[发明专利]具有改性有机硅表面活性剂的聚氨酯泡沫材料组合物

说明书

技术领域

本发明一般地涉及形成聚氨酯泡沫材料的组合物，特别是涉及具有改性有机硅表面活性剂和延迟催化作用的聚氨酯泡沫材料的组合物。

背景技术

聚氨酯泡沫材料通常是在催化剂、基于有机硅的表面活性剂和其它助剂存在下，使二-或多异氰酸酯与含有两个或更多个活性氢的化合物进行反应制得的。含有活性氢的化合物通常为多元醇、伯或仲多胺以及水。在制备聚氨酯泡沫材料期间通过催化剂促进反应物之间的两个主要反应。为了获得具有所需的物理性质的聚氨酯泡沫材料，在该方法进行过程中这些反应需要同时进行且处于竞争性平衡速率。

异氰酸酯与多元醇或多元胺之间的反应(通常被称为凝胶反应)使得形成高分子量的聚合物。该反应在不使用低沸点有机化合物吹制的泡沫材料中是主要的。该反应的进行提高了混合物的粘度，通常有助于与多官能的多元醇形成交联。第二主要反应发生在异氰酸酯与水之间。该反应增加聚氨酯的增长，对于产生促进发泡的二氧化碳气体是重要的。结果，该反应通常被称为发泡反应(blow reaction)。该发泡反应对于避免或减少辅助发泡剂的使用是必不可少的。

如上所述，为了获得优良的聚氨酯泡沫材料结构，凝胶反应和发泡反应必须同时进行且处于最优的平衡速率。例如，如果与凝胶反应相比，二氧化碳的放出太快，那么泡沫材料易于皱缩。或者，如果与产生二氧化碳的发泡反应相比，凝胶延伸反应太快，那么发泡将受限制，产生高密度的泡沫材料。同样地，差的平衡交联反应也有害地影响泡沫材料稳定性。在泡沫材料的底部无致密化也是重要的。

美国专利6,660,781披露了制备聚氨酯泡沫材料的方法：在由叔胺和芳氧基取代的羧酸之间的反应形成的反应产物存在下，进行多异氰酸酯与含有活性氢的组分之间的反应；美国专利6,395,796、6,387,972和6,423,756披露了制备聚氨酯泡沫材料的方法：在由特定叔胺、氨基甲酸叔胺和羟基叔胺和/或具有卤素官能团的羧酸之间的反应形成的反应产物存在下，进行多异氰酸酯与含有活性氢的组分之间的反应。美国专利6,525,107中披露了使用酸封端的胺催化剂制备的聚氨酯制品。

前述胺的一些缺点包括在反应内的延迟活性直到该盐随反应混合物的温度升高而溶解，它们对泡沫材料组合物的固定作用以及不能生产优异的低密度级TDI模塑泡沫材料。

因此，在聚氨酯工业领域仍然存在对于这样的催化剂的需求：该催化剂使得设计师可以使用有机硅表面活性剂与胺催化剂的复合(complex)调节聚氨酯的反应性，以延迟反应性，这可以帮助改善泡沫材料、特别是低密度级TDI模塑泡沫材料的硬度，并且可以改善泡沫材料的开孔性(openness)。

发明内容

本发明基于这样的发现，即包含有机酸的有机硅共聚物可以与胺催化剂复合，从而延迟胺促进形成聚氨酯泡沫材料的组合物的尿烷(凝胶)反应和/或尿素(发泡)反应的能力。具体地，本发明涉及形成聚氨酯泡沫材料的组合物，其包括：

(a)至少一种多元醇；

(b)至少一种多异氰酸酯；

(c)至少一种用于形成聚氨酯反应的胺催化剂；

(d)至少一种具有羧酸官能团的有机硅；以及

(e)至少一种发泡剂。

本发明的有机硅表面活性剂可以改变聚氨酯体系的反应性，以在模塑系统中提供较好的流动性、开孔性和加工宽容度。在硬质聚氨酯泡沫材料中，本发明的有机硅表面活性剂提供改善的流动性、模腔填充性和热性能和/或尺寸稳定性。

附图说明

图1为对比例1以及实施例1和2的温度曲线的图示。

图2为对比例1以及实施例1和2的生长曲线(rise profile)的图示。

图3为对比例3和实施例6的生长曲线的图示。

图4为对比例3和实施例6的温度曲线的图示。

具体实施方式

通常用于生产聚氨酯泡沫材料的含活泼氢原子的多元醇可以用于本发明的配制物中。多元醇是带羟基官能团的化学品或聚合物，涵盖各种分子量和羟基官能度的宽范围组成。这些多羟基化合物通常为几种组分的混合物，不过原则上也可以使用纯的多羟基化合物即单个化合物。

本发明涉及聚氨酯泡沫材料，其由包含多元醇(a)的形成聚氨酯泡沫材料的组合物制成，该多元醇(a)在本申请中定义为具有羟基的通常为液态的聚合物。此外，多元醇可以是制备聚氨酯泡沫材料常用类型中的至少一种，例如分子量为约18～约10,000的聚醚多元醇(a)。术语“多元醇”包括直链和支链的聚醚(具有醚连接基)、聚酯以及它们的共混物，且包含至少两个羟基。