[发明专利]用脂肪酸酯增塑的改进的聚氨酯密封泡沫组合物

说明书

本申请要求2010年7月8日提交的美国临时申请号61/362,545和2011年1月27日提交的美国临时申请号61/436,809的优先权。

本发明涉及聚氨酯密封和/或隔热泡沫组合物，特别是可用于密封车辆部件中的空腔的聚氨酯泡沫。

聚氨酯泡沫已在汽车和其他工业中用于多种目的，包括各种填充空腔的应用。例如，通常将泡沫插入到中空车辆部件中以减弱声音和震动，并密封部件以防止水和其他流体渗入。这些泡沫典型地通过向部件施加反应性泡沫制剂，并允许所述制剂在部件空腔内原位发泡来形成。当施加泡沫时，所述部件通常已经组装在车辆上。这意味着泡沫制剂必须容易混合和分散，必须在其流出部件之前快速固化，并优选在温和的温度下引发固化。

发泡体系描述在例如美国专利号5,817,860、6,541,534和6,423,755、WO 02/079340A1、WO 03/037948A1和WO 2007/040617中。

其他填充空腔的应用包括例如生产隔热板中的泡沫隔热层(例如器具壁隔热和/或建筑物墙隔热)。

用于这些应用的可商购发泡体系是双组份聚氨酯组合物，其包括含有异氰酸酯封端的预聚物和邻苯二甲酸二烷基酯增塑剂的多异氰酸酯部分，以及含有发泡剂的固化剂部分。预聚物的使用可以减少在应用时必须混合的组分的数量，因此能够简化处理。它还减少了制剂中低分子量、挥发性有机材料的量，这对于在工业环境中减少工人的暴露和/或避免运行高成本的减低污染措施来说，通常是重要的。预聚物还具有比其组成材料更高的粘度，这可以帮助防止发泡体系在其能够固化之前流出所述部件。在某些情况下，配制增塑的预聚物以当聚氨酯组合物的两个部分混合并反应时提供合理的混合比率。当将单体多异氰酸酯用作多异氰酸酯部分时，通常需要高的混合比率，其可能使计量和混合复杂化。预聚物的使用使多异氰酸酯部分的当量与多元醇部分的当量更一致，并因此帮助平衡混合比率。

然而，对于体系来说，异氰酸酯封端的预聚物的粘度通常太高而不能容易地加工。增塑剂起到减轻这种问题的作用。

基于邻苯二甲酸酯的增塑剂处于监管压力下，并变得越来越昂贵，因此它们在许多应用中正在被部分或完全代替。替代性增塑剂在合理的使用水平下必须是不昂贵的，并且必须以合理的使用水平在降低多异氰酸酯部分的粘度方面是有效的。它必须在它存在的浓度下表现出与预聚物和在最终泡沫制剂中的良好相容性。增塑剂还不能过分干扰聚氨酯组合物的膨胀和固化。

一方面，本发明是用于密封或隔绝车辆部件或隔热板的方法，所述方法包括将多异氰酸酯组分与固化剂组分和至少一种用于水或多元醇与多异氰酸酯的反应的催化剂进行混合，将得到的混合物分配到所述车辆部件或隔热板的空腔中，并对所述混合物施加足以使其固化的条件，以形成至少部分填充所述空腔的具有0.5至5磅每立方英尺(20-80kg/m³)的堆积密度的刚性或半刚性泡沫，其中

(a)所述多异氰酸酯组分包括异氰酸酯封端的预聚物与一种或多种脂肪酸的至少一种烷基酯的混合物，并具有以重量计约8至约14％的异氰酸酯含量和具有在25℃下不超过5000cps的布氏粘度；

(b)所述固化剂组分含有平均官能度为至少约1.8的异氰酸酯反应性材料，其中所述异氰酸酯反应性材料包含水、至少一种多元醇或水与至少一种多元醇两者，并且

(c)如果所述固化剂组分不含水，则所述反应混合物含有至少一种其他发泡剂。

在另一方面，本文所述的反应混合物还包含一种或多种诱导疏水性的表面活性剂，优选为提供给所述固化的泡沫以20％或更低的24小时吸水性的表面活性剂。

另一方面，本发明是一种多异氰酸酯组合物，其包含(a)聚合的MDI与双官能聚氧化丙烯均聚物或以重量计至少85％的氧化丙烯和以重量计最多15％的氧化乙烯的双官能共聚物的异氰酸酯封端的反应产物，其中所述双官能均聚物或双官能共聚物具有约400至2200的分子量，以及(b)一种或多种脂肪酸的至少一种烷基酯，所述多异氰酸酯组合物具有以重量计约8至约14％的异氰酸酯含量且所述多异氰酸酯组合物具有在25℃下不超过5000cps的布氏粘度。

另一方面，本发明是上文中所述的多异氰酸酯组合物，其还包含一种或多种诱导疏水性的表面活性剂。

脂肪酸酯在降低多异氰酸酯组分的粘度方面惊人地有效。在相当的载量下，脂肪酸酯与邻苯二甲酸二烷基酯增塑剂相比提供了明显更低的粘度。此外，脂肪酸酯与固化的聚氨酯泡沫高度相容，并且对反应混合物的固化没有任何显著的不利影响。