KR20190061010A - 폴리올 조성물 - Google Patents

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이레나 아미시-크라우틸로바
기우세페 바이로
폴 쿡슨
프란코이즈 엠. 카사티
엘레나 페라리
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Abstract

본 개시 내용의 구현예는, 캐리어 폴리올 중의 폴리이소시아네이트 중부가 입자의 분산액으로서, 상기 폴리이소시아네이트 중부가 입자는 0.1 내지 10.0 마이크론의 평균 입자 직경을 갖고 분산액은 분산액의 총 중량을 기준으로 5 중량% 내지 50 중량%의 고체 함량을 갖는, 분산액; 및 폴리올 조성물의 총 중량을 기준으로 1 중량% 내지 98 중량%의 폴리올 조성물인 폴리에스터 폴리올을 포함하는, 폴리올 조성물에 관한 것이다.

Description

폴리올 조성물
본 개시 내용의 구현예는 폴리올 조성물에 관한 것이고, 더욱 구체적으로, 구현예는 강성 독립 기포형(closed-cell) 발포체를 형성하는데 이용될 수 있는 폴리올 조성물에 관한 것이다.
발포체는 기체가 액체 물질, 고체 물질 또는 겔 물질에 분산되어 있는 분산액이다. 발포체는 폴리올과 이소시아네이트의 화학 반응에 의해 형성될 수 있다. 발포체는 무엇보다도 침구, 가구, 자동차 시트, 보온재 및 카펫 백킹을 비롯한 여러 가지 다양한 용도로 활용될 수 있다.
본 개시 내용은, 캐리어 폴리올 중의 폴리이소시아네이트 중부가 입자의 분산액으로서, 상기 폴리이소시아네이트 중부가 입자는 0.1 내지 10.0 마이크론의 평균 입자 직경을 가지며 상기 분산액은 분산액의 총 중량을 기준으로 5 중량% 내지 50 중량%의 고체 함량을 갖는, 분산액; 및 폴리올 조성물의 총 중량을 기준으로 1 중량% 내지 98 중량%의 폴리올 조성물인 폴리에스터 폴리올을 포함하는, 폴리올 조성물을 제공한다.
본 개시 내용은 폴리올 조성물; 발포제; 및 폴리이소시아네이트를 포함하는 강성 독립 기포형 발포체 제형을 제공한다.
본 개시 내용은 강성 발포체 제형으로부터 형성된 강성 독립 기포형 발포체를 제공한다.
본 개시 내용은 강성 독립 기포형 발포체 제형을 경화시키는 단계를 포함하는 강성 독립 기포형 발포체를 형성하는 방법을 제공한다.
본 개시 내용의 상기 요약은 본 개시 내용의 각각의 개시된 구현예 또는 모든 실시형태를 설명하기 위한 의도는 아니다. 이하의 설명은 예시적인 구현예를 보다 특정하게 예시한다. 응용 전반에 걸쳐 여러 곳에서, 실시예가 다양한 조합으로 사용될 수 있는 실시예 목록을 통해 지침이 제공된다. 각각의 경우에, 언급된 열거 목록은 대표적인 그룹으로서의 역할 만을 하고, 배제적인 목록으로서 해석되어서는 안 된다.
폴리올 조성물, 폴리올 조성물을 포함하는 강성 독립 기포형 발포체 제형, 및 이로부터 형성된 강성 독립 기포형 발포체가 본원에 개시된다. 폴리올, 예를 들어, 본원에 개시된 폴리올 조성물은 이소시아네이트와 조합되어 강성 독립 기포형 발포체 제형을 형성할 수 있다. 강성 독립 기포형 발포체 제형은 경화되어 강성 독립 기포형 발포체를 형성할 수 있으며, 이는 폴리우레탄 또는 폴리이소시아누레이트로 지칭될 수 있다.
폴리우레탄은 우레탄 연결로 지칭될 수 있는 카바메이트 연결에 의해 접합된 단위들의 사슬을 포함하는 중합체이다. PIR(폴리이소시아누레이트)는 높은 수준의 삼량체화된 이소시아네이트를 가지고 있다.
언급한 바와 같이, 본원에 개시된 강성 독립 기포형 발포체 제형은 강성 독립 기포형 발포체를 형성하는데 이용될 수 있다. 이러한 강성 독립 기포형 발포체는 다양한 용도에 바람직한 특성을 가질 수 있다. 예를 들어, 본원에 개시된 강성 독립 기포형 발포체는 다른 강성 독립 기포형 발포체와 비교하여 개선된, 즉, 감소된 평균 기포 직경을 가질 수 있다. 본원에 개시된 강성 독립 기포형 발포체는 5 중량% 내지 50 중량%의 고체 함량을 갖는 캐리어 폴리올 중의 폴리이소시아네이트 중부가(PIPA) 입자의 분산액을 사용하기 때문에 이러한 감소된 평균 기포 직경은 놀랍다. 예컨대, WO 99/60045에 기술된 바와 같이, 고체 입자를 포함하는 중합체 폴리올을 기초로 한 스티렌 및/또는 스티렌 아크릴로니트릴은 높은 수준의 개방형 기포를 생성하는 것으로 관찰되었다. 높은 수준의 개방형 기포는 명백히 일부 부분에서 기포 파괴 물질로 작용하는, 중합체 폴리올에 기초한 스티렌 및/또는 스티렌 아크릴로니트릴의 고체 함량 때문이다.
또한, 본원에 개시된 강성 독립 기포형 발포체는 다른 강성 독립 기포형 발포체와 비교하여 개선된, 즉 감소된 열 전도성을 가질 수 있다. 이론에 구속되지 않고, 강성 독립 기포형 발포체의 감소된 평균 기포 직경은 다른 강성 독립 기포형 발포체와 비교하여 감소된 열 전도성을 제공하는 것을 도울 수 있는 것으로 여겨진다.
또한, 본원에 개시된 강성 독립 기포형 발포체 제형은 다양한 용도에 바람직한 다수의 경화 특성을 가질 수 있다. 예를 들어, 본원에 개시된 강성 독립 기포형 발포체 제형은 다른 발포체 제형의 경화 특성과 비교하여 필적할만한 크림 시간, 겔 시간 및/또는 고착 건조(tack free) 시간을 가질 수 있다.
폴리올 조성물이 본원에 개시되어 있다. 본원에 사용된 바와 같이, "폴리올"은 유기 분자, 예컨대 1개 분자 당 평균 1.0개 초과의 하이드록실 기를 갖는 폴리에스터를 지칭한다.
본원에 개시된 폴리올 조성물은 캐리어 폴리올 중의 PIPA 입자의 분산액 및 폴리올 조성물의 총 중량을 기준으로 1 중량% 내지 98 중량%의 폴리올 조성물인 폴리에스터 폴리올을 포함한다. 분산액은 캐리어 폴리올 및 고체 입자, 즉, 이에 분산된 PIPA 입자를 포함한다.
캐리어 폴리올 중의 PIPA 입자의 분산액은 다수의 공정에 의해 형성될 수 있으며; 이러한 공정은 각각이 본원에 참조로써 포함된 WO2015/038825 및 WO2015/038826에 기술되어 있다. 일례로, 캐리어 폴리올 중의 PIPA 입자의 분산액은 80 미만의 수 평균 이소시아네이트-반응성 수소 함유 화합물을 갖는 낮은 당량의 이소시아네이트-반응성 수소 함유 화합물 당량과 225 미만의 수 이소시아네이트 당량을 갖는 폴리이소시아네이트의 반응 생성물로서 형성될 수 있고, 이는 캐리어 폴리올 중의 하이드록실 기의 총량을 기준으로 적어도 50%의 2차 하이드록실 기를 갖는 200 내지 2000의 수 평균 하이드록실 당량을 갖는 캐리어 폴리올 중에 분산된 반응 생성물로서 형성될 수 있다. 반응은 제자리에서 수행될 수 있으며, 예컨대, 낮은 당량의 이소시아네이트-반응성 수소 함유 화합물 및 폴리이소시아네이트 반응물은 캐리어 폴리올 중에 분산되거나 용해되고, 이 중 낮은 당량의 이소시아네이트-반응성 수소 함유 화합물 및 캐리어 폴리올 둘 모두 중의 하이드록실 기는 폴리이소시아네이트 중의 이소시아네이트 기와 반응한다. 캐리어 폴리올과 폴리이소시아네이트 간의 반응은 그래프팅을 초래할 수 있다. 그래프팅은 캐리어 폴리올 중의 PIPA 입자의 분산액을 안정화시키는 것을 도울 수 있다. 그러나, 과도한 양 또는 그래프팅은 분산된 중합체 상을 거의 함유하지 않거나 전혀 함유하지 않는 고점성의 생성물을 생성할 수 있다. 따라서, 캐리어 폴리올 중의 PIPA 입자의 분산액을 형성할 때, 반응, 예컨대 폴리우레탄 또는 폴리우레탄-우레아 결합을 형성하는 반응은 그래프팅 반응과 균형을 이룰 수 있다. 이러한 균형은 캐리어 폴리올보다 이소시아네이트 기에 대해 더욱 반응성이면서 충분한 양의 그래프팅을 여전히 제공하여 안정한 분산액을 형성하는 낮은 당량의 이소시아네이트-반응성 수소 함유 화합물을 선택하고, 예컨대 선택적으로 촉매 선택 및 반응물 중의 촉매 농도 및/또는 분산액을 위한 안정화제를 통해 달성될 수 있다.
