[发明专利]制备聚氨酯泡沫的方法

说明书

 

本发明涉及制备聚氨酯泡沫的方法、包含此类泡沫的植物生长介质以及此类泡沫用作植物生长介质的用途。

已知包含聚氨酯泡沫的植物生长介质。

US 3798836公开其中分散有热塑性颗粒的水不溶性微孔开放性发泡聚氨酯基质。

US 3889417通过使预聚物与大量水反应制备亲水泡沫。这种泡沫可用于园艺应用。应用的水指数为1300-78000。类似方法已经公开于WO 96/16099中，其中未关于异氰酸酯指数及水指数给予特别指导；在实施例中，水指数大于1700，并且异氰酸酯指数小于6。所用预聚物由具有至少1000的分子量的多元醇制备。

US 3970618公开了一种用于培养植物的基质，所述基质为通过使多异氰酸酯与多元醇以低NCO指数反应制备的低密度(18 kg/m³)亲水聚氨酯泡沫，多元醇具有900-1800的羟基值，并且多异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯(TDI)型多异氰酸酯。

US 5155931使用泡沫作为植物垫(plant mat)，所述泡沫通过使有机异氰酸酯(其优选为TDI)与多元醇以90-120的NCO指数反应而制得。

US 6479433公开了通过使预聚物与水在选择的填料材料存在下反应制备的园艺生长介质。

US 2005/0131095公开了以40-150的NCO指数制备聚氨酯泡沫的方法。未对水指数给予特别关注；在实施例中，NCO指数在85-106之间，并且水指数在93-120之间变化。然而，在这种方法中，使用的多元醇混合物具有总体高的氧乙烯含量(以重量计，50-90%)，并且不含具有中等氧乙烯含量(以重量计，小于50%)的多元醇。获得的如实施例中所说明的泡沫是具有至少60%的回弹率(resilience)及低于10 kPa的在40%下的压缩载荷挠度(compression load deflection，CLD)的柔性泡沫。

WO2011/042284描述用作植物基质的柔性聚氨酯泡沫。这些泡沫具有25-70 kg/m³的密度、5-15 kPa的在40%下的压缩载荷挠度(CLD)及最多25%的在水饱和下的体积增加。这些泡沫以20-70的低异氰酸酯指数及200-400的高水指数制备，这意味着配制物中的异氰酸酯反应性组分之间对于与可利用的异氰酸酯组分反应存在巨大的竞争，这可导致在使用泡沫作为基质材料时起泡(排水)。

上述聚氨酯泡沫可具体地在以下方面进一步改善：吸水及保水特征(进一步表征为pF₀及pF₁值)、泡沫稳定性及在100%水饱和下的膨胀，以及在低密度下的高压缩载荷挠度、防止起泡及防止具体地幼小植物(秧苗)的生长受抑制。

令人惊奇的是，已经发现，所有上述不希望的副作用(例如，起泡、生长抑制…)均可通过使用以在90到最多150范围内的异氰酸酯指数加上特定选择异氰酸酯及聚醚多元醇制造的聚氨酯泡沫避免。

此外，本发明的泡沫显示极佳的硬度，这使其具体地非常适于例如绿屋顶(green roof)及景观美化应用。

此外，本发明的泡沫显示极佳的保水特征及在100%水饱和下低膨胀，这使其非常适合用作用于促进种子发芽及秧苗生长的植物生长基质。

因此，本发明涉及聚氨酯泡沫，所述泡沫适于植物生长并且具有最多40%的回弹率、至少16 kPa的在40%下的压缩载荷挠度(CLD)、至少20 kg/m³的自由起发核心密度(free-rise core density)及最多25%的在水饱和下的体积增加。

本发明的聚氨酯泡沫优选具有至少20 kPa并且更优选至少25 kPa的CLD、20 kg/m³到最大50 kg/m³的密度、最多30%的回弹率及最多20%的在水饱和下的体积增加。

本发明的聚氨酯泡沫具有特别好的吸水(absorption、uptake)及保水。聚氨酯泡沫的吸水并且具体地保水可通过测定pF值来测定，并且可借助保水曲线形象化，所述保水曲线是Y轴上的测得的泡沫中保留的体积水含量对X轴上的所施加减压的图(见图2A)。