使用乳化发泡剂制备聚氨酯泡沫的方法_4

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分A和发泡剂T之间未呈现可见的相分离。(未发生)相分离 可通过借助显微镜检测样品而观察到。
[0096] 在本发明方法的另一个实施方案中,所述异氰酸酯组分B包括:
[0097] Bl :至少一种异氰酸醋,所述异氰酸酯选自下述物质的:甲苯二异氰酸醋、二苯基 甲烷二异氰酸酯、多苯基多亚甲基聚异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯、亚萘基二异氰酸 酯、六亚甲基二异氰酸酯、二异氰酸酯二环己基甲烷和/或异佛尔酮二异氰酸酯;
[0098] 和 / 或
[0099] B2 :异氰酸酯封端的预聚物,其由至少一种多异氰酸酯Bl和至少一种异氰酸酯反 应性化合物获得,所述异氰酸酯反应性化合物选自:
[0100] Ala :聚醚多元醇,其具有的羟值为彡15mg KOH/g至彡550mg KOH/g且官能度为 多1. 5至< 6. 0,其通过将环氧化物加成到一种或多种起始化合物上获得,所述起始化合物 选自糖和/或至少双官能醇;
[0101] Alb :聚醚多元醇,其具有的羟值为彡IOOmg KOH/g至彡550mg KOH/g且官能度为 多1. 5至< 5. 0,其通过将环氧化物加成到芳族胺上获得;
[0102] Alc :聚酯聚醚多元醇,其具有的羟值为彡IOOmg KOH/g至彡450mg KOH/g且官能 度为多1. 5至< 3. 5,其通过将环氧化物加成到芳族二羧酸衍生物和至少二官能醇的酯化 产物上而获得;
[0103] Ale' :聚酯多元醇,其具有的羟值为彡IOOmg KOH/g至彡450mg KOH/g且官能度为 彡1. 5至< 3. 5,其通过多元羧酸组分和多元醇组分的酯化而获得,其中在酯化中使用的二 羧酸衍生物基于非芳族二羧酸计的总量为< 48. 5质量%,基于多元醇组分和多元羧酸组 分的总质量计;
[0104] Ald :聚醚多元醇,其具有的羟值为彡500mg KOH/g至彡IOOOmg KOH/g且官能度为 多1. 5至< 5. 0,其通过将环氧化物加成到芳族胺和/或多官能醇上获得;和/或
[0105] Alf :聚醚碳酸酯多元醇,其具有的官能度为彡1. 0至彡8. 0,且其数均摩尔质量优 选为多 400g/mol 至< 10000g/mol。
[0106] 在与异氰酸酯反应性组分A相关的内容中已经描述了优选的多元醇Ala-f,然优 选的当多元醇Ala-f也可用于预聚物。
[0107] 优选地,异氰酸酯组分B与异氰酸酯反应性组分A的反应在指数为彡95至<180、 彡95至彡150或彡100至彡130的条件下进行。"指数"应理解为所用的NCO基团的物质 的量[mol]除以化学计量上所需的NCO-反应性基团的物质的量[mol]的商乘以100。对于 一个NCO-反应性基团与一个NCO基团反应,所述指数为:
[0108] 指数=(mol NCO基团/mol NCO-反应性基团)X 100
[0109] 由于本发明的方法特别适于填充具有复杂内部几何结构的腔室,在本发明方法的 另一个实施方案中,聚氨酯反应混合物被提供至腔室中,该腔室是冰箱的隔热框架。当然, 还包含用于冰箱-冷冻箱组合的隔热框架。
[0110] 本发明的另一方面是由本发明方法获得的聚氨酯泡沫。这种泡沫优选具有根据 DLN 12664 确定的的芯密度(core density)为^27kg/m3至<45kg/m3。根据 DLN 12664 确定的芯密度更优选为彡29kg/m3至< 40kg/m3。 实施例
[0111] 将参考如下实施例和附图来进一步描述本发明,但是本发明并不限于所述实施例 和附图。
[0112] 图1示出对比实施例1的可溶多元醇制剂的亮场透射显微镜图像。
[0113] 图2示出实施例2的乳液体系的图像。
[0114] 图3示出用于减压辅助发泡技术(RAF)的装置的示意图。
[0115] 图4示出本发明的减压技术制备的家电壳体的冷冻部件中的模塑聚氨酯泡沫的 照片。
[0116] 图5示出了在标准条件下制备的另一种家电壳体的冷冻部件中由相同聚氨酯反 应混合物制备的模塑聚氨酯泡沫。
[0117] 在图3中,示出了用于减压辅助发泡(RAF)的装置1。装置1包括:两个在体系中 用于减压的真空泵2、3 ;两个用于维持压力水平的真空缓冲罐4、5,其连接至真空泵2、3上; 阀6 ;用于测量压力的压力表7 ;用于调节压力的自动控制系统8 ;用于降低噪声的消声器 9 ;和用于快速通风的压力释放装置10。
[0118] 装置1还包括用于制造发泡部件的发泡架(jig) 11,其可附着有连接板12,如在包 括在图3中的横断面A-A处的剖视图所示。发泡架11包括两个腔室区域lla、llb,然而每 个腔室区域Ila、IIb中的压力可通过自动控制系统8单独控制,在发泡循环过程中,所述自 动控制系统8可动态控制真空缓冲罐4、5和各腔室区域IlaUlb之间的压力。通过注入管 道13将聚氨酯反应混合物注入至腔室11中。
[0119] 在本发明中,所述减压发泡架连接至至少两个分开的真空系统。然而,也可用单一 真空系统实施本发明的方法。由于成功施用该技术不需要绝对真空,因此所述架的较小密 封性缺陷在生产中是可接受的,这大大降低了生产成本。达到聚氨酯反应混合物凝胶时间 后,压力不再降低。根据腔室的形状和体积以及聚氨酯反应混合物的反应特性分别调节并 优化减压处理的时间和减压水平。一旦腔室完全充满泡沫,可通过立即将壳体放气而防止 泡沫渗出。
