CN102245668B - 基于对苯二甲酸的聚酯多元醇 - Google Patents

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Abstract

包含下列物质酯化的产物的聚酯多元醇：a)10mol％至70mol％的二羧酸组合物，所述二羧酸组合物包含a1)50mol％至100mol％的基于对苯二甲酸的物质，所述物质选自对苯二甲酸、对苯二甲酸二甲酯、聚对苯二甲酸亚烷基酯以及它们的混合物；a2)0至50mol％的邻苯二甲酸、邻苯二甲酸酐或间苯二甲酸；a3)0至50mol％的一种或多种二羧酸；b)2mol％至30mol％的一种或多种脂肪酸和/或脂肪酸衍生物和/或苯甲酸；c)10mol％至70mol％的一种或多种具有2至18个碳原子的脂族或脂环族二醇或它们的烷氧基化物；d)2mol％至50mol％的较高官能度的多元醇，所述多元醇选自甘油、烷氧基化的甘油、三羟甲基丙烷、烷氧基化的三羟甲基丙烷、季戊四醇和烷氧基化的季戊四醇；其中每kg聚酯多元醇与至少200mmol，优选地至少500mmol并且特别优选地至少800mmol的具有≥2.9的OH官能度的多元醇d)进行转化。

Description

基于对苯二甲酸的聚酯多元醇
本发明涉及基于对苯二甲酸的聚酯多元醇以及它们用于制备刚性聚氨酯泡沫的用途。
通过将有机或者改性的有机二异氰酸酯或者多异氰酸酯与具有至少两个反应活性氢原子的相对高分子量的化合物——特别是与由环氧烷聚合而得的聚醚多元醇或者由醇与二羧酸缩聚而得的聚酯多元醇——在聚氨酯催化剂、增链剂和/或交联剂、发泡剂以及其他助剂和添加剂的存在下反应来制备刚性聚氨酯泡沫是已知的并且描述于大量的专利和文献出版物中。
可以举例的方式提及由Dr.R.Vieweg和Dr.A.
Figure GDA00003205715000011
编辑的Kunststoffhandbuch,Volume VII,Polyurethane,Carl-Hanser-Verlag,Munich,1st Edition1966，和由Dr.G.Oertel编辑的2nd Edition1983和3rd Edition1993。对形成用组分和它们的比率的合适选择使得生成具有非常好的机械特性的聚氨酯泡沫。
当使用聚酯多元醇时，通常采用芳族的和/或脂族的二羧酸与烷二醇和/或烷三醇或醚二醇的缩聚。然而，也可加工聚酯废料，特别是聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）或聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）废料。整个系列的方法是已知的并且已为此目的进行了描述。一些方法是基于聚酯向对苯二甲酸的二酯（例如对苯二甲酸二甲酯）的转化的。DE-A1003714和US-A5,051,528描述了使用甲醇和酯交换催化剂的此类酯交换。
同样已知的是基于对苯二甲酸的酯在燃烧性能方面比基于邻苯二甲酸的酯优异。然而，基于对苯二甲酸的酯的高结晶趋势以及因此具有的低储存稳定性是一个缺点。
为了提高基于对苯二甲酸的趋于迅速结晶的聚酯多元醇的储存稳定性，通常加入脂族二羧酸。然而，这对由此制备的聚氨酯泡沫的燃烧性能（阻燃性）具有不利影响。
本发明的一个目的是提供基于对苯二甲酸或对苯二甲酸衍生物并且具有改进的储存稳定性的聚酯多元醇。本发明的另一个目的是提供具有改进的储存稳定性的聚酯多元醇，所述聚酯多元醇提供了具有改进的燃烧性能的聚氨酯泡沫。
所述目的通过包含下列物质的酯化的产物的聚酯多元醇来实现：
a)10mol%至70mol%，优选地20mol%至70mol%并且特别优选地25mol%至50mol%的二羧酸组合物，所述二羧酸组合物包含
a1)50mol%至100mol%的基于对苯二甲酸的物质，所述物质选自对苯二甲酸、对苯二甲酸二甲酯、聚对苯二甲酸亚烷基酯（polyalkylene terephthalate）以及它们的混合物；
a2)0至50mol%的邻苯二甲酸、邻苯二甲酸酐或间苯二甲酸；
a3)0至50mol%的一种或多种二羧酸；
b)2mol%至30mol%，优选地3mol%至20mol%，特别优选地4mol%至15mol%的脂肪酸、一种或多种脂肪酸衍生物和/或苯甲酸；
c)10mol%至70mol%，优选地20mol%至60mol%，特别优选地25mol%至55mol%的一种或多种具有2至18个碳原子的脂族或脂环族二醇或它们的烷氧基化物；
d)2mol%至50mol%，优选地2mol%至40mol%，特别优选地2mol%至35mol%的较高官能度的多元醇，所述多元醇选自甘油、烷氧基化的甘油、三羟甲基丙烷、烷氧基化的三羟甲基丙烷、季戊四醇和烷氧基化的季戊四醇；
其中每kg聚酯多元醇的至少200mmol，优选地至少500mmol并且特别优选地至少800mmol的具有≥2.9的OH官能度的多元醇d）进行反应。
所述二羧酸组合物a)优选地包含大于50mol%的基于对苯二甲酸的物质a1)，优选地包含大于75mol%并且特别优选地包含100mol%的基于对苯二甲酸的物质a1)。
