[发明专利]用可水解的硅烷化合物制备软质聚氨酯泡沫的方法

说明书

本申请要求2011年8月31日提交的美国临时专利申请No.61/529,342的优先权。

本发明涉及软质聚氨酯泡沫以及制备那些泡沫的方法。

软质聚氨酯泡沫经常在坐具和寝具应用中用作减震。这些泡沫通过固化多异氰酸酯、高当量多元醇和发泡剂的混合物来制造。发泡剂通常是水本身或水与一种或多种其它发泡剂的混合物。这些泡沫可通过混合所述前体材料使得它们反应并在最小的约束下自由起发而制造。这种类型的工艺通常被称为块状泡沫工艺。所述块状泡沫工艺用于制造大泡沫块（“泡沫胶块”），大泡沫块随后被切成它们的具体用途所需要的形状和尺寸。制造这些泡沫的另一种主要方式是模制工艺，其中前体在约束泡沫膨胀以及设定模制部件的形状和尺寸的封闭式模具中固化。当所述泡沫部件需要具有复杂的几何形状时，或当在泡沫表面上需要紧实的表皮时，经常使用这种方法。模制方法经常用来制造用于车辆内部、例如汽车头枕和坐具坐垫的减震泡沫。

大多数减震应用需要的重要的泡沫性质中包括密度低于80kg/m³（以最小化重量和成本）、承载性（特别在回弹性泡沫的情况下）、压缩变定（泡沫由于外加负荷造成的永久变形）、以及所谓的“TTE”性质——拉伸强度、撕裂强度和伸长率。TTE性质是重要的，因为泡沫需要具有机械完整性来承受在脱模和/或制造过程以及最终用途期间所述泡沫经历的常态处理。

产生更好TTE性质的对策措施经常导致在其他领域中的性能变差。例如，已知TTE性质可通过在泡沫制剂中包含扩链剂和/或交联剂（或通过增加那些材料的量）来改善。参见，例如，USP4,876292和GE Advanced Materials对于Niax^TMDP-1022加工添加剂的产品文献。这种方式可引起不期望的增加压缩变定的效应。它还具有增加充分固化泡沫所需的昂贵的多异氰酸酯组分的量的缺点。

滞后损失(hysteresis loss)低是许多坐具和寝具应用中想要的泡沫属性。滞后损失是当泡沫被压缩时、例如当人的重量施加于泡沫时损失的能量的量的量度。当软质泡沫被压缩时，用来压缩所述泡沫的一部分能量消散，并因此损失。当除去压缩力时，剩余的能量回复。消散的压缩能量的比例是滞后损失。在坐具和寝具应用中，回复的能量支撑占用者并且这种支撑通常因造成坐具舒适而被感受到。滞后损失低还与透过所述泡沫的振动传递系数较低相关。泡沫吸收振动的能力是感受到舒适的另一个重要的促成因素，尤其在车辆应用中。

不幸的是，造成低滞后损失的措施经常导致泡沫的TTE性质不充分。

某些工业趋势增加了生产具有良好性质的低滞后泡沫的难度。在汽车工业中，一直希望减轻汽车重量并使得车辆保持坐舱空间的同时变小。这些趋势引起制造商降低坐具泡沫的厚度。厚度降低既减轻泡沫重量又降低它的体积，但增加了对泡沫的要求，因为必须由较小的聚合物块提供必要的性能。

另一个工业趋势是趋向低排放性胺催化剂。常规的胺催化剂在发泡反应期间挥发，散逸到大气中，它们在大气中造成臭味并存在工作人员暴露问题。所述低排放性催化剂具有异氰酸酯反应性基团，因此他们被引入聚合物网络中而不是挥发。然而，当使用这些低排放性胺催化剂时，压缩变定并且尤其是湿老化压缩变定变得不可接受地高。

各种类型的硅氧烷已经用作软质聚氨酯泡沫制剂的成分。硅氧烷表面活性剂当然是普遍存在的，广泛地用作孔稳定剂。端羟基聚硅氧烷已经用于聚氨酯泡沫制剂中，以提供泡沫的耐燃性并改善温度稳定性。这种方式的例子描述于US7393879、DE4108326、EP1485419（US2005-0131088）、EP2217640（US2010-0267854）和WO2007107435（US2009-0105358）。为了达到对燃烧性和温度稳定性的预期效果，需要显著量的这些聚硅氧烷。此外，烷氧基硅氧烷已经在无异氰酸酯制剂中用于制造软质泡沫。这种类型的体系描述于DE19831285（AU157799）、EP1625175（US2006-0084711）、EP2183300（US2010-0305229）和WO2009007038（US2009-0018228）中。这些体系经常不容易适合于常规的聚氨酯泡沫加工方法，部分是由于它们的高粘度。此外，这些体系不可利用通过水-异氰酸酯反应产生二氧化碳发泡气体的典型机制，因为这些体系缺乏异氰酸酯基团。因此，它们依靠物理发泡剂。

期望生产其它性质可接受的低滞后泡沫的方法，所述其它性质特别是压缩变定和拉伸强度、撕裂强度和伸长率。

本发明是包含含有以下成分的反应产物的软质聚氨酯泡沫：