聚氨酯泡沫体及其用图
【专利说明】聚氨酯泡沬体及其用途
[0001] 本发明涉及聚氨酯泡沫体，及其在型材，特别是铝型材的泡沫填充 (Ausschaeumung)中用于改进这些型材的隔热性能的用途。
[0002] 在专利EP 1347141 A1和EP 1760244 A1中描述了，为了改进铝型材的隔热性主要 使用聚氨酯泡沫体。通常将这些泡沫填充的铝型材随后涂覆。为此通常在180-210°C的温度 下实施粉末涂覆工艺。为了达到铝型材的低U F值，使用通过物理发泡剂氟代烃（例如HFC 365mfc (1，1，1，3,3_五氟丁烷)或HFC 227ea (1，1，1，2,3,3,3-七氟丙烷)发泡的聚氨酯泡 沫体。其中的UF值是常规U值的变型，其涉及框架型材(其中的指数F表示框架）。所述的U值 定义为传热系数。其是部件/物质的特定的特征值且主要用于建筑工业。通常地，传热系数U 越高，该物质的隔热性能越差。因此，为了优化部件的隔热性，需要有针对性地尽可能减小U 或UF值。上述的使用氟代烃作为发泡剂的聚氨酯泡沫体具有非常精细的泡孔结构和非常好 的隔热性能。该发泡剂的缺点在于，其对地球变暖具有非常不利的影响（"全球增温潜 势"）。
[0003] 替代地，可以使用通过在水与异氰酸酯反应中产生的二氧化碳发泡的聚氨酯泡沫 体。由此可以避免对地球变暖的负面影响的缺点。然而已知的是，通过C0 2发泡的聚氨酯泡 沫体相比于含有氟代烃或烃(例如戊烷)作为发泡剂的泡沫具有明显更差的导热值。这意味 着，对于具有相同的U F值的铝型材，C02_发泡的聚氨酯泡沫相比于例如使用戊烷发泡的聚氨 酯泡沫一定明显地更厚。因为例如用于窗户的铝型材的厚度受限，C0 2_发泡的聚氨酯泡沫 总是得到较差的UF值。
[0004] 因为烃类(例如己烷、戊烷、丁烷)具有低的全球增温潜势和突出的导热性能(非常 好的隔热性能），使用烃-发泡的聚氨酯泡沫用于铝型材的泡沫填充看似最佳的解决方案。 然而在实践中，这类的聚氨酯泡沫在涂覆工艺中在温度大于180°C时完全损坏、裂解或剧烈 膨胀，从而导致他们与铝型材分离。这意味着，现有的通过烃发泡的聚氨酯泡沫不能用于粉 末涂覆工艺中（温度>180°C)。
[0005] 因此，本发明的目的是提供(》2或0)2/烃（特别是戊烷)发泡的粗密度为60-150 g/ dm3的聚氨酯泡沫体，其可以用于例如铝型材的泡沫填充，其在180-210°C的温度下是温度 稳定的并且可以在180-210°C下最多40分钟用于粉末涂覆工艺，同时所述泡沫没有损坏、裂 解或剧烈膨胀。
[0006] 该目的可以通过下面进一步描述的C02或C02/烃发泡的具有高比例的蓖麻油的聚 氨酯泡沫体而实现。
[0007] 本发明提供了聚氨酯泡沫体，其具有根据DIN EN 845的60 g/dm3至150 g/dm3的 密度和根据DIN 53505的>70的肖氏A硬度和在180-210°C下最多40分钟的热稳定性，其特 征在于，其由下列组分的反应获得： a) 异氰酸酯组分，其由下列组成： i)在室温下为液体的二苯甲烷系列的二-和/或多异氰酸酯，其具有28-33.6重量％的 NC0含量 b) 多元醇组分，其由下列组成： i) 2 60至80重量％，优选2 65至80重量％的蓖麻油和/或蓖麻油衍生物，基于所述多 元醇组分计 ii) 起始于二胺和/或多胺的环氧烷，分子量为170至4800 g/mol，优选200至2000 g/ mol，官能度为3至8,优选4至6 iii) 任选选自醇和聚醚多元醇的一种或多种交联剂，各自的分子量为92至3500 g/ mol，优选300至2000 g/mol，官能度为2至8,优选3至6 iv) 水 v) 任选的烃类作为物理发泡剂，特别是戊烷 vi) 催化剂 vii) 泡沫稳定剂 viii) 任选的辅助剂和/或添加剂， 其中组分a)和b)的使用量使得指数为90至150,优选100至140,特别优选120至130。
[0008] 所述蓖麻油b)i)的使用量优选2 65至80重量％，特别优选2 70至80重量％，基于 所述多元醇组分b)计。