캐리어 폴리올 중의 PIPA 입자의 분산액은 분산액의 총 중량을 기준으로 5 중량% 내지 50 중량%의 고체 함량을 가질 수 있다. 5 중량% 내지 50 중량%의 모든 개별적인 값 및 하위 범위가 포함되며; 예컨대, 캐리어 폴리올 중의 PIPA 입자의 분산액은, 예컨대 PIPA 입자 및 캐리어 폴리올의 중량의 합인, 캐리어 폴리올 중의 PIPA 입자의 분산액의 총 중량을 기준으로 5 중량%, 10 중량%, 또는 15 중량%의 하한부터 50 중량%, 45 중량%, 또는 40 중량%의 상한까지의 고체 함량을 가질 수 있다. 즉, 고체 함량은 분산액의 총 중량%로서 PIPA 입자의 중량을 지칭한다. PIPA 입자의 중량은 예를 들어, 당 업계에 공지된 방법에 따라 결정된 산출 중량일 수 있다.
PIPA 입자는 0.1 내지 10.0 마이크론의 평균 입자 직경을 가질 수 있다. 0.1 내지 10.0 마이크론의 모든 개별적인 값 및 하위 범위가 포함되며; 예컨대, PIPA 입자는 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.8, 1.0, 또는 1.5 마이크론의 하한 범위부터 10.0, 9.0, 8.0, 7.0, 6.0, 5.0, 4.5, 4.0 또는 3.5의 상한 범위까지의 평균 입자 직경을 가질 수 있다. 본 개시 내용의 하나 이상의 구현예는 적어도 90 중량%의 PIPA 입자가 0.1 내지 5.0 마이크론의 평균 입자 직경을 가질 수 있음을 제공하며; 예컨대, 90 중량%, 91 중량%, 92 중량%, 93 중량%, 94 중량%, 95 중량%, 또는 훨씬 더 큰 중량%의 PIPA 입자는 0.1 내지 5.0 마이크론의 평균 입자 직경을 가질 수 있다.
본 개시 내용의 하나 이상의 구현예는 캐리어 폴리올 중의 PIPA 입자의 분산액이 낮은 당량의 이소시아네이트-반응성 수소 함유 화합물과 폴리이소시아네이트의 반응 생성물로서 형성될 수 있음을 제공한다. 본 개시 내용의 하나 이상의 구현예는 낮은 당량의 이소시아네이트-반응성 수소 함유 화합물이 폴리올인 것을 제공한다. 본 개시 내용의 하나 이상의 구현예는 낮은 당량의 이소시아네이트-반응성 수소 함유 화합물이 80 g/mol 이하의 수 평균 이소시아네이트-반응성 수소 당량을 갖는 것을 제공한다. 예를 들어, 낮은 당량의 이소시아네이트-반응성 수소 함유 화합물은 50 내지 80 g/mole의 수 평균 이소시아네이트-반응성 수소 당량을 가질 수 있다. 본 개시 내용의 하나 이상의 구현예는 낮은 당량의 이소시아네이트-반응성 수소 함유 화합물이 80 미만의 수 평균 이소시아네이트-반응성 수소 당량을 갖는 것을 제공한다. 수 평균 하이드록실 당량은 분자량과 평균 작용가, 즉 분자량을 평균 작용가로 나눈 몫으로서 계산될 수 있다. 이러한 평균 작용가는 이소시아네이트-반응성 수소의 총 몰 및 폴리올의 총 몰의 몫으로서 계산될 수 있다. 본 개시 내용의 하나 이상의 구현예는 낮은 당량의 이소시아네이트-반응성 수소 함유 화합물이 분자 당 2 내지 6개의 이소시아네이트-반응성 수소, 예컨대, 하이드록실 기 및/또는 아민, 기를 포함할 수 있음을 제공한다. 본 개시 내용의 하나 이상의 구현예는 낮은 당량의 이소시아네이트-반응성 수소 함유 화합물이 분자 당 2 내지 6개의 아민 기를 포함할 수 있음을 제공한다.
캐리어 폴리올 중의 PIPA 입자의 분산액을 형성할 때, 낮은 당량의 이소시아네이트-반응성 수소 함유 화합물은 예컨대, 작은 물방울 형태로 캐리어 폴리올 중에 분산될 수 있다. 사용된 낮은 당량의 이소시아네이트-반응성 수소 함유 화합물의 양은 반응 혼합물에 제공된 이소시아네이트 기를 소비하기에 충분할 수 있다. 예를 들어, 캐리어 폴리올 중의 PIPA 입자의 분산액을 형성하기 위한 폴리이소시아네이트 지수는 이소시아네이트 기의 1 당량 당 낮은 당량의 이소시아네이트-반응성 수소 함유 화합물의 하이드록실 기의 당량에 대해 30 내지 200일 수 있다. 30 내지 200의 모든 개별적인 값 및 하위 범위가 포함되며; 예컨대, 캐리어 폴리올 중의 PIPA 입자의 분산액을 형성하기 위한 폴리이소시아네이트 지수는 이소시아네이트 기의 1 당량 당 낮은 당량의 이소시아네이트-반응성 수소 함유 화합물의 하이드록실 기의 당량에 대해 30, 40, 50, 또는 60의 하한부터 200, 175, 150, 120, 110, 또는 105의 상한까지일 수 있다. 폴리이소시아네이트 지수는 반응 혼합물 중의 이소시아네이트-반응성 수소의 총 당량을 나눈 값을 100배한, 캐리어 폴리올 중의 PIPA 입자의 분산액을 형성하기 위한 반응 혼합물 중의 이소시아네이트 당량으로서 결정될 수 있다. 즉, 폴리이소시아네이트 지수는 반응 혼합물에 존재하는 이소시아네이트-반응성 수소 원자에 대한 이소시아네이트-기의 비율이며, 퍼센트로 주어진다.
캐리어 폴리올 중의 PIPA 입자의 분산액을 형성할 때, 낮은 당량의 이소시아네이트-반응성 수소 함유 화합물은 캐리어 폴리올의 100 중량부에 대해 1 중량부 내지 50 중량부, 예컨대, 2 중량부 내지 30 중량부, 또는 2 중량부 내지 25 중량부 등의 양으로 사용될 수 있다. 1 중량부 내지 50 중량부의 모든 개별적인 값 및 하위 범위가 포함되며; 예컨대, 낮은 당량의 이소시아네이트-반응성 수소 함유 화합물은 캐리어 폴리올의 100 중량부에 대해 1, 2, 3, 또는 4 중량부의 하한부터 50, 40, 30, 20, 15, 10, 또는 7 중량부의 상한까지의 양으로 사용될 수 있다.
낮은 당량의 이소시아네이트-반응성 수소 함유 화합물의 예는 에틸렌 글리콜, 다이에틸렌 글리콜, 트라이에틸렌 글리콜, 1,3-프로판 디올, 1,2-프로판 디올, 다이프로필렌 글리콜, 트라이프로필렌 글리콜, 글리세린, 트라이메틸올프로판, 트라이메틸올에탄, 펜타에리트리톨, 에리트리톨, 수크로스, 올아민, 예컨대, 트라이에탄올아민 및 다이에탄올아민, 및 이들의 조합을 포함하지만, 이에 제한되지는 않는다.
