Procedimiento para preparar una espuma rígida de poliuretano a partir de polioles iniciados con metilenbis(ciclohexilamina).

Un procedimiento para preparar una espuma rígida de poliuretano que comprende:

a) formar una mezcla reactiva que contiene al menos

1) un poliol iniciado con amina que tiene una funcionalidad hidroxílica media mayor que 3, 0 a 4, 0 y un peso equivalente hidroxílico de 75 a 560, siendo el poliol iniciado con amina un producto de la reacción de al menos un óxido de alquileno C2-C4 con un compuesto iniciador de metilenbis (ciclohexilamina), o una mezcla del poliol iniciado con amina con al menos otro poliol, con tal que tal mezcla contenga al menos 5% en peso del poliol iniciado con amina;

2) al menos un agente de soplado físico de hidrocarburo, hidrofluorocarbono, hidroclorofluorocarbono, fluorocarbono, éter de dialquilo o éter de dialquilo sustituido con flúor; y

3) al menos un poliisocianato; y

b) someter la mezcla reactiva a unas condiciones tales que la mezcla reactiva se expanda y se cure para formar una espuma rígida de poliuretano.

Procedimiento para preparar una espuma rígida de poliuretano a partir de polioles iniciados con metilenbis (ciclohexilamina) .

Esta invención se refiere a un procedimiento para fabricar espumas rígidas de poliuretano.

Las espumas rígidas de poliuretano se han usado ampliamente durante varias décadas como espumas de aislamiento en aparatos y otras aplicaciones, así como en una variedad de otros usos. Estas espumas se preparan con la reacción de un poliisocianato y uno o más compuestos de poliol, poliamina o aminoalcohol. Los compuestos de poliol, poliamina o aminoalcohol se pueden caracterizar porque tienen unos pesos equivalentes, por grupo de isocianato reactivo, en el intervalo de hasta aproximadamente 300, y una media de más de tres grupos hidroxilo y/o amino por molécula. La reacción se realiza en presencia de un agente de soplado que genera un gas conforme transcurre la reacción. El gas expande la mezcla de reacción y comunica una estructura celular.

Originalmente, el agente de soplado escogido fue un clorofluorocarbono (CFC) "duro" tal como el triclorofluorometano o el diclorodifluorometano. Estos CFC se trataban muy fácilmente y producían una espuma que tenía unas propiedades de aislamiento térmico muy buenas. Sin embargo, los agentes de soplado de CFC se han eliminado progresivamente debido a cuestiones medioambientales.

Los CFC se han remplazado por otros agentes de soplado tales como los hidrofluorocarbonos, hidrocarburos de bajo punto de ebullición, hidroclorofluorocarbonos, compuestos etéricos, y agua (que reacciona con los isocianatos para generar dióxido de carbono) . En la mayor parte, estos agentes de soplado alternativos son aislantes térmicos menos eficaces que sus predecesores de CFC. La capacidad de una espuma para proporcionar aislamiento térmico a menudo se expresa en términos del "factor k", que es una medida de la cantidad de calor que se transfiere a través de la espuma por unidad de superficie y por unidad de tiempo, teniendo en cuenta el espesor de la espuma y la diferencia de temperatura aplicada de un extremo a otro del espesor de la espuma. Las espumas producidas usando agentes de soplado alternativos tienden a tener factores k más altos que las producidas usando agentes de soplado de CFC "duros". Esto ha forzado a los productores de espuma rígida a modificar sus formulaciones de espuma de otras formas para compensar la pérdida en los valores de aislamiento térmico resultantes del cambio de agente de soplado. Muchas de estas modificaciones se orientan en reducir el tamaño de las celdas de la espuma. Las celdas con dimensiones más pequeñas tienden a proporcionar unas propiedades de aislamiento térmico mejores.

