用作例如绝缘材料,特别是作为绝缘管,因此,应当提供具有特别低的导热性的聚氨酯泡沫。除低的导热性外,本发明的聚氨酯泡沫应当具有良好的热稳定性。
[0013] 根据本发明,这些目的通过可由以下物质反应得到的聚氨酯泡沫而实现:
[0014] (A)作为组分(A)的至少一种聚醚多元醇,
[0015] (B)作为组分(B)的基于至少一种胺的至少一种聚醚多元醇,
[0016] (C)作为组分(C)的至少一种聚酯多元醇,和
[0017] (D)作为组分(D)的至少一种聚异氰酸酯
[0018] 在至少一种选自具有1至20个碳原子的羧酸盐的催化剂、作为组分(E)的含胺化合物及其混合物以及作为组分(F)的至少一种发泡剂存在下反应,其中OCN基团与OH基团的比例(ISO指数)为140至180。
[0019] 此外,所述目的通过用于制备本发明聚氨酯泡沫的方法实现,所述方法至少包括以下步骤:
[0020] (I)使组分(A)、(B)、(C)、(D)、(E)和(F)接触以得到反应产物并且[0021] (II)使步骤(I)中获得的反应产物发泡。
[0022] 所述目的还通过本发明聚氨酯泡沫用于绝缘的用途实现,以及通过包含本发明聚氨酯泡沫的绝缘管实现。
[0023] 以下详细记载了本发明聚氨酯泡沫的各个组分:
[0024] 组分(A):
[0025] 至少一种聚醚多元醇作为组分(A)存在于本发明的聚氨酯泡沫中。为本发明的目的,本领域技术人员所已知的所有聚醚多元醇通常均适于作为组分(A)。
[0026] 优选使用基于至少一种多元醇的聚醚多元醇作为组分(A)。
[0027] 根据本发明,优选将具有至少两个对异氰酸酯具有反应活性的氢原子的聚醚多元醇、优选具有的OH值范围为100至1200mg KOH/g的聚醚多元醇用作组分(A)。
[0028] 优选使用的聚醚多元醇的官能度范围为例如2至8,特别是3至8。
[0029] 优选用作组分(A)的聚醚多元醇通过本领域技术人员所已知的方法制备,例如通过烯化氧在催化剂、优选金属氢氧化物存在下的阴离子聚合制备。
[0030] 作为烯化氧,通常使用环氧乙烷和/或环氧丙烷,优选纯的1,2-环氧丙烷。
[0031] 使用的起始分子特别是在分子中具有至少2个,优选3至8个羟基的化合物。
[0032] 作为在分子中具有至少2个、优选3至8个羟基的起始分子,优选使用三羟甲基丙烷;丙三醇;季戊四醇;糖化合物,如葡萄糖、山梨糖醇、甘露醇和蔗糖;多元酚;酚树脂,如苯酚与甲醛的低聚缩合产物,和苯酚、甲醛和二链烷醇胺以及三聚氰胺的Mannich缩合物。
[0033] 因此,本发明优选提供本发明的聚氨酯泡沫,其中至少一种聚醚多元醇(组分(A))基于至少一种选自以下的化合物:三羟甲基丙烷;丙三醇;季戊四醇;糖化合物,如葡萄糖、山梨糖醇、甘露醇和蔗糖;多元酚;酚醛树脂,如苯酚与甲醛的低聚缩合产物,以及苯酚、甲醛和二链烷醇胺以及三聚氰胺的Mannich缩合物;以及其混合物。
[0034] 用作组分(A)的聚醚多元醇的官能度优选为3至8。此外,用作组分(A)的聚醚多元醇的羟基值优选为100mg KOH/g至1200mg KOH/g并且特别是240mg KOH/g至570mg KOH/g。
[0035] 在一个优选的实施方案中,在例如使用的起始分子和/或烯化氧方面不同的2、3、4或5种聚醚多元醇的混合物用作组分(A)。
[0036] 例如,包含作为组分(a1)的基于多糖的至少一种聚醚多元醇的混合物用作组分(A)。多糖优选为蔗糖。