언급한 바와 같이, 캐리어 폴리올 중의 PIPA 입자의 분산액은 낮은 당량의 이소시아네이트-반응성 수소 함유 화합물과 폴리이소시아네이트의 반응 생성물로서 형성될 수 있다. 본 개시 내용의 하나 이상의 구현예는 폴리이소시아네이트가 50 g/mole 내지 225 g/mole의 수 평균 이소시아네이트 당량을 갖는 것을 제공한다. 50 내지 225 g/mole의 모든 개별적인 값 및 하위 범위가 포함되며; 예컨대, 폴리이소시아네이트는 50, 55, 60, 65, 또는 70 g/mole의 하한부터 225, 200, 175, 또는 150 g/mole의 상한까지의 수 평균 이소시아네이트 당량을 가질 수 있다. 폴리이소시아네이트는 방향족, 지환족, 또는 지방족 폴리이소시아네이트일 수 있다. 폴리이소시아네이트의 예는 m-페닐렌 다이이소시아네이트(MDI), 톨루엔 다이이소시아네이트(TDI), 헥사메틸렌 다이이소시아네이트(HDI), 테트라메틸렌 다이이소시아네이트, 사이클로헥산 다이이소시아네이트, 헥사히드로톨루엔 다이이소시아네이트, 나프틸렌 다이이소시아네이트, 비스(이소시아나토메틸)사이클로헥산, 및 이들의 조합을 포함하지만, 이에 제한되지는 않는다. 본 개시 내용의 하나 이상의 구현예는 폴리이소시아네이트가 예컨대 The Dow Chemical Company로부터 VORANATE 및 ISONATE의 상표명으로 판매되는 TDI 및/또는 MDI를 포함한다는 것을 제공한다. 예로서, 폴리이소시아네이트는 TDI 또는 MDI의 상이한 이성질체의 혼합물, 예컨대 60% 내지 85%의 TDI의 2,4'-이성질체 및 15% 내지 40%의 TDI의 2,6 '이성질체를 포함하는 혼합물을 포함할 수 있다.
PIPA 입자의 분산액은 캐리어 폴리올을 포함한다. 캐리어 폴리올은 그 중에서도 폴리에터, 폴리에스터, 폴리카보네이트, 부타디엔의 중합체, 아크릴레이트 폴리올, 또는 이들의 조합일 수 있다. 예를 들어, 캐리어 폴리올은 그 중에서도, 본원에 기술된 폴리에스터 폴리올 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 본 개시 내용의 하나 이상의 구현예는 캐리어 폴리올이 폴리에터 폴리올인 것을 제공한다. 예를 들어, 캐리어 폴리올은 폴리에터 폴리올, 예를 들면, 프로필렌 옥시드 동종중합체 또는 프로필렌 옥시드와 에틸렌 옥시드의 공중합체일 수 있다. "폴리에터"는 2개 이상의 에터 결합을 포함하는 화합물, 예컨대 폴리올을 지칭한다. 캐리어 폴리올은 600 내지 12000의 평균 분자량을 가질 수 있다. 600 내지 12000의 모든 개별적인 값 및 하위 범위가 포함되며; 예컨대, 캐리어 폴리올은 600, 700, 800, 900, 또는 1000의 하한부터 12000, 11000, 10000, 9000, 8000, 7000, 6000, 5000, 4500, 또는 4000의 상한까지의 평균 분자량을 가질 수 있다. 캐리어 폴리올은 25 mg KOH/g 내지 350 mg KOH/g의 하이드록실 수를 갖는다. 25 mg KOH/g 내지 350 mg KOH/g의 모든 개별적인 값 및 하위 범위가 포함되며; 예컨대, 캐리어 폴리올은 25, 30, 또는 35 mg KOH/g의 하한부터 350, 300, 250, 200, 또는 150 mg KOH/g의 상한까지의 하이드록실 수를 가질 수 있다. 캐리어 폴리올은 200 g/mole 내지 2000 g/mole의 수 평균 하이드록실 당량을 가질 수 있다. 200 내지 2000 g/mole의 모든 개별적인 값 및 하위 범위가 포함되며; 예컨대, 캐리어 폴리올은 200, 250, 400, 또는 800 200 g/mole의 하한부터 2000, 1900, 1800, 1700, 1600, 1500, 1400, 1300, 또는 1250 g/mole의 상한까지의 수 평균 하이드록실 당량을 가질 수 있다.
본 개시 내용의 하나 이상의 구현예는 캐리어 폴리올이 캐리어 폴리올의 하이드록실의 총 수를 기준으로 50% 내지 100%의 2차 하이드록실을 포함한다는 것을 제공한다. 50% 내지 100%의 모든 개별적인 값 및 하위 범위가 포함되며; 예컨대, 캐리어 폴리올은 캐리어 폴리올의 하이드록실의 총 수를 기준으로 50%, 55%, 60%, 또는 96%의 하한부터 100%, 99%, 또는 98%의 상한까지의 2차 하이드록실을 포함할 수 있다. 캐리어 폴리올의 비-2차 하이드록실은 1차 하이드록실일 수 있다. 캐리어 폴리올을 형성하기 위한 촉매의 선택은 생성된 캐리어 폴리올 중에 존재하는 2차 및/또는 1차 하이드록실 기의 퍼센트에 영향을 미칠 수 있다. 예를 들어, 프로필렌 옥시드의 동종중합체 중의 하이드록실 기의 총 양을 기준으로, 알칼리 금속 촉매로 제조된 프로필렌 옥시드 기재 동종중합체는 2% 미만의 1차 하이드록실 기를 포함할 수 있는 반면, 이중 금속 시아나이드 촉매 복합체를 사용하여 제조된 프로필렌 옥시드 기재 동종중합체는 약 8% 이하의 1차 하이드록실 기를 가질 수 있다. 본 개시 내용의 하나 이상의 구현예는 캐리어 폴리올이 캐리어 폴리올의 하이드록실의 총 수를 기준으로, 900 g/mole 내지 1350 g/mole의 수 평균 하이드록실 당량 및 95% 내지 100%의 2차 하이드록실 기를 갖는 폴리옥시프로필렌 동종중합체인 트라이올인 것을 제공한다.
캐리어 폴리올은 2.0 내지 6.0의 공칭(nominal) 하이드록실 작용가를 가질 수 있다. 2.0 내지 6.0의 모든 개별적인 값 및 하위 범위가 포함되며; 예컨대, 캐리어 폴리올은 2.0, 2.2, 2.5, 2.7, 또는 2.9의 하한부터 6.0, 5.5, 5.0, 또는 4.2의 상한까지의 공칭 하이드록실 작용가를 가질 수 있다.
캐리어 폴리올은 프로필렌 옥시드를 포함하는 동종중합체 또는 공중합체인 폴리에터 폴리올일 수 있다. 예를 들어, 캐리어 폴리올은 프로필렌 옥시드의 중합체일 수 있다. 공중합체의 예는, 예컨대 공중합체의 총 중량을 기준으로 0.5 중량% 내지 30 중량%의 폴리옥시 에틸렌 함량을 갖는 폴리옥시프로필렌-폴리옥시 에틸렌 공중합체를 형성하기 위한, 프로필렌 옥시드와 에틸렌 옥시드의 혼합물을 중합하여 제조된 프로필렌 옥시드와 에틸렌 옥시드의 랜던 공중합체를 포함하지만 이에 제한되지는 않는다. 0.5 중량% 내지 30 중량%의 모든 개별적인 값 및 하위 범위가 포함되며; 예컨대, 폴리옥시프로필렌-폴리옥시 에틸렌 공중합체는 공중합체의 총 중량을 기준으로 0.5, 1.0, 2.0, 또는 5.0 중량%의 하한부터 30, 28, 25, 20, 또는 15 중량%의 상한까지의 폴리옥시 에틸렌 함량을 가질 수 있다. 본 개시 내용의 하나 이상의 구현예는 공중합체가 프로필렌 옥시드와 에틸렌 옥시드 중 하나의 중합된 하나 이상의 내부 블록 및 다른 프로필렌 옥시드 및 에틸렌 옥시드의 말단 블록을 함유하는 블록 공중합체를 포함하는 것을 제공한다. 말단 블록은 공중합체의 총 중량을 기준으로 0.5 중량% 내지 30 중량%일 수 있다. 0.5 중량% 내지 30 중량%의 모든 개별적인 값 및 하위 범위가 포함되며; 예컨대, 말단 블록은 공중합체의 총 중량을 기준으로 0.5, 1.0, 2.0, 또는 5.0 중량%의 하한부터 30, 28, 25, 20, 또는 15 중량%의 상한까지일 수 있다. 본 개시 내용의 하나 이상의 구현예는 캐리어 폴리올이 공중합체의 총 중량을 기준으로 80 중량% 내지 99.5 중량%의 폴리옥시프로필렌 및 0.5 중량% 내지 20 중량%의 폴리옥시에틸렌을 갖고, 공중합체의 하이드록실의 총 수를 기준으로 900 g/mole 내지 1350 g/mole의 수 평균 하이드록실 당량 및 95% 내지 100%의 2차 하이드록실 기를 갖는 공중합체, 예컨대 랜덤 공중합체 또는 블록 공중합체인 트라이올이다.