所述脂族二醇优选地选自乙二醇、二甘醇、聚乙二醇、丙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、2-甲基-1,3-丙二醇、3-甲基-1,5-戊二醇和它们的烷氧基化物，特别是它们的乙氧基化物。具体而言，所述脂族二醇是二甘醇。
所述脂肪酸或所述脂肪酸的衍生物b)优选地是基于可再生的原材料的脂肪酸或脂肪酸衍生物并且选自蓖麻油、多羟基脂肪酸、蓖麻油酸、羟基改性的油、葡萄籽油、黑枯茗油（black cumin oil）、南瓜籽仁油（pumpkin kernel oil）、琉璃苣子油(borage seed oil)、大豆油、小麦胚芽油、油菜籽油、向日葵油、花生油、杏仁油、乳香黄连木油、扁桃油、橄榄油、澳洲坚果油(macadamia nut oil)、鳄梨油、沙枣油、芝麻油、***油（hemp oil）、榛子油、报春花油（primula oil）、野玫瑰油（wildrose oil）、红花油、核桃油，基于肉豆蔻脑酸、棕榈油酸、油酸、11-十八碳烯酸、岩芹酸、顺9-二十碳烯酸（gadoleic acid）、芥酸、神经酸、亚油酸、α-和γ-亚麻酸、十八碳四烯酸（stearidonic acid）、花生四烯酸、二十碳五烯酸、鰶鱼酸和二十二碳六烯酸（cervonic acid）的羟基改性的脂肪酸和脂肪酸酯。
在通常的酯化或酯交换条件下进行所述酯化或酯交换反应。本发明中，在无催化剂或者优选地在酯化反应催化剂，有利地在惰性气体（例如氮、一氧化碳、氦、氩等）的气氛中，在150至260℃（优选地在180至250℃）的温度的熔体中，如果合适的话在减压下，将所述芳族和脂族二酸或二羧酸酯和多元醇反应，同时蒸馏出通过酯交换反应释放的低分子量的醇（例如甲醇），所述蒸馏优选地在减压下进行。可能的酯化催化剂为例如铁、镉、钴、铅、锌、锑、镁、钛和锡催化剂，所述催化剂为金属、金属氧化物或金属盐的形式。酯交换也可在稀释剂和/或夹带剂（例如苯、甲苯、二甲苯或氯苯）的存在下进行，从而将缩合的水作为共沸物蒸馏出来。
本发明还提供了通过将下列物质进行反应制备刚性聚氨酯泡沫的方法：
A）有机和/或改性的有机二异氰酸酯和/或多异氰酸酯与
B）本发明的特定的聚酯多元醇，所述组分B）能够包含最高达50重量%的其他聚酯多元醇；
C）如果合适的话，聚醚醇和/或具有至少两个对异氰酸酯基团有反应活性的基团的其他化合物，并且如果合适的话，和增链剂和/或交联剂；
D）发泡剂；
E）催化剂和，如果合适的话，
F）其他助剂和/或添加剂；
G）阻燃剂。
为了用本发明的方法制备所述刚性聚氨酯泡沫，除了上述特定的聚酯多元醇外，还使用本身已知的形成用组分，关于形成用组分可提供以下详细描述。
可能的有机和/或改性的有机多异氰酸酯A）为脂族、脂环族、芳脂族多异氰酸酯，并且优选地为本身已知的芳族多官能异氰酸酯。
具体的实例为：亚烷基中具有4至12个碳原子的二异氰酸亚烷基酯，例如1,12-二异氰酸十二烷基酯、1,4-二异氰酸2-乙基四亚甲酯、1,5-二异氰酸2-甲基五亚甲酯、1,4-二异氰酸四亚甲酯，并且优选地为1,6-二异氰酸六亚甲酯；脂环族二异氰酸酯，例如1,3-和1,4-二异氰酸环己酯以及这些异构体的任意混合物、1-异氰酰基-3,3,5-三甲基-5-异氰酰基甲基环己烷（IPDI）、2,4-和2,6-二异氰酸六氢苯亚甲酯以及相应的异构体混合物、4,4'-、2,2’-和2,4’-二异氰酸二环己基甲酯以及相应的异构体混合物；并且优选地为芳族二异氰酸酯和多异氰酸酯，例如：2,4-和2,6-二异氰酸苯亚甲酯以及相应的异构体混合物；4,4'-、2,4’-和2,2’-二异氰酸二苯基甲酯以及相应的异构体混合物；4,4'-和2,2’-二异氰酸二苯基甲酯、多异氰酸多苯基多亚甲酯的混合物；2,4'-，2,4’-和2,2’-二异氰酸二苯基甲基酯和多异氰酸多苯基多亚甲酯的混合物（粗MDI）以及粗MDI和二异氰酸苯亚甲酯的混合物。所述有机二异氰酸酯和多异氰酸酯可单独或以它们的混合物的形式使用。
优选的二异氰酸酯和多异氰酸酯为二异氰酸苯亚甲酯（TDI）、二异氰酸二苯基甲酯（MDI）并且特别是二异氰酸二苯基甲酯和多异氰酸多亚苯基多亚甲酯的混合物（聚合的MDI或PMDI）。
还经常使用改性的多官能异氰酸酯，即通过有机二异氰酸酯和/或多异氰酸酯的化学反应获得的产物。可提及的实例为包含酯基、脲基、缩二脲基、脲基甲酸酯基、碳二亚胺基、异氰脲酸酯基、脲二酮基（uretdione）、氨基甲酸酯基和/或氨基甲酸乙酯基的二异氰酸酯和/或多异氰酸酯。
非常特别优选使用聚合的MDI用于制备刚性聚氨酯泡沫。
在现有技术中，有时通常将异氰脲酸酯基结合到多异氰酸酯中。优选地使用形成异氰脲酸酯基的催化剂（例如单独使用或与叔胺联合使用的碱金属盐）来进行所述结合。异氰脲酸酯的形成导致形成阻燃的聚异氰脲酸酯泡沫（PIR泡沫），所述泡沫优选地用于工业刚性泡沫，例如作为绝缘板或夹层组件用于房屋和建筑物。
