КОМПОЗИЦИЯ ПОЛИУРЕТАНОВОЙ ИЗОЛЯЦИОННОЙ ПЕНЫ, СОДЕРЖАЩАЯ СТАБИЛИЗИРУЮЩЕЕ СОЕДИНЕНИЕ Российский патент 2023 года по МПК C08G18/18 C08G18/32 C08G18/34 C08G18/42 C08G18/44 C08G18/48 C08G18/76 C08G101/00 C08J9/00 

Область техники, к которой относится изобретение

[0001] Настоящее изобретение относится, в целом, к композиции полиуретановой пены, содержащей галогенированные олефины.

Уровень техники

[0002] Полиуретановые изоляционные пены (например, жесткие полиуретановые изоляционные пены) широко используются в холодильной и строительной промышленности, поскольку они дают хорошие изоляционные характеристики при низких плотностях. Эти пены обычно приготавливают посредством взаимодействия изоцианатного соединения с соединением, взаимодействующим с изоцианатом, в присутствии соответствующего вспенивателя. Как вспениватели широко используются хлорфторуглероды (“CFC”) и гидрохлорфторуглероды (“HCFC”), такие как CFC-11 и HCFC-141b, поскольку они, как показано, дают пены с закрытыми ячейками, имеющие приемлемые свойства теплоизоляции и стабильности размеров. Однако несмотря на эти преимущества, CFC и HCFC впали в немилость, поскольку они могут вносить вклад в обеднение озонового слоя в атмосфере Земли и в парниковый эффект. Соответственно, использование CFC и HCFC строго ограничено.

[0003] Позднее, в полиуретановых изоляционных пенах использовались насыщенные гидрофторуглероды (“HFC”) и углеводороды (“HC”), поскольку эти соединения имеют нулевой или близкий к нулевому потенциал обеднения озонового слоя. Примеры HFC и HC включают HFC-365mfc, HFC-245fa, циклопентан, н-пентан и изопентан. Подобно CFC и HCFC, эти соединения имеют свои собственные недостатки. Потенциал глобального потепления у HFC считается относительно высоким, и возникают вопросы относительно их жизнеспособности в качестве долговременного решения. Хотя потенциал глобального потепления для HC считается низким, эти соединения могут быть легко воспламеняющимися, а некоторые из них должны представлять собой летучие органические соединения (“VOC”).

[0004] Соответственно, по-прежнему остается необходимость в разработке композиции полиуретановой изоляционной пены с использованием вспенивателей, имеющих, по меньшей мере, некоторые из следующих характеристик: (i) нулевые или близкие к нулевым свойства обеднения озонового слоя; (ii) нулевой или близкий к нулевому потенциал глобального потепления; (iii) они не должны представлять собой VOC и (iv) не должны быть слишком дорогостоящими для использования безопасным образом. В дополнение к этому, пены изготовленных из таких композиций, должны также сохранять превосходные изоляционные свойства и низкие плотности, которыми известны жесткие полиуретановые пены с закрытыми ячейками.

Подробное описание

[0005] Как используется в настоящем документе, если явно не указано иного, все числа, такие как числа, выражающие величины, диапазоны, количества или проценты, должны читаться, как если бы перед ними стояло слово “примерно”, даже если этот термин не появляется в явном виде. Множественное число охватывает единственное и наоборот.

[0006] Как используется в настоящем документе, “множество” означает два или более, в то время как термин "число" означает единицу или целое число больше единицы.

[0007] Как используется в настоящем документе, “включает” и подобные термины означает “включая без ограничения”.

[0008] При упоминании любого численного диапазона значений, такие диапазоны, как понимается, включают каждое и любое число и/или дробь между определенным минимумом и максимумом диапазона. Например, диапазон “от 1 до 10”, как предполагается, включает все поддиапазоны между (и включая их) упомянутое минимальное значение 1 и упомянутое максимальное значение 10, то есть они имеют минимальное значение равное или большее чем 1 и максимальное значение равное или меньшее чем 10.

[0009] Как используется в настоящем документе, “молекулярная масса” означает средневзвешенную молекулярную массу (M_w), как определено с помощью гель-проникающей хроматографии.

[0010] Если в настоящем документе не утверждается иного, упоминание любых соединений должно также включать любые изомеры (например, стереоизомеры) таких соединений.

Композиция полиуретановой изоляционной пены

[0011] Хорошо известно, что образование пены из композиции полиуретановой пены, как правило, включает множество реакций. Выбор компонентов композиций, таких как катализатор, и других ингредиентов диктуется, отчасти, предполагаемым применением (например, нанесением распылением, нанесением наливом) или конечным использованием (например, изоляционной пены). Как правило, могут иметься три реакции, которые осуществляются в ходе образования продукта пены из композиции полиуретановой пены. Первая реакция часто упоминается как реакция гелеобразования. Реакция гелеобразования включает образование уретанового соединения, когда изоцианатное соединение взаимодействует с полиоловым соединением. Вторая реакция упоминается как реакция пенообразования. Реакция пенообразования включает образование соединения мочевины и высвобождение диоксида углерода, когда изоцианатное соединение взаимодействует с водой. Третья реакция упоминается как реакция тримеризации. Реакция тримеризации включает образование изоциануратного соединения, когда изоцианатное соединение взаимодействует с другим изоцианатным соединением в присутствии катализатора тримеризации. Поскольку использование катализатора тримеризации является необязательным, реакция тримеризации не всегда осуществляется при образовании продукта полиуретановой пены. Рассмотренные выше реакции имеют место при различных скоростях и зависят от множества переменных, таких как температура, уровень катализатора, тип катализатора, также другие факторы (например, присутствие либо первичных, либо вторичных гидроксильных групп в используемых полиолах). Однако для получения высококачественной пены, скорости конкурирующих реакций гелеобразования, пенообразования и тримеризации должны соответствующим образом балансироваться для удовлетворения требованиям данного применения/использования, обеспечивая при этом также то, что внутренние ячейки продукта полиуретановой пены не коллапсируют до образования продукта полиуретановой пены или в ходе него (например, в ходе фазы роста пены из полиуретановой композиции). В дополнение к этому, скорости конкурирующих реакций гелеобразования, пенообразования и тримеризации должны балансироваться соответствующим образом, обеспечивая то, что получается соответствующее время гелеобразования, время окончания роста и время от смешивания до перехода в сметанообразную массу из полиуретановой композиции для данного применения.

[0012] Например, при нанесении пены распылением приготавливающий должен подобрать полиуретановую композицию способом, который устранил бы любое капанье или утечку из полиуретановой композиции после распыления композиции над подложкой (например, на стенку или потолок). Это можно осуществить с использованием воды и сильного вспенивателя в полиуретановой композиции для генерирования диоксида углерода (“CO₂”). В идеале, мелкодисперсная пена (которая вызывается генерированием CO₂) должна формироваться в пределах пары секунд распыления полиуретановой композиции над подложкой, тем самым предотвращая любые проблемы с капаньем или утечкой. Другой фактор, который приготавливающий должен учитывать в связи с нанесением пены распылением, представляет собой время отлипа полиуретановой композиции. Например, если полиуретановая композиция имеет малое время отлипа, это может приводить к частому забиванию распылительного оборудования для нанесения. Альтернативно, если полиуретановая композиции имеет большое время отлипа, это может приводить к деформации пены, когда корпус аппликатора нечаянно касается пены после ее нанесения на подложку. Кроме того, если время гелеобразования полиуретановой композиции слишком большое, тогда пена, которая начинает формироваться на подложке (например, на стене), может начать провисать, когда компоненты композиции взаимодействуют.

[0013] Для нанесения наливом (например, пен, используемых в холодильнике, нагревателе воды или стенной панели) требуется присутствие воды и сильного катализатора пенообразования в полиуретановой композиции для сопротивления образованию пустот в ходе образования продукта пены. Пустоты могут развиваться в структуре внутренних ячеек продукта пены, когда она формируется из-за воздуха, вводимого в формирующуюся пену посредством потока жидкости в форму для формования перед началом гелеобразования. Другой фактор, который должен учитывать приготавливающий в связи с нанесением наливом, представляет собой время гелеобразования полиуретановой композиции. Если полиуретановая композиция имеет малое время гелеобразования, это может привести к тому, что форма для формования не заполняется полностью полиуретановой композицией. Альтернативно, если полиуретановая композиция имеет большое время гелеобразования, тогда это может приводить к увеличению времени извлечения из формы для готового продукта пены.

[0014] В то время как большинство катализаторов на основе третичных аминов, используемых в полиуретановой композиции, будут запускать все три реакции, описанные выше, до некоторой степени, катализатор, используемый в полиуретановой композиции, и его количество, которое используется в такой композиции, часто выбирают на основе той реакции или реакций, которым приготавливающий хотел бы способствовать/ускорить. Например, если приготавливающий желает способствовать реакции гелеобразования, тогда приготавливающий должен выбрать катализаторы, которые более способствуют реакции гелеобразования (например, N-этилморфолин) по сравнению с другим катализатором, который не способствует такой реакции (например, N,N,N’,N’’,N’’-пентаметилдиэтилентриамин). С другой стороны, если приготавливающий желает способствовать реакции пенообразования по сравнению с реакцией гелеобразования, тогда приготавливающий должен выбрать катализатор, который более способствует реакции пенообразования (например, N,N,N’,N’’,N’’-пентаметилдиэтилентриамин).

[0015] В дополнение к катализаторам на основе третичных аминов, полиуретановая композиция может также содержать вспениватель на основе галогенированного олефина (“HFO”). Однако использование некоторых HFO может давать в результате потерю химической активности определенных химически активных компонентов в композиции, содержащей катализатор на основе третичных аминов, из-за нежелательной обратной реакции между соединением HFO и катализатором на основе третичных аминов. Как будет подробнее объясняться ниже, рассмотренные выше потери химической активности могут затем приводить к другим проблемам в готовой пене, вызванным отчасти продуктами реакций (например, галогенированными ионами и аминовыми солями) соединениями HFO и катализатора на основе третичного амина, используемыми в полиуретановой композиции.

[0016] Потенциал соединения HFO и третичного амина, взаимодействующих друг с другом, является проблематичным не только в однокомпонентной полиуретановой системе, но он является таким же проблематичным, когда композиция полиуретановой изоляционной пены предусматривается как двухкомпонентная система. Типичная двухкомпонентная полиуретановая система состоит из “Части А” и “Части В”. Часть А, которая также известна как изо-часть, содержит изоцианатное соединение и, необязательно, другие соединения, которые не взаимодействуют с изоцианатным соединением. Часть В, которая также известна как полиольная часть, содержит взаимодействующее с изцианатом соединение и, необязательно, воду, катализатор, вспениватели, стабилизирующие пену поверхностно-активные вещества, и другие дополнительные соединения. Если как HFO, так и соединения третичных аминов находятся в B-части, тогда имеется высокая вероятность того, что эти два соединения начнут взаимодействовать перед смешиванием Части В с Частью А, тем самым создавая продукты реакции галогенированного иона и аминовой соли, рассмотренной выше.

[0017] Продукты реакции галогенированных ионов и аминовой соли могут оказывать отрицательное влияние на полиуретановую композицию несколькими путями. Например, аминовые соли могут преципитировать из части В, делая часть В мутной. В дополнение к этому, галогенированные ионы могут разлагать поверхностно-активные вещества на основе силикона, которые широко используют в различных полиуретановых композициях. Обеднение/деградация поверхностно-активного вещества на основе силикона, как правило, приводит к продукту пены, имеющему более низкие изоляционные свойства, поскольку этот продукт пены будет не только иметь более высокую общую плотность, но он также будет иметь структуру из больших и более открытых внутренних ячеек, что влияет отрицательно на изоляционные свойства пены.