캐리어 폴리올은 하나 이상의 개시제의 존재 하에 프로필렌 옥시드, 에틸렌 옥시드, 및/또는 부틸렌 옥시드를 중합하여 제조될 수 있다. 개시제는 적어도 2개의 옥시알킬화가능한 수소 원자를 포함할 수 있다. 하이드록실 기, 1차 아민 기, 2차 아민 기, 및 티올 기는 옥시알킬화가능한 수소 원자를 함유하는 기의 예이다. 개시제의 예로는 글리세린, 물, 에틸렌 글리콜, 프로판 디올, 다이에틸렌 글리콜, 다이프로필렌 글리콜, 트라이에틸렌 글리콜, 트라이프로필렌 글리콜, 사이클로헥산다이메탄올, 메틸 아민, 에틸 아민 글리세린, 트라이메틸올프로판, 트라이메틸올에탄, 펜타에리트리톨, 에리트리톨, 수크로스, 솔비톨, 만니톨, 다이에탄올아민, 모노에탄올아민, 트라이에탄올아민, 에틸렌 다이아민, 톨루엔 다이아민, 프로판 다이아민, 및 이들의 조합을 포함하지만 이에 제한되지는 않는다.
하나 이상의 추가의 성분이 캐리어 폴리올 중의 PIPA 입자의 분산액을 형성하는데 사용될 수 있다. 이러한 추가 성분이 예컨대 WO2015/038825 및 WO2015/038826에서 기술될 수 있다. 본 개시 내용의 하나 이상의 구현예는 하나 이상의 추가의 성분이 안정화제 및/또는 물을 포함하는 것을 제공한다.
예로서, 캐리어 폴리올 중의 PIPA 입자의 분산액을 형성하는 것은 배치 공정, 반(semi)-배치 공정, 연속 공정, 또는 이들의 조합으로 수행될 수 있다. 캐리어 폴리올, 폴리이소시아네이트, 낮은 당량의 이소시아네이트-반응성 수소 함유 화합물이 반응 혼합물에 임의의 순서로 첨가될 수 있다. 예를 들어, 캐리어 폴리올 중의 PIPA 입자의 분산액을 형성하기 위해, 낮은 당량의 이소시아네이트-반응성 수소 함유 화합물과 폴리이소시아네이트와의 반응이 캐리어 폴리올의 존재 하에 발생할 수 있거나, 캐리어 폴리올과 폴리이소시아네이트 사이의 예비-반응이 수행될 수 있고 이후 낮은 당량의 이소시아네이트-반응성 수소 함유 화합물이 첨가될 수 있다. 예를 들어, 예비-반응 혼합물을 형성할 때, 공정은 225 미만의 평균 이소시아네이트 당량을 갖는 폴리이소시아네이트의 1 중량부 내지 50 중량부 및 적어도 200 g/mole의 수 평균 하이드록실 당량 및 적어도 80%의 2차 하이드록실 기를 갖는 캐리어 폴리올의 100 중량부를 조합하는 단계를 포함할 수 있다. 폴리이소시아네이트는 혼합되는 동안 폴리에터 폴리올과 반응하여 미반응 캐리어 폴리올, 미반응 폴리이소시아네이트, 및 캐리어 폴리올과 폴리이소시아네이트의 하나 이상의 이소시아네이트 기-함유 부가물을 함유하는 예비-반응 혼합물이 생성될 수 있다. 그 다음, 80 g/mole 미만의 당량을 함유하는 수 평균 이소시아네이트-반응성 수소를 갖는 낮은 당량의 이소시아네이트-반응성 수소 함유 화합물 및 선택적으로 추가의 폴리이소시아네이트가 예비-반응 혼합물에 분산될 수 있고, 예컨대, 낮은 당량의 이소시아네이트-반응성 수소 함유 화합물이 예비-반응 혼합물 중의 이소시아네이트 기를 소비하도록 제공될 수 있다. 예를 들어, 1 내지 30부의 낮은 당량의 이소시아네이트-반응성 수소 함유 화합물이 첨가될 수 있다. 낮은 당량의 이소시아네이트-반응성 수소 함유 화합물이 이소시아네이트 기와 반응하여 캐리어 폴리올 중에 분산된 PIPA 입자를 형성할 수 있다. 예비-반응은 액체 캐리어 폴리올 및 폴리이소시아네이트를 혼합 헤드에서 함께 연속적으로 가져와서 혼합물을 형성하여 관형 반응기에 연속적으로 도입됨으로써 형성될 수 있고, 낮은 당량의 이소시아네이트-반응성 수소 함유 화합물 및 선택적인 추가의 폴리이소시아네이트가 관형 반응기의 하류에 첨가될 수 있다.
캐리어 폴리올 중의 PIPA 입자의 분산액의 형성 반응은 15℃ 내지 150℃의 반응 온도에서 수행될 수 있다. 15℃ 내지 150℃의 모든 개별적인 값 및 하위 범위가 포함되며; 예컨대, 반응 온도는 15℃ 또는 20℃의 하한부터 150℃ 또는 130℃의 상한까지일 수 있다. 반응 온도를 유지하기 위해 냉각을 이용할 수 있다.
본원에 개시된 폴리올 조성물은 폴리올 조성물의 총 중량을 기준으로 폴리올 조성물의 1 중량% 내지 98 중량%인 폴리에스터 폴리올을 포함한다. 폴리올 조성물의 1 중량% 내지 98 중량%의 모든 개별적인 값 및 하위 범위가 포함되며; 예컨대, 폴리에스터 폴리올은 폴리올 조성물의 총 중량을 기준으로 1, 3, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 32, 35, 또는 40 중량%의 하한부터 98, 95, 90, 85, 80, 75, 70, 68, 65, 60, 55, 50, 또는 45 중량%의 상한까지의 폴리올 조성물일 수 있다. 본 개시 내용의 하나 이상의 구현예는 폴리에스터 폴리올이 제1 폴리에스터 폴리올, 제2 폴리에스터 폴리올, 및 제1 폴리에스터 폴리올과 제2 폴리에스터 폴리올의 조합으로부터 선택되는 것을 제공한다. 예를 들어, 제1 폴리에스터 폴리올은 폴리올 조성물의 총 중량을 기준으로 1 중량% 내지 98 중량%의 폴리올 조성물일 수 있고; 제2 폴리에스터 폴리올은 폴리올 조성물의 총 중량을 기준으로 1 중량% 내지 98 중량%의 폴리올 조성물일 수 있거나; 제1 폴리에스터 폴리올 및 제2 폴리에스터 폴리올의 조합은 폴리올 조성물의 총 중량을 기준으로 1 중량% 내지 98 중량%의 폴리올 조성물일 수 있다.
"폴리 에스터"는 예컨대 2 개 이상의 에스터 결합을 포함하는 폴리올과 같은 화합물을 지칭한다. 본원에 기술된 폴리에스터 폴리올, 예컨대 제1 폴리에스터 폴리올 및/또는 제2 폴리에스터 폴리올은 하나 이상의 반복적인 구성 단위의 일부로서 장쇄 지방족 기를 함유할 수 있다. 하나 이상의 구현예에서, 장쇄 지방족 기를 함유하는 구성 단위는 이염기산, 또는 이의 에스터로부터 유도될 수 있다. 하나 이상의 구현예에서, 폴리에스터 폴리올은 다른 구성 단위, 예컨대, 하나 이상의 디올로부터 유도된 구성 단위를 함유할 수 있으며, 이는 이염기산/에스터와 반응하여 폴리에스터 폴리올을 형성할 수 있다.