合适的其他聚酯多元醇可例如由具有2至12个碳原子的有机二羧酸（优选地为具有4至6个碳原子的脂族二羧酸）和多元醇（优选地为具有2至12个碳原子，优选地具有2至6个碳原子的二元醇）来制备。可能的二羧酸为例如琥珀酸、戊二酸、己二酸、辛二酸、壬二酸、癸烷二羧酸、马来酸、富马酸、邻苯二甲酸、间苯二甲酸和对苯二甲酸。所述二羧酸可单独地或以与另一种二羧酸的混合物的形式来使用。也可使用相应的二羧酸衍生物，例如具有1至4个碳原子的醇的二羧酸酯或二羧酸酐，从而代替游离的二羧酸。优选使用琥珀酸、戊二酸和己二酸的重量比为例如20-35:35-50:20-32的二羧酸混合物并且特别优选己二酸。二元和多元醇，特别是二元醇的实例为：乙二醇、二甘醇、1,2-或1,3-丙二醇、双丙甘醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、1,10-癸二醇、甘油、三羟甲基丙烷和季戊四醇。优选使用乙二醇、二甘醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇或至少两种所提及的二醇的混合物，特别是1,4-丁二醇、1,5-戊二醇和1,6-己二醇的混合物。也可使用衍生自内酯（例如ε-己内酯）的聚酯多元醇、或羟基羧酸（例如ω-羟基己酸）。
为了制备所述聚酯多元醇，可在没有催化剂或者优选地在酯化催化剂的存在下，有利地在惰性气体（例如氮、一氧化碳、氦、氩等）的气氛中，在150至260℃（优选地在180至250℃）的温度的熔体中，如果合适的话在减压下，将所述有机（例如芳族的并且优选脂族的）多羧酸和/或衍生物与多元醇缩聚至期望的酸值，所述酸值有利地小于10，优选地小于2。在一个优选的实施方案中，将酯化混合物在上述温度下，在大气压力下并且随后在小于500mbar，优选地为40至200mbar的压力下缩聚至80至20，优选地为40至20的酸值。可能的酯化催化剂为例如铁、镉、钴、铅、锌、锑、镁、钛和锡催化剂，所述催化剂为金属、金属氧化物或金属盐的形式。然而，所述缩聚也可在液相中，在稀释剂和/或夹带剂（例如苯、甲苯、二甲苯或氯苯）的存在下进行，从而将缩合的水作为共沸物蒸馏出来。
为了制备所述聚酯多元醇，所述有机多羧酸和/或衍生物与多元醇有利地以1:1-2.1（优选地为1:1.05-1.9）的摩尔比进行缩聚。
所获得的聚酯多元醇优选地具有2至4，特别是2至3的官能度和300至3000，优选地为400至1000并且特别是450-800的分子量。
也可同时使用通过已知的方法制备的聚醚多元醇，例如由亚烷基中具有2至4个碳原子的一个或多个亚烷基氧化物，通过使用碱金属氢氧化物（例如氢氧化钠或氢氧化钾）、或碱金属醇盐（例如甲醇钠、乙醇钠或乙醇钾或异丙醇钾）作为催化剂，同时加入至少一个包含2至8个，优选地为2至6个反应活性氢原子的启动分子（starter molecule）进行阴离子聚合来制备，或者通过使用路易斯酸（例如五氯化锑、三氟化硼醚化物等）、或者漂白土作为催化剂进行阳离子聚合来制备。
合适的环氧烷为例如四氢呋喃、1,3-环氧丙烷、1,2-或2,3-环氧丁烷、氧化苯乙烯并且优选地为环氧乙烷和1,2-环氧丙烷。所述环氧烷可单独地、连续交替地或者作为混合物使用。优选的环氧烷为环氧丙烷和环氧乙烷，并且特别优选环氧乙烷。
可能的启动分子为例如：水、有机二羧酸（例如琥珀酸、己二酸、邻苯二甲酸和对苯二甲酸）、脂族的和芳族的、未被取代的或被N-单烷基、N,N-二烷基和N,N’-二烷基取代的在烷基中具有1至4个碳原子的二胺（例如未被取代的或被单烷基和二烷基取代的乙二胺、二亚乙基三胺、三亚乙基四胺、1,3-丙二胺、1,3-或1,4-丁二胺、1,2-、1,3-、1,4-、1,5-和1,6-六亚甲基二胺、苯二胺、2,3-、2,4-和2,6-甲苯二胺和4,4’-、2,4’-和2,2’-二氨基二苯基甲烷）。
其他可能的启动分子为：链烷醇胺（例如乙醇胺、N-甲基乙醇胺和N-乙基乙醇胺）、二烷醇胺（例如二乙醇胺、N-甲基二乙醇胺和N-乙基二乙醇胺）和三烷醇胺（例如三乙醇胺）、和氨。优选使用二元或多元醇，例如乙二醇、1,2-和1,3-丙二醇、二甘醇、双丙甘醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇、甘油、三羟甲基丙烷、季戊四醇、乙二胺、山梨醇和蔗糖。
所述聚醚多元醇、优选聚氧丙烯和聚氧丙烯-聚氧乙烯多元醇具有优选地为2至6并且特别是2至5的官能度和300至3000，优选地为300至2000并且特别是400至1000的分子量。
其他合适的聚醚多元醇为聚合物改性的聚醚多元醇，优选地为接枝聚醚多元醇，特别是基于苯乙烯和/或丙烯腈的那些，其通过丙烯腈、苯乙烯或优选地苯乙烯和丙烯腈的混合物（例如以90:10至10:90，优选地为70:30至30:70的重量比）有利地在上述聚醚多元醇中，使用与在德国专利文本1111394、1222669（US3,304,273、3,383,351、3,523,093）、1152536（GB1040452）和1152537（GB987,618）中描述的那些相似的方法进行原位聚合来制备；以及包含例如含有结合的叔氨基的聚脲、聚酰肼、聚氨酯和/或三聚氰胺作为分散相（通常为1重量%至50重量%，优选为2重量%至25重量%的量）的聚醚多元醇分散体，并且所述分散体描述于例如EP-B011752（US4,304,708）、US-A,4,374,209和DE-A,3231497。