[0018] Композиция полиуретановой изоляционной пены по настоящему изобретению решает проблемы, рассмотренные выше, предлагая композицию полиуретановой пены, содержащую вспениватели, которые не должны представлять собой VOC, имеющие нулевые или близкие к нулевым свойства обеднения озонового слоя и нулевой или близкий к нулевому потенциал глобального потепления. Кроме того, композиция полиуретановой изоляционной пены по настоящему изобретению также устраняет или уменьшает ненужное взаимодействие между соединениями HFO и катализаторами на основе третичных аминов, присутствующих в композиции, тем самым не только увеличивая срок хранения композиции в упаковке, но также давая возможность для получения продукта пены, имеющего консистентные изоляционные свойства и структуры внутренних ячеек.

[0019] Композиция полиуретановой изоляционной пены, описанная в настоящем документе, содержит: (i) изоцианатное соединение; (ii) взаимодействующее с изцианатом соединение; (iii) воду; (iv) соединение третичного амина; (v) гидрофильное соединение карбоновой кислоты (vi) галогенированное олефиновое соединение; (vii) стабилизирующее соединение, где стабилизирующее соединение содержит неалкоксилированное полигидроксисоединение, содержащее 4 или более гидроксильных групп, и (viii) необязательно, другие добавки. В определенных вариантах осуществления, композиция полиуретановой изоляционной пены, описанная в настоящем документе, имеет сдвиг химической активности CT (определенный в Примерах ниже) равный или меньший чем 60 (например, равный или меньший чем 50 или 40 или 30 или 25 или 20 или 15 или 10 или 5 или 1 или 0) и сдвиг химической активности TFT (определенный ниже в Примеры) равный или меньший чем 60 (например, равный или меньший чем 50 или 40 или 30 или 20 или 15 или 10 или 5 или 1 или 0). В определенных вариантах осуществления, композиция полиуретановой изоляционной пены представляет собой распыляемую композицию полиуретановой изоляционной пены (например, распыляемую композицию полиуретановой изоляционной пены, такую как распыляемая композиция полиуретановой изоляционной пены с закрытыми ячейками). В других вариантах осуществления, композиция полиуретановой изоляционной пены представляет собой наливную композицию полиуретановой изоляционной пены, такую как наливная композиция полиуретановой изоляционной пены с закрытыми ячейками.

Компонент (i): изоцианатное соединение

[0020] Композиция полиуретановой изоляционной пены, описанная в настоящем документе, содержит одно или несколько изоцианатных соединений. В некоторых вариантах осуществления, изоцианатное соединение представляет собой полиизоцианатноое соединение. Пригодные для использования полиизоцианатные соединения, которые можно использовать, включают алифатические, аралифатические, и/или ароматические полиизоцианаты. Изоцианатные соединения, как правило, имеют структуру R-(NCO)_x, где x представляет собой, по меньшей мере, 2 и R включает ароматическую, алифатическую или объединенную ароматическую/алифатическую группу. Неограничивающие примеры пригодных для использования полиизоцианатов включают изоцианаты типа дифенилметандиизоцианата (“MDI”) (например, 2,4'-, 2,2'-, 4,4'-MDI или их смеси), смеси MDI и их олигомеров (например, полимерные MDI или “исходные” MDI), и продукты реакции полиизоцианатов с компонентами, содержащими взаимодействующие с изоцианатом атомы водорода (например, полимерные полиизоцианаты или преполимеры). Соответственно, пригодные для использования изоцианатные соединения, которые можно использовать, включают изоцианат SUPRASEC^® DNR, изоцианат SUPRASEC^® 2185, изоцианат RUBINATE^® M и изоцианат RUBINATE^® 1850 или их сочетания. Как используется в настоящем документе, все изоцианаты SUPRASEC^® и RUBINATE^® являются доступными от Huntsman International LLC.

[0021] Другие примеры соответствующих изоцианатных соединений также включают толилендиизоцианат (“TDI”) (например, 2,4-TDI, 2,6-TDI или их сочетания), гексаметилендиизоцианат (“HMDI” или “HDI”), изофорондиизоцианат (“IPDI”), бутилендиизоцианат, триметилгексаметилендиизоцианат, ди(изоцианатоциклогексил)метан (например 4,4’-диизоцианатодициклогексилметан), изоцианатометил-1,8-октан диизоцианат, тетраметилксилол диизоцианат (“TMXDI”), 1,5-нафталиндиизоцианат (“NDI”), п-фенилендиизоцианат (“PPDI”), 1,4-циклогександиизоцианат (“CDI”), толидиндиизоцианат (“TODI”) или их сочетания. Модифицированные полиизоцианаты, содержащие изоциануратные, карбодиимидные или уретониминовые группы, также можно использовать как Компонент (i).

[0022] Блокированные полиизоцианаты можно также использовать как Компонент (i) при условии, что продукт реакции имеет температуру разблокирования ниже температуры, при которой Компонент (i) будет взаимодействовать с Компонентом (ii). Пригодные для использования блокированные полиизоцианаты могут включать продукт реакции: (a) фенольного или оксимового соединения и полиизоцианата, или (b) полиизоцианата с соединением кислоты, таким как бензилхлорид, хлористоводородная кислота, тионилхлорид или сочетания. В определенных вариантах осуществления, полиизоцианат может блокироваться с помощью рассмотренных выше соединений перед введением в химически активные ингредиенты/компоненты, используемые в композиции, описанной в настоящем документе.

[0023] Смеси изоцианатов, например, смесь изомеров TDI (например, смесь 2,4- и 2,6-изомеров TDI) или смеси ди- и высших полиизоцианатов, полученных посредством фосгенирования конденсатов анилин/формальдегид, также можно использовать как Компонент (i).

[0024] В некоторых вариантах осуществления, изоцианатное соединение является жидким при комнатной температуре. Смесь изоцианатных соединений можно приготовить согласно любой технологии, известной в данной области. Содержание изомеров в дифенилметандиизоцианате можно довести до требуемых диапазонов, по потребности, с помощью технологий, которые хорошо известны в данной области. Например, одна из технологий изменения содержания изомеров заключается в добавлении мономерного MDI (например, 2,4-MDI) к смеси MDI, содержащей некоторое количество полимерного MDI (например, MDI, содержащего 30% - 80% масс/масс 4,4'-MDI, и остаток из MDI, содержащих олигомеры MDI и гомологи MDI), которое выше, чем желаемое.

[0025] Компонент (i) может составлять 30% - 65% (например, 33% - 62% или 35% - 60%) масс композиции полиуретановой изоляционной пены по отношению к общей массе композиции.

Компонент (ii): взаимодействующее с изцианатом соединение

[0026] Любое из известных органических соединений, содержащих, по меньшей мере, два взаимодействующих с изоцианатом остатка на молекулу, можно использовать как взаимодействующее с изоцианатом соединение. Например, полиольные соединения или их смеси, которые являются жидкими при 25°C, имеют молекулярную массу в пределах от 60 до 10000 (например, от 300 до 10000 или меньше чем 5000), номинальную гидроксильную функциональность, по меньшей мере, 2 и эквивалентную массу гидроксилов от 30 до 2000 (например, от 30 до 1500 или от 30до 800) можно использовать как Компонент (ii).

[0027] Примеры пригодных для использования полиолов, которые можно использовать как Компонент (ii), включают простые полиэфирполиолы, такие как получаемые посредством добавления алкиленоксидов к инициаторам, содержащим от 2 до 8 активных атомов водорода на молекулу. В некоторых вариантах осуществления, рассмотренные выше инициаторы включают гликоли, глицерол, триметилолпропан, триэтаноламин, пентаэритритол, сорбитол, сахарозу, этилендиамин, этаноламин, диэтаноламин, анилин, толуолдиамины (например, 2,4 и 2,6 толуолдиамины), полиметиленполифениленполиамины, N-алкилфенилендиамины, o-хлоранилин, п-аминоанилин, диаминонафталин, или их сочетания. Пригодные для использования алкиленоксиды, которые можно использовать для формирования простых полиэфирполиолов, включают этиленоксид, пропиленоксид и бутиленоксид или их сочетания.

[0028] Другие пригодные для использования полиольные соединения, которые можно использовать как Компонент (ii), включают полиолы Манниха, имеющие номинальную гидроксильную функциональность, по меньшей мере, 2 и имеющие, по меньшей мере, один атом азота вторичного или третичного амина на молекулу. В некоторых вариантах осуществления, полиолы Манниха представляют собой конденсаты ароматического соединения, альдегида и алканоламина. Например, конденсат Манниха может быть получен посредством конденсации либо одного, либо обоих веществ из фенола и алкилфенола с формальдегидом и одним или несколькими соединениями из моноэтаноламина, диэтаноламина и диизопроноламина. В некоторых вариантах осуществления, конденсаты Манниха включают продукты реакции фенола или нонилфенола с формальдегидом и диэтаноламином. Конденсаты Манниха по настоящему изобретению могут быть получены с помощью любого известного способа. В некоторых вариантах осуществления, конденсаты Манниха служат как инициаторы для алкоксилирования. Любой алкиленоксид (например, алкиленоксиды, рассмотренные выше) можно использовать для алкоксилирования одного или нескольких конденсатов Манниха. Когда полимеризация завершается, полиол Манниха содержит первичные гидроксильные группы и/или вторичные гидроксильные группы, связанные с алифатическими атомами углерода.

[0029] В определенных вариантах осуществления, полиолы, которые используют, представляют собой простые полиэфирполиолы, которые содержат пропиленоксид (“PO”), этиленоксид (“EO”) или сочетание групп или остатков PO и EO в полимерной структуре полиолов. Эти единицы PO и EO могут располагаться в полимерной структуре неупорядоченно или в блок-секциях. В определенных вариантах осуществления, содержание EO полиола находится в пределах от 0 до 100% масс по отношению к общей массе полиола (например, 50% - 100% масс). В некоторых вариантах осуществления содержание, PO полиола находится в пределах от 100 до 0% масс по отношению к общей массе полиола (например, 100% - 50% масс). Соответственно, в некоторых вариантах осуществления, содержание EO полиола может находиться в пределах от 99% до 33% масс от полиола, в то время как содержание PO находится в пределах от 1% до 67% масс от полиола. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления, единицы EO и/или PO могут находиться либо на окончаниях полимерной структуры полиола, либо во внутренних секциях основной цепи полимерной структуры полиола. Пригодные для использования простые полиэфирполиолы включают поли(оксиэтилен; оксипропилен) диолы и триолы, полученные посредством последовательного добавления пропил- и этиленоксидов к ди- или трифункциональным инициаторам, которые известны в данной области. В определенных вариантах осуществления, Компонент (ii) содержит рассмотренные выше диолы или триолы или, альтернативно, Компонент (ii) может содержать смесь этих диолов и триолов.

[0030] Рассмотренные выше простые полиэфирполиолы также включают продукты реакции, полученные посредством полимеризации этиленоксида с другим циклическим оксидом (например, пропиленоксидом) в присутствии полифункциональных инициаторов, таких как вода и низкомолекулярные полиолы. Пригодные для использования низкомолекулярные полиолы включают этиленгликоль, пропиленгликоль, диэтиленгликоль, дипропиленгликоль, циклогексан диметанол, резорцин, бисфенол A, глицерол, триметилолопропан, 1,2,6-гексантриол, пентаэритритол или их сочетания.

