[發明專利]軟質聚氨酯泡沫及其制備方法

無效

• 申請號: 200910139403.3
• 申請日: 2009-06-15
• 公開（公告）號: CN101580575A
• 公開（公告）日: 2009-11-18
• 發明（設計）人: 杜宗憲
• 申請（專利權）人: 優潔（亞洲）有限公司
• 主分類號: C08G18/73
• 分類號: C08G18/73;C08G18/75;C08G18/76;C08G18/48;C08G18/22;C08G18/24;C08G101/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 范 赤

技術領域

本發明涉及具有優異耐候性及耐水洗滌變形特性，特別適用于服裝用途的脂肪族異氰酸酯和/或脂環族異氰酸酯和/或異氰酸酯基不直接連接到芳環上的芳族異氰酸酯基聚氨酯泡沫及其制備方法。還涉及可用于所述方法中的反應體系及具體異氰酸酯活性組分組合物。

背景技術

軟質聚氨酯泡沫被用于非常廣泛的工業應用。它們通常通過在發泡劑、催化劑、硅氧烷基表面活性劑和其它添加劑存在下使有機多異氰酸酯與包含至少兩個活潑氫原子的化合物反應來制備，所述活潑氫原子對異氰酸酯基是活潑的。所述含活潑氫的化合物通常為多元醇、多元伯胺和仲胺及水。聚氨酯泡沫制備，凝膠化和發泡過程中反應物之間的兩個主要反應通過催化劑促進。該過程中這些反應必須同時且以相當平衡的速率進行以得到具有所需物理性能的聚氨酯泡沫。

甲苯二異氰酸酯(TDI)或二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)等類的芳族異氰酸酯因其較高的反應性，被廣泛的使用于制備軟質及硬質聚氨酯泡沫。由于脂肪族和脂環族異氰酸酯活性相對比芳族異氰酸酯低，脂肪族異氰酸酯或脂環族異氰酸酯極少被用來制備聚氨酯泡沫。

軟質聚氨酯泡沫被廣泛使用于服裝用途，如1981年2月10日頒布給Riedler的美國專利4,250,137公開了利用華氏350-400度(攝氏176-204度)的高溫模具將軟質聚氨酯泡沫加熱至其玻璃化轉變溫度(Tg)之上并壓制、冷卻定型，以作為內衣襯墊的方法。

使用芳族聚氨酯泡沫內衣襯墊或肩墊的主要問題在于芳族聚氨酯泡沫在照光或接觸空氣的光氧化過程中產生了導致變黃的二醌亞胺化合物而很快產生黃化變色，造成制造及使用的困擾。

使用芳族聚氨酯泡沫內衣襯墊的另一個挑戰是其芳族胺排放問題。芳族聚氨酯泡沫在熱成型過程中因受熱而分解產生相應的芳族胺，而在洗滌過程中，隨著水洗和烘干的過程，芳族聚氨酯泡沫亦會進行濕或熱老化分解，泡沫中的氨基甲酸酯鍵和脲鍵會水解斷裂形成相應的甲苯二胺(TDA)和二氨基二苯甲烷(MDA)等芳族胺。

甲苯二胺和二氨基二苯甲烷為引起公眾關注的高毒性化合物和可能致癌物，IARC(國際癌癥研究局)，NTP(美國國家毒性物質管制程序)，OSHA(美國勞工部的職業病害和安全健康管理局)等單位已將此類芳族胺列為致癌物質分類標準第2B類，為“已確認導致動物致癌”及“疑似或可能導致人體致癌”物質。EUROPUR(歐洲軟質聚氨酯泡沫生產商協會，該協會成立于1966)于2007年宣布了一項稱為“CertiPUR”的志愿項目。CertiPUR為強調該工業承諾其產品安全、健康和環境(SHE)性能的項目。為了與CertiPUR標準一致，對許多有害物質進行了限制或禁止。根據CertiPUR標準，聚氨酯泡沫中的2，4-TDA和4，4’-MDA總量和2，4-TDA和4，4’-MDA各自量的上限為5ppm，以泡沫重量計。

由于軟質聚氨酯泡沫在服裝應用領域具有其它材料無法替代的獨特性能，因此需要開發不使用芳族異氰酸酯來制備軟質聚氨酯泡沫的方法，以解決聚氨酯泡沫襯墊耐候性、耐水洗滌變形性及芳族胺安全性的顧慮。基于脂肪族和/或脂環族異氰酸酯的軟質聚氨酯泡沫提供了針對這種需求的解決方法。

由于脂肪族和脂環族異氰酸酯的活性低許多，它們極少用于制備聚氨酯泡沫。集中在較強催化劑、更具活性多異氰酸酯組合物、采用高活性多元醇的多元醇組合物或其它生產方法選擇上開發了僅很少幾種合成方法來制備具有實用物理性能的脂肪族或脂環族異氰酸酯基聚氨酯泡沫。

1992年9月15日頒布給Morimoto等的美國專利申請5,147,897公開了采用脂肪族多異氰酸酯預聚物制備不黃變聚氨酯泡沫的兩步法制程。所述方法包括在C₂-C₁₀烷酸的鉀或鈉鹽或二氮雙環烯烴催化劑存在下使脂肪族多異氰酸酯預聚物與0.4-5倍于異氰酸酯當量的水反應。所述預聚物為通過平均分子量為100-5,000的多元醇與1.4-2.6倍于羥基當量的脂肪族多異氰酸酯的加成聚合獲得的脂肪族異氰酸酯封端預聚物。由于所得預聚物活性減小和粘度高，Morimoto等的方法不能用于制備密度低于80kg/m³的聚氨酯泡沫，此外，不能用于制備模塑泡沫。