像聚酯多元醇一样，所述聚醚多元醇可单独地或者以混合物的形式使用。也可将其与接枝聚醚多元醇或聚酯多元醇以及与包含羟基的聚酯酰胺、聚缩醛、聚碳酸酯和/或聚醚多胺（polyether polyamine）混合。
可能的包含羟基的聚缩醛为例如可由二醇（例如二甘醇、三甘醇、4,4’-二羟基乙氧基二苯基二甲基甲烷、己二醇）和甲醛来制备的化合物。合适的聚缩醛也可通过环状缩醛的聚合来制备。
可能的包含羟基的聚碳酸酯是本身已知的类型的那些，所述聚碳酸酯可通过例如将二醇（例如1,3-丙二醇、1,4-丁二醇和/或1,6-己二醇、二甘醇、三甘醇或四甘醇）与二芳基碳酸酯（例如二苯基碳酸酯）、或光气反应来制备。
所述聚酯酰胺包括例如由多元的、饱和和/或不饱和的羧酸或它们的酸酐与多元的饱和和/或不饱和的氨基醇或多元醇和氨基醇和/或聚胺的混合物获得的主要为直链的缩合物。
合适的聚醚多胺可由上述聚醚多元醇通过已知的方法来制备。可以举例的方式提及对聚氧亚烷基多元醇（polyoxyalkylene polyols）的氰烷基化，然后对形成的的氢化（US3267050），或者在氢和催化剂的存在下使用胺或氨对聚氧亚烷基多元醇的部分或完全氨基化（DE1215373）。
所述刚性聚氨酯泡沫可使用增链剂和/或交联剂C）来制备。然而，增链剂、交联剂或者(如果合适的话)它们的混合物的加入可被证明有利于改变机械性能（例如硬度）。作为增链剂和/或交联剂，使用具有小于400，优选地为60至300的分子量的二醇和/或三醇。可能的是例如具有2至14，优选地为4至10个碳原子的脂族、脂环族和/或芳脂族二醇，例如乙二醇、1,3-丙二醇、1,10-癸二醇、邻、间、对二羟基环己烷、二甘醇、双丙甘醇并且优选地为1,4-丁二醇、1,6-己二醇和双(2-羟基乙基)氢醌；三醇，例如1,2,4-、1,3,5-三羟基环己烷、甘油和三羟甲基丙烷；和低分子量的包含羟基的基于环氧乙烷和/或1,2-环氧丙烷以及上述二醇和/或三醇的聚亚烷基氧化物（polyalkylene oxide）作为启动分子。
具有至少两个对异氰酸酯有反应活性的基团，即具有至少两个对异氰酸酯有反应活性的氢原子的可能的其他化合物C）特别是具有两个或更多个反应活性基团的那些，所述反应活性基团选自OH基、SH基、NH基、NH2基和CH-酸基，例如β-二酮基。
如果采用增链剂、交联剂或它们的混合物用于生成所述刚性聚氨酯泡沫，它们基于组分B）的重量计，有利地以0至20重量%，优选地以0.5重量%至5重量%的量来使用。
用于生成刚性聚氨酯泡沫的发泡剂D）优选地包括水、甲酸和它们的混合物。它们与异氰酸酯基反应从而形成二氧化碳并且在甲酸的情况下反应生成二氧化碳和一氧化碳。此外，可使用物理发泡剂例如低沸点的烃。合适的物理发泡剂为对有机的、改性的或非改性的多异氰酸酯为惰性的液体并且其在大气压力下具有低于100℃，优选低于50℃的沸点，以便它们在放热的聚合加成反应的条件下气化。可优选地使用的此类液体的实例为烷烃（例如庚烷、己烷、正戊烷和异戊烷，优选地为正戊烷和异戊烷的工业混合物、正丁烷和异丁烷以及丙烷）、环烷烃（例如环戊烷和/或环己烷）、醚（例如呋喃、二甲醚和二***）、酮（例如丙酮和甲基乙基酮）、羧酸烷基酯（例如甲酸甲酯、草酸二甲酯和乙酸乙酯）和卤代烃（例如二氯甲烷、二氯一氟甲烷、二氟甲烷、三氟甲烷、二氟乙烷、四氟乙烷、氯代二氟乙烷、1,1-二氯-2,2,2-三氟乙烷、2,2-二氯-2-氟乙烷和七氟丙烷。也可使用这些低沸点的液体彼此间和/或与其他的被取代或未被取代的烃的混合物。有机羧酸例如甲酸、乙酸、草酸、蓖麻油酸和包含羧基的化合物也是合适的。
优选使用水、甲酸、氯代二氟甲烷、氯代二氟乙烷、二氯氟代乙烷、戊烷混合物、环己烷和至少两种所述发泡剂的混合物，例如水和环己烷的混合物、氯代二氟甲烷和1-氯-2,2-二氟乙烷和任选地与水的混合物。
可将所述发泡剂完全地或部分地溶于多元醇组分（即B+C+E+F+G）中或者通过静态混合器在多元醇组分即将发泡前引入。就水或甲酸而言，通常将其全部地或部分地溶于所述多元醇组分中然后将所述物理发泡剂（例如戊烷）并且如果合适的话，和所述化学发泡剂的剩余物“在线”引入。
所使用的发泡剂或发泡剂混合物的量为1重量%至45重量%，优选地为1重量%至30重量%，特别优选地为1.5重量%至20重量%，在所有情况下基于组分B）至G）的总和计。
如果水作为发泡剂，优选地基于形成用组分B）计，将其以0.2重量%至5重量%的量加入所述形成用组分B）。可将水的加入与其他所述的发泡剂的使用结合。
用于制备所述聚氨酯泡沫的催化剂E）特别是强烈地加速组分B）的包含反应活性氢原子（特别是羟基的）化合物和——如果使用——C）与有机的、改性或非改性的多异氰酸酯A）的反应的化合物。
