[發(fā)明專(zhuān)利]粘彈性聚氨酯泡沫

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201380022044.8
• 申請(qǐng)日: 2013-04-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104662072A
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-05-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: S·L·哈格;S·麥克維伊;G·德菲利波;M·戈斯納;M·瑙約克斯;S·梅耶－阿倫斯;A·A·E·馬爾桑科斯柯
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 拜爾材料科學(xué)有限公司;拜耳材料科技股份有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): C08J9/08
• 分類(lèi)號(hào): C08J9/08;C08G18/08;C08G18/72;C08L75/04;C08L101/00
• 代理公司: 上海專(zhuān)利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 31100
• 代理人: 王穎

發(fā)明領(lǐng)域

本發(fā)明涉及粘彈性聚氨酯泡沫及其制造方法。這些軟泡沫適用于多種應(yīng)用，例如寢具、鞋底、耳塞、和運(yùn)動(dòng)防護(hù)設(shè)備。

技術(shù)背景

撓性、粘彈性聚氨酯泡沫(也稱(chēng)為“死”泡沫、“慢恢復(fù)”泡沫、“記憶”泡沫或“高阻尼”泡沫)的特征是壓縮之后的緩慢、逐漸恢復(fù)。雖然粘彈性泡沫的大多數(shù)物理性質(zhì)與常規(guī)泡沫類(lèi)似，但是粘彈性泡沫的回彈性低得多，通常小于約15％。粘彈性泡沫的合適應(yīng)用利用其形狀順應(yīng)性、能量衰減性和聲音阻尼特性。例如，可將該泡沫用于床墊中以減少壓力點(diǎn)，用于運(yùn)動(dòng)襯墊或頭盔中作為減震器，以及用于汽車(chē)內(nèi)飾中用于隔音。

已采用多種合成方法來(lái)制造粘彈性泡沫。配方設(shè)計(jì)師已改變多元醇、多異氰酸酯、表面活性劑、起泡催化劑、填料(如美國(guó)專(zhuān)利第4367259號(hào))、或其他組分的量和類(lèi)型，以實(shí)現(xiàn)具有慢恢復(fù)、低回彈、優(yōu)良柔軟度、和適當(dāng)加工特性的泡沫。但是這些配方的加工窗口經(jīng)常很窄，這是很不利的。

制造具有優(yōu)良性質(zhì)的粘彈性泡沫的最常見(jiàn)方法依賴(lài)于尋找聚醚多元醇和其他組分的適當(dāng)混合物。例如，美國(guó)專(zhuān)利第4987156號(hào)使用高分子量和低分子量多元醇(它們各自具有至少為2的羥基官能度)的混合物以及固化點(diǎn)小于-20℃的增塑劑實(shí)現(xiàn)了柔軟、低回彈泡沫。美國(guó)專(zhuān)利第5420170號(hào)描述了使用包含羥基官能度為2.3-2.8的一種多元醇和官能度為2-3的另一種多元醇的混合物。美國(guó)專(zhuān)利第5919395號(hào)采取類(lèi)似方法，使用包含2500-6500分子量的官能度為2.5-6的多元醇和300-1000分子量的官能度為2.5-6的剛性多元醇的多元醇混合物。

具有低至中等密度和硬度的高品質(zhì)粘彈性泡沫的生產(chǎn)的限制在于，必須使用大量異氰酸酯來(lái)與賦予慢恢復(fù)特性的低當(dāng)量多元醇反應(yīng)，從而化學(xué)生成氣體(二氧化碳)將泡沫發(fā)泡至較低密度。這種含量的異氰酸酯會(huì)導(dǎo)致泡沫塊中出現(xiàn)高溫和變色增大，尤其是當(dāng)使用TDI時(shí)。為了實(shí)現(xiàn)較低密度而必須采用的高含量MDI導(dǎo)致粘彈性泡沫具有粗糙手感和不可接受的慢恢復(fù)。在用TDI生產(chǎn)常規(guī)和高回彈泡沫時(shí)通常使用物理發(fā)泡劑，例如丙酮、二氯甲烷或加壓的液體二氧化碳，從而以降低的塊溫度實(shí)現(xiàn)較低的密度。在用TDI生產(chǎn)粘彈性泡沫時(shí)采用這種方法是受限制的，因?yàn)榕菽倪^(guò)度收緊或不穩(wěn)定性會(huì)造成過(guò)度軟化和缺少加工梯度。提高異氰酸酯指數(shù)來(lái)抵消發(fā)泡劑的軟化效應(yīng)經(jīng)常導(dǎo)致干癟(pruning)和無(wú)法使用的泡沫。