[0031] Сложные полиэфирполиолы, которые можно использовать как Компонент (ii), включают сложные полиэфиры, имеющие линейную полимерную структуру и среднечисленную молекулярную массу (Mn) в пределах примерно от 500 примерно от 10000 (например, предпочтительно, примерно от 700 примерно от 5000 или 700 примерно от 4000), и кислотное число, как правило, меньше 1,3 (например, меньше 0,8). Молекулярную массу определяют с помощью анализа конечных функциональных групп, и она относится к среднечисленной молекулярной массе. Полимеры сложных полиэфиров можно получить с использованием технологий известных в данной области, таких как: (1) реакция эстерификации одного или нескольких гликолей с помощью одной или нескольких дикарбоновых кислот или ангидридов или (2) реакция трансэстерификации (то есть реакция одного или нескольких гликолей со сложными эфирами дикарбоновых кислот). Как правило, молярные отношения, превышающие один моль гликоля на моль кислоты, являются предпочтительными для того, чтобы получить линейные полимерные цепи, имеющие конечные гидроксильные группы. Пригодные для использования сложные полиэфирполиолы также включают различные лактоны, которые, как правило, состоят из капролактона и бифункционального инициатора, такого как диэтиленгликоль. Дикарбоновые кислоты желаемого сложного полиэфира могут быть алифатическими, циклоалифатическими, ароматическими или представлять собой их сочетания. Пригодные для использования дикарбоновые кислоты, которые можно использовать отдельно или в смесях, как правило, содержат в целом от 4 до 15 атомов углерода и включают янтарную, глутаровую, адипиновую, пимелиновую, субериновую, азелаиновую, себациновую, додекандиоевую, изофталевую, терефталевую, циклогександикарбоновую кислоту или их сочетания. Ангидриды рассмотренных выше дикарбоновых кислот (например, фталевый ангидрид, тетрагидрофталевый ангидрид или их сочетания) также можно использовать. В некоторых вариантах осуществления, предпочтительная кислота представляет собой адипиновую кислоту. Гликоли, используемые для получения пригодных для использования сложных полиэфирполиолов, могут включать алифатические и ароматические гликоли, имеющие в целом от 2 до 12 атомов углерода. Примеры таких гликолей включают этиленгликоль, 1,2-пропандиол, 1,3-пропандиол, 1,3-бутандиол, 1,4-бутандиол, 1,5-пентандиол, 1,6-гександиол, 2,2-диметил-1,3-пропандиол, 1,4-циклогександиметанол, декаметиленгликоль, додекаметиленгликоль или их сочетания.

[0032] Дополнительные примеры пригодных для использования полиолов включают имеющие гидроксильные окончания простые политиоэфиры, полиамиды, полиэстерамиды, поликарбонаты, полиацетали, полиолефины, полисилоксаны и простые гликоли, такие как этиленгликоль, бутандиолы, диэтиленгликоль, триэтиленгликоль, пропиленгликоли, дипропиленгликоль, трипропиленгликоль и их смеси.

[0033] Дополнительные примеры пригодных для использования полиолов включают соединения, полученные из природных источников, таких как растительное масло, рыбий жир, свиной жир и талловое масло. Полиолы на растительной основе можно получать из любого растительного масла или смесей масел, содержащих сайты ненасыщенности, включая, но, не ограничиваясь этим, соевое масло, касторовое масло, пальмовое масло, масло канолы, льняное масло, рапсовое масло, подсолнечное масло, сафлоровое масло, оливковое масло, арахисовое масло, кунжутное масло, хлопковое масло, ореховое масло и тунговое масло.

[0034] Материал, содержащий активный водород, может содержать другой взаимодействующий с изоцианатом материал, такой как, без ограничения, полиамины и политиолы. Пригодные для использования полиамины включают первичные и вторичные простые полиэфиры с аминовыми конечными группами, ароматические диамины, такие как диэтилтолуолдиамин, и тому подобное, ароматические полиамины и их сочетания.

[0035] Компонент (ii) может составлять 20% - 50% (например, 23% - 47% или 25% - 45%) масс композиции полиуретановой изоляционной пены по отношению к общей массе композиции.

Компонент (iii): вода

[0036] Композиция полиуретановой изоляционной пены, описанная в настоящем документе, содержит воду. Хотя вода может рассматриваться как взаимодействующее с изцианатом соединение, для целей настоящего описания вода должна рассматриваться как компонент отличный от Компонента (ii). Другими словами, композиция полиуретановой изоляционной пены, описанная в настоящем документе, содержит не только Компонент (ii), но также и воду.

[0037] Любой тип очищенной воды можно использовать как Компонент (iii) при условии, что он фильтруется или обрабатывается для удаления примесей. Пригодные для использования типы воды включают дистиллированную воду и воду, которую очищают с помощью одного или нескольких следующих процессов: емкостной деионизации, обратного осмоса, фильтрования на угле, микрофильтрования, ультрафильтрования, ультрафиолетового окисления и/или электродеионизации.

[0038] Компонент (iii) может составлять 0,25% - 2,5% (например, 0,4% - 9% или 3% - 8%) масс композиции полиуретановой изоляционной пены по отношению к общей массе композиции.

Компонент (iv): соединение третичного амина и другие необязательные катализаторы

[0039] Композиция полиуретановой изоляционной пены, описанная в настоящем документе, содержит одно или несколько соединений третичных аминов. В некоторых вариантах осуществления, соединение третичного амина имеет структуру Формулы (I).

Формула (I):

R₁R₂N-CH₂-CH₂-X-CH₂-CH₂-Y

где

R₁ и R₂ независимо представляют собой C₁-C₄ алкил или C₂-C₄ алканол;

X представляет собой кислород или N-R_3, где R₃ представляет собой C₁-C₄ алкил или C₂-C₄ алканол или OH; и

Y представляет собой OH или NR₄R₅, где R₄ и R₅ независимо представляют собой C₁-C₄ алкил или C₂-C₄ алканол.

[0040] Соответствующие соединения аминовых катализаторов, содержащих, по меньшей мере, одну третичную группу, включает простой бис-(2-диметиламиноэтиловый) эфир (например, катализатор ZF-20, JEFFCAT^®, BL-19, DABCO доступные от Evonik Industries AG, и Niax A-99), простой N,N,N'-триметил-N'-гидроксиэтилбисаминоэтиловый эфир (например, катализатор ZF-10, JEFFCAT^®), N-(3-диметиламинопропил)-N,N-диизопропаноламин (например, катализатор DPA, JEFFCAT^®), N,N-диметилэтаноламин (например, катализатор DMEA, JEFFCAT^®), смеси N,N-диметилэтаноламина, аминоэтилендиамина (например, катализатор TD-20, JEFFCAT^®), N,N-диметилциклогексиламин (например, катализатор DMCHA, JEFFCAT^®; N-метилдициклогексиламин (например, POLYCAT 12 доступный от Evonik Industries AG), бензилдиметиламин (например, катализатор BDMA, JEFFCAT^®), пентаметилдиэтилентриамин (например, катализатор PMDETA, JEFFCAT^®), N,N,N',N'',N''-пентаметилдипропилентриамин (например, катализатор ZR-40, JEFFCAT^®), N,N-бис(3-диметиламинопропил)-N-изопропаноламин (например, катализатор ZR-50, JEFFCAT^®), N'-(3-(диметиламино)пропил-N,N-диметил-1,3-пропандиамин (например, катализатор Z-130, JEFFCAT^®), 2-(2-диметиламиноэтокси)этанол (например, катализатор ZR-70, JEFFCAT^®), N,N,N’-триметиламиноэтилэтаноламин (например, катализатор Z-110, JEFFCAT^®, DABCO T доступный от Evonik Industries AG и TOYOCAT-RX5 доступный от Tosho Corporation), 2-[N-(диметиламиноэтоксиэтил)-N-метиламино]этанол (например, катализатор DABCO NE200 доступный от Evonik), простой N,N,N'-триметил-N'-3-аминопропил-бис(аминоэтиловый) эфир (например, катализатор DABCO NE300 доступный от Evonik), N,N,N’,N’,N”-пентаметил-диэтилентриамин (например, Kaolizer #3), N,N,N’,N’-тетраметилендиамин (например, TOYOCAT-TE доступный от Tosho Corporation), N-этилморфолин (например, катализатор NEM, JEFFCAT^®), N-метилморфолин (например, катализатор NMM, JEFFCAT^®), 4-метоксиэтилморфолин, N,N'-диметилпиперазин (например, катализатор DMP, JEFFCAT^®), простой 2,2'-диморфолинодиэтиловый эфир (например, катализатор DMDEE, JEFFCAT^®), 1,3,5-трис(3-(диметиламино)пропил)-гексагидро-s-триазин (например, катализатор TR-90, JEFFCAT^®), 1-пропанамин, 3-(2-(диметиламино)этокси), замещенные имидазолы (например, 1-метилимидазол, 1,2-диметиимидазол (например, DABCO 2040 доступный от Evonik Industries AG и TOYOCAT DM70 доступный от Tosho Corporation), 1-метил-2-гидроксиэтилимидазол (например, N-(3-аминопропил)имидазол, 1-н-бутил-2-метилимидазол, 1-изобутил-2-метилимидазол, N,N'-диметилпиперазины), бис-замещенные пиперазины (например, аминоэтилпиперазин, N,N',N'-триметил аминоэтилпиперазин или бис-(N-метил пиперазин)мочевина), N-метилпирролидины и замещенные метилпирролидины (например, 2-аминоэтил-N-метилпирролидин или бис-(N-метилпирролидин)этил мочевина), 3-диметиламинопропиламин, N,N,N'',N''-тетраметилдипропилентриамин, тетраметилгуанидин, 1,2-бис-диизопропанол, или их сочетания. Другие примеры аминовых катализаторов включают N-алкилморфолины, N-бутилморфолин и простой диморфолинодиэтиловый эфир, N,N'-диметиламиноэтанол, N,N-диметиламино этоксиэтанол, бис-(диметиламинопропил)-амино-2-пропанол, бис-(диметиламино)-2-пропанол, простой бис-(N,N-диметиламино)этиловый эфир; простой N,N,N'-триметил-N'гидроксиэтил-бис-(аминоэтиловый) эфир; N,N-диметиламино этил-N'-метиламиноэтанол; тетраметилиминобиспропиламин; N,N-диметил-п-толуидин; диэтилтолуолдиамин (Ethacure 100);3,5-диметилтио-2,4-толуолдиамин (Ethacure 300); блокированные катализаторы на основе взаимодействующей с поли(оксипропилен)триамином кислоты (T-5000, JEFFAMINE^®) (например, соль фенольной кислоты и 1,8-диазабицикло(5,4,0)ундецена-7 (POLYCAT SA-1), катализаторы с наименованиями JEFFCAT^® LED и JEFFCAT^® ZF), или их сочетания.

[0041] Другие аминовые катализаторы, которые можно использовать для полиуретановой композиции, описанной в настоящем документе, можно найти в Appendix D, "Dow Polyurethanes Flexible Foams" by Herrington et al., pages D.1-D.23 (1997), которая включается в настоящий документ в качестве ссылки. Другие примеры можно найти в "JEFFCAT^® Amine Catalysts for the Polyurethane Industry" version JCT-0910, которая включается в настоящий документ в качестве ссылки.