有利的是使用碱性的聚氨酯催化剂，例如叔胺诸如三乙胺、三丁胺、二甲基苄胺、二环己基甲胺、二甲基环己胺、双(N,N-二甲基氨基乙基)醚、双(二甲基氨基丙基)脲、N-甲基吗啉或N-乙基吗啉、N-环己基吗啉、N,N,N’,N’-四甲基乙二胺、N,N,N’,N’-四甲基丁二胺、N,N,N’,N’-四甲基己-1,6-二胺、五甲基二亚乙基三胺、二甲基哌嗪、N-二甲基氨基乙基哌啶、1,2-二甲基咪唑、1-氮杂二环[2.2.0]辛烷、1,4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷（Dabco）和链烷醇胺化合物（例如三乙醇胺、三异丙醇胺、N-甲基二乙醇胺和N-乙基二乙醇胺、二甲基氨基乙醇、2-(N,N-二甲基氨基乙氧基)乙醇，N,N’,N’’-三(二烷基氨基烷基)六氢三嗪，例如N,N’,N’’-三(二甲基氨基丙基)-s-六氢三嗪、和三亚乙基二胺。然而，金属盐例如氯化亚铁(II)、氯化锌、辛酸铅和优选地锡盐例如辛酸锡、二乙基己酸锡和二月桂酸二丁锡以及特别是叔胺和有机锡盐的混合物也是合适的。
其他可能的催化剂是：脒例如2,3-二甲基-3,4,5,6-四氢嘧啶、四烷基氢氧化铵例如四甲基氢氧化铵、碱金属氢氧化物例如氢氧化钠和碱金属醇盐例如甲醇钠和异丙醇钾以及具有10至20个碳原子，并且（如果合适的话）具有侧链OH基的长链脂肪酸的碱金属盐。优选使用基于组分B）的重量计的0.001重量%至5重量%，特别是0.05重量%至2重量%的催化剂或催化剂的组合。也可使反应在无催化剂的情况下进行。在这样的情况下，利用胺引发的多元醇的催化活性。在现有技术中，有时通常将异氰脲酸酯基结合到多异氰酸酯中。所述结合优选地使用形成异氰脲酸酯基的催化剂（例如单独使用的或与叔胺组合的铵盐或碱金属盐）来进行。异氰脲酸酯的形成导致形成了阻燃的PIR泡沫，所述泡沫优选地用于工业刚性泡沫，例如用作为绝缘板或夹层组件用于房屋和建筑物。
关于上述以及其他的原料的进一步的信息可见于技术文献，例如Kunststoffhandbuch,Volume VII,Polyurethane,Carl Hanser VerlagMunich,Vienna,1966，1983和1993的第1、2和3版。
如果合适的话，可向反应混合物加入其他助剂和/或添加剂F）从而制备所述刚性聚氨酯泡沫。可提及的为例如表面活性物质、泡沫稳定剂、孔隙调节剂、填料、染料、颜料、阻燃剂、水解抑制剂、抑霉和抑菌物质。
可能的表面活性物质为例如用于帮助原料的均化并且也可适用于调节聚合物的孔隙结构的化合物。可提及的为例如乳化剂如蓖麻油硫酸的钠盐或脂肪酸的钠盐以及脂肪酸与胺的盐（例如二乙胺油酸盐、二乙醇胺硬脂酸盐、二乙醇胺蓖麻油酸盐）、磺酸的盐（例如十二烷基苯磺酸或二萘基甲二磺酸和蓖麻油酸的碱金属盐或铵盐；发泡稳定剂例如硅氧烷-氧化烯共聚物和其他的有机聚硅氧烷、乙氧基化的烷基酚、乙氧基化的脂肪醇、石蜡油、蓖麻油酯或蓖麻油酸酯、土耳其红油和花生油；以及孔隙调节剂例如石蜡、脂肪醇和二甲基聚硅氧烷。上述具有聚氧亚烷基和氟代烷基作为侧基的低聚丙烯酸酯也适用于改进乳化作用、孔隙结构和/或用于稳定泡沫。所述表面活性物质按组分B）的重量为100%计，通常以0.01重量%至10重量%的量来使用。
为了本发明的目的，填料（特别是增强填料）是通常的有机和无机填料、增强材料、增重剂、用于改进油漆、涂料组合物等的磨损性能的试剂并且所述填料本身是已知的。具体的实例为：无机填料例如含硅的矿物（例如片状硅酸盐，如叶蛇纹石、蛇纹石、角闪石、闪石、纤蛇纹石（chrisotile）和滑石）；金属氧化物例如高岭土、氧化铝、氧化钛和氧化铁；金属盐例如白垩、重晶石；和无机颜料例如硫化镉和硫化锌以及玻璃等。优选使用高岭土（瓷土）、硅酸铝和硫酸钡与硅酸铝的共沉淀物、以及天然的和合成的纤维矿石（例如硅灰石、金属纤维并且特别是各种长度的玻璃纤维），所述纤维可以用胶料进行涂覆。可能的有机填料为例如：碳、三聚氰胺、松香、环戊二烯基树脂和接枝聚合物以及纤维素纤维、聚酰胺、聚丙烯腈、聚氨酯、基于芳族和/或脂族二羧酸酯的聚酯纤维并且特别是碳纤维。
所述无机和有机填料可单独地或作为混合物来使用并且有利地是将其以基于组分A）至C）的重量计0.5重量%至50重量%，优选1重量%至40重量%的量加入反应混合物，而天然和合成纤维的片(mat)、非织造物和织造织物的含量可达到至多80重量%的值。
作为阻燃剂G），一般可使用现有技术已知的阻燃剂。合适的阻燃剂是例如不可结合的溴化物质、溴化酯、溴化醚（lxol）或溴化醇（例如二溴新戊醇、三溴新戊醇和PHT-4-二醇）以及氯化磷酸酯（例如三(2-氯乙基)磷酸酯、三(1,3-二氯丙基)磷酸酯、三甲苯基磷酸酯、三(2,3-二溴丙基)磷酸酯、亚乙基二磷酸四(2-氯乙基)酯、甲膦酸二甲酯、二乙醇氨基甲基膦酸二乙酯以及商品化的包含卤素的阻燃剂多元醇。作为其他液体阻燃剂，可使用磷酸酯或膦酸酯，例如乙膦酸二乙酯（DEEP）、磷酸三乙酯（TEP）、丙基膦酸二甲酯（DMPP）、磷酸二苯甲苯酯（DPK）和其他磷酸酯或膦酸酯。
