Espuma rígida de poliuretano a base de polioles iniciados con toluendiamina.

Un método de fabricación de una espuma rígida de poliuretano, que comprende:

(1) formar una mezcla de reacción mezclando, bajo las condiciones de reacción:

(a) un componente reactivo con isocianato que contiene un poliol, o una mezcla de los mismos, quetiene un índice de hidroxilo medio de 300 a 600 y una media de al menos 3 gruposhidroxilo/molécula, con

(b) un componente de isocianato que contiene un poliisocianato que es reactivo con el poliol, o lamezcla de los mismos, en presencia de una cantidad eficaz de un agente de soplado físicoseleccionado entre el grupo que consiste en los alcanos que tienen 3-6 átomos de carbono y loscicloalcanos que tienen 5-6 átomos de carbono; y de 0,1 a 4 partes en peso de agua por 100partes en peso del poliol o la mezcla de los mismos, y

(2) someter la mezcla de reacción a unas condiciones tales que reaccione, se expanda y se cure dentro de unespacio cerrado para formar una espuma rígida de poliuretano dentro de dicho espacio cerrado,en donde al menos 10 por ciento en peso de dicho poliol, o la mezcla de los mismos, es uno o más poliéteres iniciados con toluendiamina que contienen grupos hidroxilo, en donde el(los) poliéter(es) iniciado(s) contoluendiamina tiene(n) un índice de hidroxilo medio de 300 a 600, y además en donde los grupos oxietileno(-CH2-CH2-O-) constituyen 6 a 15 por ciento del peso total del(de los) poliéter(es) iniciado(s) con toluendiamina,en donde el(los) poliéter(es) iniciado(s) con toluendiamina constituye(n) al menos 80 por ciento en peso delpoliol o la mezcla de los mismos, y

en donde al menos 50 por ciento en peso de la toluendiamina es el isómero 2-3.

Espuma rígida de poliuretano a base de polioles iniciados con toluendiamina La presente invención se refiere a unas formulaciones y a unos métodos para espumas rígidas de poliuretano, particularmente espumas de colada in situ tales como las utilizadas como aislamiento térmico en aparatos y otras 5 aplicaciones.

Las espumas rígidas de poliuretano se utilizan comúnmente como materiales de aislamiento térmico en aparatos tales como frigoríficos, congeladores o neveras, o como aislamiento para tejados y muros, y en otras aplicaciones. Una de las ventajas que poseen las espumas de poliuretano en estas aplicaciones es su capacidad para ser formadas in situ mediante hacer reaccionar una mezcla de reacción de poliuretano y formar espuma en el espacio donde se desea el aislamiento. La espuma rígida resultante presenta unas buenas propiedades de aislamiento térmico y a menudo también proporciona algunas ventajas estructurales.

Las formulaciones de espuma de poliuretano de colada in situ deben satisfacer varias demandas. La formulación reaccionante debe ser capaz de llenar completamente el espacio disponible antes de que se complete la reacción de polimerización, utilizando pequeñas cantidades de materias primas, y además proporcionar una espuma con unas buenas propiedades de aislamiento térmico. Es deseable, además, que la formulación se cure rápidamente para formar una espuma dimensionalmente estable. El curado rápido en un estado dimensionalmente estable permite que se reduzcan los tiempos de fabricación y los costes. Además, las propiedades de aislamiento térmico, comúnmente referidas como el factor k, tienen relación en alguna medida con una rápida reacción inicial (tiempo de gel) de la formulación de espuma.

Generalmente, las formulaciones de espuma de este tipo incluyen un componente de poliisocianato, un componente de poliol que es reactivo con el poliisocianato, un agente de soplado, uno o más tensioactivos y normalmente un catalizador. Generalmente, el componente de poliol es un material, o una mezcla de materiales, que tiene un índice de hidroxilo medio de 300-600 y una media de tres o más grupos hidroxilo/molécula. Ocasionalmente, un aminoalcohol que tenga grupos hidroxilo y grupos amino primarios o secundarios puede formar la totalidad o parte del componente de poliol.

Para su utilización en estas aplicaciones de poliuretano se han estudiado los polioles iniciados con toluendiamina (TDA) . A la toluendiamina se ha añadido óxido de propileno para formar un poliol con un índice de hidroxilo de 300

600. Se ha encontrado que estos polioles son extremadamente viscosos, hasta el punto de que son muy difíciles de tratar de manera consistente y fiable en un equipo a escala comercial. Además, las altas presiones necesarias para tratar estos polioles en los equipos de formación de espuma reducen la vida útil del equipo y los costes de mantenimiento. Por consiguiente, ha habido varios intentos para producir un producto de una viscosidad menor haciendo reaccionar la TDA con mezclas de óxido de etileno y óxido de propileno. De esta manera, se han producido con éxito productos de poliol iniciado con TDA que tienen una viscosidad por debajo de 5.000 mPa·s.