[0042] Соединения не аминовых катализаторов можно использовать в сочетании с соединениями третичных аминов, которые составляют Компонент (iv). Пригодные для использования соединения неаминового катализатора, которые можно использовать, включают металлоорганические соединения (например, органические соли переходных металлов, таких как титан, железо, никель), постпереходных металлов (например, цинка, олова и висмута), щелочных металлов (например, лития, натрия и калия), щелочноземельных металлов (например, магния и кальция) или их сочетания. Другие пригодные для использования соединения неаминового катализатора включают хлорид железа (III), ацетилацетонат железа (III), соли цинка и карбоновых кислот, 2-этилгексаноат цинка, хлорид олова (II), хлорид олова (IV), соли олова и карбоновых кислот, соли диалкил олова и карбоновых кислот, олово (II) 2-этилгексаноат, дибутилолово дилаурат (например, DABCO T-12 доступный от Evonik Industries AG), диметилолово димеркаптид (например, FOMREZ UL-22, доступный от Momentive Performance Materials Inc.), карбоксилатные соли висмута (III) (например, висмут (2-этилгексаноат)), висмут неодеканоат (DABCO MB-20, доступный от Evonik Industries AG), висмут пивалат, катализаторы на основе висмута (например, соединения, определенные в публикации патента США № 016/020888), комплексы 1,1',1'',1'''-(1,2- этандиилдинитрило)тетракис[2-пропанол]неодеканоата (например, BICAT 8840 доступный от Shepherd Chemicals Co.), комплексы 2,2',2'',2'''-(1,2-этандиилдинитрило)тетракис[этанол]неодеканоата (например, BICAT 8842 доступный от Shepherd Chemicals Co.), соль висмута K-KAT XC-C227 (доступная от King Industries), ацетат натрия, натрий N-(2-гидрокси-5-нонилфенол)метил-N-метилглицинат (TR52, JEFFCAT^®), висмут(2-этилгексаноат) или их сочетания.

[0043] Пригодные для использования катализаторы тримеризации, которые можно использовать в сочетании с катализаторами, перечисленными выше (то есть с Компонентом (iv) и/или соединениями неаминовых катализаторов), включают соли калия и карбоновых кислот (например, ацетат калия, пивалат калия, октоат калия, триэтилацетат калия, неогептаноат калия, неооктаноат калия), карбоксилаты четвертичного аммония (например, (2-гидроксипропил)триметиламмоний 2-этилгексаноат (“TMR”), (2-гидроксипропил)триметиламмоний формиат (“TMR-2”), тетраметиламмоний пивалат, тетраметиламмоний триэтилацетат, TOYOCAT TRX (доступный от Tosoh, Corp)) или их сочетания.

[0044] Компонент (iv) может составлять 0,5% - 4% (например, 0,7% - 3,7% или 0,5% - 3,5%) масс от композиции полиуретановой изоляционной пены по отношению к общей массе композиции. Если они используются в сочетании с другими аминовыми или не аминовыми катализаторами, тогда такие катализаторы (то есть, не соединения, используемые как Компонент (iv)), могут составлять 0% - 4% (например, 0,2% - 3,7% или 0,5% - 3,5%) масс композиции полиуретановой изоляционной пены по отношению к общей массе композиции.

[0045] Хотя количество катализатора зависит от требований химической активности для применения, включая географические и сезонные требования, массовое отношение: (1) катализатора на основе третичного амина Формулы (I) к (2) аминовому катализатору, содержащему, по меньшей мере, одну аминовую группу и/или не аминовому катализатору составляет, по меньшей мере, 1:5 (например, по меньшей мере, 1:2, по меньшей мере, 1:1, по меньшей мере, 2:1, или по меньшей мере, 5:1).

Компонент (v): гидрофильное соединение карбоновой кислоты

[0046] Композиция полиуретановой изоляционной пены, описанная в настоящем документе, содержит одно или несколько гидрофильных соединений карбоновых кислот, содержащих структуру Формулы (II).

Формула (II):

(HO)_n - R’ - (COOH)_m

где

R’ представляет собой двухвалентный C₁-C₁₀ алифатический углеводородный остаток, как n, так и m представляют собой целые числа и n ≥ 0 и m ≥ 1.

[0047] Двухвалентный C₁-C₁₀ алифатический углеводородный остаток может содержать линейный/разветвленный алифатический остаток, содержащий 1-10 атомов углерода. Пригодные для использования примеры таких C₁-C₁₀ алифатических углеводородных остатков включают метилен, этилен, н-пропилен, изопропилен, н-бутилен, изобутилен, н-амилен, н-децилен, 2-этилгексилол, или их сочетания. В то время как рассмотренные выше C₁-C₁₀ алифатические углеводородные остатки содержат два доступных сайта замещения, предполагается, что дополнительные атомы водорода на углеводороде можно заменить дополнительными карбоксильными и/или гидроксильными группами.

[0048] Пригодные для использования соединения, которые можно использовать как Компонент (v), включают монокарбоновую (такую как муравьиную, уксусную, пропионовую, масляную) кислоту, гидроксикарбоновую (такую как гликолевую, молочную, 2-гидрокси масляную) кислоту, дикарбоновую (такую как малоновую, глутаровую, малеиновую) кислоту и гидроксиполикарбоновую (такую как лимонную) кислоту, кислоту AGS или их сочетания. Кислота AGS представляет собой смесь дикарбоновых кислот (то есть, адипиновой кислоты, глутаровой кислоты и янтарной кислоты), которую получают как побочный продукт окисления циклогексанола и/или циклогексанона в процессе получения адипиновой кислоты. Соответствующая кислота AGS, которую можно использовать как Компонент (v), включает RHODIACID AGS (доступную от Solvay S.A.), DIBASIC ACID (доступную от Invista S.á.r.l), “FLEXATRAC-AGS-200 (доступную от Ascend Performance Matyerials LLC) и глутаровую кислоту, (AGS) технического качества (доступную от Lanxess A.G.).

[0049] Как используется в настоящем документе, карбоновая кислота должна быть гидрофильной, когда 25 г или более (например, 40 г или более или 60 г или более) карбоновой кислоты растворимы на 100 г воды при 25°C.

[0050] Муравьиная кислота, уксусная кислота и молочная кислота представляют собой предпочтительные гидрофильные карбоновые кислоты. Муравьиная кислота и уксусная кислота представляют собой наиболее предпочтительные гидрофильные карбоновые кислоты.

[0051] Компонент (v) может составлять 0,1% - 4% (например, 0,15% - 3,5% или 0,2% - 3%) масс композиции полиуретановой изоляционной пены по отношению к общей массе композиции.

Компонент (vi): галогенированное олефиновое соединение

[0052] Композиция полиуретановой изоляционной пены, описанная в настоящем документе, содержит одно или несколько галогенированных олефиновых (“HFO”) соединений, которые служат в качестве вспенивателя для композиции полиуретановой пены.

[0053] Галогенированное олефиновое соединение, используемое как Компонент (vi), содержит, по меньшей мере, один галогеналкен (например, фторалкен или хлорфторалкен), содержащий от 3 до 4 атомов углерода и, по меньшей мере, одну двойную связь углерод-углерод. Пригодные для использования соединения, которые можно использовать как Компонент (vi), включают гидрогалогенолефины, такие как трифторпропены, тетрафторпропены (например, тетрафторпропен (1234)), пентафторпропены (например, пентафторпропен (1225)), хлортрифторпропены (например, хлортрифторпропен (1233)), хлордифторпропены, хлортрифторпропены, хлортетрафторпропены, гексафторбутены (например, гексафторбутен (1336)), или их сочетания. В определенных вариантах осуществления, тетрафторпропеновые, пентафторпропеновые и/или хлортрифторпропеновые соединения, используемые как Компонент (vi), имеют не более одного фторного или хлорного заместителя, соединенного с конечным атомом углерода ненасыщенной углеродной цепи (например, 1,3,3,3-тетрафторпропен (1234ze); 1,1,3,3-тетрафторпропен, 1,2,3,3,3-пентафторпропен (1225ye), 1,1,1-трифторпропен, 1,2,3,3,3-пентафторпропен, 1,1,1,3,3-пентафторпропен (1225zc), 1,1,2,3,3-пентафторпропен (1225yc), (Z)-1,1,1,2,3-пентафторпропен (1225yez), 1-хлор-3,3,3-трифторпропен (1233zd), 1,1,1,4,4,4-гексафторбут-2-ен (1336mzzm) или их сочетания).

[0054] Другие вспениватели, которые можно использовать в сочетании с HFO, описанными выше, включают воздух, азот, диоксид углерода, гидрофторуглероды (“HFC”), алканы, алкены, соли монокарбоновых кислот, кетоны, простые эфиры или их сочетания. Пригодные для использования HFC включают 1,1-дифторэтан (HFC-152a), 1,1,1,2-тетрафторэтан (HFC-134a), пентафторэтан (HFC-125), 1,1,1,3,3-пентафторпропан (HFC-245fa), 1,1,1,3,3-пентафторбутан (HFC-365mfc) или их сочетания. Пригодные для использования алканы и алкены включают н-бутан, н-пентан, изопентан, циклопентан, 1-пентен или их сочетания. Пригодные для использования соли монокарбоновых кислот включают метилформиат, этилформиат, метилацетат или их сочетания. Пригодные для использования кетоны и простые эфиры включают ацетон, простой диметиловый эфир или их сочетания.

[0055] Компонент (vi) может составлять 2% - 10% (например, 2,5% - 9% или 3% - 8%) масс композиции полиуретановой изоляционной пены по отношению к общей массе композиции.

Компонент (vii): стабилизирующее соединение

[0056] Композиция полиуретановой изоляционной пены, описанная в настоящем документе, содержит одно или несколько стабилизирующих соединений, которые способствуют общей стабилизации композиции полиуретановой пены. Например, Компонент (vii) способствует стабилизации композиции полиуретановой пены, которая использует соединение, имеющее электрофильную двойную связь (например, HFO-1233zd) как Компонент (v). Без Компонента (vii), имеется возможность взаимодействия HFO-1233zd с соединениями третичных аминов, используемыми в Компоненте (iv), которые являются нуклеофильными по структуре. Эти нежелательные взаимодействия могут приводить к образованию нежелательных соединений в композиции тем самым делая ее нестабильной. Компонент (vii) помогает экранировать или предотвращать такие взаимодействия с HFO-1233zd тем самым увеличивая общую стабильность композиции полиуретановой изоляционной пены. Считается, что в некоторых случаях, Компонент (vii) образует защитный гидратирующий слой вокруг Компонента (iv), который экранирует соединение от HFO-1233zd.

[0057] Пригодные для использования соединения, которые можно использовать как Компонент (vii), включают неалкоксилированные полигидрокси соединения, содержащие 4 или более гидроксильных групп. Примеры таких соединений представляют собой сахара и сахарные спирты, включая эритритол, арабит, ксилит, сорбитол, маннитол, изомальт, лактитол, мальтитол, ксилозу, глюкозу, фруктозу, сахарозу, трегалозу, лактозу, рафинозу, циклодекстрин, мальтодекстрин, кукурузный сироп, амилопектин или их сочетания.