除了上述阻燃剂外，可使用下列阻燃剂来制备刚性聚氨酯泡沫阻燃剂：无机或有机阻燃剂（例如红磷、包含红磷的制剂、水合氧化铝、三氧化锑、五氧化二砷、聚磷酸铵和硫酸钙）、可膨胀石墨或氰脲酸衍生物（例如三聚氰胺），或者至少两种阻燃剂（例如聚磷酸铵和三聚氰胺）和（如果合适的话）玉米淀粉或聚磷酸铵、三聚氰胺和可膨胀石墨和/或芳族或非芳族聚酯的混合物。
一般而言，已发现有利的是使用基于组分B）计，5重量%至150重量%，优选地为10重量%至100重量%的所提及的阻燃剂。
关于上述其他通常的助剂和添加剂的进一步的信息可见于技术文献，例如J.H.Saunders和K.C.Frisch的专题论文“High Polymers”第XVI卷，Polyurethanes，Parts1和2，Interscience Publishers1962和1964年，或者Kunststoff-Handbuch，Polyurethane，第VII卷，Hanser-Verlag，Munich，Vienna，第1和第2版，1966和1983年。
为了生成本发明的刚性聚氨酯泡沫，将有机和/或改性的有机多异氰酸酯A）、特定的聚酯多元醇B）和（如果合适的话）聚醚多元醇和/或具有至少两个对异氰酸酯有反应活性的基团的其他化合物和（如果合适的话）增链剂和/或交联剂C）进行反应，所述反应中的用量为多异氰酸酯A）的NCO基与组分B）和（如果使用的话）C）以及D）至G）的反应活性氢原子的总和的当量比为1-6:1，优选地为1.1-5:1并且特别是1.2-3.5:1。
所述刚性聚氨酯泡沫有利地使用一步（one-shot）方法来制备，例如使用高压或低压技术，在开放的或封闭的模具（例如金属模具）中进行。将反应混合物连续施用至合适的传送带从而制备板材也是惯常的。
将起始组分在15至90℃，优选地为20至60℃并且特别是20至35℃的温度下混合，然后将其引入到开放的模具，或者（如果合适的话）在高压下将其引入到封闭的模具，或者在连续工作站的情况下，将其施用到容纳反应混合物的带上。如上所指出的，可使用搅拌器或搅拌螺杆的方法机械地进行混合。模具温度有利地为20至110℃，优选地为30至70℃并且特别是40至60℃。
通过本发明的方法生成的刚性聚氨酯泡沫具有15至300g/l，优选地为20至100g/l并且特别是25至60g/l的密度。
使用下列实施例对本发明进行说明。
实施例
制备了各种聚酯多元醇：
一般方法
将二羧酸、脂族或脂环族二醇或它们的烷氧基化物以及较高官能度的多元醇引入到4升的装备有机械搅拌器、温度计和蒸馏柱以及氮气进口管的圆底烧瓶内。在40ppm的四丁醇钛作为催化剂加入之后，将该混合物搅拌并加热至240℃，同时连续地蒸馏出所释放的水。该反应在200mbar下进行。该反应得到具有≤1mg KOH/g的酸值的聚酯醇。
比较实施例1
使用所述一般方法将894.8g邻苯二甲酸酐、597.35g油酸、865.51g二甘醇和289.31g甘油进行反应。得到具有2.2的OH官能度和259mgKOH/g的羟值的聚酯醇。
比较实施例2
使用所述一般方法将953.58g邻苯二甲酸酐、545.65g油酸、884.79g二甘醇和266.81g甘油进行反应。得到具有2.2的OH官能度和237mgKOH/g的羟值的聚酯醇。
比较实施例3
使用可商购得自Invista的基于对苯二甲酸二甲酯并且具有192mgKOH/g的羟值的聚酯醇(Terate7541LO)。
比较实施例4
使用所述一般方法将1428.51g对苯二甲酸、121.46g油酸、1460g二甘醇和57.69g三羟甲基丙烷进行反应。得到具有2.0的OH官能度和228mg KOH/g的羟值的聚酯醇。
比较实施例5
根据所述一般方法将1468.53g对苯二甲酸、62.43g油酸、1500.9g二甘醇和40.7g甘油进行反应。得到具有2.05的OH官能度和238mgKOH/g的羟基值的聚酯醇。
实施例1
根据所述一般方法将1188.95g对苯二甲酸、404.36g油酸、1006.3g二甘醇和384.12g三羟甲基丙烷进行反应。得到具有2.3的OH官能度和246mg KOH/g的羟值的聚酯醇。
实施例2
根据所述一般方法将1307.33g对苯二甲酸、444.57g油酸、897.73g二甘醇和362.34g甘油进行反应。该方法得到具有2.5的OH官能度和239mg KOH/g的羟值的聚酯醇。
储存稳定性的测定结果总结于表1中。
表1：
Figure GDA00003205715000141
表1显示出通过本发明的方法制备的聚酯醇可稳定储藏超过3个月。
比较实施例6和7以及实施例3和4
刚性聚氨酯泡沫的制备（变型1）：
将异氰酸酯和对异氰酸酯有反应活性的组分与发泡剂、催化剂以及所有其他添加剂，以多元醇组分与异氰酸酯组分为100:190的恒定混合比一起发泡。在所有情况下，设置纤维时间(fiber time)恒定为49+/-1秒并且总泡沫密度为33+/-0.5g/l。
多元醇组分：
79重量份的实施例1和2或比较实施例1和2的聚酯醇