Se ha encontrado que las modificaciones en la formulación de espuma rígida que mejoran el factor k tienden a afectar las características de tratamiento de la formulación de una forma no deseada. Son importantes las características de curado de la formulación, especialmente en aplicaciones de colada in situ tales como las de espuma para aparatos. Por ejemplo, los armarios frigoríficos y congeladores normalmente se aíslan acoplando parcialmente una envolvente exterior y un revestimiento interior, y sujetándolos en una posición tal que se forme una cavidad entre ellos. La formulación de espuma se introduce en la cavidad, donde se expande para rellenar la cavidad. La espuma proporciona aislamiento térmico y comunica resistencia estructural al conjunto. La forma en que se cura la formulación de espuma es importante en al menos dos aspectos. Primero, la formulación de espuma debe curarse rápidamente para formar una espuma dimensionalmente estable, de forma que el armario acabado se puede retirar del posicionador. Generalmente, esta característica se refiere como tiempo de "desmoldeo", y afecta directamente a la velocidad a la que se pueden producir los armarios.

Además, las características de curado del sistema afectan una propiedad conocida como "índice de fluidez" o simplemente "fluidez". Una formulación de espuma se expandirá hasta una cierta densidad (conocida como "densidad de expansión libre") si se la permite expandir contra restricciones mínimas. Cuando la formulación debe rellenar un armario frigorífico o un congelador, su expansión se restringe algo de varias formas. En el interior de la estrecha cavidad, la espuma se debe expandir principalmente en una dirección vertical (en lugar de en la horizontal) . Como consecuencia, la formulación se debe expandir contra una cuantía importante de su propio peso. La formulación de espuma también debe fluir alrededor de las esquinas y en todas las partes de las paredes de la cavidad. Además, a menudo la cavidad es limitada o no está en comunicación con la atmósfera, y por ello la atmósfera de la cavidad ejerce una presión adicional sobre la espuma en expansión. Debido a estas restricciones, para rellenar la cavidad se necesita una mayor cantidad de formulación de espuma que la pronosticada a partir de la densidad de expansión libre solamente. La cantidad de formulación de espuma necesaria para rellenar mínimamente la cavidad se puede expresar como la densidad de rellenado mínima (peso de la formulación dividido por el volumen de la cavidad) . La relación entre la densidad de rellenado mínima y la densidad de expansión libre es el índice de fluidez. Idealmente, el índice de fluidez es 1, 0, pero en las formulaciones comercialmente prácticas es del orden de 1, 2 a 1, 8. Se prefieren los índices de fluidez más bajos, siendo iguales todas las demás cosas, porque cuando se necesita una espuma de peso más pequeño los costes de las materias primas son más bajos.

Las modificaciones de las formulaciones de espuma que favorecen un bajo factor k tienden a tener un efecto adverso sobre el tiempo de desmoldeo, el índice de fluidez o ambos. Por lo tanto, aunque se han desarrollado formulaciones que coinciden estrechamente con las formulaciones a base de CFC en cuanto al factor k, a menudo el coste global del uso de estas formulaciones es más alto debido a una productividad más baja (a consecuencia de unos tiempos de desmoldeo mayores) , unos costes de materias primas más altos (a consecuencia de un índice de fluidez más alto) o ambos.

Lo que se desea es una formulación de espuma rígida que proporcione una espuma de bajo factor k con un bajo índice de fluidez y un corto tiempo de desmoldeo.

La invención es un procedimiento para preparar una espuma rígida de poliuretano, que comprende:

a) formar una mezcla reactiva que contiene al menos 1) un poliol iniciado con amina que tiene una funcionalidad hidroxílica media mayor que 3, 0 a 4, 0 y un peso equivalente hidroxílico de 75 a 560, siendo el poliol iniciado con amina un producto de la reacción de al menos un óxido de alquileno C2-C4 con un compuesto iniciador de metilenbis (ciclohexilamina) , o una mezcla del poliol iniciado con amina con al menos otro poliol, con tal que tal mezcla contenga al menos 5% en peso del poliol iniciado con amina;

2) al menos un agente de soplado físico de hidrocarburo, hidrofluorocarbono, hidroclorofluorocarbono, fluorocarbono, éter de dialquilo o éter de dialquilo sustituido con flúor; y 3) al menos un poliisocianato; y b) someter la mezcla reactiva a unas condiciones tales que la mezcla reactiva se expanda y se cure para formar una espuma rígida de poliuretano.