[0058] В определенных вариантах осуществления, Компонент (vii) присутствует как меньше 10 микромоль (например, меньше 5 микромоль, меньше 2 микромоль) на 100 г композиции полиуретановой пены. В других вариантах осуществления, гидрофильное соединение карбоновой кислоты (то есть, Компонент (v)) присутствует в композиции полиуретановой изоляционной пены в количестве в пределах от 0,2 до 4 (например, 0,25-2, 0,3-1,5 или 0,3-1) эквивалентов карбоксильной группы на эквивалент третичных аминов в соединении третичного амина (то есть, Компонента (iv)), в то время как Компонент (vii) присутствует в количестве меньше 0,8 (например, меньше 0,6, меньше 0,5 или меньше 0,4) моль на моль Компонента (v).

Компонент (viii): другие вспомогательные агенты и добавки

[0059] Композиция полиуретановой изоляционной пены, описанная в настоящем документе, может содержать различные вспомогательные агенты и добавки, которые известны в области технологии изоляционных пен на основе изоцианатов. Пригодные для использования добавки включают поверхностно-активное вещество, замедлители горения, присадку, снижающую дымность, агенты для поперечной сшивки, агенты для уменьшения вязкости, инфракрасные успокоители, соединения, уменьшающие размеры ячеек, пигменты, наполнители, армирующие вещества, агенты для высвобождения из формы, антиоксиданты, красители, пигменты, антистатические агенты, биоцидные агенты или их сочетания.

[0060] Примеры пригодных для использования замедлителей горения, которые можно использовать в композиции полиуретановой изоляционной пены, описанной в настоящем документе, включают фосфорорганические соединения (например, органические фосфаты, фосфиты, фосфонаты, полифосфаты, полифосфиты, полифосфонаты), полифосфаты аммония (например, триэтилфосфат, диэтилфосфонат и трис(2-хлорпропил)фосфат) и галогенированные замедлители горения (например, сложные тетрабромфталатные эфиры и хлорированные парафины).

[0061] Примеры других пригодных для использования вспомогательных агентов и добавок, которые можно использовать в композиции полиуретановой изоляционной пены, описанной в настоящем документе, включают триэтаноламиновые и глицерольные агенты для поперечной сшивки; пропиленкарбонатные и 1-метил-2-пирролидиноновые агенты для уменьшения вязкости; углеродную сажу, диоксид титана и инфракрасные успокоители из металлических хлопьев; инертные, нерастворимые фторированные соединения и перфторированные соединения, уменьшающие размеры ячеек; наполнители с карбонатом кальция; стекловолокно и/или измельченные агенты из отходов для армирования пены; агенты для высвобождения из формы на основе стеарата цинка; антиоксиданты на основе бутилированного гидрокситолуола; азо/диазо красители и фталоцианиновые пигменты.

[0062] В определенных вариантах осуществления, поверхностно-активные вещества, используемые в композициях пены по настоящему изобретению, могут содержать одно или несколько поверхностно-активных веществ на основе силикона или не на основе силикона. Эти поверхностно-активные вещества, как правило, используют для контроля размера ячеек, которые образуются, когда композиция пены взаимодействует с образованием продукта полиуретановой пены тем самым делая возможным контроль структуры внутренних ячеек продукта пены. В определенных вариантах осуществления желательной является, пена, содержащая однородное множество ячеек малых размеров (например, <300 мкм), поскольку такая пена будет демонстрировать выдающиеся физические свойства (например, прочность при сжатии и свойства теплопроводности). В дополнение к этому, рассмотренные выше поверхностно-активные вещества будут также способствовать стабилизации внутренних ячеек тем самым, обеспечивая то, что ячейки не коллапсируют, когда композиция взаимодействует с образованием продукта полиуретановой пены.

[0063] Пригодные для использования силиконовые поверхностно-активные вещества, которые можно использовать в композиции полиуретановой изоляционной пены, описанной в настоящем документе, включают coполимеры простых полиорганосилоксановых полиэфиров и блок-сополимеры полисилоксана и полиоксиалкилена (например, Momentive's L-5345, L-5440, L-6100, L-6642, L-6900, L-6942, L-6884, L-6972 и Evonik Industries AG’s DC-193, DC5357, Si3102, Si3103, Tegostab B8490; B8496, B8536; B84205; B84210; B84501; B84701, B84715). Другие силиконовые поверхностно-активные вещества, которые можно использовать, также описаны в патенте США № 8906974 и в публикации патента США № US 2016/0311961.

[0064] Несиликоновые поверхностно-активные вещества, которые можно использовать в композиции полиуретановой изоляционной пены, описанной в настоящем документе, включают неионные, анионные, катионные, амфолитические, полуполярные, цвиттер-ионные органические поверхностно-активные вещества. Пригодные для использования неионные поверхностно-активные вещества включают фенолалкоксилаты и алкилфенолалкоксилаты (например, этоксилированный фенол и этоксилированный нонилфенол, соответственно). Другие пригодные для использования не силиконовые неионные поверхностно-активные вещества включают LK-443 (доступный от Evonik Industries AG) и VORASURF 504 (доступный от Dow Chemicals).

[0065] Компонент (viii) может составлять 0,5% - 10% (например, 0,8% - 9% или 1% - 8%) масс композиции полиуретановой изоляционной пены по отношению к общей массе композиции.

[0066] В некоторых вариантах осуществления, композиция полиуретановой изоляционной пены не содержит гуанидинового соединения.

Обработка

[0067] Продукт полиуретановой изоляционной пены (например, продукт полиуретановой изоляционной пены с закрытыми ячейками) можно изготовить из композиции полиуретановой изоляционной пены, описанной в настоящем документе, с помощью однокомпонентной, двухкомпонентной или многокомпонентной (то есть содержащей боле двух компонентов) системы. Как используется в настоящем документе, продукт полиуретановой пены должен представлять собой пену “с закрытыми ячейками”, если содержание закрытых ячеек такой пены больше 70% (например, 80% или 85%), как измерено с помощью ASTM D6226-15. Кроме того, в определенных вариантах осуществления, продукт полиуретановой изоляционной пены по настоящему изобретению должен демонстрировать величину теплопроводности (K-число) в пределах от 0,10 до 0,16 бте-дюйм/час⋅фут² °F (0,7-1,1 Вт/м.°С) (например, 0,11-0,15 бте-дюйм/час⋅фут² °F (0,77- 1,05 Вт/м.°С) или 0,12-0,14 бте-дюйм/час⋅фунт² °F (0,8-0,98 Вт/м.°С)), как измерено с помощью ASTM C518-17 при средней температуре столика 75°F (24°С). В двухкомпонентной системе, часть В композиции полиуретановой изоляционной пены, которая, как правило, находится в жидком состоянии, смешивается с частью А композиции тем самым активизируя полимеризацию реакционной системы. Как будет понятно специалисту в данной области, Компонент (i) композиции полиуретановой изоляционной пены, описанной в настоящем документе, будет находиться в части A двухкомпонентной системы, в то время как Компонент (ii) будет находиться в части B. Однако отмечено, что Компоненты (iv), (v), (vi), (vii) и (viii) могут добавляться либо на одной стороне, либо на обеих сторонах из части А и части В. Другими словами, Компоненты (iv) - (viii) могут объединяться либо с одним, либо с обоими Компонентами (i) и (ii) просто на основе химической и физической совместимости этих соединений с Компонентами (i) и (ii).

[0068] Независимо от количества Компонентов, используемых в связи с композицией полиуретановой изоляционной пены, описанной в настоящем документе, относительные доли Компонентов могут отмериваться либо по массе, либо по объему, для получения отношения свободных изоцианатных групп к взаимодействующим с изоцианатом группа группам в целом в пределах от 0,9 до 5 (например, 0,95-4 или 1-3,5) по отношению к изоцианатным и взаимодействующим с изоцианатом соединениям в целом, присутствующим в композиции полиуретановой изоляционной пены.

[0069] В определенных вариантах осуществления, продукт полиуретановой пены можно получить, используя композицию полиуретановой изоляционной пены и одностадийную технологию на основе преполимера или полупреполимера вместе со способом перемешивания, таким как перемешивание с соударениями. В других вариантах осуществления, после перемешивания, композиция полиуретановой изоляционной пены (по-прежнему, по существу, в жидком состоянии) может распределяться в полость (то есть, заполнять полость), формоваться, наливаться (например, обрабатываться для получения блока), распыляться, вспениваться или ламинироваться с обращенными к ней материалами, такими как бумага, металл, пластики или древесная плита. Такие продукты пены полезны в любых изолирующих поверхностях или оболочках, таких как жилье, кровля, здания, холодильники, морозилки, бытовая техника, трубопроводы и транспортные средства.

[0070] Можно использовать приготовление полиуретановых пен с использованием композиции, описанной в настоящем документе, следуя любому из способов хорошо известных в данной области (например, смотри Saunders and Frisch, Volumes I and II Polyurethanes Chemistry and technology, 1962, John Wiley and Sons, New York, N.Y.; или Oertel, Polyurethane Handbook 1985, Hanser Publisher, New York; или Randall и Lee, The Polyurethanes Book 2002).

Продукт полиизоциануратной пены

[0071] Хотя настоящее изобретение сосредоточено на композиции полиуретановой изоляционной пены и на получаемом в результате продукте полиуретановой пены (например, на продукте жесткой полиуретановой изоляционной пены с закрытыми ячейками), композицию можно также использовать для формирования продукта полиизоциануратной пены (например, жесткого продукта полиизоциануратной пены с закрытыми ячейками) просто добавляя один или несколько катализаторов тримеризации в реакционную систему, описанную в настоящем документе. Пригодные для использования катализаторы тримеризации изоцианатов, которые можно добавлять к Компонентам (i) - (viii), включают соединения, перечисленные выше. Соответственно, в некоторых вариантах осуществления, композиция полиуретановой изоляционной пены представляет собой композицию полиизоциануратной изоляционной пены. Отмечено, что композиция полиизоциануратной изоляционной пены должна формировать продукт полиизоциануратной пены, который содержит продукты реакции как полиизоцианурата, так и полиуретана.

[0072] В определенных вариантах осуществления, относительные доли Компонентов, используемые для формирования композиции полиизоциануратной изоляционной пены, могут отмериваться либо по массе, либо по объему, для получения отношения свободных изоцианатных групп к взаимодействующим с изоцианатом группам в целом в диапазоне от 2 до 5 (например, 2,25-4) по отношению к изоцианатным и взаимодействующим с изоцианатом соединениям в целом, присутствующим в композиции полиуретановой изоляционной пены.

Модификации

[0073] Хотя описаны подробно конкретные варианты осуществления изобретения, специалистам в данной области будет очевидно, что в свете общих концепций настоящего изобретения можно разработать различные модификации и альтернативы описанным деталям. Соответственно, конкретные описанные системы рассматриваются только как иллюстративные и не ограничивают рамок настоящего изобретения, которые должны даваться всей широтой прилагаемой формулы изобретения и всех ее эквивалентов. Следовательно, любые признаки и/или элементы, которые перечислены выше, могут объединяться друг с другом и по-прежнему находиться в рамках настоящего изобретения.

Примеры

Компоненты:

[0074] В примерах упоминаются следующие соединения:

[0075] Полиол 1: Простой полиэфирполиол, имеющий гидроксильное число 360 мг KOH/г, полученный посредством пропоксилирования смеси сахарозы и диэтиленгликоля.

[0076] Полиол 2: Простой полиэфирполиол, полученный посредством пропоксилирования смеси полиметиленполифениленполиамина и диэтиленгликоля и смешанный с агентом для уменьшения вязкости с получением гидроксильного числа 291 мг KOH/г.

