[发明专利]高隔热性聚氨酯泡沫及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及高隔热性硬质聚氨酯泡沫（刚性聚氨酯发泡体，rigid polyurethane foam）及其制造方法。更特别地，本发明涉及硬质聚氨酯泡沫及其制造方法，所述硬质聚氨酯泡沫包含热膨胀性细颗粒和用于提高隔热性的填料两者。

背景技术

聚氨酯泡沫的热导率由聚氨酯树脂自身的热导率(λm)、存在于聚氨酯泡沫孔中的发泡剂气体成分的热导率(λg)和辐射热导率(λr)的总和确定。其中，发泡剂气体成分的热导率(λg)为聚氨酯树脂的总热导率的60～70%。然而，由于常规碳氟化合物类发泡剂的使用因它们的高全球变暖潜能值(GWP)和臭氧破坏指数而受到限制，所以碳氟化合物类发泡剂已经被无卤素的烃发泡剂代替，所述无卤素的烃发泡剂会因大孔尺寸和比碳氟化合物类发泡剂更高的热导率而造成隔热性能的劣化。换句话说，由于因环境规则而用无卤素的烃发泡剂代替具有热导率(λg)的气体发泡剂，所以难以提高热导率，并且仅可以通过替换氨基甲酸乙酯泡沫而提高聚氨酯树脂的热导率(λm)。由此，积极进行研究以降低辐射热导率。

韩国专利公开号2005-73500A公开了一种提高氨基甲酸乙酯泡沫的隔热性能的方法，其中将全氟化的烯烃类成核剂用于降低氨基甲酸乙酯泡沫的孔尺寸。然而，这种方法不能适当地解决由全氟化的烯烃类成核剂造成的环境问题。

美国专利公开号2005/79352和2004/176486公开了包含热膨胀性细颗粒的氨基甲酸乙酯泡沫。这些发明被开发以由热膨胀性细颗粒代替可燃性发泡剂，且因为与发泡剂相比氨基甲酸乙酯泡沫包含过量的热膨胀性细颗粒而不能提高隔热性能。

同时，美国专利号5604265公开了包含炭黑以便提高隔热性能的聚氨酯泡沫。然而，该发明在隔热性能的提高中具有限制。

发明内容

技术问题

本发明的一个目的是提供高隔热性硬质聚氨酯泡沫。

本发明的另一个目的是提供硬质聚氨酯泡沫，其包含具有小且均匀的尺寸的孔（cells）。

本发明的还一个目的是提供硬质聚氨酯泡沫，其显示优异的隔热性能和强度而适用于冰箱和冷冻机、建筑物和车辆用隔热材料。

本发明的还另一个目的是提供一种用于制造硬质聚氨酯泡沫的方法，所述硬质聚氨酯泡沫可以调节孔尺寸。

本发明的还另一个目的是提供一种用于稳定地制造高隔热性硬质聚氨酯泡沫的方法。

本发明不限于上述目的，从下列说明中，本发明的其他目的将对本领域普通技术人员变得显而易见。

技术方案

本发明的一个方面涉及硬质聚氨酯泡沫。所述硬质聚氨酯泡沫包含设置于至少两个相邻的单元孔（unit cells）之间而穿过所述单元孔或从所述单元孔露出的热膨胀性细颗粒，和分散在所述热膨胀性细颗粒的表面上、以及所述单元孔的内表面和外表面上的填料。

在一个实施方式中，所述热膨胀性细颗粒可以被形成为穿过孔骨架（cell frame）的支柱（strut）、孔壁（cell wall）或孔顶（cell vertex）。

所述热膨胀性细颗粒可具有中空结构。

在一个实施方式中，基于100重量份形成所述聚氨酯泡沫的氨基甲酸乙酯树脂（聚氨酯树脂，urethane resin），所述热膨胀性细颗粒可以以约0.5重量份至约10重量份的量存在。

在一个实施方式中，所述热膨胀性细颗粒在发泡前可具有约5μm至约40μm的平均体积直径（mean volume diameter）。

在一个实施方式中，所述热膨胀性细颗粒可具有通过用聚合物壳（polymer shell）封装（encapsulation）烃类可发泡化合物而获得的封装结构。所述烃类可发泡化合物可具有约-10°C至约50°C的沸点，且构成所述聚合物壳的聚合物材料可具有约40°C至约100°C的玻璃化转变温度。

所述填料可具有约0.01μm至约50μm的平均粒径。

所述填料可包括炭黑、石墨、碳纳米管、碳纤维、二氧化钛、二氧化硅、粘土等。

基于100重量份多元醇，所述填料可以以约0.1重量份至约10重量份的量存在。

在一个实施方式中，所述孔可通过利用发泡剂发泡而形成。所述发泡剂和所述热膨胀性细颗粒可具有约1:0.2～2的重量比。

所述发泡剂可包含C₅-C₆烃、二烷基醚（二烃基醚，dialkyl ether）、烷羧酸烷基酯（链烷酸烷基酯，alkyl alkanoate）、卤代烃、丙酮、水等。