发泡聚氨酯组合物制造技术

公开了低粘度发泡性聚氨酯形成组合物，其包含具有单体多元醇组分和高级多元醇组分的多元醇组合物以及任选的多羟基化芳香族化合物；多异氰酸酯组分或潜在多异氰酸酯组分或其组合；发泡剂；和任选的环状碳酸酯，所述环状碳酸酯具有1个以上羟基。单体多元醇和高级多元醇各自含有三个以上羟基，高级多元醇含有单体多元醇的残基和任选的多羟基化芳香族化合物的残基，这些残基通过1个以上碳酸酯基团和/或醚基团连接。所公开的发泡性聚氨酯形成组合物可以包含所公开的多元醇组合物；异氰酸酯官能组分；和发泡剂。发泡性组合物提供可用于包括建筑、车辆和包装用途在内的多种应用的高强度、耐热性、低至中等密度的发泡聚氨酯组合物。低至中等密度的发泡聚氨酯组合物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】发泡聚氨酯组合物


[0001]本公开涉及可用于多种现代商业和科学应用的聚氨酯组合物。特别地，本公开涉及具有突出的可制造性和优异的物性的发泡性聚氨酯组合物和发泡聚氨酯组合物。

技术介绍

[0002]聚氨酯泡沫是用于多种应用中的重要的工业聚合材料，并且包括硬质和软质泡沫二者。这种泡沫具有许多期望的性能，例如低热导率和低密度下的良好承重性能。聚氨酯泡沫的密度是可以控制这种泡沫的机械性能的变量。已付出大量努力以发现在较低密度下表现出高强度的新型发泡聚氨酯组合物。尽管在该领域取得了进展，但仍需要表现出改进的物性的发泡聚氨酯组合物以满足这些材料的特定应用的要求。
[0003]2019年10月21日提交的国际专利申请WO2020086470A1由申请人共同拥有，并公开了可用于制备高强度、耐温非发泡聚氨酯材料的多元醇组合物。本领域中仍然需要比目前可获得的具有中等密度和耐高温性的高强度发泡聚氨酯组合物。此外，本领域中仍然需要设计发泡聚氨酯组合物的灵活性，从而可以有效地优化它们的物性以匹配特定应用的要求。

