[發明專利]多孔結構體和粘彈性聚氨酯泡沫體

有效

• 申請號: 200980135251.8
• 申請日: 2009-07-15
• 公開（公告）號: CN102149740A
• 公開（公告）日: 2011-08-10
• 發明（設計）人: 粟生薰;伯納德.奧比;艾倫.施羅克;羅吉利奧.甘博亞;阿斯杰德.沙菲
• 申請（專利權）人: 陶氏環球技術有限責任公司
• 主分類號: C08G18/28
• 分類號: C08G18/28;C08G18/48;C08G18/69;C08G18/76
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 吳培善

發明背景

本發明涉及高孔隙度多孔結構體、粘彈性聚氨酯泡沫體、以及制備那些泡沫體的方法。

聚氨酯泡沫體用于各種應用，從緩沖(如床墊、枕頭和座位墊)至包裝至熱絕緣和用于醫療應用。聚氨酯具有下述能力，即，經過選擇用來形成聚合物的原材料，可以將其剪裁以適應特定應用。剛性類型的聚氨酯泡沫體用作器具絕緣泡沫體和其它熱絕緣應用。半剛性聚氨酯用于汽車應用，如儀表板和方向盤。較撓性的聚氨酯泡沫體用于緩沖應用，特別是家具、被褥和汽車座位。

一類聚氨酯泡沫體稱為粘彈性(VE)或“記憶”泡沫體。粘彈性泡沫體表現了對于外加應力的時間-延遲和速率-依賴的響應。它們具有低回彈性，當壓縮時會遲緩恢復。這些性質通常與聚氨酯的玻璃態轉化溫度(T_g)有關。粘彈性通常當聚合物的T_g為使用溫度或接近使用溫度時可以呈現，所述使用溫度對于很多應用而言為室溫。

如同大多數聚氨酯泡沫體，VE聚氨酯泡沫體是通過多元醇組分與多異氰酸酯在發泡劑存在的情況下的反應制備的。發泡劑通常為水，或較不優選地為水和另一種物質的混合物。VE制劑通常的特征在于，對多元醇組分的選擇和制劑中水的量。用于這些制劑的主要的多元醇的官能度為約3個羥基基團/分子，其分子量為400-1500。這種多元醇主要為聚氨酯泡沫體的T_g的首要決定因素，盡管其它因素(如水含量和異氰酸酯指數)也具有重要的作用。

典型地，粘彈性聚氨酯泡沫體具有低氣流性質，其在室溫(22℃)和大氣壓(1atm)的條件下通常小于約1.0標準立方英尺每分鐘(scfm)(0.47l/s)，從而當其用作舒適泡沫體(例如，被褥、座位和其它緩沖材料)時能夠促進發汗。低氣流也導致熱量和濕氣向泡沫體外的低傳導，這將導致(1)增加的泡沫體(床層)溫度和(2)濕潤度。較高溫度的結果是較高的回彈性和降低的粘彈性特征。結合的熱量和濕氣導致泡沫體的疲勞加速。此外，如果泡沫體氣流足夠低，則在制造過程中泡沫體可能會經受收縮。此外，改善粘彈性泡沫體的支承因子會受到限制，除非犧牲粘彈性性質。這些缺點有時通過加入共聚物多元醇(如包含苯乙烯/丙烯腈(SAN)的那些)來解決。

期望的是，與現在通常達到的相比，可以達到較高的氣流值，而同時又保持泡沫體的粘彈性性質。此外，期望得到具有良好氣流而同時改良其支承因子的泡沫體。在一些應用中，也期望得到觸摸起來感覺柔軟的泡沫體。

發明內容

本發明的實施方式包括開孔結構體、引入這樣結構體的粘彈性泡沫體、制備這樣的泡沫體的反應系統和方法。

一種實施方式提供了包括多個三維泡孔的結構體，其中各泡孔包括限定內部空隙的外壁，其中所述壁包括多個支柱和窗，所述支柱形成多個窗的邊界，其中所述支柱包含多個孔隙。

進一步的實施方式提供了粘彈性泡沫體，其在20℃的彈性模量(E’)與25％壓縮力變形(CFD)的比率為25至125。

在進一步的實施方式中，本發明提供了多元醇組合物，其包括：

a1)30至80wt％的至少一種聚環氧丙烷多元醇或聚環氧乙烷-聚環氧丙烷多元醇，其平均當量為100至2000，平均標稱羥基官能度為2-4，

條件是，如果多元醇是聚環氧乙烷-聚環氧丙烷多元醇，則聚環氧丙烷含量為至少70重量％的多元醇；

a2)5至50wt％的聚環氧乙烷多元醇或聚環氧乙烷-聚環氧丙烷多元醇，其平均當量為100至1000；和平均標稱羥基官能度為2-4，

條件是，如果多元醇是聚環氧乙烷-聚環氧丙烷多元醇，則聚環氧乙烷含量為至少70重量％的多元醇；和

a3)1至20wt％的一元醇或一元醇的共混物，其平均當量為500或更高，其中一元醇或一元醇的共混物包括＞60重量％的聚環氧烷烴，其中環氧烷烴包含4個或更多個碳原子；或

聚環氧烷烴多元醇，其官能度為2至4、當量為500至3000，其中環氧烷烴包含大于60重量％的包含4個或更多個碳原子的環氧烷烴；

或這樣的一元醇和聚環氧烷烴多元醇的組合。

在進一步的實施方式中，本發明提供了多元醇組合物，其包括如上所述的多元醇a1)和a2)以及為聚丁二烯的a3)，其中聚丁二烯的當量為2250至6000。

再在另一種實施方式中，本發明提供了制備粘彈性聚氨酯泡沫體的反應系統，其包括：

a)如上公開的多元醇組合物中的任何一種；

b)多異氰酸酯；

c)0.5至3.5wt％的水，基于a)的總重量

和任選的d)本身已知的添加劑和助劑。