[发明专利]生产聚氨酯和聚异氰脲酸酯硬质泡沫的方法

说明书

本发明涉及一种通过使多异氰酸酯与具有至少两个对异氰酸酯基团呈反应性的氢原子的化合物反应而生产硬质聚氨酯和聚异氰脲酸酯的泡沫的方法。

硬质聚氨酯和聚异氰脲酸酯泡沫长期以来是已知的并且在工业中广泛使用。硬质聚氨酯和聚异氰脲酸酯泡沫的重要应用领域是复合元件。

目前，生产尤其包含金属外层和基于异氰酸酯的泡沫(通常为聚氨酯(PUR)泡沫或聚异氰脲酸酯(PIR)泡沫)的芯的复合元件普遍在连续操作的双带系统上进行，而且所述元件通常也称为夹心元件。除用于冷藏库保温的夹心元件以外，带有有色外层的元件正变得越来越重要，它们用来在非常多的建筑上形成外表面。这里所用的外层不仅包括涂敷的钢板也包括不锈钢板、铜板或铝板。尤其在外表面元件的情况下，泡沫和外层之间的粘合具有决定性作用。若颜色为深色，则面向外的保温外层可易于达到约80℃的温度。若泡沫与外层的粘合不充分，则在表面产生了由泡沫与金属板分离而造成的泡，并且它们可导致外表面不美观以及对建筑物的静电具有不利影响。这些泡也可由金属板的背面上的泡沫中的裂纹产生。泡沫中的典型裂纹例如为孔隙，这些孔隙例如可由金属板背面上的污染物造成。为了消除这些问题，在线材生产完成之前施用助粘漆。然而由于工艺原因，助粘漆中包含添加剂如均化剂、疏水剂、脱泡剂等。这些添加剂中的一些对聚氨酯的发泡过程有显著不利的影响。除此以外，在面向外侧上和在相反侧上的漆之间的钢线材具有相互作用。因此转移到相反侧上的额外物质也对PUR的发泡过程具有不利影响并例如导致夹心元件中不希望的缺陷如孔隙。甚至在对外层进行已知的电晕处理时，在许多情况下这也不足以消除这些不利影响。此外，这可能使双带温度不能与各体系最佳匹配。在生产启动程序中还没有达到稳态时尤其如此。这同样可对发泡过程以及泡沫与金属外层的粘合具有不利影响。

因此，本发明的目的是提供一种聚氨酯或聚异氰脲酸酯体系，该体系甚至在波动的外在影响和生产条件的情况下确保所生产的夹心元件具有恒定的高质量。尤其应确保泡沫和外层持久地良好粘合，应使金属板背面上的泡沫中的裂纹最小化并应获得非常高的异氰酸酯基团转化率。

该目的可令人惊讶地通过使用包含异氰酸酯基团的预聚物作为多异氰酸酯和包含至少一种聚酯醇的具有至少两个对异氰酸酯基团呈反应性的氢原子的化合物而实现，其中使用至少一种疏水性起始组分制备所述聚酯醇。

使用异氰酸酯预聚物生产硬质聚氨酯和聚异氰脲酸酯泡沫是已知的。US 5164422描述了一起使用异氰酸酯预聚物和作为发泡剂的R11以改进泡沫的保温性能。EP 320134描述了一起使用异氰酸酯预聚物和作为发泡剂的R11以改进A组分和B组分的相容性。同样在US 5254600中表明由于使用异氰酸酯预聚物而改进了加工性能。在EP 394736中表明由于使用异氰酸酯预聚物而改进了硬质泡沫的导热性。JP 2000-264945描述了使用异氰酸酯预聚物而生产具有良好表面的夹心元件。WO 240566描述了使用异氰酸酯预聚物改进硬质聚氨酯和聚异氰脲酸酯泡沫的阻燃性能和机械性能。

然而，所述文献没有描述或甚至暗示本发明目的可通过将具有我们所要求性能的预聚物与聚酯醇bi)结合使用而实现。

因此，本发明提供了一种通过使多异氰酸酯a)与具有至少两个对异氰酸酯基团呈反应性的氢原子的化合物b)在发泡剂c)存在下反应而生产硬质聚氨酯和聚异氰脲酸酯泡沫的方法，其中将包含异氰酸酯基团的、基于单体二苯基甲烷二异氰酸酯(MMDI)和聚合二苯基甲烷二异氰酸酯(PMDI)且NCO含量基于预聚物的重量为25-31重量％，优选26-30重量％，特别优选28-29重量％的预聚物用作多异氰酸酯a)，其中该预聚物通过使ai)单体和聚合二苯基甲烷二异氰酸酯的混合物与aii)至少一种具有超过一个对异氰酸酯基团呈反应性的氢原子的化合物反应而制备，并且具有至少两个对异氰酸酯基团呈反应性的氢原子的化合物b)包含至少一种使用至少一种疏水性起始组分制备的聚酯醇bi)。

根据本发明，由于NCO含量的原因，实现了所述体系的加工性能的改进，例如金属板的背面上的泡沫中产生裂纹的敏感性降低和改进的粘合，以及在生产硬质聚异氰脲酸酯泡沫的情况下，还形成了足以获得优异的耐火性的PIR结构。如果预聚物的NCO含量降低至低于所述范围，则不再有足够的可用于PIR反应的异氰酸酯基团并且泡沫的阻燃性能恶化。此外，在NCO含量小于26重量％时预聚物的粘度显著增加，使得所述体系的加工性能受到损害。