[0120] PUR硬质泡沫可根据本领域已知的一步法制备,其中反应组分以连续或非连续 的方式相互反应,然后施加至合适的模具或基底上或内。实例包括出版在G. OerteKed itor)〃Kunststoff-Handbuch〃,volume VII, Carl Hanser Verlag,3rd edition, Munich 1993,pages 267et seq.和 K. Uhlig (editor)''Polyurethan Taschenbuch",Carl Hanser Verlag,2ndedition,Vienna 2001,pages 83-102 中的方法。
[0121] 在目前情况下,含有在多元醇制剂中的物理发泡剂的乳液(A部分)和异氰酸酯(B 部分)的双组分体系通过常规混合这些组分在实验室规模的搅拌设备中制备。
[0122] 龙造
[0123] 多元醇1 :聚醚多元醇,其OH值是450mg KOH/g,理论官能度是4. 7且25°C下的粘 度是 15000mPas (Bayer Material Science);
[0124] 多元醇2 :聚醚多元醇,其OH值是470mg K0H/g,理论官能度是4. 0且25°C下的粘 度是 8000mPas (Bayer Material Science);
[0125] 多元醇3:芳族聚醚酯多元醇,其OH值是300mg KOH/g,理论官能度是2. 0且 25°C下的粘度是6500mPas,由邻苯二甲酸酐与二乙二醇反应,随后乙氧基化制备(Bayer Material Science);
[0126] 多元醇4 :聚醚多元醇,其OH值是380mg KOH/g,理论官能度是4. 6且25°C下的粘 度是 5350mPas (Bayer Material Science);
[0127] 多元醇5 :聚醚多元醇,其OH值是400mg KOH/g,理论官能度是4. 0且25°C下的粘 度是 26500mPas (Bayer Material Science);
[0128] TegOStab?表面活性剂:泡沫稳定剂(Evonik)
[0129] 胺催化剂:叔胺,其是硬质泡沫应用中的标准催化剂,并且是本领域技术人员所熟 知的
[0130] 异氰酸醋:聚合的 MDI ( Desmodur? 44V20L,Bayer Material Science)
[0131] 乳液的制各
[0132] 根据表1所示的配方,将多元醇装入反应容器中。分别计量加入所需量的添加剂 如水、催化剂和稳定剂。然后加入作为物理发泡剂的环戊烷,并将全部组分在4200rpm下均 化60s。然后将由此制备的乳液储存在20°C下,以评价其稳定性并每天目测检查相分离。
[0133] 微滴尺寸的测宙
[0134] 在乳液制备后通过测量微滴尺寸直接评估乳液的性质。为此,在使用光学显微镜 在亮场透射模式中,在20 μ m至40 μ m层厚度的试样中目测观察乳液。使用的显微镜购自 Zeiss的Axioplan 2。由此测定的未老化乳液的平均微滴尺寸小于10 μπι。
[0135] 制各PUR泡沬
[0136] -般而言,仅使用现制的乳液制备PUR泡沫。在制备乳液和将其加工成PUR泡沫 之间最多间隔一个小时的时间。在实验室中使用搅拌器在4200rpm下将乳液和异氰酸酯混 合,使其相互反应并倒入模具中。原料温度为20°C且模具温度为40°C。分析由此制备的泡 沫的芯密度、泡孔尺寸和热导率。
[0137] 反.应十生矛口自由发袍,密度(free-rise density)的泖丨量
[0138] 为了测定反应性和自由发泡密度,将总重为250g的材料混合并倒入卡片盒(card box)中。在发泡过程中使用木棍测量乳白时间、凝胶时间和表干时间。发泡24小时后,使 用泡沫芯的泡沫片按照阿基米德(Archimedes)原理测定自由发泡密度。
[0139] 泡孔尺寸的测宙
[0140] 用振动切片机(Microm HM 650V,Microm)将PUR硬质泡沫切成厚度为90 μπι至 300 μηι的薄片。使用亮场透射显微镜(Axioplan,Zeiss)拍照。由于统计学原因,至少500 个孔窗(cell window)的每次分析,测定两个正交方向的面积。使用每个被分析的孔窗的 面积,计算直径与PUR硬质泡沫泡孔的直径相等的十二面体的直径。所述直径是平均直径 并且与下文所述的泡孔直径相当。
[0141] 减压备件下制各PUR泡沬
[0142] 为了对比原因,在相同壳体模型中(B⑶-570WFPM)用相同设备(HP machine of Hennecke, MT 18mixing head)制备减压和标准条件下的机加工试样(machine trial)。除 非另有说明,否则原料的温度为20°C (罐),压力为130bars (混合头)且模具温度为40°C。
[0143] 热导率根据DIN 12664测定测定,且除非另有说明,否则在KTC的中心温度下测 定。
[0144] 芯密度根据DIN 12664使用相应质量用于测定热导率的样品上测定。
[0145] 表1比较了乳液体系⑵与可溶多元醇制剂⑴的配方,其包括在实验室中获得 的手动制备的PUR硬质泡沫的特性。
[0146] 表2总结了由乳液体系(2)
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