[0037] 在一个优选的实施方案中,用作组分(a1)的聚醚多元醇不是仅基于至少一种多糖,而是取而代之地将例如选自季戊四醇和/或二甘醇的多种多元醇用作基础物质。
[0038] 用作组分(a1)的聚醚多元醇的OH值为例如100至700mg KOH/g,优选200至600mg KOH/g,特别优选300至500mg KOH/g,非常特别优选350至450mg KOH/g。
[0039] 在另一个优选的实施方案中,用作组分(a1)的聚醚多元醇的平均官能度为例如2至6,优选3至5,特别优选3.5至4.5。
[0040] 在优选用作组分(A)的聚醚多元醇的混合物中,优选存在基于至少一种单糖的其他聚醚多元醇(a2)。
[0041] 组分(a2)所基于的单糖为例如山梨糖醇。
[0042] 用作组分(a2)的聚醚多元醇的OH值为例如200至800mg KOH/g,优选300至700mg KOH/g,特别优选为400至600mg KOH/g,非常特别优选为450至550mg KOH/g。
[0043] 在另一个优选的实施方案中,用作组分(a2)的聚醚多元醇的平均官能度为例如3至7,优选4至6,特别优选4.5至5.5。
[0044] 作为其他聚醚多元醇,其存在于优选用作组分(A)的聚醚多元醇的混合物中,基于至少一种至少二元的醇的至少一种聚醚多元醇优选在混合物中作为组分(a3)而存在。
[0045] 在组分(a3)中存在的至少二元的醇可以为二元、三元、四元或五元的,即其每个分子可以包括两个、三个、四个或五个羟基。
[0046] 在组分(a3)中存在的特别优选的至少二元的醇为例如丙三醇。
[0047] 在另一个优选的实施方案中,用作组分(a3)的聚醚多元醇的OH值为例如500至1100mg KOH/g,优选600至1000mg KOH/g,特别优选为700至900mg KOH/g。
[0048] 在另一个优选的实施方案中,用作组分(a3)的聚醚多元醇的平均官能度为例如1至5,优选2至4,特别优选2.5至3.5。
[0049] 在一个特别优选的实施方案中,包括基于多糖的至少一种聚醚多元醇(a1)、基于单糖的至少一种聚醚多元醇(a2)和基于至少一种至少二元的醇的至少一种聚醚多元醇(a3)的混合物用作本发明聚氨酯泡沫中的组分(A)。
[0050] 因此,本发明优选提供包括基于多糖的至少一种聚醚多元醇(a1)、基于单糖的至少一种聚醚多元醇(a2)和基于至少一种至少二元的醇的至少一种聚醚多元醇(a3)的混合物用作组分(A)的本发明的聚氨酯泡沫。
[0051] 在本发明聚氨酯泡沫中,组分(A)通常以10至60重量%、优选20至50重量%、特别优选25至45重量%的量存在,每种情况下均基于组分(A)、(B)、(C)和(E)的总和计。如果多种聚醚多元醇的混合物用作组分(A),则所具体指定的量基于该混合物计。
[0052] 根据本发明,组分(A)、(B)、(C)和(E)的总和总是100重量%。
[0053] 组分(B):
[0054] 基于至少一种胺的至少一种聚醚多元醇作为组分(B)存在于本发明的聚氨酯泡沫中。为本发明的目的,满足所具体指定的条件的所有聚醚多元醇通常适于作为组分(B)。
[0055] 存在于组分(B)中的胺为,例如选自分子中具有至少两个伯氨基的胺,优选使用芳族二胺和/或多胺,例如苯二胺、2,3-甲苯二胺、2,4-甲苯二胺、3,4-甲苯二胺和2,6-甲苯二胺或4,4’-二氨基二苯甲烷、2,4’-二氨基二苯甲烷和2,2’-二氨基二苯甲烷,以及脂族二胺和多胺,例如乙二胺。
