[发明专利]聚氨酯泡沫塑料

说明书

技术领域

本发明涉及聚氨酯(PU)泡沫塑料。

制造开孔软聚氨酯泡沫塑料的方法在技术上是公知的，在例如Dr Güenter Oertel编辑，Hanser出版社出版的Polyurethane Handbook， pp.161～233中做了论述。

传统上，软聚氨酯泡沫塑料的制造过程包括，令多元醇与多官能 异氰酸酯起反应通过NCO与OH基团的加成反应生成氨酯键，然后通 过异氰酸酯与水起反应就地生成二氧化碳使聚氨酯发泡。该传统方法 可作为所谓一步法的方法实施，其中多元醇、异氰酸酯和水混合在一 起生成聚氨酯并在同一步骤中发泡。

异氰酸酯与多元醇的反应通过加成反应生成氨酯键。

I.R-NCO+HOR′-->R-NH-CO-O-R′

异氰酸酯与水起反应生成胺和二氧化碳。

II.R-NCO+H₂O-->RHNCOOH-->RNH₂+CO₂

胺与异氰酸酯起反应生成脲键。

III.R-NCO+RNH₂-->R-NH-CO-NH-R

NCO、OH、H₂O的相互作用将生产出结合了脲键的聚氨酯链作为 以上反应I、II、III同时发生的结果。

典型软聚氨酯泡沫塑料具有嵌段结构，由连接着聚氨酯的长柔性 多元醇链和聚氨酯和聚脲芳族硬嵌段组成，其中在极性基团如脲和氨 酯键的NH和羰基基团之间存在氢键。

另外，取代的脲(在III中生成的)可与其余异氰酸酯起反应生成缩二 脲(IV)，而氨酯可与其余异氰酸酯起反应生成脲基甲酸酯(V)：

缩二脲和脲基甲酸酯的生成导致聚合物结构中硬嵌段的增加和聚 合物网络的交联。

获得的泡沫塑料的物理性能依赖于聚氨酯链的结构和链与链之间 的交联。

为获得较高泡沫体硬度，特别是制造刚硬闭孔泡沫塑料，聚氨酯 链的交联是采用较短链多元醇和/或通过包括进高官能度异氰酸酯实现 的。加入不饱和化合物作为自由基交联剂也是公知的。

对于许多用途来说，稳定和硬，即，具有高承载能力的开孔聚氨 酯泡沫塑料是理想的。

所谓高回弹(′HR′)聚氨酯泡沫塑料，以前被称作冷固化泡沫塑料， 是熟知的软聚氨酯泡沫塑料类别并且以，与所谓“标准”或“传统” 泡沫塑料相比，较高支承系数和回弹为特征。制造此种泡沫塑料对所 用原料或配方的选择在很大程度上决定了泡沫塑料的性能，正如在Dr Güenter Oertel编辑，Hanser出版社出版的Polyurethane Handbook， p.182(第一版)、p.198、202和220(第二版)以及其它地方所讨论的。 HR聚氨酯泡沫塑料配方中使用的原料或原料组合可能不同于标准泡 沫塑料配方中使用的那些，因此HR被视为聚氨酯泡沫塑料领域内的 一项独特、单独的技术。参见以上第二版的pg.202，表格5.3。

HR泡沫塑料通常由其物理性能和化学结构的组合乃至其外观结 构来定义。HR泡沫塑料具有比其它聚氨酯泡沫塑料较不规则和随机的 泡孔结构。例如，HR泡沫塑料的一个定义是通过被称作″SAG系数″ 的特性确定的，它是在65％与在25％挠曲时的“压陷载荷挠曲”(ILD) 的比值(ASTM D-1564-64T)。标准泡沫塑料的SAG系数介于约1.7～2.2， 而HR泡沫塑料的系数则介于约2.2～3.2。HR泡沫塑料还具有在其它 物理性能方面的特征差异。例如，HR泡沫塑料的亲水性和疲劳性能可 能比标准泡沫塑料好。有关这方面以及其它差异，参见上面提到的手 册。