[0077] Полиол 3: Простой полиэфирполиол, имеющий гидроксильное число 650 мг KOH/г, полученный посредством пропоксилирования глицерола.

[0078] Полиол 4: Простой полиэфирполиол, имеющий некоторое гидроксильное число, полученный посредством пропоксилирования смеси полиметиленполифениленполиамина и диэтиленгликоля.

[0079] Полиол 5: Простой полиэфирполиол, имеющий гидроксильное число 437 мг KOH/г, полученный посредством пропоксилирования смеси полиметиленполифениленполиамина и диэтиленгликоля и смешанный с агентом для уменьшения вязкости для получения.

[0080] Сахароза: доступная от Research Products International

[0081] DABCO^® 2040: слабо пахнущий аминовый катализатор, используемый для усиления отверждения и адгезии в жесткой полиуретановой пене, доступной от Evonik Industries AG.

[0082] JEFFCAT^® ZF-20: катализатор на основе простого бис-(2-диметиламиноэтилового) эфира, доступный от Huntsman Petrochemical LLC.

[0083] POLYCAT^® 203: катализатор на основе амина, доступный от Evonik Nutrition & Care GmbH

[0084] JEFFCAT^® DMCHA: катализатор на основе N, N-диметилциклогексиламина, доступный от Huntsman Petrochemical LLC.

[0085] JEFFCAT^® PMDETA: катализатор на основе пентаметилдиэтилентриамина, доступный от Huntsman Petrochemical LLC.

[0086] JEFFCAT^® ZF-10: катализатор на основе простого N, N,N'-триметил-N'-гидроксиэтилбисаминоэтилового эфира, доступный от Huntsman Petrochemical LLC.

[0087] JEFFCAT^® Z-110: катализатор на основе N, N,N’-триметиламиноэтилэтаноламина, доступный от Huntsman Petrochemical LLC.

[0088] JEFFCAT^® DMEA: катализатор на основе N, N-диметилэтаноламина, доступный от Huntsman Petrochemical LLC.

[0089] JEFFCAT^® ZR-70: катализатор на основе 2-(2-диметиламиноэтокси)этанола, доступный от Huntsman Petrochemical.

[0090] Муравьиная кислота: доступна от Aldrich Chemical.

[0091] D-Сорбитол: доступен от Research Products International.

[0092] TEGOSTAB^® EP-A-69: стойкое к гидролизу силиконовое поверхностно-активное вещество, доступное от Evonik Industries AG.

[0093] TEGOSTAB^® B8491: стойкое к гидролизу силиконовое поверхностно-активное вещество, доступное от Evonik Industries AG.

[0094] HFO-1233zd(E): 1-хлор-3,3,3-трифторпропен, доступный от Honeywell International Inc. as Solstice^® LBA.

[0095] RUBINATE M: полимерный MDI, имеющий значение NCO 30,5%, доступный от Huntsman International LLC.

Описание исследования химической активности пены:

[0096] Для композиций (например, для композиций, описанных в Таблице 1) сдвиг химической активности (например, сдвиг химической активности CT, как вычислено по Формуле X, сдвиг химической активности TFT, как вычислено по Формуле Y, и сдвиг химической активности EOR, как вычислено по Формуле Z) вычисляют с использованием различных точек данных, собранных с помощью исследования химической активности пены. Исследование химической активности пены включает следующие стадии: (i) уравновешивание части А композиции (полиольного премикса) и части В (изоцианата) до 15°C посредством помещения части A и части В в охлаждаемый термостат (например, охлаждаемый термостат LAUDA Alpha RA 24) (ii) выливание содержания уравновешенных части А и части В в ненавощенный бумажный стаканчик на 32 унции (например, Solo H4325-2050) объединяя тем самым два компонента; (ii) перемешивание объединенных компонентов в течение 4 секунд при 2500 об/мин с использованием механического миксера (например, мешалки Caframo BDC3030); (iii) предоставление возможности компонентам композиции для взаимодействия с формированием тем самым продукта полиуретановой пены и (iv) измерение одного или нескольких параметров композиции из CT, TFT и/или EOR (каждый определен ниже) в ходе формирования продукта полиуретановой пены.

[0097] Для целей настоящего описания, следующие термины должны определяться следующим образом:

[0098] Время от смешивания до перехода в сметанообразную массу (“CT”) означает время, проходящее между моментом, когда изоцианатный компонент композиции смешивается с взаимодействующим с изоцианатом компонентом композиции и моментом формирования мелкодисперсной пены или сметанообразной массы в композиции.

[0099] Время отлипа (“TFT”) означает время, проходящее между моментом, когда изоцианатный компонент композиции смешивается с взаимодействующим с изоцианатом компонентом композиции, и моментом, в который наружная кожица пены теряет свою липкость или адгезивное качество. Экспериментально, такая потеря липкости осуществляется, когда 6-дюймовый деревянный язычковый депрессор (например, Puritan 705) приводится в контакт с поверхностью реакционной смеси, и пена считается нелипкой, когда она удаляется с поверхности.

[0100] Время окончания роста (“EOR”) означает время, проходящее между моментом, когда изоцианатный компонент композиции смешивается с взаимодействующим с изоцианатом компонентом композиции, и моментом, в который рост пены завершается.

Вычисление сдвига химической активности:

[0101] Сдвиг химической активности CT композиции вычисляют, используя Формулу X:

Формула X:

Сдвиг химической активности CT=100 * [(CT₇₉ - CT₀) / CT₀],

где

CT₇₉ означает CT композиции, как определено с использованием исследования химической активности пены после того, как Сторону В композиции состаривают при 40°C в закрытом стеклянном контейнере при заданном давлении (например, в ACE GLASS Pressure Bottle (#8648-251)), который помещают в печь (например, печь VWR 1370GM) на 79 дней.

CT₀ означает CT композиции, как определено с использованием исследования химической активности пены после того, как Сторону В композиции состаривают при 40°C в закрытом стеклянном контейнере при заданном давлении (например, ACE GLASS Pressure Bottle (#8648-251)), который помещают в печь (например, печь VWR 1370GM) в течение 0 дней.

[0102] Сдвиг химической активности TFT композиции вычисляют, используя Формулу Y:

Формула Y:

Сдвиг химической активности TFT=100 * [(TFT₇₉ - TFT₀) / TFT₀],

где

TFT₇₉ означает TFT композиции, как определено с использованием исследования химической активности пены после того, как часть В композиции состаривают при 40°C в закрытом стеклянном контейнере при заданном давлении (например, ACE GLASS Pressure Bottle (#8648-251)), который помещают в печь (например, печь VWR 1370GM) на 79 дней.

TFT₀ означает TFT композиции, как определено с использованием исследования химической активности пены после того, как часть В композиции состаривают при 40°C в закрытом стеклянном контейнере при заданном давлении (например, ACE GLASS Pressure Bottle (#8648-251)), который помещают в печь (например, печь VWR 1370GM) в течение 0 дней.

[0103] Сдвиг химической активности EOR композиции вычисляют, используя Формулу Z:

Формула Z:

Сдвиг химической активности EOR=100 * [(EOR₇₉ - EOR₀) / EOR₀]

где

EOR₇₉ означает EOR композиции, как определено с использованием исследования химической активности пены после того, как часть В композиции состаривают при 40°C в закрытом стеклянном контейнере при заданном давлении (например, ACE GLASS Pressure Bottle (#8648-251)), который помещают в печь (например, печь VWR 1370GM) на 79 дней.

EOR₀ означает EOR композиции, как определено с использованием исследования химической активности пены после того, как часть В композиции состаривают при 40°C в закрытом стеклянном контейнере при заданном давлении (например, ACE GLASS Pressure Bottle (#8648-251)), который помещают в печь (например, печь VWR 1370GM) в течение 0 дней.

[0104] Необходимо отметить, что в некоторых вариантах осуществления, температура, используемая для состаривания части В композиции, как описано выше, может находиться в пределах от 30°C до 40°C (например, от 30°C до 55°C).

Таблица 1

[0105] Таблица 1 показывает различные точки данных для четырех полиуретановых композиций, используемых для получения продукта полиуретановой пены. Часть В для каждой композиции состаривают при 40°C в ACE GLASS Pressure Bottle (#8648-251) и помещают в печь VWR 1370GM в течение общего количества дней, указанного в Таблице 1. Когда достигается конкретный день (например, День 22, 57 или 79), часть В удаляют из печи и помещают в ванну с водой при 15°C. После того, как полиольный премикс достигает температуры ванны, осуществляют визуальную инспекцию полиольного премикса для оценки того, является ли он прозрачным или мутным и можно ли увидеть преципитат (сокращенно указанный как “ppt” в Таблицах, в настоящем документе) в нижней части контейнера. После визуальной инспекции получают продукт пены, используя стадии исследования химической активности пены (описанного выше) и вычисляют сдвиг химической активности композиции (то есть, сдвиг химической активности CT, как вычисляется по Формуле X, сдвиг химической активности TFT, как вычисляется по Формуле Y, и сдвиг химической активности EOR, как вычисляется по Формуле Z) используя точки данных, измеренные в ходе исследования химической активности пены.

[0106] Необходимо отметить, что продукт пены получают каждый день, который представлен в Таблицах (например, День 0, 22, 57, или 79).

Таблица 1

Пены/препараты A B Полиольный премикс Полиол 1 49,5 49,5 Полиол 2 11,6 11,6 Полиол 3 20,7 20,7 TEGOSTAB^® EP-A-69 2,0 2,0 DABCO^® 2040 1,5 1,5 JEFFCAT^® ZF-20 0,1 0,1 Муравьиная кислота 0,9 0,9 Вода 1,9 1,9 Сахароза 0,5 D-Сорбитол 0,5 HFO-1233zd[E] 11,3 11,3 Полиольный премикс с изоцианатом в целом 100,0 100,0 Rubinate M 148,5 148,5 Отношение изоцианат/премикс 1,49 1,49 Время состаривания при 40°C, (дни) 0 0 CT/GT/TFT пены (сек)* 10/81/123 10/83/126 Плотность свободного роста, фунт/куб. фут (кг/куб. м) 1,88 (30,1) 1,81 (29,0) (29,0) Время состаривания при 40^oC, (дни) 22 22 CT/GT/TFT пены (сек)* 10/80/127 10/82/127 Плотность свободного роста, фунт/куб. фут (кг/куб. м) 1,88 (30,1) 1,78 (28,5) Время состаривания при 40°C, (дни) 57 57 CT/GT/TFT пены (сек)* 11/81/124 11/82/125 Плотность свободного роста, фунт/куб. фут (кг/куб. м) 1,87 (30,0) 1,81 (29,0) Время состаривания при 40°C, (дни) 79 79 CT/GT/TFT пены (сек)* 12/82/128 12/84/129 Плотность свободного роста, фунт/куб. фут (кг/куб. м) 1,85 (29,6) 1,78 (28,5) Сдвиг химической активности CT** 20 20 Сдвиг химической активности GT** 1 1 Сдвиг химической активности TFT** 4 2 * CT, GT и TFT определены выше ** Вычисляют как описано выше

[0107] Необходимо также отметить, что продукты пены, полученные из композиций для Пены A и B (все они представляют собой определенные варианты осуществления настоящее изобретение), превосходно выглядят внутри (например, имеют однородный размер внутренних ячеек и не содержат внутренних пустот) и имеют мелкодисперсные внутренние ячейки без признаков коллапса ячеек. Другими словами, получают продукт пены хорошего качества с использованием композиции, описанной в настоящем документе, независимо от того, является ли используемый полиольный премикс свежим или состаренным.