[0056] 甲苯二胺(TDA)优选用作组分(B)的起始分子,能够使用提及的异构体的一种或提及的异构体的混合物。
[0057] 因此,本发明优选提供组分(B)中的至少一种胺为甲苯二胺(TDA)的本发明聚氨酯泡沫。
[0058] 本发明聚氨酯泡沫的组分(B)例如通过烯化氧与上述胺反应而获得,所述烯化氧例如选自四氢呋喃、环氧乙烷、环氧丙烷、1,2-环氧丁烷或2,3-环氧丁烷、氧化苯乙烯及其混合物,优选环氧乙烷和环氧丙烷的混合物。该反应的反应条件本身是本领域技术人员所已知的。
[0059] 在另一个优选的实施方案中,用作组分(B)的聚醚多元醇的OH值为例如100至700mg KOH/g,优选200至600mg KOH/g,特别优选300至500mg KOH/g,非常特别优选350至450mg KOH/g。
[0060] 在另一个优选的实施方案中,用作组分(B)的聚醚多元醇的平均官能度为例如1至6,优选2至5,特别优选3至4.5。
[0061] 组分(B)在本发明聚氨酯泡沫中通常以10至50重量%、优选20至40重量%、特别优选25至35重量%的量存在,每种情况下均基于组分(A)、(B)、(C)和(E)的总量计。
[0062] 组分(C):
[0063] 至少一种聚酯多元醇在本发明的聚氨酯泡沫中作为组分(C)而存在。
[0064] 用作组分(C)的聚酯多元醇优选通过具有2至12个碳原子、优选具有2至6个碳原子的多官能醇(优选为二醇)与具有2至12个碳原子的多官能羧酸缩合制备,所述多官能醇例如乙二醇、二甘醇、丁二醇、三羟甲基丙烷、丙三醇或季戊四醇,所述多官能羧酸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、来酸、富马酸并且优选邻苯二甲酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸、回收的聚对苯二甲酸乙二醇酯和二羧酸或其酸酐的异构体。
[0065] 特别优选为聚酯多元醇,其由邻苯二甲酸酐和/或对苯二甲酸和/或回收的聚对苯二甲酸乙二醇酯制备。作为制备聚酯的其他原料,还可以同时使用疏材料。疏水材料是包括非极性有机基团以及还具有至少一个选自羟基、羧酸、羧酸酯及其混合物的反应活性基团的水不溶性材料。疏水材料的当量范围为130至1000g/mol。例如,可以使用脂肪酸硬脂酸、油酸、棕榈酸、月桂酸或亚油酸,以及脂肪和油类,如蓖麻油、玉米油、向日葵油、椰子油橄榄油妥尔油。如果聚酯包括疏水材料,则基于聚酯醇的全部单体含量计的疏水材料的比例优选为1至30mol%,特别优选为4至15mol%。
[0066] 在特别优选的实施方案中,由邻苯二甲酸酐、二甘醇和油酸制备的聚酯多元醇作为组分(C)而存在。
[0067] 根据本发明用作组分(C)的聚酯多元醇的官能度通常为1.5至8,优选1.5至5,特别优选1.5至3。
[0068] 根据本发明用作组分(C)的聚酯多元醇的羟基值通常为100mg KOH/g至850mg KOH/g,优选100mg KOH/g至400mg KOH/g并且特别是150mg KOH/g至300mg KOH/g。
[0069] 本发明聚氨酯泡沫中组分(C)通常以10至50重量%、优选20至40重量%、特别优选25至35重量%的量存在,每种情况下均基于组分(A)、(B)、(C)和(E)的总量计。