폴리에스터 폴리올은 다수의 공정에 의해 형성될 수 있다. 예를 들어, 폴리에스터 폴리올은 다른 것들 중에서, 단쇄 디올, 이염기산 및/또는 이의 에스터, 트라이올 예컨대 글리세롤 또는 트라이메틸프로판, 및/또는 테트롤 예컨대 쿼드롤을 포함하는 반응 혼합물로부터 형성될 수 있다. 폴리에스터 폴리올은 축합 반응에 의해 형성될 수 있다. 산 및/또는 에스터의 예로는 1,11-운데칸디온산, 1,12-도데칸디온산, 1,13-트라이데칸디온산, 1,14-테트라데칸디온산, 1,15-펜타데칸디온산, 1,16-헥사데칸디온산, 1,17-헵타데칸-디온산, 1,18-옥타데칸디온산, 1,19-노나데칸디온산, 1,20-이코산디온산, 1,21-헤니코산디온산, 1,22-도코산디온산, 1,23-트라이코산디온산, 1,24-테트라코산디온산, 또는 이의 임의의 에스터, 또는 이들의 조합을 포함하지만 이에 한정되지는 않는다. "단쇄 디올"은 1 내지 18개의 탄소 원자를 갖는 디올을 지칭한다. 하나 이상의 구현예에서, 단쇄 디올은 C.sub.2-18 하이드로카빌렌 디올이며, 상기 하이드로카빌렌 기의 하나 이상의 포화된 탄소 원자는 선택적으로 산소, 질소, 황, 또는 규소로 치환된다. 일부 다른 구현예에서, 단쇄 디올은 에틸렌 글리콜, 다이에틸렌 글리콜, 트라이에틸렌 글리콜, 테트라에틸렌 글리콜, 펜타에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 다이프로필렌 글리콜, 트라이프로필렌 글리콜, 테트라프로필렌 글리콜, 1,3-프로판디올, 1,3-부탄디올, 1,4-부탄디올, 네오펜틸 글리콜, 1,5-펜탄디올, 1,6-헥산디올, 1,4-사이클로헥산-다이메탄올, 하이드로퀴논 비스(2-하이드록시에틸)에터, 또는 p-다이-(2-하이드록시에톡실)벤젠, 또는 이들의 조합이다.
폴리에스터 폴리올은 예컨대, 블록 공중합체와 같은 블록을 포함할 수 있다. 블록의 예는 아크릴 중합체, 폴리아미드, 폴리카바메이트, 폴리우레아, 폴리안하이드라이드, 치환된 폴리비닐 중합체, 폴리카보네이트, 또는 이의 임의의 공중합체를 포함하지만 이에 제한되지는 않는다.
제1 폴리에스터 폴리올은 2.0 내지 2.8의 평균 작용가를 가질 수 있다. 2.0 내지 2.8의 모든 개별적인 값 및 하위 범위가 포함되며; 예컨대, 제1 폴리에스터 폴리올은 2.0 또는 2.1의 하한부터 2.8 또는 2.7의 상한까지의 평균 작용가를 가질 수 있다. 이러한 평균 작용가는 OH의 총 몰 및 폴리올의 총 몰의 몫으로서 계산될 수 있다. 제1 폴리에스터 폴리올은 215 mg KOH/g 내지 255 mg KOH/g의 하이드록실 수를 가질 수 있다. 215 내지 255 mg KOH/g 의 모든 개별적인 값 및 하위 범위가 포함되며; 예컨대, 제1 폴리에스터 폴리올은 215, 220, 또는 225 mg KOH/g의 하한부터 255, 250, 또는 245 mg KOH/g의 상한까지의 하이드록실 수를 가질 수 있다.
제2 폴리에스터 폴리올은 2.4 내지 3.5의 평균 작용가를 가질 수 있다. 2.4 내지 3.5의 모든 개별적인 값 및 하위 범위가 포함되며; 예컨대, 제2 폴리에스터 폴리올은 2.4 또는 2.7의 하한부터 3.5 또는 3.3의 상한까지의 평균 작용가를 가질 수 있다. 제2 폴리에스터 폴리올은 295 mg KOH/g 내지 335 mg KOH/g의 하이드록실 수를 가질 수 있다. 295 내지 335 mg KOH/g의 모든 개별적인 값 및 하위 범위가 포함되며; 예컨대, 제2 폴리에스터 폴리올은 295, 300, 또는 305 mg KOH/g의 하한부터 335, 330, 또는 325 mg KOH/g의 상한까지의 하이드록실 수를 가질 수 있다.
본원에 개시된 폴리올 조성물은 계면활성제를 포함할 수 있다. 계면활성제의 예로는, 실리콘-기반 화합물, 예컨대 실리콘 오일 및 오르가노실리콘-폴리에터 공중합체, 예컨대 폴리다이메틸 실록산 및 폴리다이메틸실록산-폴리옥시알킬렌 블록 공중합체, 예를 들어 폴리에터 개질된 폴리다이메틸 실록산 및 이들의 조합을 포함한다. 계면활성제의 예로는 실리카 입자 및 실리카 에어로졸 분말, 및 유기 계면활성제 예컨대 노닐페놀 에톡실레이트를 포함한다. 계면활성제는 상업적으로 입수가능하고, 그 중에서도, NIAXTM, DABCO™, 및 TEGOSTAB™과 같은 상표명 하에 이용가능한 것들을 포함한다. 본 개시 내용의 일부 구현예는 계면활성제가 사용될 때, 폴리올 조성물의 총 폴리올 100부 당 0.1부 내지 3.0부인 것을 제공한다. 0.1부 내지 3.0부의 모든 개별적인 값 및 하위 범위가 포함되며; 예컨대, 계면활성제는 폴리올 조성물의 총 폴리올의 100부 당 0.1, 0.2, 또는 0.3부의 하한부터 3.0, 2.5, 또는 2.0부의 상한일 수 있다.
본원에 개시된 폴리올 조성물은 촉매를 포함할 수 있다. 촉매는 아민 촉매, 금속 촉매 및 이들의 조합일 수 있다. 아민 촉매의 예로는 그 중에서도 펜타메틸다이에틸렌-트라이아민, 트라이에틸아민, 트라이부틸 아민, 다이메틸에탄올아민, N,N,N',N'-테트라-메틸에틸렌다이아민, 다이메틸벤질아민, N,N,N',N'-테트라메틸부탄다이아민, 다이메틸사이클로헥실아민, 트라이에틸렌다이아민, 및 이들의 조합을 포함할 수 있지만 이에 제한되지는 않는다. 금속 촉매의 예로는 그 중에서도 유기 카복실산의 주석(II) 염, 예컨대, 주석(II) 다이아세테이트, 주석(II) 다이옥타노에이트, 주석(II) 다이에틸헥사노이에트, 주석 함유(stannous) 옥타노에이트, 및 주석(II) 다이루아레이트, 및 유기 카복실산의 다이알킬틴(IV) 염, 예컨대, 다이부틸틴 다이아세테이트, 다이부틸틴 다이루아레이트, 다이부틸틴 말리에이트 및 다이옥틸틴 다이아세테이트, 및 이들의 조합을 포함한다. 촉매가 상업적으로 이용가능하며, 다른 것들 중에서도 NIAXTM, POLYCAT™, 및 DABCO™와 같은 상표명 하에 이용가능한 것들을 포함한다. 본 개시 내용의 하나 이상의 구현예는 촉매가 적어도 하나의 아민 및 금속 염의 조합일 수 있는 것을 제공한다.
본 개시 내용의 구현예는 촉매가 폴리올 조성물의 총 폴리올의100부 당 0.04부 내지 8.00부일 수 있는 것을 제공한다. 0.04부 내지 8.00부의 모든 개별적인 값 및 하위 범위가 포함되며; 예컨대, 촉매는 폴리올 조성물의 총 폴리올의 100부 당 0.04, 0.07, 또는 0.09부의 하한부터 8.00, 7.50, 또는 7.00부의 상한까지일 수 있다.
본원에 개시된 폴리올 조성물은 난연제를 포함할 수 있다. 다수의 난연제가 당업자에게 공지되어 있다. 난연제의 예로는 트리스(2-클로로이소프로필)-포스페이트가 있다. 난연제가 사용될 때, 폴리올 조성물의 총 폴리올의100부 당 4.0부 내지 15.0부일 수 있다. 4.0부 내지 15.0부의 모든 개별적인 값 및 하위 범위가 포함되며; 예컨대, 난연제는 폴리올 조성물의 총 폴리올의 100부 당 4.0, 4.5, 또는 5.0의 하한부터 15.0, 14.5, 또는 14.0부의 상한까지일 수 있다.