6重量份的聚醚醇，所述聚醚醇包含乙二醇和具有2的羟基官能度和200mg KOH/g的羟值的环氧乙烷的醚
13重量份的阻燃剂磷酸三氯异丙基酯（TCPP）
2重量份的稳定剂Tegostab B8443（包含硅氧烷的稳定剂）
15重量份的戊烷S80:20
1.5重量份的水
1.6重量份的乙酸钾（在乙二醇中的47重量%的浓度）
1.2重量份的70%双(2-二甲基氨基乙基)醚
异氰酸酯组分：
190重量份的聚合MDI（得自BASF SE，Ludwigshafen，DE的
Figure GDA00003205715000151
M50）
通过水的含量来实现将泡沫密度设置为33+/-1g/l，并且通过改变双(2-二甲基氨基乙基)醚的含量来将纤维时间设置为49+/-1s。
所述组分如所述的互相进行发泡。如下所述，通过压痕试验测定所得的刚性聚氨酯泡沫的固化度并且通过测定火焰的高度来测量阻燃性。
测定固化度
通过压痕试验测定固化度。为此，在聚苯乙烯杯中混合所述组分后2.5、3、4、5、6和7分钟，使用万能试验机将具有10mm半径的半球形状端部的钢压头压入泡沫中10mm的深度。为此所需的以N表示的最大力量为泡沫固化度的量度。作为刚性聚氨酯泡沫的脆度的量度，测量了在压痕试验中刚性泡沫的表面具有可见的断裂区域的时间点。
测定阻燃性：
根据EN ISO11925-2测量火焰的高度。该结果显示于表2中。
表2
比较实施例6 比较实施例7 实施例3 实施例4
聚酯多元醇，来自： 比较实施例1 比较实施例2 实施例1 实施例2
3分钟后的压痕试验[N] 39 38 50 53
5分钟后的压痕试验[N] 70 71 84 87
火焰高度[cm] 16 18 11 10
从表2中可以看出，通过本发明的方法生成的刚性聚氨酯泡沫显示出改进的固化性能和改进的燃烧性能。
比较实施例8与实施例5和6
刚性聚氨酯泡沫的生成（变型2）：
将异氰酸酯和对异氰酸酯有反应活性的组分与发泡剂、催化剂以及所有其他添加剂，以多元醇组分与异氰酸酯组分为100:190的恒定混合比一起发泡。在所有情况下，设置纤维时间恒定为49+/-1秒并且总泡沫密度为41+/-1g/l。
多元醇组分：
41.5重量份的实施例1和2或比较实施例2的聚酯醇
20重量份的具有约490mg KOH/g的OHN的通过环氧丙烷对作为启动分子的蔗糖/甘油混合物的加成聚合制备的聚醚醇
6重量份的具有约160mg KOH/g的OHN的通过环氧丙烷对作为三羟甲基丙烷的加成聚合制备的聚醚醇
5重量份的聚醚醇，所述聚醚醇包含乙二醇和具有2的羟基官能度和200mg KOH/g的羟值的环氧乙烷的醚
25重量份的阻燃剂磷酸三氯异丙基酯（TCPP）
2.5重量份的稳定剂Niax Silicone L6635（包含硅氧烷的稳定剂）
7.5重量份的戊烷S80:20
2.0重量份的水
1.5重量份的乙酸钾（在乙二醇中的47重量%的浓度）
0.6重量份的双(2-二甲基氨基乙基)醚和四甲基己二胺的1:1的混合物
异氰酸酯组分：
190重量份的聚合MDI（得自BASF SE，Ludwigshafen，DE的
Figure GDA00003205715000161
M50）
通过戊烷的含量来实现将泡沫密度设置为41+/-1g/l，并且通过改变双(2-二甲基氨基乙基)醚和四甲基己二胺的1:1的混合物的比例来将纤维时间设置为49+/-1s。
组分A和B如所述的互相进行发泡。压痕试验和火焰高度的结果显示于表3中。
表3
比较实施例8 实施例5 实施例6
聚酯多元醇，来自： 比较实施例2 实施例1 实施例2
3分钟后的压痕试验[N] 53 61 63
5分钟后的压痕试验[N] 92 101 103
火焰高度[cm] 11 7 10
从表3中可以看出，通过本发明的方法生成的刚性聚氨酯泡沫显示出了改进的固化性能和改进的燃烧性能。
比较实施例9和实施例7
此外，通过双带方法制备了夹层组件。通过提高水的含量至2.6份而不是2份，并且使用11份戊烷而不是7.5份来将泡沫密度设置为30+/-1g/l。此外，通过改变双(2-二甲基氨基乙基)醚和四甲基己二胺的1:1的混合物的比例来将纤维时间设置为49+/-1s。
使用基于比较实施例3的对苯二甲酸二甲酯的比较酯和实施例1的酯来进行所述双带实验。如下所述确定对表面和加工性的评价。
表面缺陷的确定：
通过双带方法产生用于评价表面缺陷的出现次数的试验样品。
使用上述方法测定表面缺陷。为此，如上所述预处理20cm x30cm的泡沫样品并且将其照亮然后拍照。然后将该泡沫的图像数字化并重叠。将数字图像的黑色区域的积分面积除以图像的总面积从而得到表面缺陷的出现次数的测量值。
此外，对刚性聚异氰脲酸酯泡沫的表面性质进行了另外的定性评价，其中除去了1m x2m的泡沫样品的表层然后对表面进行了关于表面缺陷的视觉评价。
加工性的测定：
通过在加工期间检查泡沫的形成来测定加工性。如果形成了在泡沫的表面破裂并因此撕裂该开口的发泡剂的大气泡，则将其标明为“破裂”并且无法以没有问题的方式加工该体系。如果没有观察到这种不能令人满意的现象，则加工是没有问题的。
该结果总结于表4中。