[0070] 组分(D):
[0071] 至少一种聚异氰酸酯作为组分(D)存在于本发明的聚氨酯泡沫中。为本发明的目的,常规的脂族、脂环族以及特别是芳族二异氰酸酯和/或聚异氰酸酯均可以用作聚异氰酸酯。
[0072] 可以提及的具体实例为甲代亚苯基2,4-二异氰酸酯(TDI)和甲代亚苯基2,6-二异氰酸酯(TDI)以及相应的异构体混合物;二苯基甲烷4,4’-二异氰酸酯(MDI)、二苯基甲烷2,4’-二异氰酸酯(MDI)和二苯基甲烷2,2’-二异氰酸酯(MDI)以及相应的异构体混合物;二苯基甲烷4,4’-二异氰酸酯和二苯基甲烷2,4’-二异氰酸酯的混合物;聚苯基聚亚甲基聚异氰酸酯;二苯基甲烷4,4’-二异氰酸酯、二苯基甲烷2,4’-二异氰酸酯和二苯基甲烷2,2’-二异氰酸酯以及聚亚苯基聚亚甲基聚异氰酸酯(粗MDI)的混合物;以及粗MDI和甲代亚苯基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使用或以混合物形式使用。
[0073] 通常还使用改性多官能异氰酸酯,即通过有机二异氰酸酯和/或聚异氰酸酯的化学反应获得的产物。可以提及的实例为二异氰酸酯和/或包括异氰脲酸酯和/或氨基甲酸乙酯基团的聚异氰酸酯。改性聚异氰酸酯可以任选地彼此混合或与未改性的有机聚异氰酸酯如二苯基甲烷2,4’-二异氰酸酯、二苯基甲烷4,4’-二异氰酸酯、粗MDI、甲代亚苯基2,4-二异氰酸酯和/或甲代亚苯基2,6-二异氰酸酯混合。
[0074] 此外,还可以使用多官能异氰酸酯与多羟基多元醇的反应产物以及其与其他二异氰酸酯和聚异氰酸酯的混合物。
[0075] 现已发现,NCO含量为29至33重量%的粗MDI特别适于用作有机聚异氰酸酯。
[0076] 在一个优选的实施方案中,选择聚异氰酸酯以使其根据DIN 53019在20℃下测量的粘度小于1000mPas,优选为100至1000mPas,特别优选为120至1000mPas。
[0077] 在另一个优选的实施方案中,用作组分(D)的聚异氰酸酯的平均官能度为1至6,优选2至4,特别优选2.5至3.5。
[0078] 在一个特别优选的实施方案中,具有较高官能度的低聚物和异构体(粗MDI)的二苯基甲烷1,4'-二异氰酸酯的混合物作为组分(D)而存在,所述混合物的NCO含量为20至40质量%,优选25至35质量%,例如31.5质量%,并且平均官能度为2至4,优选2.5至
3.5,例如约2.7。
[0079] 本发明聚氨酯泡沫中组分(D)通常以100至250重量%、优选160至200重量%、特别优选170至190重量%的量存在,每种情况下均基于组分(A)、(B)、(C)和(E)的总量计。
[0080] 组分(E):
[0081] 本发明的聚氨酯泡沫通过上述组分(A)、(B)、(C)和(D)在至少一种选自具有1至20个碳原子的羧酸盐的催化剂、作为组分(E)的含胺化合物及其混合物存在下反应而获得。
[0082] 作为催化剂提及的化合物本身是本领域技术人员所已知的并且是市售可得的。
[0083] 在本发明聚氨酯泡沫的一个实施方案中,优选催化交联反应以形成脲基甲酸酯、缩二脲或催化三聚反应以形成异氰脲酸酯的具有1至20个碳原子的羧酸盐作为制备泡沫的催化剂。
