[发明专利]聚氨酯前体组合物及其用途

说明书

本发明涉及一种聚氨酯前体组合物和一种含有孔泡窗的微孔聚合物，更具体地是微孔聚氨酯聚合物的制备方法。

各种微孔聚合物如聚乙烯、聚苯乙烯或聚氨酯在包括显著的热绝缘材料在内的许多应用场合中都有价值。在这种情况下，这样的泡沫塑料表现出有吸引力的尺寸稳定性以及相对稳定的热绝缘性能是特别有利的。这两个特性主要由泡沫塑料的微孔结构以及泡孔空洞中的气体组成决定。泡孔结构越细一般使泡沫塑料得到更好的绝缘性质。但是，当泡孔变细时，即平均直径变小时，泡沫塑料的压缩强度和尺寸稳定性常常变坏。当泡孔空洞含有可能冷凝或者可能从泡孔扩散出来的气体时，对尺寸稳定性变差的敏感性最大。上述任何一种现象都会使泡孔内的部分气体压力下降，引起泡沫塑料的尺寸稳定性变差。提到的扩散出泡孔空间特别是聚氨酯泡孔空洞的泡孔气体的例子是二氧化碳。二氧化碳作为许多普遍使用的、被认为对臭氧层有损害的物理发泡剂的替代品，用来制备微孔聚合物特别是聚氨酯微孔聚合物现在是十分有好处的。

为了支持这一发展趋势，有必要开发一种制备有吸引力的尺寸稳定性和热绝缘性的微孔聚合物的改进方法。特别是对聚氨酯泡沫塑料来说，需要一种能使用例如水产生的二氧化碳又能得到具有工业上可接受的尺寸稳定性和热绝缘性能的泡沫塑料。

从泡沫塑料形态和细泡孔聚合物形成的一般认识出发，可认识到随着平均泡孔尺寸减小，泡沫塑料的闭孔含量变得更重要。泡孔由许多支柱和角限定的许多泡窗区构成。所谓“闭孔”，一般理解为泡窗区完全被一层薄膜封闭，因而得到隔离的泡孔空洞。高的闭孔含量常常使泡沫塑料的尺寸稳定性变差。

尺寸稳定性问题的一个可能的解决办法是生产一种有开孔结构的泡沫塑料。该结构是一个或多个泡窗完全打开，而不被薄膜封闭。这样的开孔不会因部分压力损失而受到损害而引起尺寸稳定性变差。有开孔结构的发泡聚合物可通过发泡聚合物制备后经压榨使泡窗破裂的方法制备。这一方法只可用于弹性体型聚合物，因为压榨硬质微孔聚合物会造成永久性变形和损坏。为了在硬质聚合物中产生开放的泡孔，需要在制备过程中使用泡孔开孔剂。这样的泡孔开孔剂一般是高沸点液体，如高分子量的聚氧化烯加合物。但是，伴随使用这样的泡孔开孔剂产生的缺点是，这些泡孔开孔剂通常促使具有大泡孔结构的聚合物生成，因而其热绝缘性变得不具吸引力。

因此，有必要得到一种具有与尺寸稳定性有关的“开孔特性”而又保持细泡孔结构的泡沫塑料。为此，研究了制备含有孔泡窗的泡沫塑料的概念。所谓“有孔”可理解为泡孔窗仍有一层与支柱和角相连的膜，而这样的膜内有空洞，即“针孔”或孔。因此，需要找到能产生有孔泡孔膜又不特别产生开孔结构的物质。从理论考虑出发，必须找到能促使局部破坏在泡孔膜内形成“针孔”的物质。再从理论考虑出发，最有可能促使局部破坏的物质是那些与微孔聚合物几乎没有相互作用(物理作用或化学作用)的物质。所提到的与其周围环境几乎没有相互作用的物质例如包括聚四氟乙烯，常称为“PTFE”。

欧洲专利EP-224945-A公开了一种在每100份多元醇有25～60份重粒径为25微米或25微米以下的颗粒PTFE存在下制备的聚氨酯泡沫塑料。美国专利3753933公开了一种在每100份多元醇仅有9份重较大尺寸的PTFE颗粒存在下聚氨酯发泡法。但是应当指出，在聚氨酯发泡过程中使用大颗粒，由于粘度限制而不易加工或/和得到有不希望的开孔结构的泡沫塑料。

第一方面，本发明涉及一种含有孔泡窗的微孔聚合物，其中该聚合物在穿孔剂存在下制备，其特征在于，穿孔剂的用量按聚合物总重量计为0.01～1.0％(重量)，它是临界表面自由能小于23mJ/m²的物质，而且它为固体时其平均粒径为20微米或20微米以下，它或为液体时，其沸点高于聚合物制备过程中遇到的最高温度。

第二方面，本发明涉及一种含有聚氨酯前体和穿孔剂的聚氨酯前体组合物，聚氨酯前体是聚异氰酸酯或含有能与异氰酸酯反应的氢原子的物质，穿孔剂的特征在于，穿孔剂的用量按前体和穿孔剂的总重量计为0.01～2.0％(重量)，所述的穿孔剂是临界表面自由能小于23mJ/m²，且为固体时平均粒径为20微米或20微米以下，或为液体时沸点高于130℃。

第三方面，本发明涉及一种通过使有机聚异氰酸酯与每一分子含有一个或多个可与异氰酸酯反应的氢原子的物质在有如下特征的发泡剂和穿孔剂存在下反应，制备含有孔泡窗的微孔聚氨酯聚合物的方法：