技术实现思路

[0004]本公开通过提供一类新的发泡性组合物和具有优异的物性的低至中等密度的发泡聚氨酯解决了已知发泡聚氨酯的许多缺点。发泡性组合物适于提供结构坚固、耐温、低至中等密度的发泡聚氨酯，但是粘度足够低以允许在发泡聚氨酯材料的制造过程中使用目前可用的泵送和混合设备，例如计量混合设备和反应注射成型(RIM)设备。这类新型发泡性组合物表现出的乳白时间、凝胶时间、起泡时间(rise time)和表干时间(tack free time)适用于在目前可用的泡沫制造设备中进行有效制造。
[0005]公开了一种发泡性聚氨酯组合物，其包含：(a)多元醇组合物，所述多元醇组合物包含：(i)至少一种包含3个以上羟基的单体多元醇；(ii)至少一种包含3个以上羟基的高级多元醇；和任选的(iii)至少一种多羟基化芳香族化合物；(b)至少一种多异氰酸酯、潜在多异氰酸酯或其混合物；(c)至少一种发泡剂；其中至少一种高级多元醇包含至少一种单体多元醇的残基或至少一种单体多元醇和多羟基化芳香族化合物二者的残基，其中所述残基通过1个以上碳酸酯基团、氧醚基团或其组合连接。此类发泡性聚氨酯组合物还可包含至少一种包含1个以上羟基的环状碳酸酯，基于多元醇组合物的总重量，其以约5至约40重量％的量存在。多元醇组合物在150
°
F下的粘度可以为小于1000cps。
[0006]公开了一种由本文公开的一种以上发泡性组合物制备的发泡制品，该发泡制品包含在聚氨酯基质内的空隙，该聚氨酯基质包含多元醇组合物的残基和至少一种多异氰酸酯、潜在多异氰酸酯或其混合物的残基。空隙可以限定开孔、闭孔或其组合。发泡制品的密度可以为220kg/m3以下、压缩强度为0.3MPa以上和压缩模量为10MPa以上。
[0007]公开了一种发泡聚氨酯组合物的制备方法，该方法包括使本文公开的一种以上发
泡性组合物在足以引起至少一种单体多元醇的至少一部分羟基、至少一种高级多元醇的至少一部分羟基和在存在时的至少一种多羟基化芳香族化合物的至少一部分羟基与一种以上多异氰酸酯、潜在多异氰酸酯或其混合物的异氰酸酯基团或潜在异氰酸酯基团反应的条件下接触，以在至少一种发泡剂的存在下形成氨基甲酸酯键，从而提供发泡产品聚氨酯组合物。
[0008]公开了一种由本文公开的一种以上发泡性组合物制备的发泡聚氨酯组合物，该发泡聚氨酯组合物包含(a)至少一种多元醇组合物的残基；(b)至少一种多异氰酸酯、潜在多异氰酸酯或其混合物的残基；和任选的(c)至少一种发泡剂的残基；并且其中多元醇组合物的至少一部分残基和至少一种多异氰酸酯、潜在多异氰酸酯或其混合物的残基在包含空隙的聚氨酯基质内通过氨基甲酸酯键连接。
[0009]公开了一种发泡聚氨酯组合物，其包含：(a)至少一种多元醇组合物的残基；(b)至少一种多异氰酸酯、潜在多异氰酸酯或其混合物的残基；和任选的(c)至少一种发泡剂的残基；其中多元醇组合物包含(i)至少一种包含3个以上羟基的单体多元醇；(ii)至少一种包含3个以上羟基的高级多元醇；和任选的(iii)至少一种包含2个以上羟基的多羟基化芳香族化合物；并且其中至少一种高级多元醇包含通过1个以上碳酸酯基团、氧醚基团或其组合连接的至少一种单体多元醇的残基或至少一种单体多元醇和多羟基化芳香族化合物二者的残基；并且其中多元醇组合物的至少一部分残基和至少一种多异氰酸酯、潜在多异氰酸酯或其混合物的残基在包含空隙的聚氨酯基质内通过氨基甲酸酯键连接。至少一种多元醇组合物的残基可以包含至少一种包含1个以上羟基的环状碳酸酯的残基。至少一种环状碳酸酯的残基可以以基于至少一种多元醇组合物的残基的总重量为约5％至约40重量％的量存在。
[0010]公开了一种发泡聚氨酯组合物的制备方法，该方法包括使多元醇组合物与至少一种多异氰酸酯、潜在多异氰酸酯或其混合物在混合装置的第一区中反应形成第一聚合或低聚的聚氨酯产物的氨基甲酸酯键，该多元醇组合物包含(i)至少一种包含3个以上羟基的单体多元醇；(ii)至少一种包含3个以上羟基的高级多元醇；和任选的(iii)至少一种包含2个以上羟基的多羟基化芳香族化合物；使第一聚合或低聚的聚氨酯产物与至少一种发泡剂在混合装置的第二区中接触，以形成包含至少一种发泡剂的第二聚合或低聚的聚氨酯产物；使发泡剂膨胀以提供发泡聚氨酯组合物；其中至少一种高级多元醇包含通过1个以上碳酸酯基团、氧醚基团或其组合连接的至少一种单体多元醇的残基或至少一种单体多元醇和多羟基化芳香族化合物二者的残基。
[0011]公开了一种发泡性组合物，其包含：(a)多元醇组合物，包含：(i)至少一种包含3个以上羟基的多元醇；(ii)至少一种包含1个以上羟基的环状碳酸酯；和任选的(iii)至少一种包含2个以上羟基的多羟基化芳香族化合物；(b)至少一种包含异氰酸酯基团、潜在异氰酸酯基团或其混合物的异氰酸酯官能组分；和(c)至少一种发泡剂；其中所述组合物在经受足以引起多元醇组合物和异氰酸酯官能组分反应的条件时，所述组合物通过至少一种多元醇的至少一部分羟基和至少一种环状碳酸酯的至少一部分羟基以及在存在时的多羟基化芳香族化合物的至少一部分羟基与异氰酸酯官能组分的异氰酸酯基团、潜在异氰酸酯基团或其混合物反应固化而形成发泡聚氨酯组合物的氨基甲酸酯键。发泡性组合物可包含芳香族组分，或可基本上不含芳香族组分，仅包含脂肪族多元醇和/或脂环族多元醇、环状碳酸
酯和异氰酸酯官能组分并表现出优异的光稳定性。多元醇组合物在150
°