[0084] 合适的盐的实例为相应羧酸的金属盐,特别是铵盐;碱金属盐,例如Li盐、Na盐、K盐、Rb盐或Cs盐;或碱土金属盐,例如Be盐、Mg盐、Ca盐、Sr盐或Ba盐。优选使用具有1至20个碳原子的直链或支链、取代或未取代,饱和或不饱和、脂族或芳族羧酸的盐,所述羧酸例如选自甲酸、乙酸、辛酸、酒石酸柠檬酸、油酸、硬脂酸、蓖麻油酸及其混合物,或具有6至20个碳原子的取代或未取代芳族羧酸,例如选自苯甲酸、水杨酸及其混合物。合适的取代基为,例如羟基和/或氨基。
[0085] 该实施方案的特别优选的催化剂选自甲酸、乙酸钾、辛酸钾、辛酸铵、2-羟基-N,N,N-三甲基-1-丙烷甲酸铵、三甲基羟基丙基甲酸铵及其混合物。
[0086] 在本发明的另一实施方案中,可以使用同样催化反应以形成脲基甲酸酯、缩二脲或催化三聚反应以形成异氰脲酸酯的含胺化合物作为催化剂。本发明优选的含胺化合物例如选自N,N’,N”-三(二甲基氨基丙基)六氢三嗪(CAS 15875-13-5)、三-3-二甲基氨基丙基胺、五甲基二乙三胺、五甲基二丙三胺、三甲基氨基乙基乙醇胺、二甲基氨基乙氧基乙醇、2,4,6-三(二甲基氨基乙基)酚及其混合物。
[0087] 在该实施方案中,特别优选为N,N’,N”-三(二甲基氨基丙基)六氢三嗪。
[0088] 因此,本发明特别优选提供本发明的聚氨酯泡沫,其中用作组分(E)的至少一种催化剂选自甲酸钾、乙酸钾、辛酸钾、辛酸铵、2-羟基-N,N,N-三甲基-1-丙烷甲酸铵、三甲基羟丙基甲酸铵、N,N’,N”-三(二甲基氨基丙基)六氢三嗪、三-3-二甲基氨基丙胺、五甲基二乙三胺、五甲基二丙三胺、三甲基氨基乙基乙醇胺、二甲基氨基乙氧基乙醇、2,4,6-三(二甲基氨基乙基)苯酚及其混合物。
[0089] 根据本发明,除上述催化剂(组分(E))外,还可以另外使用大大加速异氰酸酯基团与对异氰酸酯基团具有反应活性的基团的反应的其他催化剂。该催化剂为,例如强碱性胺,如脂族叔胺、咪唑、脒和烷醇胺。
[0090] 本发明聚氨酯泡沫中组分(E)通常以0.1至5重量%、优选0.2至3重量%、特别优选0.3至2重量%的量存在,每种情况下均基于组分(A)、(B)、(C)和(E)的总量计。如果使用催化剂的混合物,则以所具体指定的量用于该混合物。
[0091] 对于本发明目的而言重要的是,本发明的聚氨酯泡沫在具体指定的催化剂存在下制备。通过此方法以及通过特定组分(A)、(B)、(C)和(D)配合特定的ISO指数进行相互作用而实现了低导热性与良好热稳定性的特别有利的结合。
[0092] 组分(F):
[0093] 根据本发明,本领域技术人员已知的发泡剂——例如水和/或羧酸,特别是与异氰酸酯基团反应以消除二氧化碳的甲酸——通常可用作发泡剂(组分(F))。还可以与水结合使用物理发泡剂或者使用物理发泡剂代替水。所述物理发泡剂为对起始组分为惰性并且在室温下通常为液体且在氨基甲酸乙酯反应的条件下汽化的化合物。这些化合物的沸点优选低于50℃。物理发泡剂还包括在室温下为气态并且在压下引入至起始组分或溶解于其中的化合物,例如二氧化碳、低沸点烷和氟代烷烃。所述化合物通常选自具有至少4个碳原子的烷烃和/或环烷烃、二烷基醚、酯、、缩醛、具有1至8个碳原子的氟代烷烃,和在烷基链中具有1至3个碳原子的四烷基烷,特别是四甲基硅烷。可以提及的实例为丙烷、正丁烷、异丁烷和环丁烷、正戊烷、异戊烷和环戊烷、环己烷、二甲醚、甲基乙基醚、甲基丁基醚、甲酸甲酯、丙酮,以及可以在对流层中降解并因此不危害臭氧层的氟代烷烃,例如三氟甲烷、二氟甲烷、1,1,1,3,3-五氟丁烷、1,1,1,3,3-五氟丙烷、1,1,1,2-四氟乙烷、二氟乙烷和七氟丙烷。提及的物理发泡剂可以单独使用或彼此任意结合使用。
