[发明专利]微孔聚氨酯材料

说明书

本发明涉及微孔聚氨酯材料及其在真空绝热板中的应用。

已知具有负内压的真空绝热板有很多用途，包括在冷藏设备上的应用，它们可以大大提高冷藏设备内室的绝热程度。这种板必须在整个使用周期(通常超过二十年)内保持其有效性。

这种真空绝热板通常包括低导热系数的填料和包覆所述填料的由气密性膜制成的容器，整个板抽真空至内压在5毫巴以下然后密封。除了绝热以外，填料还有支持容器表皮的作用，使其在抽真空时不致塌陷。

已知用于这种真空绝热板的填料包括细分散的无机粉末如煅制二氧化硅、硅石粉、沉淀二氧化硅、沉淀二氧化硅/飘尘混合物、矾土、细珍珠岩和玻璃纤维及有机泡沫材料。例如曾提出用具有开孔的硬质聚氨酯泡沫作为真空绝热板的芯材(例如参见日本专利申请公开133870/82、美国专利4668555和欧洲专利498628)。

容器被抽真空所至的压力关系到所得板的导热系数，通常压力越低，导热系数越低。另外，压力大小取决于具体的绝热填料。最好壳内压力抽至约1至10毫巴。

用开孔硬质聚氨酯泡沫作为真空绝热板的芯材的缺点是它的导热系数不够低，除非内压减至1毫巴以下，否则得不到优异的绝热性能。在工业上要达到1毫巴以下数量级的负压是困难的。这在大规模生产时会造成需要大型设备和延长抽空时间等问题，使大生产的效率降低。

即使真空绝热板在开始时的导热系数很低，但随着时间增加，由于气体(如空气和水汽)逐渐地扩散进入和有机气体(从构成硬质聚氨酯泡沫的树脂内部)逐渐地放出，其内压逐渐增大，这就破坏了真空绝热板的绝热性能。

导热系数随内压的增加而增加的程度也取决于真空绝热板所用绝热填料的类型。当开孔聚氨酯泡沫用作真空绝热板填料时，导热系数随着内压的增加而迅速增加，特别是内压在0.1毫巴以上时。

这意味着用开孔聚氨酯泡沫充填的真空绝热板不仅必须将压力抽至1毫巴以下才能得到满意的起始绝热性，而且这种真空绝热板的绝热性能会随时间的延长和真空度的下降而迅速降低。

本发明的一个目的是提供一种可用作真空绝热板的填料的新型聚氨酯材料。

本发明的另一个目的是提供生产所述聚氨酯材料的方法。

本发明的另一个目的是提供没有上述用开孔聚氨酯泡沫充填的真空绝热板的缺点的用聚氨酯材料充填的真空绝热板。

本发明的另一个目的是提供在压力至高达10毫巴时仍具有优异的绝热性能的聚氨酯材料充填的真空绝热板。

本发明的再一个目的是提供在低真空度下仍具有优异绝热性能的聚氨酯材料充填的真空绝热板，由于低真空度在工业生产上很容易达到，因而减少了抽空所需的时间，同时也有利于大规模生产。

本发明还有一个目的是提供一种用在长时间内保持令人满意的绝热性、因而保证了性能的可靠性的聚氨酯材料充填的真空绝热板。

本发明提供了一种微孔聚氨酯材料，所述微孔聚氨酯材料在压力为10毫巴和10℃时的导热系数至多为23mW/m°K(λ值)。

本发明所用的术语“聚氨酯”应该理解为包括聚氨酯、聚异氰脲酸酯、氨基甲酸酯改性的聚异氰脲酸酯、聚脲和氨基甲酸酯改性的聚脲。

本发明的微孔聚氨酯材料在压力为10毫巴和10℃时的导热系数优选至多为20mW/m°K，更优选至多为18mW/m°K，进一步优选至多为15mW/m°K，最优选至多为12mW/m°K。

本发明的微孔聚氨酯材料在压力为20毫巴和10℃时的导热系数优选至多为27mW/m°K，更优选至多为25mW/m°K，进一步优选至多为21mW/m°K或18mW/m°K，最优选至多为14mW/m°K。

本发明的微孔聚氨酯材料在10℃和特定压力下的导热系数的测量方法是将所述材料填入气密性的外壳中，将该整体抽空至特定压力，将这样得到的试样置于-5℃的冷板和25℃的热板之间，测定通过试样的热流。另一种方法是将热板和冷板与微孔聚氨酯材料排列在一起置于抽至所规定压力的专用真空室中。

本发明的微孔聚氨酯材料在压力至多为1毫巴和10℃时的导热系数通常约为10mW/m°K。压力至多为1毫巴时，这些材料的导热系数几乎与压力无关。压力在1毫巴以上时，导热系数与压力成正比。这种从与压力无关至依赖于压力的转变出现时的压力，下文中称为临界压力。临界压力可确定为λ值与压力的对数坐标图上代表与压力无关区的平坦线与起始压力依赖区的切线的交点(也是曲线开始明显偏离平坦线处)处的压力。临界压力越高，真空绝热板在真空度下降时保持其起始的绝热性能的时间越长。