본원에 개시된 폴리올 조성물은 하나 이상의 추가의 성분일 수 있다. 상이한 추가 성분 및/또는 추가 성분의 상이한 양이 다양한 응용에 사용될 수 있다. 추가 성분의 예는 그 중에서도 액체 및/또는 고체 안료, 착색제, 가교제, 충전제, 쇄 연장제, 항산화제, 표면 개질제, 생물학적 방염제, 이형제 및 이들의 조합을 포함한다.
본 개시 내용의 하나 이상의 구현예는 강성 독립 기포형 발포체 제형을 제공한다. 강성 독립 기포형 발포체 제형은 본원에 개시된 폴리올 조성물, 발포제, 및 폴리이소시아네이트를 포함할 수 있다.
강성 독립 기포형 발포체 제형은 강성 독립 기포형 발포체 제형의 총 중량을 기준으로, 5 중량% 내지 85 중량%의 폴리올 조성물을 포함할 수 있다. 5 중량% 내지 85 중량%의 모든 개별적인 값 및 하위 범위가 포함되며; 예컨대, 강성 독립 기포형 발포체 제형은 강성 독립 기포형 발포체 제형의 총 중량을 기준으로, 5 중량%, 8 중량%, 10 중량%, 15 중량%, 또는 20 중량%의 하한부터 85 중량%, 80 중량%, 75 중량%, 70 중량%, 또는 65 중량%의 상한까지의 폴리올 조성물을 포함할 수 있다.
언급한 바와 같이, 강성 독립 기포형 발포체 제형은 발포제를 포함할 수 있다. 발포제는 물리적 발포제, 화학적 발포제 또는 이들의 조합일 수 있다.
물리적 발포제는 강성 독립 기포형 발포체 제형의 발포를 도울 수 있다. 물리적 발포제의 예는 액체 탄소 다이옥시드; 알칸; 사이클로알칸, 예컨대 사이클로펜탄, 사이클로헥산, 사이클로부탄 및 이들의 혼합물, 7개 이하의 탄소 원자를 갖는 다른 사이클로알칸; 다이알킬 에터, 사이클로알킬렌 에터, 플루오로알칸, 및 이들의 혼합물을 포함한다. 알칸의 예는 프로판, 부탄, n-부탄, 이소부탄, 펜탄, 이소펜탄 및 이들의 조합을 포함하지만 이에 한정되지는 않는다. 다이알킬 에터의 예는 다이메틸 에터, 메틸 에틸 에터, 메틸 부틸 에터, 다이에틸 에터, 및 이들의 조합을 포함한다. 사이클로알킬렌 에터의 예는 퓨란이다. 플루오로알칸의 예는 트라이플루오로메탄, 다이플루오로메탄, 다이플루오로에탄, 테트라플루오로에탄, 헵타-플루오로프로판, 및 이들의 조합을 포함하지만 이에 한정되지는 않는다.
본 개시 내용의 일부 구현예는 물리적인 발포제가 사용되는 경우 강성 독립 기포형 발포체 제형 중의 총 폴리올의 100부 당 0.5부 내지 22.0부일 수 있는 것을 제공한다. 0.5부 내지 22.0부의 모든 개별적인 값 및 하위 범위가 포함되며; 예컨대, 물리적인 발포제는 강성 독립 기포형 발포체 제형 중의 총 폴리올의 100부 당 0.5, 1.0, 또는 2.0부의 하한부터 22.0, 20.0, 17.0, 15.0, 13.0, 또는 10.0의 상한까지일 수 있다.
화학적 발포제가 예를 들어 폴리이소시아네이트와의 반응으로부터 탄소 다이옥시드를 형성하기 위해 사용될 수 있다. 화학적 발포제의 예는 물이다. 본 개시 내용의 일부 구현예는 화학적 발포제가 사용되는 경우, 강성 독립 기포형 발포체 제형 중의 총 폴리올의 100부 당 0.2부 내지 5.0부인 것을 제공한다. 0.2부 내지 5.0부의 모든 개별적인 값 및 하위 범위가 포함되며; 예컨대, 화학적 발포제는 강성 독립 기포형 발포체 제형 중의 총 폴리올의 100부 당 0.2, 0.3, 또는 0.4부의 하한부터 5.0, 4.8, 또는 4.6부의 상한까지일 수 있다. 본 개시 내용의 일부 구현예는 탄소 다이옥시드가 또한 탄소 다이옥시드의 부가물, 예컨대 카바메이트를 통해 사용될 수 있음을 제공하며, 이는 강성 독립 기포형 발포체 제형에 첨가될 수 있다.
강성 독립 기포형 발포체 제형은 폴리이소시아네이트를 포함할 수 있다. 강성 독립 기포형 발포체 제형을 위해 사용될 수 있는 폴리이소시아네이트는 본원에서 이전에 기술된 것들, 즉, 캐리어 폴리올 중의 PIPA 입자의 분산액과 함께 기술된 폴리이소시아네이트이다. 강성 독립 기포형 발포체 제형은 150 내지 500의 폴리이소시아네이트 지수를 가질 수 있다. 150 내지 500의 모든 개별적인 값 및 하위 범위가 포함되며; 예컨대, 강성 독립 기포형 발포체 제형은 150, 175, 또는 200의 하한부터 500, 425, 또는 350의 상한까지의 폴리이소시아네이트 지수를 가질 수 있다. 폴리이소시아네이트 지수는 강성 독립 기포형 발포체 제형 중의 이소시아네이트-반응성 수소의 총 당량으로 나눈 값에 100을 곱한 강성 독립 기포형 발포체 제형 중의 이소시아네이트의 당량으로서 결정될 수 있다.
본원에 개시된 강성 독립 기포형 발포체는 이전에 기술된 강성 독립 기포형 발포체 제형을 경화하여, 예컨대 반응시켜 제조될 수 있다. 언급한 바와 같이, 본원에 개시된 강성 독립 기포형 발포체 제형은 다양한 응용에 바람직한 다수의 경화 특성을 가질 수 있다.
강성 독립 기포형 발포체 제형은 3초 내지 30초의 크림 시간을 가질 수 있다. 3 내지 30의 모든 개별적인 값 및 하위 범위가 포함되며; 예컨대, 강성 독립 기포형 발포체 제형은 3, 4, 또는 5초의 하한부터 30, 29, 또는 28초의 상한까지의 크림 시간을 가질 수 있다.
강성 독립 기포형 발포체 제형은 10초 내지 140초의 겔 시간을 가질 수 있다. 10 내지 140의 모든 개별적인 값 및 하위 범위가 포함되며; 예컨대, 강성 독립 기포형 발포체 제형은 10, 15, 또는 20초의 하한부터 140, 120, 또는 100초의 상한까지의 겔 시간을 가질 수 있다.
강성 독립 기포형 발포체 제형은 20초 내지 180초의 고착 건조 시간을 가질 수 있다. 20 내지 180의 모든 개별적인 값 및 하위 범위가 포함되며; 예컨대, 강성 독립 기포형 발포체 제형은 20, 25, 또는 30초의 하한부터 180, 170, 160, 150, 140, 130, 120, 110, 100, 90, 80, 70, 60, 55, 또는 50초의 상한까지의 고착 건조 시간을 가질 수 있다.
본원에 개시된 강성 독립 기포형 발포체는 공지된 방법을 사용하여 제조될 수 있다. 이러한 방법은 예를 들어, 공기의 첨가 또는 비첨가와 함께 성분을 혼합하기 위해 혼합 헤드 또는 교반기를 사용하는 연속 또는 불연속 자유-기립 슬랩스톡 발포 공정 및 성형 발포 공정을 포함할 수 있다. 혼합 헤드의 출력은 컨베이어 또는 몰드에 부착될 수 있다. 슬랩스톡 공정의 경우, 강성 독립 기포형 발포체는 컨베이어 아래로 이동함에 따라 추가로 팽창되어 상승하여, 추가의 경화 및/또는 저장 및 후속 슬라이싱을 위해 원하는 길이의 블록 또는 번(bun)으로 절단될 수 있는 연속 강성 독립 기포형 발포체 슬랩을 형성할 수 있다. 불연속 공정에서, 강성 독립 기포형 발포체 제형은 헤드를 통해 혼합되어 용기에 부어질 수 있다. US 5,194,453에 기술된 바와 같이, 다양한 압력 발포(VPF) 공정이 사용될 수 있다.