[0094] 本发明聚氨酯泡沫中组分(F)通常以2至25重量%、优选10至20重量%的量存在,每种情况下均基于组分(A)、(B)、(C)和(E)的总量计。
[0095] 除上述组分外,本发明聚氨酯泡沫可以任选地包含本领域技术人员本身已知的其他添加剂,例如交联剂。根据本发明,交联剂为分子量为60至400g/mol并且具有至少3个对异氰酸酯具有反应活性的氢原子的化合物。该化合物的实例为丙三醇。
[0096] 交联剂通常使以1至10重量%、优选2至6重量%的量使用,基于组分(A)、(B)、(C)和(E)的总量计。在另一个实施方案中,本发明的聚氨酯泡沫可以包含至少一种扩链剂。为本发明的目的,扩链剂为分子量为60至400g/mol并且具有2个对异氰酸酯具有反应活性的氢原子的化合物。该化合物的实例为丁二醇、二甘醇、二丙甘醇和乙二醇。
[0097] 扩链剂通常以2至20重量%的量使用,基于组分(A)、(B)、(C)和(E)的总量计。
[0098] 交联剂和扩链剂可以单独使用或结合使用。
[0099] 其他添加剂为,例如选自表面活性物质、稳定剂例如泡沫稳定剂、单元调节剂、填料、染料、颜料、阻燃剂、抗静电剂、水解抑制剂真菌抑制物质和细菌抑制物质,及其混合物。
[0100] 合适的阻燃剂通常为由现有技术已知的阻燃剂,例如溴化醚(Ixol);溴化醇,如二溴新戊醇、三溴新戊醇和PHT-4-二醇;以及氯代磷酸酯,如三(2-氯乙基)磷酸酯、三(2-氯异丙基)磷酸酯(TCPP)、三(1,3-二氯异丙基)磷酸酯、三(2,3–二溴丙基)磷酸酯和四(2–氯乙基)亚乙基二磷酸酯。
[0101] 作为其他不含卤素的液体阻燃剂,可以使用乙基磷酸二乙酯(DEEP)、磷酸三乙酯(TEP)、丙基磷酸二甲酯(DMPP)、甲苯基磷酸二苯基酯(DPC)和其他不含卤素的液体阻燃剂。
[0102] 为本发明的目的,阻燃剂以0至65重量%、优选0至60重量%、更优选0至50重量%的量使用,基于组分(A)、(B)、(C)和(E)的总量计。根据本发明,如果存在阻燃剂,则这些阻燃剂以2至65重量%、优选5至60重量%、更优选5至50重量%的量使用,基于组分(A)、(B)、(C)和(E)的总量计。
[0103] 对于本发明目的而言还重要的是,在用于制备本发明聚氨酯泡沫的反应混合物中OCN基团与OH基团的比例(称为ISO指数)为140至180,优选145至165,特别优选150至160。与对本发明重要的其他具体指定的特征结合的该特定ISO指数使得能够得到低导热性与热稳定性特别有利地结合的聚氨酯泡沫。
[0104] 本发明还提供制备本发明聚氨酯泡沫的方法,所述方法至少包括以下步骤:
[0105] (I)使组分(A)、(B)、(C)、(D)、(E)和(F)接触以得到反应产物并且[0106] (II)使步骤(I)中获得的反应产物发泡。
[0107] 对本领域技术人员而言,制备聚氨酯泡沫的方法是本领域技术人员本身已知的。例如,本发明的聚氨酯泡沫可以通过预聚物方法分批地或连续地制备或优选借助于已知的混合设备通过一步法(步骤(I)和(II))制备。