La patente de EE.UU 5.677.359 se refiere a una composición reactiva con isocianato para preparar una espuma de poliuretano que comprende un poliol de poliéter iniciado con toluendiamina que tiene 25% de óxido de etileno (OE) y la cantidad de poliol de poliéter iniciado con toluendiamina sobre la cantidad total de poliol es 47%.

La patente de EE.UU. 5.985.792 describe una espuma de poliuretano preparada a partir de una composición reactiva con isocianato que comprende un poliol de poliéter iniciado con TDA que contiene 22% de OE y en donde el poliol iniciado con TDA supone el 37, 7% de la parte total de polioles.

La patente de EE.UU. 4.232.970 describe la fabricación de espumas de poliuretano utilizando una composición reactiva con isocianato que tiene un poliol de poliéter preparado a partir de TDA alcoxilada, en donde el poliol contiene 2% de OE y el poliol de poliéter iniciado con TDA constituye el 68% de la mezcla de polioles.

En los últimos años, debido a que se ha intensificado la preocupación por la reducción de la capa de ozono, se han ido eliminado los agentes de soplado tradicionales de clorofluorocarbonos (CFC) e hidroclorofluorocarbonos (HCFC) 45 en favor de unos agentes de soplado alternativos que tienen menores potenciales de reducción de la capa de ozono y, en muchos casos, menores potenciales de calentamiento global. El dióxido de carbono (generado en la reacción del agua con un isocianato) , varios hidrofluorocarbonos, varios hidrocarburos, y las mezclas de estos, son en la actualidad los agentes de soplado sustitutivos preferidos. Sin embargo, estos no son unos aislantes térmicos tan eficaces como los materiales de CFC y HCFC. Por ejemplo, el CFC-11 y el HFC-141b tienen unas conductividades 50 térmicas de 0, 0078 y 0, 0095 W/m·K (0, 054 y 0, 066 BTU/hr·in·°F) a 298K (77°F) , respectivamente, mientras que la del HFC-134a es 0, 0153 (0, 106) y la del HFC-245fa es 0, 0138 (0, 096) . A pesar de este hecho, los gobiernos y/o los estándares de la industria a menudo requieren que los aparatos que contengan estas espumas cumplan con las mismas normas de aislamiento térmico que existían antes. Esto significa que las formulaciones de espuma necesitan ser optimizadas para proporcionar el aislamiento térmico requerido a pesar de la utilización de agentes de 55 soplado menos eficaces. El problema se complica aún más debido a que estos agentes de soplado alternativos rara vez son sustitutivos idénticos de los CFC y HCFC. Debido a las variaciones en sus pesos moleculares, temperaturas de ebullición, solubilidades y otras propiedades, la sustitución por los nuevos agentes de soplado casi siempre requiere que se hagan otros ajustes en la formulación.

En un aspecto, esta invención es un método de fabricación de una espuma de poliuretano, que comprende (1) formar una mezcla de reacción mezclando, bajo las condiciones de reacción:

(a) un componente reactivo con isocianato que contiene un poliol, o una mezcla de los mismos, que tiene un índice de hidroxilo medio de 300 a 600 y una media de al menos 3 grupos hidroxilo/molécula, con

(b) un componente de isocianato que contiene un poliisocianato que es reactivo con el poliol, o la

mezcla de los mismos, en presencia de una cantidad eficaz de un agente de soplado físico seleccionado entre el grupo que consiste en los hidrofluorocarbonos que tienen de 2 a 4 átomos de carbono, los alcanos que tienen 3-6 átomos de carbono y los cicloalcanos que tienen 5-6 átomos de carbono, o una mezcla de dos o más cualquiera de los agentes de soplado físicos anteriores; y de 0, 1 a 4 partes en peso de agua por 100 partes en peso del poliol o la mezcla de los mismos, y

(2) someter la mezcla de reacción a unas condiciones tales que reaccione, se expanda y se cure dentro de un espacio cerrado para formar una espuma rígida de poliuretano dentro de dicho espacio cerrado, en donde al menos 10 por ciento en peso de dicho poliol, o la mezcla de los mismos, es uno o más poliéteres iniciados con toluendiamina que contienen grupos hidroxilo, en donde el (los) poliéter (es) iniciado (s) con toluendiamina tiene (n) un índice de hidroxilo medio de 300 a 600, y además en donde los grupos oxietileno (-CH2-CH2-O-) constituyen 2 a 25 por ciento, preferiblemente 2 a 20 por ciento del peso total del (de los) poliéter (es) iniciado (s) con toluendiamina.