Se ha encontrado que las formulaciones de espuma rígida que incluyen el poliol iniciado con metilenbis (ciclohexilamina) a menudo presentan unas características de curado deseables (que se indican mediante unos índices de fluidez por debajo de 1, 8) y unos tiempos de desmoldeo cortos, y se curan para formar una espuma que tiene unas propiedades excelentes de aislamiento térmico (es decir, un bajo factor k) . Particularmente, se observan estas ventajas cuando el poliol iniciado con metilenbis (ciclohexilamina) se usa mezclado con uno o más polioles diferentes que tienen una funcionalidad hidroxílica de 4 a 8 y un peso equivalente hidroxílico de 75 a 200.

El poliol iniciado con amina es un poliéter que se prepara a partir de al menos un compuesto iniciador de metilenbis (ciclohexilamina) . Para los propósitos de esta invención, un compuesto iniciador de 25 "metilenbis (ciclohexilamina) " es un compuesto que contiene un grupo metileno que está sustituido con dos grupos ciclohexilamina, que pueden contener unos sustituyentes adicionales como se describe con más detalle más adelante. Para los propósitos de esta invención, un "poliol iniciado con metilenbis (ciclohexilamina) " es un poliol preparado haciendo reaccionar un iniciador de metilenbis... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento para preparar una espuma rígida de poliuretano que comprende:

a) formar una mezcla reactiva que contiene al menos 1) un poliol iniciado con amina que tiene una funcionalidad hidroxílica media mayor que 3, 0 a 4, 0 y un peso equivalente hidroxílico de 75 a 560, siendo el poliol iniciado con amina un producto de la reacción de al menos un óxido de alquileno C2-C4 con un compuesto iniciador de metilenbis (ciclohexilamina) , o una mezcla del poliol iniciado con amina con al menos otro poliol, con tal que tal mezcla contenga al menos 5% en peso del poliol iniciado con amina;

2) al menos un agente de soplado físico de hidrocarburo, hidrofluorocarbono, hidroclorofluorocarbono, fluorocarbono, éter de dialquilo o éter de dialquilo sustituido con flúor; y 3) al menos un poliisocianato; y b) someter la mezcla reactiva a unas condiciones tales que la mezcla reactiva se expanda y se cure para formar una espuma rígida de poliuretano.

2. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que el poliol iniciado con metilenbis (ciclohexilamina) es un producto de la reacción de al menos un óxido de alquileno C2-C4 con metilenbis (4-aminociclohexano) , metilenbis (2aminociclohexano) , 2, 4´-diamino metilenbis (ciclohexano) , metilenbis (4-amino-2-metil-ciclohexano) , metilenbis (2amino-4-metil-ciclohexano) , metilenbis (4-amino-3-metil-ciclohexano) o una mezcla de dos o más cualquiera de los mismos.

3. El procedimiento de la reivindicación 2, en el que la mezcla reactiva además contiene agua.

4. El procedimiento de la reivindicación 3, en el que el poliol iniciado con metilenbis (ciclohexilamina) tiene una funcionalidad hidroxílica de 3, 7 a 4, 0 y un peso equivalente hidroxílico de 100 a 130.

5. El procedimiento de la reivindicación 4, en el que el óxido de alquileno es óxido de etileno, óxido de propileno o una mezcla de óxido de etileno y óxido de propileno.

6. El procedimiento de la reivindicación 5, en el que la mezcla de reacción contiene una mezcla del poliol iniciado con metilenbis (ciclohexilamina) y al menos otro poliol.

7. El procedimiento de la reivindicación 6, en el que la mezcla de reacción contiene una mezcla del poliol iniciado con metilenbis (ciclohexilamina) y al menos un poliol de poliéter que tiene una funcionalidad hidroxílica de 4, 5 a 7 y un peso equivalente hidroxílico de 100 a 175.

8. El procedimiento de la reivindicación 7, en el que la mezcla de reacción además contiene al menos un poliol adicional iniciado con amina que tiene una funcionalidad hidroxílica media de 2, 0 a 4, 0 y un peso equivalente hidroxílico de 100 a 225.

9. El procedimiento de la reivindicación 8, en el que la mezcla de reacción además contiene un poliol no iniciado con amina que tiene una funcionalidad hidroxílica de 2, 0 a 3, 0 y un peso equivalente hidroxílico de 90 a 500.