Таблица 2

[0108] Таблица 2 показывает различные точки данных для трех полиуретановых композиций, используемых для получения продукта полиуретановой пены. Процедурам приготовления, используемым в связи с полиуретановыми композициями, перечисленными в Таблице 1, следуют и для этих полиуретановых композиций, за исключением того, что точные дни, когда часть В извлекают из печи и помещают в ванну с водой, представляют собой День 11, 14, 49, или 79. Необходимо отметить, что эти полиуретановые композиции не используют одного или нескольких вариантов осуществления настоящего изобретения. Более конкретно, Препарат “C” не использует Компонента (vii) (то есть, стабилизирующего соединения); Препарат “E” не использует Компонента (v) (то есть, гидрофильного соединения карбоновой кислоты); и Препарат “D” не использует либо Компонента (vii), либо Компонента (v).

Таблица 2

Пены/препараты C D E Полиольный премикс Полиол 1 49,4 49,6 49,4 Полиол 2 11,6 Полиол 3 20,7 20,8 20,7 Полиол 4 6,8 6,8 TEGOSTAB^® EP-A-69 2,0 TEGOSTAB^® B8491 1,6 1,6 DABCO^® 2040 1,6 POLYCAT^® 203 0,9 0,9 JEFFCAT^® ZF-20 0,1 0,4 0,4 Муравьиная кислота 0,9 Вода 2,3 1,7 1,7 Сахароза 0,0 0,5 HFO-1233zd[E] 11,3 18,2 18,1 Полиольный премикс с изоцианатом в целом 100,0 100,0 100,0 Rubinate M 148,40 141,00 141,00 Отношение изоцианат/премикс 1,48 1,41 1,41 Время состаривания при 40°C, (дни) 0 0 0 CT/GT/TFT пены (сек)* 10/78/130 10/96/129 10/98/134 Плотность свободного роста, фунт/куб. фут (кг/куб. м) 1,85 (29,6) 1,83 (29,3) 1,77 (28,3) Время состаривания при 40°C, (дни) 14 11 11 CT/GT/TFT пены (сек)* 11/83/135 14/144/237 13/124/178 Плотность свободного роста, фунт/куб. фут (кг/куб. м) 1,83 (29,3) 1,86 (29,8) 1,79 (28,6) Время состаривания при 40°C, (дни) 49 CT/GT/TFT пены (сек)* 11/86/132 Плотность свободного роста, фунт/куб. фут (кг/куб. м) 1,80 (29,8) Время состаривания при 40°C, (дни) 79 CT/GT/TFT пены (сек)* 13/88/136 Плотность свободного роста, фунт/куб. фут (кг/куб. м) 1,84 (29,4) сдвиг химической активности CT** 30 >> 40 >> 30 Сдвиг химической активности GT** 13 >> 50 >> 27 Сдвиг химической активности TFT** 5 >> 84 >>33 * CT, GT & TFT определены выше ** Вычисляют как описано выше

[0109] Когда используют свежий (то есть для Дня 0 или несостаренный) полиольный премикс, продукты полиуретановой пены, полученные из Препаратов C, D и E, имеют однородную структуру мелких ячеек без пустот. Имеется потеря химической активности Пены C, поскольку время состаривания увеличивается (смотри сдвиг химической активности CT, GT и TFT 30, 13, 5, соответственно, после 79 дней состаривания перед смешиванием при 40°C).

[0110] Для Препаратов D и E потеря химической активности является очень большой уже через 11 дней состаривания перед перемешиванием. Уже через 11 дней состаривания перед перемешиванием, продукты пены, изготовленные из Препаратов D и E, выглядят очень плохо (например, имеют крупные внутренние ячейки, множество внутренних пустот и признаки коллапса ячеек). Другими словами, из Препаратов D и E получается продукт пены плохого качества, даже если время состаривания перед перемешиванием составляет только 11 дней. Из-за этих результатов, состаривание Препаратов D и E прекращают через 11 дней, но разумно предположить, что потеря химической активности будет продолжаться (сдвиг химической активности CT, GT и TFT значительно выше 40, 50, 84, соответственно, для Пены D и 30, 27, 33 соответственно, для Пены E).

[0111] Таблица 2 показывает, что композиции пены, которые не используют один или несколько вариантов осуществления настоящего изобретения, демонстрируют значительную потерю химической активности и в некоторых случаях пена коллапсирует при состаривании перед перемешиванием.

Таблица 3

[0112] Таблица 3 показывает различные точки данных для пяти полиуретановых композиций, используемых для получения продукта полиуретановой пены согласно концепциям настоящего изобретения.

Таблица 3

Пены/препараты F G H I J Полиольный премикс Полиол 1 51,3 51,3 51,2 51,0 51,3 Полиол 5 8,0 8,0 8,0 8,0 8,0 Полиол 3 21,5 21,5 21,4 21,3 21,4 TEGOSTAB^® EP-A-69 2,1 2,1 2,1 2,1 2,1 DABCO^® 2040 1,8 1,8 1,8 1,8 1,8 JEFFCAT^® PMDETA 0,2 JEFFCAT^® ZF-10 0,2 JEFFCAT^® Z-110 0,5 JEFFCAT^® DMEA 0,9 JEFFCAT^® ZR-70 0,3 Муравьиная кислота 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 Вода 1,8 1,8 1,8 1,8 1,8 Сахароза D-Сорбитол 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 HFO-1233zd[E] 11,8 11,8 11,7 11,7 11,7 Полиольный премикс с изоцианатом в целом 100,0 100,0 100,1 100,0 100,0 Rubinate M 154,7 154,7 154,4 153,6 154,5 Отношение изоцианат/премикс 1,55 1,55 1,54 1,54 1,55 Время состаривания при 40°C, (дни) 0 0 0 0 0 CT/GT/TFT пены (сек)* 11/81/114 11/82/116 11/83/117 11/84/122 11/85/122 Плотность свободного роста, фунт/куб. фут (кг/куб. м) 2,00 (32,0) 2,01(32,2) 1,99 (31,8) 2,00 (32,0) 2,00 (32,0) Время состаривания при 40°C, (дни) 29 29 29 29 29 CT/GT/TFT пены (сек)* 11/81/114 11/86/124 11/85/116 11/87/124 11/87/124 Плотность свободного роста, фунт/куб. фут (кг/куб. м) 1,92 (30,7) 2,02 (32,3) 1,97 (31,5) 2,00 (32,0) 2,00 (32,0) Время состаривания при 40°C, (дни) 48 48 48 48 48 CT/GT/TFT пены (сек)* 10/83/120 11/86/124 10/85/122 11/86/127 10/84/124 Плотность свободного роста, фунт/куб. фут (кг/куб. м) 1,98 (31,7) 2,03 (32,5) 1,98 (31,7) 1,98 (31,7) 2,00 (32,0) Время состаривания при 40°C, (дни) 79 79 79 79 79 CT/GT/TFT пены (сек)* 11/81/116 12/85/122 12/85/122 11/85/125 12/87/125 Плотность свободного роста, фунт/куб. фут (кг/куб. м) 2,02 (32,3) 2,02 (32,3) 2,06 (33,0) 1,98 (31,7) 2,02 (32,3) Сдвиг химической активности CT** 0 9 9 0 9 Сдвиг химической активности GT** 0 4 2 1 2 Сдвиг химической активности TFT** 2 5 4 2 2 * CT, GT & TFT определены выше ** Вычисляют как описано выше

[0113] сдвиги химической активности для препаратов F, G, H, I и J низкие, и получаются продукты пены хорошего качества независимо от возраста используемого полиольного премикса. Пены превосходно выглядят внутри (например, имеют однородный размер внутренних ячеек и не содержат внутренних пустот) с однородными размерами ячеек и без пустот.

Таблица 4

[0114] Таблица 4 показывает различные точки данных для двух дополнительных полиуретановых композиций, используемых для получения продукта полиуретановой пены согласно вариантам осуществления настоящего изобретения

Таблица 4 Пены/препараты K L Полиольный премикс Полиол 1 49,1 48,8 Полиол 2 11,5 11,5 Полиол 3 20,5 20,4 TEGOSTAB^® EP-A-69 2,0 2,0 DABCO^® 2040 0,3 0,0 JEFFCAT^® DMCHA 1,9 2,9 JEFFCAT^® ZF-20 0,1 0,1 Муравьин кислота 0,9 1,2 D-Сорбитол 0,5 0,5 Вод 1,7 1,4 HFO-1233zd[E] 11,3 11,2 Полиольный премикс с изоцианатом в целом 100,0 100,0 Rubinate M 148,1 147,2 Отношение изоцианат/премикс 1,48 1,47 Время состаривания при 40°C, (дни) 0 0 CT/GT/TFT пены (сек)* 14/85/126 14/79/113 Плотность свободного роста, фунт/куб. фут (кг/куб. м) 1,88 (30,1) 1,91(31,0) Время состаривания при 40°C, (дни) 29 29 CT/GT/TFT пены (сек)* 13/84/122 12/78/114 Плотность свободного роста, фунт/куб. фут (кг/куб. м) 1,85 (29,6) 1,89 (30,2) Время состаривания при 40°C, (дни) 43 43 CT/GT/TFT пены (сек)* 14/85/121 14/79/114 Плотность свободного роста, фунт/куб. фут (кг/куб. м) 1,88 1,94 Время состаривания при 40°C, (дни) 79 79 CT/GT/TFT пены (сек)* 14/82/122 14/76/112 Плотность свободного роста, фунт/куб. фут (кг/куб. м) 1,91 1,94 Сдвиг химической активности CT** 0 0 Сдвиг химической активности GT** -4 -4 Сдвиг химической активности TFT** -3 -1 * CT, GT & TFT определены выше ** Вычисляют как описано выше

[0115] Препараты Пен K и I дают пену хорошего качества независимо от того, является ли используемый полиольный премикс свежим или состаренным. Пена хорошо выглядит внутри, с однородными размерами ячеек и без пустот.

Настоящее изобретение относится к композиции полиуретановой изоляционной пены, а также к способу получения жесткой полиуретановой изоляционной пены с закрытыми ячейками. Композиция полиуретановой изоляционной пены содержит (i) ароматическое изоцианатное соединение, (ii) взаимодействующее с изоцианатом соединение, (iii) воду, (iv) соединение третичного амина, (v) от 0,2 до 4 эквивалентов карбоксильной группы на эквивалент третичных аминов в компоненте (iv) гидрофильного соединения карбоновой кислоты, (vi) галогенированный олефиновый вспениватель, (vii) меньше 0,8 моль на моль компонента (v) стабилизирующего соединения, содержащего неалкоксилированное полигидроксисоединение, содержащее 4 или более гидроксильные группы, (viii) необязательно другие добавки. Настоящее изобретение обеспечивает получение композиции полиуретановой изоляционной пены с использованием вспенивателей, имеющих по меньшей мере некоторые из следующих характеристик: (i) нулевые или близкие к нулевым свойства обеднения озонового слоя, (ii) нулевой или близкий к нулевому потенциал глобального потепления, (iii) не представляют собой VOC и (iv) не являются дорогостоящими для использования безопасным образом. Пены, изготовленные из указанных композиций, сохраняют превосходные изоляционные свойства и низкие плотности, которыми известны жесткие полиуретановые пены с закрытыми ячейками. 3 н. и 19 з.п. ф-лы, 4 табл., 12 пр.

