[发明专利]生产粘弹性聚氨酯泡沫的方法

说明书

本发明提供一种生产粘弹性挠性聚氨酯泡沫的方法。本发明进一步涉及根据本发明的方法生产的具有特别低的排放值和尽可能接近中性的pH值的粘弹性挠性聚氨酯泡沫平板或粘弹性挠性聚氨酯泡沫模塑体，和这些泡沫的用途。

粘弹性泡沫以挤压后缓慢的、逐渐的恢复形状为特点。这样的材料在本领域现有技术中是公知的和以它们的能量吸收性能得到高度评价。粘弹性泡沫材料可以在很多应用领域中发现，如室内装潢(例如在减震垫、座罩、床垫等)、如吸声和/或吸振材料、或还如碰撞保护。

聚氨酯泡沫无疑是最重要的粘弹性泡沫材料。其理由是一方面生产的聚氨酯泡沫的物理性能可以通过制备所用的多元醇或异氰酸酯组分(和任何其它助剂材料)的选择、用量和方法来精确调节，而且另一方面″原位″制备(有时当场)使生产几乎任何、非常复杂的形状和结构的泡沫材料成为可能。

在聚氨酯的制备中，通常将两种或更多种液体流结合在一起。该液体流的混合引发聚合反应并且有时使聚合材料发泡。聚合反应和模塑经常在一个步骤中进行，典型地通过模塑或喷雾同时仍然处于液态的反应混合物。此外，聚氨酯经常生产成平板的形式，然后切割成所期望的形状。

在大多数情况下，上述液体流一方面是多官能有机异氰酸酯组分(还经常称为″组分B″)以及另一方面是具有合适的异氰酸酯反应性的多官能单体或树脂和还可以包含助剂材料。该混合物，经常称为″组分A″，一般主要包含一种或多种多元醇组分。

目前，为了生产特定组成的聚氨酯泡沫，在混合之前适当地调配上述液体流。一般通过添加水到组分A中来完成发泡，上述组分A与组分B的多异氰酸酯反应形成胺并且释放出CO₂，后者进而作为气体发泡剂。替代使用水或使用水之外，还经常使用挥发性惰性有机化合物或惰性气体。

大多数传统的聚氨酯泡沫是具有空间分离区域的具有高和低玻璃化转变温度(T_G)的不同相的嵌段共聚物。玻璃化转变温度从高于其的挠性熵弹性区域(或橡皮状区域)分离出低于其的脆的能量弹性的区域(或玻璃化区域)。这些聚合物内的不同相的高和低玻璃化转变温度通常限制上述可以使用的材料的温度范围。上述材料的DMA(动态力学分析)光谱通常以在不同的玻璃化转变之间的较平坦的区域(模量平台)为特点。

在这些材料中的低玻璃化转变温度的相通常(虽然不一定)源自低玻璃化转变温度的″嵌段″，其先预制并且然后立刻进行聚合。高玻璃化转变温度的相，另一方面，通常仅在聚合期间形成，这是因为随后形成了氨基甲酸酯单元。低玻璃化转变温度的嵌段(经常还称为″挠性嵌段″)通常源自包含很多异氰酸酯反应性基团的液体或低熔点的低聚树脂。

上述低聚树脂的例子是聚醚和聚酯多元醇。

在传统的聚氨酯中，刚性相(高玻璃化转变温度)和挠性相(低玻璃化转变温度)在聚合期间相互排列在一起然后自然地互相分离形成″本体聚合物″内形态不同的相。因此，上述材料还叫做″相分离″材料。

在一定程度上，粘弹性聚氨酯在本文中代表着特例，即它们是其中仅仅不完全发生或完全不发生上述相分离的材料。

在具有(基本上)开孔的挠性聚氨酯泡沫的情况中上述的″结构粘弹性″与归因于气动作用的粘弹性之间存在区别。就后者来说，泡沫材料包含几乎完全闭合泡孔，即泡孔仅仅具有小孔。压缩之后，由于小尺寸的孔，气体仅仅慢慢地回流，导致延迟的形状恢复。

特别是当用于家具制造业时，粘弹性挠性聚氨酯泡沫必须满足特别严格的生态和卫生要求。

降低从粘弹性挠性聚氨酯泡沫的挥发性有机化合物(VOC)的排放通常通过使用在NCO-反应性基团的存在下嵌入聚氨酯基质的反应性催化剂完成。

通常使用胺催化剂生产粘弹性挠性聚氨酯泡沫，从而得到的挠性聚氨酯泡沫很可能具有碱性。US-A 2005/0027026公开了一种通过添加酸性成分到多元醇配方中调节粘弹性挠性聚氨酯泡沫的碱性度的方法。然而，加入酸性成分在组分的反应性和聚合动力学方面具有不利作用。

WO-A 2008/079614公开了通过液态多异氰酸酯和多元醇混合物在脲和自催化多元醇作为共-催化剂的存在下反应生产聚氨酯泡沫来降低挥发性胺类的排放。WO-A 2008/079614没有公开在反应性催化剂和脲的存在下生产粘弹性挠性聚氨酯泡沫。