En un segundo aspecto, esta invención es una composición reactiva con isocianato que comprende:

(a) un componente reactivo con isocianato que contiene un poliol, o una mezcla de los mismos, que tiene un 25 índice de hidroxilo medio de 300 a 600 y una media de al menos 3 grupos hidroxilo/molécula,

(b) una cantidad eficaz de un agente de soplado físico seleccionado entre el grupo que consiste en hidrofluorocarbonos que tienen de 2 a 4 átomos de carbono, alcanos que tienen 3-6 átomos de carbono y cicloalcanos que tienen 5-6 átomos de carbono, o una mezcla de dos o más cualquiera de los agentes de soplado físicos anteriores, y

(c) de 0, 1 a 4 partes en peso de agua por 100 partes en peso del poliol o la mezcla de los mismos,

en donde al menos 10 por ciento en peso de dicho poliol, o la mezcla de los mismos, es uno o más poliéteres iniciados con toluendiamina que contienen grupos hidroxilo, el (los) poliéter (es) iniciado (s) con toluendiamina tiene (n) un índice de hidroxilo medio de 300 a 600, y los grupos oxietileno constituyen 2 a 25 por ciento, preferiblemente de 2 a 20 por ciento, del peso total del (de los) poliéter (es) iniciado (s) con... [Seguir leyendo]

El ejemplo 11 muestra que, con el uso de un poliol con un contenido mayor de OE, la expansión después del desmoldeo es mayor que la que se observa en los Ejemplos 1-3 pero todavía está dentro de los límites comerciales.

1. Un método de fabricación de una espuma rígida de poliuretano, que comprende:

(1) formar una mezcla de reacción mezclando, bajo las condiciones de reacción:

(a) un componente reactivo con isocianato que contiene un poliol, o una mezcla de los mismos, que tiene un índice de hidroxilo medio de 300 a 600 y una media de al menos 3 grupos hidroxilo/molécula, con (b) un componente de isocianato que contiene un poliisocianato que es reactivo con el poliol, o la mezcla de los mismos, en presencia de una cantidad eficaz de un agente de soplado físico seleccionado entre el grupo que consiste en los alcanos que tienen 3-6 átomos de carbono y los cicloalcanos que tienen 5-6 átomos de carbono; y de 0, 1 a 4 partes en peso de agua por 100 partes en peso del poliol o la mezcla de los mismos, y

(2) someter la mezcla de reacción a unas condiciones tales que reaccione, se expanda y se cure dentro de un espacio cerrado para formar una espuma rígida de poliuretano dentro de dicho espacio cerrado,

en donde al menos 10 por ciento en peso de dicho poliol, o la mezcla de los mismos, es uno o más poliéteres iniciados con toluendiamina que contienen grupos hidroxilo, en donde el (los) poliéter (es) iniciado (s) con toluendiamina tiene (n) un índice de hidroxilo medio de 300 a 600, y además en donde los grupos oxietileno (-CH2-CH2-O-) constituyen 6 a 15 por ciento del peso total del (de los) poliéter (es) iniciado (s) con toluendiamina,

en donde el (los) poliéter (es) iniciado (s) con toluendiamina constituye (n) al menos 80 por ciento en peso del poliol o la mezcla de los mismos, y

en donde al menos 50 por ciento en peso de la toluendiamina es el isómero 2-3.

2. El método de la reivindicación 1, en donde el agente de soplado físico se selecciona entre los alcanos que tienen 3-6 átomos de carbono y los cicloalcanos que tienen 5-6 átomos de carbono, o una mezcla de dos o más de dichos agentes de soplado.

3. El método de la reivindicación 1, en donde el componente reactivo con isocianato y el componente de isocianato 25 se mezclan en presencia de un tensioactivo y un catalizador.

4. El método de la reivindicación 1, en donde el espacio cerrado es la pared de una nevera, un frigorífico o un congelador.

5. Una composición reactiva con isocianato, que comprende:

(a) un componente reactivo con isocianato que contiene un poliol, o una mezcla de los mismos, que tiene un 30 índice de hidroxilo medio de 300 a 600 y una media de al menos 3 grupos hidroxilo/molécula,

(b) una cantidad eficaz de un agente de soplado físico seleccionado entre los alcanos que tienen 3-6 átomos de carbono y los cicloalcanos que tienen 5-6 átomos de carbono, o una mezcla de dos o más cualquiera de dichos agentes de soplado, y

(c) de 0, 1 a 4 partes en peso de agua por 100 partes en peso del poliol, o la mezcla de los mismos,

en donde al menos 10 por ciento en peso de dicho poliol, o la mezcla de los mismos, es uno o más poliéteres iniciados con toluendiamina que contienen grupos hidroxilo, en donde el (los) poliéter (es) iniciado (s) con toluendiamina tiene (n) un índice de hidroxilo medio de 300 a 600, y los grupos oxietileno constituyen 6 a 15 por ciento del peso total del (de los) poliéter (es) iniciado (s) con toluendiamina,

en donde el (los) poliéter (es) iniciado (s) con toluendiamina constituye (n) al menos 80 por ciento en peso del 40 poliol o la mezcla de los mismos, y

en donde al menos 50 por ciento en peso de la toluendiamina es el isómero 2-3.

6. La composición de la reivindicación 5, en donde el agente de soplado físico se selecciona entre los alcanos que tienen 3-6 átomos de carbono y los cicloalcanos que tienen 5-6 átomos de carbono, o una mezcla de dos o más de dichos agentes de soplado.

7. La composición de la reivindicación 5, en donde el componente reactivo con isocianato y el componente de isocianato se mezclan en presencia de un tensioactivo y un catalizador.