[发明专利]用于制备聚氨酯硬泡沫的聚醚多元醇

说明书

本发明涉及一种聚醚多元醇，它的制备方法，含有该多元醇的聚醚多元醇共混物和由含有所述聚醚多元醇或多元醇共混物的组合物发泡而制得的聚氨酯硬泡沫。

聚氨酯硬泡沫是人们所熟知的一种高分子材料，它有许多用途，特别是可以作为一种保温材料。例如可用于电冰箱和冷冻箱的保温层、工厂中的保温管道和保温罐以及在建筑业中的保温材料。

需要明确的是，每一个具体的应用对所采用的聚氨酯硬泡沫都有自己特殊的要求。本发明  主要集中在提供一种特别适合用作城市热水传输管道保温材料的聚氨酯硬泡沫。这种管道保温泡沫必须具有足够的流动性以确保它在整个所填充的空间内的均匀性，需要知道的是，一般要保温的管道的长度都超过三来。城市供水系统中所传输的水冬季时其温度一般可达130℃，甚至高达140℃，因此要求该管道材料必须能够长时间地承受这种高温，在热应力下不发生任何质变。对于与热的钢质管道紧邻的保温层来说，更是要求如此。这时保温材料对外管内壁(如电晕处理的高密度聚乙烯)和内管(一般为钢质)外壁的最小粘合力和它的最适力学强度和抗高温性能是十分必要的。在东欧，城市供热系统的操作温度要高于西欧，更要求该管道材料能够长时间地耐受超过140℃的高温。这对用作输水管道保温材料的聚氨酯硬泡沫提出了更严格的要求。

决定聚氨酯硬泡沫最终性能的一个主要因素是生产它的起始原料的性质。异氰酸酯组分和多元醇组分的类型和组成起着很重要的作用，这一点在许多先有技术出版物中得到认同。本发明集中在多元醇组分的类型和性质。现已发现，采用一种特定的多元醇能够生产出具有优良力学性能和耐热性能的硬聚氨酯，使得它非常适于作为保温材料，特别是用作城市供热系统中管道的保温材料。

在美国专利No.4,581,388中公开了一种聚氨酯改性的多异氰酸酯的制备方法，它是由一种有机多异氰酸酯(优选芳香族多异氰酸酯)与一种有机多羟基化合物反应而得到。该有机多羟基化合物含有一种羟值为112至389的烷氧基化双酚，也可以是它与其它脂肪族多羟基化合物如各种二醇和它们的烷氧基衍生物和/或三元醇如甘油和三羟甲基丙烷的烷氧基衍生物的混合物。多异氰酸酯和多羟基化合物的反应是在NCO与OH当量比为4-50，优选4-20下进行的。这种聚氨酯改性的多异氰酸酯在该专利中被称作“半预聚体”，它在制备刚性、半刚性和柔性聚氨酯泡沫中是非常有用的多异氰酸酯反应试剂。

在日本专利申请公报No.59-47223中，使多异氰酸酯与多元醇在NCO与OH当量比为100-180下反应得到了聚氨酯硬泡沫。所用的多元醇含有烷氧基化双酚A和烷氧基化芳香二胺如2，6-甲苯二胺的混合物。另外多元醇可含有一种或多种烷氧基化芳香族多羟基化合物如氢醌。得到的泡沫据报道它们的耐热性和抗冲击性都有提高。

但是，在美国专利No.5,225,101中，前述日本专利No.59-47223所公开的聚氨酯硬泡沫被认为其力学性能如韧性不够好。该专利所公开的多元醇组合物据报道可以得到耐热性和力学性能俱佳的聚氨酯硬泡沫，尤其是韧性极佳。所公开的多元醇组合物含有20-50wt％羟值为50-480的烷氧基化氢醌。多元醇组合物的其余部分由羟值至少为400的第二种多元醇组成，它含有一种或多种官能度至少为3的烷氧基化多元醇和/或一种或多种烷氧基化多元胺化合物，以及任意性地还含有第三种多元醇，它是一种烷氧基化的单和双亚烷基二醇。适用的多异氰酸酯是熟知的甲苯二异氰酸酯型和二苯基甲烷二异氰酸酯型化合物，即常说的TDI和MDI。

虽然先有技术的聚氨酯硬泡沫在许多方面已满足了人们的要求，但仍有需改进的地方。特别是应用到城市供热系统的要保温的输送管道上时，要求聚氨酯保温层能够耐高温和具有良好的力学性能，而且还可能要求所用的聚氨酯硬泡沫的各种性能达到最优化。本发明目的在于提供这种改进性能的聚氨酯硬泡沫。更具体地说，本发明目的在于提供具有优良耐高温性和优良力学性能，适于用作城市供热系统中热水输送系统的钢质管道的保温材料的聚氨酯硬泡沫。

采用一种特定的聚醚多元醇共混物作为多元醇组分的一部分，在与适当的多异氰酸酯反应后发泡，得到具有所需性能的聚氨酯硬泡沫，从而实现上述目标以及其它目标。

因此，本发明涉及一种聚醚多元醇，其芳香度为2-35％，平均表观官能度(Fn)为2.0-4.5，羟值为390-650mg KOH/g，芳香碳原子包含在下式残基结构中