1. Композиция полиуретановой изоляционной пены, содержащая:

(i) ароматическое изоцианатное соединение;

(ii) взаимодействующее с изцианатом соединение;

(iii) воду;

(iv) соединение третичного амина;

(v) гидрофильное соединение карбоновой кислоты;

(vi) галогенированный олефиновый вспениватель; и

(vii) стабилизирующее соединение, где стабилизирующее соединение содержит неалкоксилированное полигидроксисоединение, содержащее 4 или более гидроксильных групп;

(viii) необязательно, другие добавки; и

где Компонент (v) присутствует в композиции полиуретановой изоляционной пены в количестве в пределах от 0,2 до 4 эквивалентов карбоксильной группы на эквивалент третичных аминов в Компоненте (iv), и Компонент (vii) присутствует в количестве меньше 0,8 моль на моль Компонента (v).

2. Композиция полиуретановой изоляционной пены по п.1, где ароматическое изоцианатное соединение включает дифенилметандиизоцианат, полифениленполиметиленполиизоцианат, толилендиизоцианат, 1,5-нафталиндиизоцианат, п-фенилендиизоцианат, толидиндиизоцианат, или их сочетания.

3. Композиция полиуретановой изоляционной пены по п.1, где Компонент (ii) содержит простой полиэфирполиол, сложный полиэфирполиол, простые политиоэфиры с конечными гидроксильными группами, полиамиды, полиэстерамиды, поликарбонаты, полиацетали, полиолефины, полиамины, политиолы, полисилоксаны, гликоли, или их сочетания.

4. Композиция полиуретановой изоляционной пены по п.1, где Компонент (iv) дополнительно включает простой бис-(2-диметиламиноэтиловый) эфир; простой N,N,N'-триметил-N'-гидроксиэтилбисаминоэтиловый эфир; N,N-диметилэтаноламин; N,N-диметилциклогексиламин; N-метилдициклогексиламин; бензилдиметиламин; пентаметилдиэтилентриамин; N,N,N',N'',N''-пентаметилдипропилентриамин; N'-(3-(диметиламино)пропил-N,N-диметил-1,3-пропандиамин; 2-(2-диметиламиноэтокси)этанол; N,N,N’-триметиламиноэтилэтаноламин; 2-[N-(диметиламиноэтоксиэтил)-N-метиламино]этанол; простой N,N,N'-триметил-N'-3-аминопропил-бис(аминоэтиловый) эфир; N,N,N’,N’-тетраметилендиамин; N-этилморфолин; простой 2,2'-диморфолинодиэтиловый эфир; 1,3,5-трис(3-(диметиламино)пропил)-гексагидро-s-триазин; 1,2-диметиимидазол; N-метил-,N'-(2-диметиламино)этилпиперазин; N,N-диметиламиноэтилморфолин и триэтилендиамин, и их сочетания.

5. Композиция полиуретановой изоляционной пены по п.1, где Компонент (v) включает структуры следующей формулы:

(HO)_n-R’-(COOH)_m,

где R’ представляет собой двухвалентный C₁-C₁₀ алифатический углеводородный остаток, как n, так и m представляют собой целые числа и где n ≥0 и m ≥1, или их сочетания.

6. Композиция полиуретановой изоляционной пены по п.1, где Компонент (v) включает муравьиную кислоту, уксусную кислоту, молочную кислоту, или их сочетания.

7. Композиция полиуретановой изоляционной пены по п.1, где Компонент (vi) включает трифторпропены, тетрафторпропены, пентафторпропены, хлортрифторпропены, хлордифторпропены, хлортрифторпропены, хлортетрафторпропены, гексафторбутены или их сочетания.

8. Композиция полиуретановой изоляционной пены по п.1, где Компонент (vi) включает транс-1-хлор-3,3,3-трифторпропен; (z)-1,1,1,4,4,4-гексафторбут-2-ен; транс-1,3,3,3-тетрафторпроп-1-ен, или их сочетания.

9. Композиция полиуретановой изоляционной пены по п.1, где Компонент (vii) включает эритритол, арабит, ксилит, сорбитол, маннитол, изомальт, лактитол, мальтитол, ксилозу, глюкозу, фруктозу, сахарозу, трегалозу, лактозу, рафинозу, циклодекстрин, мальтодекстрин, кукурузный сироп, амилопектин, или их сочетания.

10. Композиция полиуретановой изоляционной пены по п.1, где Компонент (viii) содержит вторичный вспениватель, включающий воздух, азот, диоксид углерода, гидрофторалканы, алканы, алкены, соли монокарбоновых кислот, кетоны, простые эфиры или их сочетания.

11. Способ получения жёсткой полиуретановой изоляционной пены с закрытыми ячейками из композиции полиуретановой изоляционной пены, включающий:

взаимодействие одного или нескольких следующих химически активных ингредиентов композиции полиуретановой изоляционной пены с образованием продукта полиуретановой пены:

(i) ароматического изоцианатного соединения;

(ii) взаимодействующего с изоцианатом соединения;

(iii) воды;

(iv) соединения третичного амина;

(v) гидрофильной карбоновой кислоты;

(vi) галогенированного олефинового вспенивателя; и

(vii) стабилизирующего соединения, где стабилизирующее соединение включает неалкоксилированное полигидроксисоединение, содержащее 4 или более гидроксильных групп;

(viii) необязательно, других добавок;

где Компонент (v) присутствует в композиции полиуретановой изоляционной пены в количестве в пределах от 0,2 до 4 эквивалентов карбоксильной группы на эквивалент третичных аминов в Компоненте (iv) и Компонент (vii) присутствует в количестве меньше 0,8 моль на моль Компонента (v);

где сдвиг химической активности времени перехода в сметанообразную массу (CT) композиции полиуретановой изоляционной пены равен или меньше, чем 20 и сдвиг химической активности времени отлипа (TFT) равен или меньше, чем 4; и где сдвиг химической активности CT и сдвиг химической активности TFT композиции полиуретановой изоляционной пены определяют, используя Формулы X и Y, соответственно:

Формула X:

Сдвиг химической активности CT=100 * [(CT₇₉ - CT₀) / CT₀]

где

CT₇₉ означает CT композиции, как определено с использованием исследования химической активности пены после того, как часть В композиции, содержащую Компоненты (ii) и (iii), состаривают при 40°C в закрытом стеклянном контейнере при заданном давлении, который помещают в печь на 79 дней,

CT₀ означает CT композиции, как определено с использованием исследования химической активности пены после того, как часть В композиции, содержащую Компоненты (ii) и (iii), состаривают при 40°C в течение 0 дней,

и

Формула Y:

Сдвиг химической активности TFT=100 * [(TFT₇₉ - TFT₀) / TFT₀],

где

TFT₇₉ означает TFT композиции, как определено с использованием исследования химической активности пены после того, как часть В композиции, содержащую Компоненты (ii) и (iii), состаривают при 40°C в закрытом стеклянном контейнере при заданном давлении, который помещают в печь на 79 дней,

TFT₀ означает TFT композиции, как определено с использованием исследования химической активности пены после того, как часть В композиции, содержащую Компоненты (ii) и (iii), состаривают при 40°C в течение 0 дней.

12. Способ по п.11, где ароматическое изоцианатное соединение включает дифенилметандиизоцианат, полифениленполиметиленполиизоцианат, толилендиизоцианат, 1,5-нафталиндиизоцианат, п-фенилендиизоцианат, толидиндиизоцианат или их сочетания.

13. Способ по п.11, где Компонент (ii) включает простой полиэфирполиол, сложный полиэфирполиол, простые политиоэфиры с конечными гидроксильными группами, полиамиды, полиэстерамиды, поликарбонаты, полиацетали, полиолефины, полиамины, политиолы, полисилоксаны, гликоли, или их сочетания.

14. Способ по п.11, где Компонент (iv) дополнительно включает простой бис-(2-диметиламиноэтиловый) эфир; простой N, N,N'-триметил-N'-гидроксиэтилбисаминоэтиловый эфир; N, N-диметилэтаноламин; N, N-диметилциклогексиламин; N-метилдициклогексиламин; бензилдиметиламин; пентаметилдиэтилентриамин; N, N,N',N'',N''-пентаметилдипропилентриамин; N'-(3-(диметиламино)пропил-N, N-диметил-1,3-пропандиамин; 2-(2-диметиламиноэтокси)этанол; N, N,N’-триметиламиноэтил-этаноламин; 2-[N-(диметиламиноэтоксиэтил)-N-метиламино]этанол; простой N, N,N'-триметил-N'-3-аминопропил-бис(аминоэтиловый) эфир; N, N,N’,N’-тетраметилендиамин; N-этилморфолин; простой 2,2'-диморфолинодиэтиловый эфир; 1,3,5-трис(3-(диметиламино)пропил)гексагидро-s-триазин; 1,2-диметиимидазол; N-метил-,N'-(2-диметиламино)этил-пиперазин; N, N-диметиламиноэтил морфолин и триэтилендиамин или их сочетания.

15. Способ по п.11, где Компонент (v) включает соединение кислоты AGS из отходов, природное соединение кислоты, или их сочетания.

16. Способ по п.11, где Компонент (vi) включает трифторпропены, тетрафторпропены, пентафторпропены, хлортрифторпропены, хлордифторпропены, хлортрифторпропены, хлортетрафторпропены, гексафторбутены, или их сочетания.

17. Способ по п.11, где Компонент (vi) включает транс-1-хлор-3,3,3-трифторпропен; (z)-1,1,1,4,4,4-гексафторбут-2-ен; транс-1,3,3,3-тетрафторпроп-1-ен или их сочетания.

18. Способ по п.11, где Компонент (vii) включает эритритол, арабит, ксилит, сорбитол, маннитол, изомальт, лактитол, мальтитол, ксилозу, глюкозу, фруктозу, сахарозу, трегалозу, лактозу, рафинозу, циклодекстрин, мальтодекстрин, кукурузный сироп, амилопектин, или их сочетания.

19. Способ по п.11, где Компонент (viii) содержит вторичный вспениватель, включающий воздух, азот, диоксид углерода, гидрофторалканы, алканы, алкены, соли монокарбоновых кислот, кетоны, простые эфиры или их сочетания.

20. Композиция полиуретановой изоляционной пены, содержащая:

(i) ароматическое изоцианатное соединение;

(ii) взаимодействующее с изцианатом соединение;

(iii) воду;

(iv) соединение третичного амина;

(v) гидрофильную карбоновую кислоту;

(vi) галогенированный олефиновый вспениватель и

(vii) стабилизирующее соединение, где стабилизирующее соединение включает неалкоксилированное полигидроксисоединение, содержащее 4 или более гидроксильных групп;

(viii) необязательно, другие добавки;

где Компонент (vii) присутствует в композиции полиуретановой изоляционной пены в количестве меньше 10 микромоль на 100 г композиции полиуретановой пены.

21. Композиция полиуретановой пены по п.20, где композиция полиуретановой пены представляет собой композицию распыляемой пены для использования при нанесении распылением или наливную композицию для использования при наливном нанесении.

22. Композиция полиуретановой изоляционной пены по п.21, где Компонент (vii) включает эритритол, арабит, ксилит, сорбитол, маннитол, изомальт, лактитол, мальтитол, ксилозу, глюкозу, фруктозу, сахарозу, трегалозу, лактозу, рафинозу, циклодекстрин, мальтодекстрин, кукурузный сироп, амилопектин или их сочетания.