[0108] 现已发现特别有利的是,使用双组分法并且使步骤(I)中形成性组分(A)、(B)、(C)、(E)和(F)混合以得到多元醇组分,在步骤(II)中使多元醇组分与聚异氰酸酯(D)反应并且使该混合物发泡。聚氨酯泡沫的制备方及其在复合元件中用作覆盖层或优选用作芯层的用途及其作为冷却和加热技术中的绝缘层的用途的概要已公 开 于 例 如 Kunststoffhandbuch,volume 7“Polyurethane”,edited by Günter Oertel,Carl-Hanser-Verlag Munich,1st edition,1966,2nd edition,1983and 3rd edition,1993的相应的章节中。
[0109] 此外,本发明还包括本发明的聚氨酯泡沫用于绝缘的用途,特别是用于管绝缘的用途。
[0110] 本发明的聚氨酯泡沫优选用于管的绝缘,例如区域供热管(district heating pipe)的绝缘。
[0111] 在一个优选的实施方案中,本发明的聚氨酯体系用于根据DIN EN253的铺设于地下的区域供热网络的绝缘复合套管的绝缘。
[0112] 本发明还提供包含本发明聚氨酯泡沫的绝缘管。本发明的绝缘管例如由以下制成:
[0113] i)用于介质的管,
[0114] ii)包含本发明聚氨酯泡沫的绝缘材料层,和
[0115] iii)外管。
[0116] 用于介质的管(i)通常为外径为1至120cm、优选4至110cm并且长度为1至24米、优选6至16米的管。
[0117] 包含本发明聚氨酯泡沫的绝缘材料层(ii)置于用于介质的管的外部。该层厚度通常为1至10cm,优选2至5cm。
[0118] 在一个优选的实施方案中,绝缘材料层的总堆积密度小于90kg/m3,优选为70至3
87kg/m。为本发明的目的,总堆积密度是沿管横截面和管长度方向的堆积密度分布。
[0119] 在另一个优选的实施方案中,包含本发明聚氨酯泡沫的绝缘材料层(ii)的根据EN ISO 8497测量的导热性系数低于27mW/mK,优选为22至26.9mW/mK。
[0120] 外管(iii)围绕绝缘材料层并且通常包括塑料例如聚乙烯,并且厚度通常为1至30mm。外管的内径通常为6至140cm,优选10至120cm。
[0121] 外管(iii)可以任选地包括在挤出操作中结合的多个层。其实例为在聚氨酯泡沫与PE套管之间引入的多层膜,所述膜包括至少一层金属层以提高阻隔作用。合适的该类外管记载于EP-A-960723。
[0122] 在一个特别优选的实施方案中,所述绝缘管为用于铺设于地下的区域供暖网络的绝缘复合套管,该管符合DIN EN 253的要求。实施例
[0123] 通过以下实施例阐明本发明。
[0124] 配方1-2是本发明的配方,3-5是对比配方。
[0125]
[0126] ·聚醚A:油蔗糖、季戊四醇和二甘醇起始,用PO烷氧基化;OH值=403mg KOH/g,官能度=3.9
[0127] ·聚醚B:由山梨糖醇起始,用PO烷氧基化;OH值=490mg KOH/g,官能度=4.9[0128] ·聚醚C:由TDA起始,用PO和EO烷氧基化;OH值=390mg KOH/g,官能度=3.8[0129] ·聚醚D:由丙三醇起始,用PO烷氧基化;OH值=805mg KOH/g,官能度=3[0130] ·聚酯A:邻苯二甲酸酐、二甘醇和油酸的酯化产物,OH值=210mg KOH/g,官能度=2
[0131] ·DPG:二丙甘醇,OH值=840mg KOH/g;官能度=2
[0132] ·基于硅酮的稳定剂(购自Momentive的L 6900)
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