[发明专利]用于制造软质泡沫的有机硅表面活性剂

说明书

技术领域

本发明涉及聚氨酯泡沫形成组合物(polyurethane foam-forming composition)，其含有具有侧链羟基封端聚环氧烷基团的有机硅表面活性剂，由所述聚氨酯泡沫形成组合物生成的聚氨酯泡沫和用于制造所述聚氨酯泡沫的工艺。本发明提供了具有更大的开放孔浓度、更好的压缩形变，和/或低易散性排放(fugitive emission)的软质聚氨酯泡沫。

背景技术

泡沫(它是回弹性的)可通过利用含有高活性有机聚异氰酸酯和具有一定水平的伯羟基基团含量的高分子量多元醇的聚氨酯泡沫形成组合物而生成。所述泡沫被称作“高回弹性”泡沫。

高回弹性泡沫已发现在家具和汽车座椅中作为缓冲材料的广泛应用。最重要的是，这些泡沫已被应用在汽车工业中用于制造模塑汽车座椅。许多聚氨酯泡沫形成组合物和用于制造聚氨酯泡沫的工艺可被应用以制造高回弹性泡沫。然而，这些聚氨酯泡沫形成组合物和工艺中的许多不能提供足够的泡沫稳定性，这导致泡沫塌陷。由于反应混合物(高回弹性泡沫由其制备)的高活性性质，已发现所述泡沫在脱模和冷却时表现出特性收缩。添加剂(其用于在聚氨酯泡沫形成组合物反应、起泡和固化时使它稳定)在高回弹性起泡反应中对于防止收缩是无效的。

在高回弹性泡沫中收缩可能是由于在泡沫块中大的封闭孔浓度。封闭孔的存在在增加泡沫的硬度和脆性的同时实质上减少了泡沫的空间稳定性和弹性。高回弹性聚氨酯泡沫的制备伴随着封闭孔的形成。泡沫的封闭孔含量可以通过机械方法(例如在泡沫固化工艺过程中破碎或弯曲泡沫)降低，这引起封闭孔破裂和打开。为了避免泡沫收缩，高回弹性泡沫可以经受破碎工艺以破开所述封闭孔结构。泡沫破碎力(Force-to-Crush the foam)是泡沫的封闭孔浓度的一种间接测量。在制造高回弹性泡沫时，破碎可以是一种昂贵的适时工艺。

在制备聚氨酯泡沫中，通过使用孔开放剂(“开孔剂”)可使封闭孔的形成程度部分地最小化。所述开孔剂通常采用具有约2微米或更小的直径的颗粒形式。由烯键式不饱和单体和多元醇生成的聚合物-多元醇(如通过3,383,351,3,652,639和3,823,201号美国专利中的公开所列举的)是通常被使用的开孔剂。这些聚合物-多元醇常常被与常规聚醚多元醇混合并用作起始多元醇反应物。

几乎所有常规开孔剂的一个常见问题是它们引起泡沫的机械性能中的恶化，特别是抗压强度。由于这些开孔剂恶化聚氨酯泡沫的机械性能，期望降低或最小化用于聚氨酯组合物中的开孔剂的量。

有机硅表面活性剂已被用作孔改性剂。这些有机硅表面活性剂为含有三甲基硅氧基、二甲基硅氧基和含有侧链聚醚的硅氧基单元的聚硅氧烷。这些有机硅表面活性剂常常含有环状二甲基硅氧烷，这促成了来自聚氨酯泡沫的易散性排放。这些泡沫倾向于具有高的挥发性有机化合物(VOC)含量并表现出雾化(FOG)行为。

这样应当认识到，仍然需要一种聚氨酯泡沫形成组合物，其提供具有高回弹性、低挥发性有机化合物含量、低雾化、更大的开放孔浓度和更好的压缩变形(compression set)的聚氨酯泡沫。

发明内容

一方面，本发明提供了一种聚氨酯泡沫形成组合物，它含有具有单侧链羟基封端的聚环氧烷基团的有机硅表面活性剂。所述聚氨酯泡沫形成组合物可被用于形成高回弹性泡沫。所述具有单侧链羟基封端的聚环氧烷基团的有机硅表面活性剂提供了具有高开放孔浓度的泡沫。使用所述组合物制造的泡沫也可显示出改善的干压缩变形和湿压缩变形。所述具有单侧链羟基封端的聚环氧烷基团的有机硅表面活性剂还提供了具有低易散性硅氧烷含量的聚氨酯泡沫，这造成了具有低VOC和FOG性能的泡沫。

在一个实施方案中，本发明提供了一种聚氨酯泡沫形成组合物，其含有：

(a)多元醇；

(b)聚异氰酸酯；

(c)催化剂；

(d)具有通式(1)的表面活性剂：

R¹₃Si(OSiR²G)_xOSiR³₃       (1)，

其中

R¹，R²和R³的每次出现独立地为具有1至10个碳原子的烷基基团；

G为具有通式(2)的有机基团：

-R⁴(OR⁵)_yA   (2)，