성형 발포 공정은 특정한 양의 폴리이소시아네이트가 조합되고 특정한 양의 나머지 강성 독립 기포형 발포체 제형 성분과 혼합되어 혼합물을 형성하는 원-샷 접근법을 사용할 수 있다. 혼합물은 거품 형태로 주형에 침전될 수 있고 이어서 닫힌다. 발포체는 팽창하여 몰드를 충진할 수 있고, 이는 이어서 경화 시간 이후에 탈형을 위해 개방된다. 경화 시간은 예를 들어 1 내지 20분 사이일 수 있다. 다양한 경화 온도가 다양한 응용에서 사용될 수 있다.
언급한 바와 같이, 강성의 독립 기포형 발포체는 다른 강성 독립 기포형 발포체와 비교하여 평균 기포 직경이 향상, 즉 감소될 수 있다. 강성 독립 기포형 발포체는 90 마이크론 내지 165 마이크론의 평균 기포 직경을 가질 수 있다. 90 내지 165 마이크론의 모든 개별적인 값 및 하위 범위가 포함되며; 예컨대, 강성 독립 기포형 발포체는 90, 100, 110, 또는 120 마이크론의 하한부터 165, 160, 또는 155 마이크론의 상한까지의 평균 기포 직경을 가질 수 있다.
강성 독립 기포형 발포체는 10℃의 평균 플레이트 온도에서 미터 켈빈 당 17 내지 24 밀리와트의 열 전도성을 가질 수 있다. 미터 켈빈 당 17 내지 24 밀리와트의 모든 개별적인 값 및 하위 범위가 포함되며; 예컨대, 강성 독립 기포형 발포체는 10℃ 평균 플레이트 온도에서 미터 켈빈 당 17, 19, 20.5, 또는 21 밀리와트의 하한부터 미터 켈빈 당 24, 23.5, 또는 23 밀리와트의 상한까지의 열 전도성을 가질 수 있다.
강성 독립 기포형 발포체는 24℃ 평균 플레이트 온도에서 미터 켈빈 당 18 내지 25 밀리와트의 열 전도성을 가질 수 있다. 미터 켈빈 당 18 내지 25 밀리와트의 모든 개별적인 값 및 하위 범위가 포함되며; 예컨대, 강성 독립 기포형 발포체는 24℃ 평균 플레이트 온도에서 미터 켈빈 당 18, 19, 21.5, 또는 22 밀리와트의 하한부터 미터 켈빈 당 25, 25.5, 또는 24 밀리와트의 상한까지의 열 전도성을 가질 수 있다.
강성 독립 기포형 발포체는 1 용적% 내지 15 용적%의 개방형 기포 용적%를 가질 수 있다. 1 내지 15 용적%의 모든 개별적인 값 및 하위 범위가 포함되며; 예컨대, 강성 독립 기포형 발포체는 1, 2, 3, 4, 5, 6, 또는 7 용적%의 하한부터 15, 14, 또는 13 용적%의 상한까지의 개방형 기포 용적%를 가질 수 있다.
강성 독립 기포형 발포체는 21 kg/m3 내지 50 kg/m3의 자유 발포 밀도(free rise density)를 가질 수 있다. 21 kg/m3 내지 50 kg/m3 의 모든 개별적인 값 및 하위 범위가 포함되며; 예컨대, 강성 독립 기포형 발포체는 21 kg/m3, 23 kg/m3, 25 kg/m3, 27 kg/m3, 또는 30 kg/m3 의 하한부터 50 kg/m3, 45 kg/m3, 또는 40 kg/m3의 상한까지의 자유 발포 밀도를 가질 수 있다.
실시예
실시예에서, 예를 들어, 다음을 포함하여, 물질에 대한 다양한 용어 및 지정이 사용된다:
폴리올 A(폴리에스터 폴리올, 프탈산 무수물, 다이에틸렌 글리콜, 및 장쇄 지방산으로부터 형성됨; 평균 작용가 2.0; 하이드록실 수 235 mg KOH/g); 폴리올 B(폴리에스터 폴리올, 테레프탈산, 다이에틸렌 글리콜, 폴리에틸렌 글리콜, 및 글리세롤로부터 형성됨; 평균 작용가 2.4; 하이드록실 수 315 mg KOH/g); 폴리올 C(약 20%의 고체 함량을 갖는 캐리어 폴리올 중의 폴리이소시아네이트 중부가 입자의 분산액). 90 중량%의 폴리이소시아네이트 중부가 입자는 Beckman Coulter LS 입자 크기 분석기로 측정되었으며, 5 마이크론 미만의 평균 입자 직경을 가졌다. 캐리어 폴리올은 3의 공칭 하이드록실 작용가를 가졌다. 캐리어 폴리올은 56 KOH/g의 하이드록실 수를 가졌다. 캐리어 폴리올은 적어도 90%의 2차 하이드록실 기를 갖는, 3000 분자량의 공칭적으로 3작용성 폴리(프로필렌 옥시드)였다. 폴리이소시아네이트 중부가 입자는 트라이에탄올아민의 반응 생성물 및 톨루엔 다이이소시아네이트의 2,4- 및 2,6-이성질체의 80/20 혼합물이었다. 폴리올 C는 WO2015/038825 및 WO2015/038826에 기술된 바와 같이 제조하였음; 폴리올 D(폴리에터 폴리올; 글리세린 개시된 폴리올/폴리프로필렌 옥시드, 하이드록실 수 55 mg KOH/g, 공칭 하이드록실 작용가 3.0); NIAXTM L-6633(폴리에터-개질된 폴리실록산; 계면활성제; MOMENTIVETM로부터 이용가능함); DABCOTM K 2097(다이에틸렌 글리콜 중의 포타슘 아세테이트; 촉매; Air Products로부터 이용가능함); POLYCATTM 5(PMDETA-N,N,N',N'',N''-펜타메틸다이에틸렌트라이아민; 촉매; Air Products로부터 이용가능함); VORACORTM CM822(다이에틸렌 글리콜 및 트라이에틸 포스페이트 중의 포타슘2-에틸 헥사노이에트; The Dow Chemical Company로부터 이용가능함); 트리스(2-클로로이소프로필)-포스페이트(난연제; ICL로부터 이용가능함); VORANATETM M 600(중합체성 m에틸렌 다이페닐 다이이소시아네이트, NCO 30.5 %; The Dow Chemical Company로부터 이용가능함).
실시예 1의 폴리올 조성물을 다음과 같이 형성하였다. 폴리올 A(64.77부), 폴리올 B(21.37부), 및 폴리올 C(캐리어 폴리올 중의 폴리이소시아네이트 중부가 입자의 분산액(10.00부))를 용기에서 조합하여 실시예 1을 제공하였다. NIAXTM L-6633(1.97부), DABCOTM K 2097(0.44부), POLYCATTM 5(0.27부), VORACORTM CM822(2.81부), 트리스(2-클로로이소프로필)-포스페이트(10.72부), 및 물(0.44부)을 실시예 1에 첨가하였다. 실시예 1은 실시예 1의 총 중량을 기준으로 64.77 중량%의 폴리올 A 및 21.37 중량%의 폴리올 B를 포함하였다.
실시예 2의 강성 발포체 제형을 다음과 같이 형성하였다. 실시예 1을 VORANATETM M 600(167.5부)과 조합하였다. 실시예 2의 조성을 표 1에 보고하였다. 실시예 2의 경우, VORANATETM M 600을 제외한 모든 성분을 고압 주입 장치(Cannon AP-40)의 제1 공급 용기에서 조합하고 VORANATETM M 600을 고압 주입 장치의 제2 공급 용기에 두었다. 고압 주입 장치를 20℃ + 2℃의 온도 및 15,000 kPa + 2000 kPa의 혼합 압력에서 작동시키면서, 폴리시아네이트 지수를 250으로 유지하여 실시예 3의 강성 발포체를 생성하였다.
비교예 A는 폴리올 C 대신 폴리올 D가 사용되었다는 변화와 함께, 실시예 2로서 형성하였다. 비교예 A의 조성을 표 1에 보고하였다. 비교예 B는 비교예 A가 실시예 2 대신 사용되었다는 변화와 함께, 실시예 3으로서 형성하였다.