因此，若能開(kāi)發(fā)生產(chǎn)具有優(yōu)良的加工梯度并具有優(yōu)良的物理和機(jī)械性質(zhì)的粘彈性聚氨酯泡沫、尤其是具有低至中等的密度和硬度并具有包括低回彈、慢恢復(fù)、和低壓縮變定的有利性質(zhì)平衡的粘彈性泡沫的基于MDI的體系，將是非常有利的。

發(fā)明概述

本發(fā)明涉及具有慢恢復(fù)、低回彈、優(yōu)良柔軟性、和低壓縮變定的特征的粘彈性聚氨酯泡沫。

本發(fā)明還涉及制造具有慢恢復(fù)、低回彈、優(yōu)良柔軟性、和低壓縮變定的特征的粘彈性泡沫的方法。

本發(fā)明的泡沫是使用異氰酸酯組分生產(chǎn)的，該異氰酸酯組分包含至少25重量％的二苯基甲烷多異氰酸酯(MDI)。此外，還用至少0.5重量份的液體二氧化碳發(fā)泡劑來(lái)生產(chǎn)該泡沫，該發(fā)泡劑在壓力下溶解或分散于該泡沫制劑的異氰酸酯和/或異氰酸酯反應(yīng)性組分中。在壓力下分散于制劑的一種或多種多元醇組分中的液體二氧化碳是加入發(fā)泡劑的優(yōu)選方法。當(dāng)在分散或溶解的液體二氧化碳發(fā)泡劑和表面活性劑和一種或多種催化劑的存在下、在及異氰酸酯指數(shù)約為60-110的情況下將這種異氰酸酯組分和異氰酸酯反應(yīng)性混合物組合時(shí)，得到落球小于20％(按照ASTM?D3574-08測(cè)試H測(cè)定)且95％高度恢復(fù)時(shí)間(按照ASTM?D?3574-08測(cè)試M測(cè)定)大于4秒的粘彈性聚氨酯泡沫。

發(fā)明詳述

本發(fā)明的粘彈性聚氨酯泡沫可使用多種常規(guī)異氰酸酯反應(yīng)性組分、至少一種催化劑、至少一種表面活化劑(表面活性劑)、滿(mǎn)足規(guī)定的組成要求的異氰酸酯組分以及在壓力下分散或溶解于一種或多種異氰酸酯反應(yīng)性組分和異氰酸酯組分中的液體二氧化碳生產(chǎn)。異氰酸酯組分必須包含以該異氰酸酯組分總重量為基準(zhǔn)計(jì)至少25重量％的二苯基甲烷多異氰酸酯(MDI)，其由單體二苯基甲烷二異氰酸酯(mMDI)和多聚二苯基甲烷二異氰酸酯(pMDI)組成。異氰酸酯反應(yīng)性組分可包含含有異氰酸酯反應(yīng)性基團(tuán)的任意材料。異氰酸酯反應(yīng)性組分必須具有至少為1.5、優(yōu)選至少為2.0的平均官能度以及至少為80、優(yōu)選至少為110的平均羥值?？砂诒景l(fā)明的異氰酸酯反應(yīng)性組分中的合適的異氰酸酯反應(yīng)性材料的例子包括聚氧化烯多元醇和聚酯多元醇。