F下的粘度可以为小于1000cps。环状碳酸酯可以以基于多元醇组合物的总重量为约5％至约40重量％的量存在。环状碳酸酯可以以基于多元醇组合物的总重量为约10％至约30重量％的量存在。
[0012]公开了一种由本文公开的一种以上含环状碳酸酯的发泡性组合物制备的发泡制品，该发泡制品在聚氨酯基质内包含空隙，该聚氨酯基质包含：至少一种多元醇组合物的残基，该至少一种多元醇组合物的残基包含至少一种本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种发泡性组合物，其包含：(a)多元醇组合物，所述多元醇组合物包含：(i)至少一种包含3个以上羟基的单体多元醇；(ii)至少一种包含3个以上羟基的高级多元醇；和任选的(iii)至少一种多羟基化芳香族化合物；(b)至少一种多异氰酸酯、潜在多异氰酸酯或其混合物；和(c)至少一种发泡剂；其中所述至少一种高级多元醇包含所述至少一种单体多元醇的残基或所述至少一种单体多元醇和所述多羟基化芳香族化合物二者的残基，其中所述残基通过1个以上碳酸酯基团、氧醚基团或其组合连接。2.根据权利要求1所述的发泡性组合物，还包含至少一种包含1个以上羟基的环状碳酸酯。3.一种发泡性组合物，其包含：(a)多元醇组合物，所述多元醇组合物包含：(i)至少一种包含3个以上羟基的多元醇；和(ii)至少一种包含1个以上羟基的环状碳酸酯；和任选的(iii)至少一种多羟基化芳香族化合物；(b)至少一种包含异氰酸酯基团、潜在异氰酸酯基团或其混合物的异氰酸酯官能组分；和(c)至少一种发泡剂；其中所述组合物在经受足以引起多元醇组合物和异氰酸酯官能组分反应的条件时，所述组合物通过至少一种多元醇的至少一部分羟基和至少一种环状碳酸酯的至少一部分羟基与异氰酸酯官能组分的异氰酸酯基团、潜在异氰酸酯基团或其混合物的反应而固化形成发泡聚氨酯组合物的氨基甲酸酯键。4.根据权利要求1
‑
3中任一项所述的发泡性组合物，其中所述多元醇组合物在150
°
F下的粘度小于1000cps，其中所述粘度是根据制造商提供的标准仪器操作规程在稳态剪切和可变温度扫描下操作的流变仪上测定的。5.根据权利要求1
‑
4中任一项所述的发泡性组合物，其中所述至少一种多元醇组合物(a)以约10重量％至约70重量％的量存在；所述至少一种异氰酸酯官能组分(b)、所述至少一种多异氰酸酯、潜在多异氰酸酯或其混合物(b)以约90重量％至约30重量％的量存在；并且所述至少一种发泡剂(c)以约0.1重量％至约15重量％的量存在；基于所述发泡性组合物的总重量。6.根据权利要求1
‑
5中任一项所述的发泡性组合物，还包含选自由成核剂、表面活性剂、阻燃剂、开孔剂、热稳定剂、紫外光稳定剂、着色剂及其组合组成的组的至少一种添加剂。7.根据权利要求6所述的发泡性组合物，其中，在存在时，所述至少一种添加剂以基于所述发泡性组合物的总重量为约0.01重量％至约15重量％的量单独地存在。8.根据权利要求1
‑
7中任一项所述的发泡性组合物，还包含至少一种填料。9.根据权利要求8所述的发泡性组合物，其中所述至少一种填料以基于所述发泡性组
合物的总重量为大于0.1重量％至小于60重量％的量存在。10.根据权利要求8
‑
9中任一项所述的发泡性组合物，其中所述填料包含粘土填料、玻璃鳞片填料、玻璃纤维填料、炭黑填料、碳纤维填料、玄武岩纤维填料或其混合物中的一种以上。11.根据权利要求8
‑
10中任一项所述的发泡性组合物，其中所述至少一种填料包含导电性材料。12.根据权利要求8
‑
11中任一项所述的发泡性组合物，其中所述至少一种填料包含碳纳米管。13.根据权利要求3
‑
12中任一项所述的发泡性组合物，其中所述异氰酸酯官能组分包含多异氰酸酯、潜在多异氰酸酯或其混合物。14.根据权利要求2
‑
13中任一项所述的发泡性组合物，其中所述环状碳酸酯以基于所述多元醇组合物的总重量为约5重量％至约40重量％的量存在。15.根据权利要求1
‑
14中任一项所述的发泡性组合物，其中所述至少一种单体多元醇或多元醇包含3个以上仲羟基。16.根据权利要求1
‑
15中任一项所述的发泡性组合物，其中所述至少一种单体多元醇或多元醇包含1个以上醚基团。17.根据权利要求1
‑
16中任一项所述的发泡性组合物，其中所述至少一种单体多元醇或多元醇是包含4个以上羟基的四官能的。18.根据权利要求1
‑
17中任一项所述的发泡性组合物，其中所述至少一种单体多元醇或多元醇包含4个以上仲羟基。19.根据权利要求1
‑
18中任一项所述的发泡性组合物，其中所述至少一种单体多元醇包含由使用ASTM E222获得的羟基数测定的平均分子量小于500g/mol的多元醇的混合物。20.根据权利要求1
‑
19中任一项所述的发泡性组合物，其中所述至少一种单体多元醇或多元醇包含C2至C4烷氧基化聚醚多元醇。21.根据权利要求1
‑
20中任一项所述的发泡性组合物，其中所述至少一种高级多元醇或多元醇包含1个以上碳酸酯基团。22.根据权利要求1
‑
21中任一项所述的发泡性组合物，其中所述至少一种高级多元醇或多元醇包含通过1个以上碳酸酯基团连接的至少一种单体多元醇的2个以上残基。23.根据权利要求2
‑
22中任一项所述的发泡性组合物，其中所述至少一种环状碳酸酯包含在环状碳酸酯...

【专利技术属性】
技术研发人员：B，
申请(专利权)人：美国主席团有限公司，
类型：发明
国别省市：