[發明專利]具有改進的硬度的聚氨酯軟質泡沫的生產

有效

• 申請號: 201680060694.5
• 申請日: 2016-07-20
• 公開（公告）號: CN108137776B
• 公開（公告）日: 2022-09-23
• 發明（設計）人: M·克雷布斯;J·扎森哈根;R·胡貝爾;M·豐克
• 申請（專利權）人: 贏創運營有限公司
• 主分類號: C08G18/48
• 分類號: C08G18/48;C08G18/76;C08G18/18;C08G18/24
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 于輝

本發明涉及在聚氨酯軟質泡沫的生產中適用于提高壓縮硬度的添加劑，其包含至少一種化合物(V)，所述化合物(V)具有：(i)多于三個對異氰酸酯呈反應性的氫原子，(ii)具有110?280mg KOH/g、優選120?250mg KOH/g的根據DIN 53240?1:2013?06確定的平均羥值，和(iv)50重量％的結合在所述分子內的環氧乙烷，重量％基于總環氧烷含量。本發明還涉及制備聚氨酯泡沫的方法以及聚氨酯泡沫及其用途。

技術領域

本發明屬于聚氨酯領域。本發明特別是涉及柔性聚氨酯體系以及使用特定交聯劑提高硬度生產這種聚氨酯體系的方法。

背景技術

通常通過二異氰酸酯例如4,4'-亞甲基雙(苯基異氰酸酯)(簡稱MDI)或甲苯-2,4-二異氰酸酯(簡稱TDI)與聚醚多元醇或聚酯多元醇的聚合來制備各種不同的聚氨酯。聚醚多元醇可以例如通過多羥基官能的起始劑的烷氧基化來生產。常用的起始劑例如是二元醇、甘油、三羥甲基丙烷、季戊四醇、山梨糖醇或蔗糖。在聚氨酯泡沫(最重要的聚氨酯體系之一)的生產中，通常使用額外的發泡劑，例如戊烷、二氯甲烷、丙酮或二氧化碳。水通常用作化學發泡劑，它與異氰酸酯反應生成聚脲并消除二氧化碳。通常，使用表面活性物質、特別是聚硅氧烷表面活性劑來穩定聚氨酯泡沫。

聚氨酯泡沫具有優異的機械性質和物理性質并因此用于各種各樣的領域。汽車行業和家具行業是各種類型PU泡沫的特別重要的市場，各種類型PU泡沫例如基于醚和酯多元醇的常規柔性泡沫、冷固化泡沫(通常也稱為HR泡沫)、硬質泡沫、整體泡沫和微孔泡沫以及具有在這些分類之間的性質的泡沫，例如半硬質體系。例如，冷固化和柔性泡沫用于座椅系統和床墊。

其他相關的聚氨酯體系例如是聚氨酯涂料、聚氨酯粘合劑、聚氨酯密封劑或聚氨酯彈性體。

在世界的許多地方，市場需要提高柔性聚氨酯泡沫硬度的措施。例如，在非洲和東南亞，認為床墊或座椅家具件的舒適性隨著其硬度而增加。然而，硬度的增加通常不是直接可能的，至少在不接受在床墊或座椅家具件的其他物理性質方面通常不期望的變化的條件下是不可能的。

通過現有技術中已知的各種方式可以增加柔性聚氨酯泡沫的硬度。在本發明的上下文中，硬度可以確定為DIN EN ISO 3386-1:1997+A1:2010中稱為壓縮強度或DIN EN ISO2439:2008中稱為壓痕硬度的硬度。為了確定壓縮強度，將方形試樣在兩塊板之間壓縮，測量將該試樣壓縮到其原始高度的特定大小(例如25％，40％或65％)所需的力。然后該值相對于測試面積表示，以得到泡沫的壓縮強度或抗壓性(compression resistance)，單位為kPa。與其中壓縮板大于試樣的壓縮強度相反，壓痕硬度或抗碎性(crush resistance)用較小的壓縮板確定，該壓縮板被倒圓以避免過度剪切。在這種情況下，泡沫被壓至起始厚度的25％、40％和65％，然后記錄壓痕硬度或抗碎性，單位為N。

一般的觀察結果是提高的泡沫密度的柔性聚氨酯泡沫還具有提高的壓縮強度。然而，其缺點是生產泡沫密度增加的泡沫需要更大量的原料，這使得該泡沫的生產在經濟上不那么可行。聚合物多元醇(例如SAN、PHD或PIPA多元醇)的使用同樣導致泡沫硬度的明顯增加。在這種情況下，生產柔性泡沫所需的聚醚多元醇部分地被聚合物多元醇代替。聚合物多元醇的相對小的使用量也僅導致硬度相對較小的增加。使用低于10wt％的量導致硬度增加可忽略不計，因此根據聚合物多元醇中的聚合物含量和聚氨酯泡沫的所需硬度水平，通常用于生產該泡沫所需要的10wt％至100wt％的聚醚多元醇用聚合物多元醇代替。由于所需的聚合物多元醇的成本通常非常明顯超過用作標準物的聚醚多元醇的成本，因此該方法具有成本非常高的缺點。

因此具有改進的硬度的柔性聚氨酯泡沫只能以相當大的額外財務投資來生產。此外，用苯乙烯/丙烯腈(SAN)共聚物多元醇生產的聚氨酯泡沫通常具有差的排放(emission)特性，例如根據基于DIN標準DIN EN ISO 16000-9：2008-04的測試室方法在測試室加載24小時之后確定。上述方法的其他缺點還在于由多元醇中的聚合物含量引起聚氨酯泡沫的密度增加以及在世界特定區域中聚合物多元醇的可得性差。