[发明专利]有机矿物泡沫材料的制备方法

说明书

本发明涉及的是有机矿物泡沫材料，以及通过使聚异氰酸酯与碱金属硅酸盐水溶液（水玻璃）在不加物理发泡剂情况下反应来制备这些材料的方法。

由西德专利DE-A-2460834可知一不易燃的有机矿物泡沫材料，它主要是水玻璃与至少具有二个异氰酸酯基团的化合物的反应产物，同时还公开了该泡沫材料的制备方法。该方法是使水玻璃溶液与至少含二个异氰酸酯基团的化合物在一种或多种催化剂和一种或多种作为发泡剂的挥发性物质存在下发生反应。所用催化剂是已知在聚氨酯化学中作为诱导物的胺类和氨基醇类，优选的是2，4，6-三（二甲基氨甲基）酚。作为“物理”发泡剂的挥发性物质是在水玻璃与异氰酸酯反应产生热效应时能够蒸发的液体，例如三氯氟甲烷、二氯二氟甲烷和三氯三氟乙烷。

在DE-A-2460834所公开的方法中还可混入其它添加剂如以聚硅氧烷为基质的硅氧烷油以调整其胞状结构、表面活性物质（同时也作为泡沫稳定剂）以及燃烧抑制助剂。

已知的方法均要小心地使用发泡剂以便得到低表观密度（小于100Kg/m³）的泡沫，通常加入卤代烷烃如三氯氟甲烷，它们主要起着对反应混合物发泡作用。聚异氰酸酯和水玻璃反应中产生的二氧化碳在现有方法中当NCO/Me₂O比例适当（＞2）时的逸出是不可控制的，因而它对泡沫的形成不起作用，或者说其作用是微不足道的（在Me₂O式中Me表示碱金属原子）。

现有的方法中采用卤代烷作为所需的物理发泡剂，从环境保护角度考虑很不利。此外，传统方法所得的有机矿物泡沫材料在其细密泡囊中含有残存的发泡剂，随着时间的推移，它们会释放到大气中，这也是不利的。因此，有必要找到一种不需要使用特定掺合发泡剂的制备有机矿物泡沫（有机/无机混合泡沫材料）的方法。

美国专利第3，629，308号介绍了聚硅氧烷和聚醚嵌段共聚物及其在聚氨酯泡沫材料中作为泡沫稳定剂和泡囊控制剂的用途。

本发明的目的是提供一种新的有机矿物泡沫材料，它们不含残存的发泡剂如卤代烷。

本发明的另一目的是提供一种新的制备有机矿物泡沫材料的方法，在该方法中不必使用物理发泡剂。

本发明的另一个目的是提供一种新的制备有机矿物泡沫材料的方法，该方法中不必使用物理发泡剂，所形成的有机矿物泡沫产品具有确定的和可再现的密度，并且不含残存的发泡剂。

本发明所提出的任务是由如下的令人惊奇的发现得到解决：只要适当调整反应混合物，使其含有一定量的疏水聚硅氧烷和聚醚嵌段共聚物，就可以使异氰酸酯基团与水反应而生成的CO₂用于可控发泡，从而使形成的泡沫材料不含所不希望的发泡剂。

根据本发明，提供了这种新的有机矿物泡沫材料，它是通过在催化剂存在下，使异氰酸酯与碱金属硅酸盐溶液反应而制得（其中在聚异氰酸酯中NCO基团与碱金属硅酸盐溶液中Me₂O基团摩尔比大于2），其特征在于该有机矿物泡沫材料中至少含有2%（重量，基于产品的总重量）的疏水聚硅氧烷和聚醚嵌段共聚物。疏水聚硅氧烷和聚醚嵌段共聚物与聚异氰酸酯中NCO基团的重量比为每100份NCO基团3至50份疏水聚硅氧烷和聚醚嵌段共聚物。疏水聚硅氧烷和聚醚嵌段共聚物的分子通式为Ⅰ：

（Ⅰ）

其中P表示分子式为-（C₂H₄O）x（C₃H₆O）y-R的基团，其中R为氢原子或烷基，n.m.x.y为整数（相应于各自的聚合度），聚硅氧烷嵌段与聚醚嵌段由一不水解的SiC键相连，在聚醚嵌段中环氧乙烷单元的比例为30～80%。

本发明还提供了一种在催化剂存在下，使聚异氰酸酯与碱金属硅酸盐溶液反应而制备有机矿物泡沫材料的方法，其特征在于反应是在聚异氰酸酯中NCO基团与水玻璃中Me₂O基团的摩尔比大于2的条件下，并在通式（Ⅰ）的疏水聚硅氧烷和聚醚嵌段共聚物存在下进行。疏水聚硅氧烷和聚醚嵌段共聚物的用量为物料总量的至少2%（重量）。相对于100份（重量）聚异氰酸酯中的NCO基团，疏水聚硅氧烷和聚醚嵌段共聚物的用量为3至50份（重量）。