[发明专利]用于制备硬质聚氨酯泡沫和硬质聚异氰脲酸酯泡沫的方法

说明书

本发明涉及一种使用某些基于芳族二羧酸的聚醚酯多元醇制备硬质聚氨酯泡沫或硬质聚异氰脲酸酯泡沫的方法。本发明还涉及可由此获得的硬质泡沫且还涉及其用于制备具有刚性或弹性外层的夹层元件的用途。本发明进一步涉及相关的多元醇组分。

已在许多专利及文献出版物中已知且记载了以下制备硬质聚氨酯泡沫的方法：在聚氨酯催化剂、链增长剂和/或交联剂、发泡剂和另外的助剂和掺合剂的存在下，通过有机或改性有机二异氰酸酯或多异氰酸酯与具有两个或多于两个活性氢原子的较高分子量化合物反应，特别是与得自环氧烷聚合反应的聚醚多元醇或得自醇与二羧酸的缩聚反应的聚酯多元醇反应。

在本公开的上下文中，术语“聚酯多元醇(polyester polyol)”、“聚酯醇(polyesterol)”、“聚酯醇(polyester alcohol)”和缩写“PESOL”可互换使用。

常用的聚酯多元醇为芳族和/或脂族二羧酸与烷二醇和/或烷三醇或醚二醇的缩聚物。然而，也可处理聚酯废料，特别是聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和/或聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)废料。为此，已知且已描述了一系列完整的方法。一些方法基于将聚酯转化成对苯二甲酸的二酯，例如对苯二甲酸二甲酯。DE-A 1003714和US-A 5,051,528记载了使用甲醇和酯交换催化剂的这类酯交换反应。

还已知基于对苯二甲酸的酯就燃烧性能而言优于基于邻苯二甲酸的酯，如例如WO 2010/043624中所述。

当基于芳族羧酸或其衍生物(如对苯二甲酸或邻苯二甲酸酐)的聚酯多元醇用于制备硬质聚氨酯(PU)泡沫时，聚酯多元醇的高粘度通常具有显著不利的影响，这是因为与聚酯的共混物的粘度升高，使得与异氰酸酯的混合明显更加困难。

EP-A 1058701公开了低粘度的芳族聚酯多元醇，其通过使邻苯二甲酸衍生物、二元醇、多元醇和疏水性脂肪类材料的混合物发生酯交换反应获得。

此外，用于制备硬质PU泡沫的某些体系，例如采用甘油作为较高官能度醇类聚酯组分的体系可能导致由于不足的尺寸稳定性而在脱模后或在由双带法处理时加压区段后所发泡的产物显著变形的问题。

所有体系关于硬质PU泡沫在着火情况下的性能的难题迄今均未令人满意地解决。例如，当使用三羟甲基丙烷(TMP)作为较高官能度醇类聚酯组分时，在着火的情况下可形成有毒化合物。

制备硬质泡沫的常见问题是形成表面缺陷，特别是在与金属外层的界面处形成表面缺陷。这些泡沫表面缺陷致使夹层元件中形成不平的金属表面，且因此常常导致产品的视觉不可接受性。对泡沫表面的改进可以减少该表面缺陷发生的频率且因此导致夹层元件表面的视觉改善。

硬质聚氨酯泡沫在切割时常显示高的脆性，其中就泡沫而言粉尘逸出严重且具有高敏感性，且在锯切时也显示高脆性，特别是锯切具有金属外层和聚异氰脲酸酯泡沫核的复合元件可能导致泡沫形成裂缝。

通常还需要提供具有非常高的自反应性的体系，以使催化剂的使用可最小化。

这些问题均可通过使用特定的聚醚醇作为用于制备聚酯多元醇的较高官能度的醇类聚酯组分来避免。

这些聚醚醇通常可通过OH-官能的起始分子的催化烷氧基化而制备。

所使用的标准烷氧基化催化剂为碱性化合物，特别是KOH。在某些情况下，也使用双金属氰化物(DMC)催化剂或碳烯。

KOH催化剂常用于OH-官能的化合物的烷氧基化，然而，在反应后需要后处理步骤以从产物中移除催化剂。该后处理通常采用中和且随后过滤的形式。这常常使催化剂中的部分产物被移除，这降低了产物收率。

需要能够省去聚醚醇的后处理(特别是鉴于多元醇的损失及花费在这部分设备的必要资金)。然后，常规选择的KOH催化作用会在聚醚醇中留下碱性催化剂，阻碍了后续用于制备聚酯醇的酸催化的酯化反应。

因此，本发明的目的在于提供具有上述技术优势的硬质PU泡沫，且用于此的材料，特别是用于此的基于特定聚醚醇的聚酯应在使成本和不便最小化下制备(特别是包括具有极少后处理和纯化步骤)。

这一目的通过一种制备硬质聚氨酯泡沫或硬质聚异氰脲酸酯泡沫的方法来实现，该方法包括以下物质的反应：

A)至少一种多异氰酸酯，

B)至少一种聚醚酯多元醇，其可通过以下物质的酯化反应获得：

b1)10至70mol％的二羧酸组合物，包括：

b11)50至100mol％的一种或多种芳族二羧酸或其衍生物，基于所述二羧酸组合物计，

b12)0至50mol％的一种或多种脂族二羧酸或其衍生物，基于所述二羧酸组合物b1)计，