表4
比较实施例9 实施例7
聚酯多元醇，来自： 比较实施例3 实施例1
底部缺陷[%]/视觉评价 16.8%/差 4.8%/良好
加工 破裂 没有问题
表4显示出通过本发明的方法生成的刚性聚氨酯泡沫可更容易地没有问题地制备。
比较实施例10和11与实施例8
实施例
刚性聚氨酯泡沫的制备（变型3）
此外，根据以下的刚性聚氨酯泡沫的制备，通过双带方法来制备试验片材（变型3）。
将异氰酸酯和对异氰酸酯有反应活性的组分与发泡剂、催化剂以及所有其他添加剂，以多元醇组分与异氰酸酯组分为100:170的恒定混合比一起发泡。在所有情况下，设置纤维时间恒定为28+/-1秒并且总泡沫密度为37+/-1g/l。
多元醇组分：
58重量份的实施例的或比较实施例2的聚酯醇
10重量份的聚醚醇，所述聚醚醇包含乙二醇和具有2的羟基官能度和200mg KOH/g的羟值的环氧乙烷的醚
30重量份的阻燃剂磷酸三氯异丙基酯（TCPP）
2重量份的稳定剂Tegostab B（包含硅氧烷的稳定剂）
10重量份的正戊烷
1.6重量份的甲酸（85%）
2.0重量份的甲酸钾（在乙二醇中为36重量%的强度）
0.6重量份的双(2-二甲基氨基乙基)醚（在双丙甘醇中的70重量%）
异氰酸酯组分：
170重量份的聚合MDI（
Figure GDA00003205715000191
M50）
通过戊烷含量的改变来实现将泡沫密度设置为37+/-1g/l，并且通过改变双(2-二甲基氨基乙基)醚的含量来将纤维时间设置为28+/-1s。
组分A和B如所述的互相进行发泡。表面评价和加工性的结果总结于表5中。
表5
比较实施例10 比较实施例11 实施例8
聚酯多元醇，来自： 比较实施例1 比较实施例2 实施例1
底部缺陷[%]/视觉评价 24.2%/差 18.4%/差 3.6%/良好
加工 破裂 破裂 没有问题
表5显示出通过本发明的方法生成的刚性聚异氰脲酸酯泡沫可更容易地没有问题地生成。

Claims (11)

1.一种聚酯多元醇，所述聚酯多元醇包含下列物质酯化的产物：
a)10mol%至70mol%的二羧酸组合物，所述二羧酸组合物包含
a1)100mol%的基于对苯二甲酸的物质，所述物质选自对苯二甲酸、对苯二甲酸二甲酯、聚对苯二甲酸亚烷基酯以及它们的混合物；
b)2mol%至30mol%的一种或多种脂肪酸和/或脂肪酸衍生物；
c)10mol%至70mol%的一种或多种具有2至18个碳原子的脂族或脂环族二醇或它们的烷氧基化物；
d)2mol%至50mol%的较高官能度的多元醇，所述多元醇选自甘油、烷氧基化的甘油、三羟甲基丙烷、烷氧基化的三羟甲基丙烷、季戊四醇和烷氧基化的季戊四醇；
其中每kg聚酯多元醇的至少800mmol的具有≥2.9的OH官能度的多元醇d）进行反应。
2.权利要求1的聚酯多元醇，其中所述二羧酸组合物a）包含大于75mol%的基于对苯二甲酸的物质a1)。
3.权利要求1或2的聚酯多元醇，其中所述脂族或脂环族二醇c）选自乙二醇、二甘醇、丙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、2-甲基-1,3-丙二醇和3-甲基-1,5-戊二醇以及它们的烷氧基化物。
4.权利要求3的聚酯多元醇，其中所述脂族二醇为二甘醇。
5.权利要求1或2的聚酯多元醇，其中所述脂肪酸或脂肪酸衍生物b)为基于可再生的原材料的脂肪酸或脂肪酸衍生物并且选自蓖麻油、蓖麻油酸、羟基改性的油、葡萄籽油、黑枯茗油、南瓜籽仁油、琉璃苣子油、大豆油、小麦胚芽油、油菜籽油、向日葵油、花生油、杏仁油、乳香黄连木油、扁桃油、橄榄油、澳洲坚果油、鳄梨油、沙枣油、芝麻油、***油、榛子油、报春花油、野玫瑰油、红花油、核桃油。
6.权利要求1或2的聚酯多元醇，其中所述脂肪酸或脂肪酸衍生物b)为基于可再生的原材料的脂肪酸或脂肪酸衍生物并且选自多羟基脂肪酸。
7.权利要求1或2的聚酯多元醇，其中所述脂肪酸或脂肪酸衍生物b)为基于可再生的原材料的脂肪酸或脂肪酸衍生物并且选自基于肉豆蔻脑酸、棕榈油酸、油酸、11-十八碳烯酸、岩芹酸、顺9-二十碳烯酸、芥酸、神经酸、亚油酸、α-和γ-亚麻酸、十八碳四烯酸、花生四烯酸、二十碳五烯酸、鰶鱼酸和二十二碳六烯酸的羟基改性的脂肪酸和脂肪酸酯。
8.一种生成刚性聚氨酯泡沫的方法，所述方法通过将下列物质反应而进行：
A）有机和/或改性的有机多异氰酸酯与
B）权利要求1中定义的聚酯多元醇，所述组分B）能够包含最高达50重量%的其他聚酯多元醇；
C）如果合适的话，聚醚醇和/或具有至少两个对异氰酸酯有反应活性的基团的其他化合物并且——如果合适的话——和增链剂和/或交联剂；
D）发泡剂；
E）催化剂和，如果合适的话，
F）其他助剂和/或添加剂；
G）阻燃剂。
9.权利要求8的方法，其中所述多异氰酸酯包括二异氰酸酯。
10.可通过权利要求8或9的方法获得的刚性聚氨酯泡沫。
11.权利要求1的聚酯多元醇用于生成刚性聚氨酯泡沫的用途。
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