[发明专利]胺引发的多元醇以及由其制备的硬质聚氨酯泡沫材料

说明书

本申请要求2007年1月30日提交的美国临时申请60/898,367的权益。

本发明涉及可用于制备硬质聚氨酯泡沫材料的多元醇以及由那些多元 醇制备的硬质泡沫材料。

硬质聚氨酯泡沫材料几十年来广泛用作各种设备(appliance)和其他应 用中的绝热泡沫，以及各种其他应用。这些泡沫在多异氰酸酯与一种或多 种多元醇、多元胺或氨基醇化合物的反应中制备。所述多元醇、多元胺或 氨基醇化合物可表征为每个异氰酸酯-反应性基团的当量至多为约300，和 每个分子平均多于3个异氰酸酯-反应性基团。该反应在随着反应的进行产 生气体的发泡剂存在下进行。气体使起反应的混合物膨胀，赋予多孔结构。

最初，所选的发泡剂为“强效的(hard)”氯氟烃(CFC)如三氯一氟甲烷或 二氯二氟甲烷。这些CFC非常容易加工，产生绝热性能非常好的泡沫。但 是，由于环境问题，CFC发泡剂已被淘汰。

CFC已被其他发泡剂代替，如氢氟烃、低沸点烃、氢氯氟烃、醚化合 物、和水(其与异氰酸酯反应，产生二氧化碳)。比起它们的前任CFC，这些 可替代的发泡剂大部分为不太有效的绝热体。泡沫提供绝热的能力通常用 “k-因子”表示，该因子度量每单位面积每单位时间通过该泡沫转移的热量， 考虑泡沫厚度和横跨泡沫厚度的实际温度差。比起使用“强效的”CFC发泡 剂产生的那些泡沫，使用可替代的发泡剂产生的泡沫往往具有较高的k-因 子。这样迫使硬质泡沫材料生产商采用其他方式改进他们的泡沫配制物来 补偿由于发泡剂的更换而引起的绝热值的损失。这些改进中许多集中于降 低泡沫的孔度。较小的孔度往往提供较好的绝热性能。

业已发现，对硬质泡沫材料配制物的改进(其改进k-因子)往往以不期望 的方式影响配制物的加工特性。配制物的固化特性重要，特别是在现场灌 注(pour-in-place)应用如设备泡沫中。例如，电冰箱和冷冻柜通常采用以下 方式绝热：部分装配外壳和内衬里，并使它们固定在适当的位置，使得在 它们之间形成空腔。通常使用夹具或其他装置来实现这一点。将泡沫配制 物引入空腔内，在这里泡沫配制物膨胀以填充空腔。泡沫提供绝热并为组 装赋予结构强度。泡沫配制物的固化方式在至少两方面是重要的。首先， 泡沫配制物必须快速固化，形成在尺寸上稳定的泡沫，使得制成的柜体 (cabinet)可从夹具中取下。该特性通常称为“脱模”时间，其直接影响生产柜 体的速率。

另外，系统的固化特性影响称为“流动指数”或简称为“流动”的性能。如 果允许克服最小约束而膨胀，则泡沫配制物将膨胀至某一密度(称为‘自由起 发密度(free rise density)’)。当配制物必须填充电冰箱或冷冻柜时，其膨胀多 少受到一些限制。泡沫必须在窄的空腔内主要在垂直(而不是水平)方向膨 胀。结果是，配制物必须克服显著量的其自身重量而膨胀。泡沫配制物还 必须在角落处流动，并流入腔壁的所有部分。另外，空腔通常具有有限的 出口或不具有出口，因此空腔中的气氛对正在膨胀的泡沫施加额外的压力。 由于这些约束，比起单独从自由起发密度所预计的，需要更大量的泡沫配 制物来填充空腔。最低程度填充空腔所需的泡沫配制物的量可用最小填充 密度(配制物的重量除以空腔体积)来表示。最小填充密度与自由起发密度的 比率为流动指数。理想情况下，流动指数为1.0，但工业实际配制物的流动 指数通常大约为1.5。所有其他条件的都相同的情况下优选较低的流动指数， 因为当需要较低重量的泡沫时原料成本较低。

对倾向低k-因子的泡沫配制物的改进往往对脱模时间、流动指数或二 者有不利的影响。因此，尽管已开发出k-因子与基于CFC的常规配制物非 常匹配的配制物，因较低的生产率(由于较长的脱模时间)、较高的原料成本 (由于较高的流动指数)或二者，使用这些配制物的总体成本通常较高。

所期望的是提供具有低流动指数和短脱模时间的低k-因子泡沫的硬质 泡沫材料配制物。

本发明的一个方面是一种胺引发的多元醇，其具有大于3.0到至多4.0 的平均羟基官能度，该多元醇是至少一种C₂-C₄氧化烯与氨基环己烷烷基胺 (aminocyclohexanealkylamine)引发剂化合物的反应产物。

本发明同时是一种硬质聚氨酯泡沫材料的制备方法，其包括

a)形成含有至少以下物质的反应性混合物：