실시예 2 비교예
실시예 A
폴리올 A 64.77
(부)		 64.77
(부)
폴리올 B 21.37
(부)		 21.37
(부)
폴리올 C 10.00
(부)		 -
폴리올 D - 8.00
(부)
DABCOTM K 2097 0.44
(부)		 0.44
(부)
POLYCATTM 5 0.27
(부)		 0.27
(부)
NIAXTM L-6633 1.97
(부)		 1.97
(부)
VORACORTM CM822 2.81
(부)		 2.81
(부)
트리스(2-클로로이소프로필)-포스페이트 10.72
(부)		 10.72
(부)
물 0.44
(부)		 0.44
(부)
VORANATETM M 600 폴리이소시아네이트 지수 250 폴리이소시아네이트 지수 250
사이클로이소펜탄 16.2
(부)		 16.5
(부)
언급한 바와 같이, 실시예 3의 강성 독립 기포형 발포체를 실시예 2로부터 형성하였고 비교예 B의 강성 독립 기포형 발포체를 비교예 A로부터 형성하였고; 추가로, 비교예 C를 폴리올 D를 제외하는 변화와 함께 비교예 B로서 형성하였다. 실시예 3 및 비교예 B 내지 C의 경우, 평균 기포 직경을 주사 전자 현미경 분석법(Scanning Electron Microscope analysis)으로 결정하였다: 실시예 3 및 비교예 B 내지 C의 일부를 각각 홀더에 장착하고, 건조시키고, Quorum Q150R-S 금 스퍼터 코터를 사용하여 20 μA에서 250초 동안 금과 함께 스퍼팅하였다. 코팅된 부분을 20 kV의 가속 전압에서 Philips XL30 FEGSEM 주사 전자 현미경과 이미지화를 위한 2차 전자 탐지기를 사용하여 분석하였다. 결과를 표 2에 보고하였다.
실시예 3 비교예
실시예 B		 비교예
실시예 C
평균 기포 직경 148.5 μm 173.0 μm 195.8 μm
표 2의 데이터는 비교예 B 내지 C와 비교하여, 실시예 3이 개선된, 즉, 보다 작은 평균 기포 직경을 갖는다는 것을 설명한다.
실시예 3 및 비교예 B에 대하여, 10℃ 및 24℃의 평균 플레이트 온도에서LaserComp Fox 200을 사용하여 ISO 12939/DIN 52612에 따라 열 전도성을 결정하였다. 결과를 표 3에 보고하였다.
실시예 3 비교예
실시예 B
열 전도성
(24 시간, 10℃)		 22.59
미터 켈빈 당 밀리와트		 22.98
미터 켈빈 당 밀리와트
열 전도성
(24 시간, 24℃)		 23.41
미터 켈빈 당 밀리와트		 23.77
미터 켈빈 당 밀리와트
표 3의 데이터는 평균 온도 10℃ 및 평균 온도 24℃에 대해 실시 예 3이 비교예 B와 비교하여 개선된 열 전도성을 갖는다는 것을 설명한다.
또한, 실시예 3 및 비교예 B의 각 부분을 개방형 기포 용적%가 ASTM D 6226에 따라 결정된 자유 발포 박스 발포체로서 경화시켰다. 크림 시간, 겔 시간 및 고착 건조 시간을 다음과 같이 관찰에 의해 결정하였다. 크림 시간: 액체 반응 혼합물의 색이 거품의 핵 형성으로 인해 더 명확 해지는 시간. 겔 시간: 발포체가 치수 안정성이 있을 만큼 충분한 강도로 발달시킨 시간과 설압자(tongue depressor)가 삽입되었을 때 끈을 당기기 시작하고 발포체에서 신속하게 제거되는 시간. 고착 건조 시간: 부드럽게 만졌을 때 발포체 표면(피부)이 끈적함을 상실하는 시간. 자유 발포 밀도를 나무 박스(30x20x25 cm 크기)에서 제조된 25 cm 높이의 발포체 샘플 상에서 결정하였다. 샘플을 발포시킨 후 20분에 절단하여 코어 발포체 샘플을 수득하고, 이의 밀도를 kg/m3으로 측정하였다. 결과를 표 4에 보고하였다.
실시예 3 비교예
실시예 B
개방형 기포 용적% 11 용적% 12 용적%
크림 시간 11초 11초
겔 시간 25초 25초
고착 건조 시간 34초 33초
자유 발포 밀도 33.5 kg/m3 33.5 kg/m3
표 3의 데이터는 실시 예 3 및 비교예 B가 모두 독립 기포형 발포체임을 설명한다. 또한, 실시예 3은 비교예 B와 비교하여 개방형 기포 용적%를 향상, 즉, 감소시켰다. 이러한 데이터는 SAN의 경우에서와 같이, PIPA 입자가 기포를 파괴하지 않는 다는 것을 나타낸다.
또한, 표 4의 데이터는 실시예 3 및 비교예 B가 필적할만한 크림 시간, 겔 시간, 및 고착 건조 시간을 가짐을 설명한다. 이는 본원에 개시된 캐리어 폴리올 중의 폴리이소시아네이트 중부가 입자의 분산액을 포함하는 폴리올 조성물을 사용할 때, 이러한 경화 특성이 부정적인 영향을 받지 않음을 나타낸다.

Claims (15)

  1. 폴리올 조성물로서,
    캐리어 폴리올 중의 폴리이소시아네이트 중부가 입자의 분산액으로서, 상기 폴리이소시아네이트 중부가 입자가 0.1 내지 10.0 마이크론의 평균 입자 직경을 갖고, 상기 분산액이 분산액의 총 중량을 기준으로 5 중량% 내지 50 중량%의 고체 함량을 갖는, 분산액; 및
    폴리올 조성물의 총 중량을 기준으로 1 중량% 내지 98 중량%의 폴리올 조성물을 갖는 폴리에스터 폴리올을 포함하는, 폴리올 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 폴리에스터 폴리올이 제1 폴리에스터 폴리올, 제2 폴리에스터 폴리올, 및 제1 폴리에스터 폴리올과 제2 폴리에스터 폴리올의 조합으로부터 선택되는 것인 폴리올 조성물.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 폴리에스터 폴리올이 2.0 내지 2.8의 평균 작용가 및 215 mg KOH/g 내지 255 mg KOH/g의 하이드록실 수를 갖는 폴리올 조성물.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 제2 폴리에스터 폴리올이 2.4 내지 3.5의 평균 작용가 및 295 mg KOH/g 내지 335 mg KOH/g의 하이드록실 수를 갖는 폴리올 조성물.
  5. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    캐리어 폴리올이 2.0 내지 6.0의 공칭 하이드록실 작용가를 갖는 폴리올 조성물.
  6. 제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 캐리어 폴리올이 25 mg KOH/g 내지 350 mg KOH/g의 하이드록실 수를 갖는 폴리올 조성물.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 캐리어 폴리올이 프로필렌 옥시드로 형성된 글리세린 개시된 폴리올인 폴리올 조성물.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 폴리올 조성물이 계면활성제를 추가로 포함하는 폴리올 조성물.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 폴리올 조성물이 촉매를 추가로 포함하는 폴리올 조성물.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 폴리올 조성물이 난연제를 추가로 포함하는 폴리올 조성물.
  11. 강성 독립 기포형 발포체 제형으로서,
    제1항 내지 제10항 중 어느 한 항의 폴리올 조성물;
    발포제; 및
    폴리이소시아네이트를 포함하는 강성 독립 기포형 발포체 제형.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 강성 독립 기포형 발포체 제형은 150 내지 500의 폴리이소시아네이트 지수를 갖는 강성 독립 기포형 발포체 제형.
  13. 제11항 또는 제12항의 강성 발포체 제형으로부터 형성된 강성 독립 기포형 발포체로서, 상기 강성 독립 기포형 발포체 제형은 90 마이크론 내지 165 마이크론의 평균 기포 직경을 갖는 강성 독립 기포형 발포체.
  14. 제13항에 있어서,
    21 kg/m3 내지 50 kg/m3의 자유 발포 밀도를 갖는 강성 독립 기포형 발포체.
  15. 강성 독립 기포형 발포체를 형성하기 위한 방법으로서,
    제11항 또는 제12항의 강성 독립 기포형 발포체 제형 중 임의의 하나를 경화시키는 단계를 포함하는, 방법.
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