[0009] 所述组分b)ii)的使用量优选10至25重量％，基于所述多元醇组分b)计。
[0010] 如果存在，所述交联剂b)iii)的使用量优选10至20重量％，基于所述多元醇组分 b)计。
[0011] 所述发泡剂b)iv)和b)v)的使用量共计优选1至10重量％，基于所述多元醇组分 b)计。
[0012] 所述催化剂b)vi)的使用量优选0.1至3.0重量％，基于所述多元醇组分b)计。
[0013] 所述泡沫稳定剂b)vii)的使用量优选1至3重量％，基于所述多元醇组分b)计。
[0014] 所述辅助剂和/或添加剂b)viii)的使用量优选0.5至5重量％，基于所述多元醇 组分b)计。
[0015] 本发明的聚氨酯泡沫体具有良好的隔热性能和适用于铝型材的泡沫填充。它们是 温度稳定的(在180_210°C下最多40分钟），从而可以用于型材的粉末涂覆工艺。
[0016] 本发明的聚氨酯泡沫体因此优选用于型材，特别是铝型材的泡沫填充，以改进所 述型材的隔热性能。
[0017] 令人惊奇地发现，含有高含量的蓖麻油的聚氨酯泡沫体在温度稳定性方面具有特 别好的性能。特别优选的戊烷发泡的聚氨酯泡沫体显示了格外高的温度稳定性和因此适用 于粉末涂覆工艺。环戊烷是特别优选的。
[0018] 本发明的聚氨酯泡沫体特别适用于窗口型材、门型材和门面型材，特别其后进行 粉末涂覆工艺的型材的泡沫填充。
[0019] 使用的异氰酸酯组分a)是在室温下所谓液态的二苯甲烷系列的二-和/或多异氰 酸酯。其中主要包括在室温下为液态的和任选相应改性的4,4'_二异氰酸根合二苯甲烷与 2,4'_和任选的2,2'_二异氰酸根合二苯甲烷的混合物。很合适的也是在室温下为液态的二 苯甲烷系列的多异氰酸酯混合物，其除了所述异构体外还含有其高级同系物和以本身已知 的方式通过苯胺/甲醛-缩合物的光气化而获得。这些二-和/或多异氰酸酯的具有氨基甲酸 酯-和/或碳二亚胺基团的改性产物也是合适的。所述二-和/或多异氰酸酯的具有脲基甲酸 酯-和/或缩二脲基团的改性产物也是合适的。所述异氰酸酯组分a)具有2.1-5.0，优选2.5- 3.1的平均NCO官能度。
[0020]蓖麻油是指一种天然的植物油，其由热带蓖麻油植物(Wunderbaum)的种子获得。 其是丙三醇和各种脂肪酸(主要是蓖麻油酸）的甘油三酯。本发明的衍生物是指现有技术中 已知的物质，其通过改性所述油而获得。改性的实例是双键的改变，例如通过热聚合、异构 化、脱水以及双键的加成或取代，或者甘油酯体系的改变，例如通过转酯化。
[0021] 所使用的交联剂b)iii)特别可以是醇（例如丙三醇)和/或聚醚多元醇。在此优选 以本身已知的方式通过在催化剂的存在下环氧烷在多官能的起始剂化合物上的加聚反应 而制得的多羟基聚醚。优选地，本发明使用的多(氧基亚烷基)多元醇由具有平均2-8个活性 氢原子的起始剂化合物和一个或多个环氧烷制备。特别优选的起始剂化合物是每分子具有 3-6个羟基的分子。实例是三乙醇胺、丙三醇、三羟甲基丙烷、季戊四醇、山梨醇和蔗糖。所述 起始剂化合物可以单独地或以混合物的形式使用，尤其与二官能的起始剂化合物如二乙二 醇、二丙二醇、三乙二醇、三丙二醇、1，4_ 丁二醇、1，6_己二醇。本发明使用的聚醚多元醇由 一种或多种环氧烷制备。优选使用的环氧烷是环氧乙烷、甲基环氧乙烷和乙基环氧乙烷。这 些可以单独地或以混合物的形式使用。在使用混合物时，可以无规地或嵌段地或两者交替 地转化所述环氧烷。
[0022] 此外，使用的交联剂b)ii)是二胺和/或多胺起始的聚醚。这些是具有伯和/或仲氨 基的脂族或芳族的二胺或多胺与环氧烷的加成产物。这些起始分子的实例是甲亚苯基二 胺、异佛尔酮二胺和乙二胺。
[0023]使用的发泡剂是水和任选的烃类，例如环戊烷、异戊烷、正戊烷、己烷、丁烷或其混 合物。优选单独地或以混合物的形式使用环戊烷、异戊烷和正戊烷。
[0024] 根据本发明，使用在聚氨酯化学中本身常见的催化剂，例如叔胺或金属盐，使用量 为基于多元醇组分b)的总和计0.1-3