聚氨酯泡沫材料及其制造方法技术

一种可热成型的聚氨酯泡沫材料，它具有优良的耐压缩变定性，该可热成型的聚氨酯泡沫材料在负荷下具有优良耐压缩变定性和形状保持性。在另一个实施方式中，至少一个附加聚氨酯泡沫材料层整个粘合到可热成型泡沫材料上。本发明专利技术也描述了聚氨酯泡沫材料的水份控制体系。泡沫材料尤其可用作鞋底插入物。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
专利技术的领域本专利技术总的来说涉及聚氨酯泡沫材料。更具体地说，在一个实施方式中，本专利技术涉及这样的聚氨酯泡沫材料，它可在高温下热成型，并具有良好的低温和/或室温耐压缩变定性。在另一个实施方式中，本专利技术涉及可热成型的聚氨酯泡沫材料，它具有控制水份的性能。这样的可热成型和控制水份的泡沫材料可以用于单层或双层结构。专利技术的背景常规的聚氨酯泡沫材料，例如Rogers Corporation生产的PORON泡沫材料，可以制成具有优良的性能范围，包括甚至在较高温度下的耐压缩变定性。具有良好耐压缩变定性的泡沫材料可提供缓冲性，并在长期负荷下保持它们初始形状或厚度。大多数聚氨酯泡沫材料是热固性组合物，因此不能热成型，这意味着它们不能在发生降解的温度以下模制或成型。相反，一般的可热成型材料能够在高温下成型，但是即使在室温也表现出差的耐压缩变定性。由这些材料制成的制品的使用寿命较短，在使用期间，其缓冲性和保持它们初始形状的能力良好。已知的可热成型聚氨酯泡沫材料具有同样的缺陷。一种获得可热成型聚氨酯泡沫材料的方法是将粉状硬热塑性聚合物加入到聚氨酯起泡的泡沫材料中。例如美国专利№5,432,204和5,668,189，启示热敏填料和对微波敏感的粉加入到由多异氰酸酯、水、催化剂和多元醇制成的泡沫材料中时会赋予部分可热成型性。美国专利№4,508,774揭示了微孔聚酯型聚氨酯泡沫材料，它的密度为15-400Kg/m3(0.9-24lb/ft3)，它在温度140℃-200℃压制密度为15-40Kg/m3(0.9-2.4lb/ft3)的初始泡沫材料而形成。所述初始泡沫材料是二苯基甲烷二异氰酸酯和多苯基多亚甲基多异氰酸酯的混合物与聚酯多元醇在发泡条件下的反应产物。要求聚酯多元醇是至少55重量％的多元醇组分。由于其高吸音度，该泡沫材料成型成板，并用于汽车内车顶内衬和装饰衬板。美国专利№4,757,096揭示了形成一种聚氨酯泡沫材料，它含有芳香胺或烷氧基化双酚、增链剂赋予固化的聚氨酯发泡泡沫材料热成型性。加入第二增链剂，可增强泡沫材料的形状保持性，但是可热成型性受到损害。常规的亲水性或控制水份的泡沫材料一般由亲水性聚氨酯配制物和大量用于发泡的水制成。这些泡沫材料一般具有很差的物理性能和耐压缩变定性，使它们不能作为衬垫材料。相反，聚氨酯泡沫材料，例如Rogers Corporation生产的PORON泡沫材料具有很高的耐压缩变定性和优良的缓冲性，一般表现出低吸水性。保持压缩形式的亲水性软质聚氨酯泡沫材料在美国专利№6,034,149有描述。该泡沫材料由水与预聚物反应制得。预聚物是将过量多异氰酸酯与聚醚多元醇反应制得，所述多元醇的平均标称羟基官能度为2-6。这些亲水性泡沫材料用作尿布、海绵和伤包扎品。但是美国专利№6,034,149没有启示如何获得这样的可热成型的泡沫材料，它具有可热成型性和和形状保持性和良好的耐压缩变定性能。吸收和消除体液和水份的复合材料在美国专利№5,763,335中有描述。以预定比例将含有吸着剂的水性混合物与亲水性聚氨酯组合，就形成了泡沫材料层。美国专利№5,763,335启示了一种通常的亲水性泡沫材料，但是没有启示如何获得这样的控制水份的泡沫材料，它具有良好的耐压缩变定性和舒适性。但是迄今还没有获得这样的聚氨酯泡沫材料，它具有高温热成型性、室温和/或低温下优良的耐压缩变定性、尤其同时具有在负荷下或高温下良好的保持形状性能的综合性能。同样，也没有获得这样的可热成型泡沫材料，它也具有水份控制性和优良的缓冲和耐压缩变定性。在该情形下，水份控制性能定义为泡沫材料吸收水的能力(根据ASTMD570，当浸于水中时，吸水量大于或等于50％自重)和在24小时或以下时间内失去所吸收的水或干燥至所吸收水量的20％或以下的能力的综合能力。因此目前就需求这样的聚氨酯泡沫材料，它可以热成型，具有或没有水份控制特性，并具有良好的耐压缩变定性，尤其同时具有形状保持性能。专利技术的概述发现用具有优良低温耐压缩变定性的可热成型聚氨酯泡沫材料就可以克服或减轻本行业内的上述和其他缺陷，所述材料由这样的组合物形成，它包含摩尔平均官能度小于或等于2.15的异氰酸酯、摩尔平均活性氢官能度小于或等于2.14的含活性氢的组分、催化剂和表面活性剂。在另一个实施方式中，具有优良低温耐压缩变定性和在负荷或高温下保持形状的可热成型聚氨酯泡沫材料由一种这样的组合物形成，它包含摩尔平均官能度小于或等于2.15的异氰酸酯、摩尔平均活性氢官能度大于或等于2.065和小于或等于2.14的含活性氢的组分、催化剂和表而活性剂。在这些实施方式中，优选选择含活性氢的组分的分子量，以便提高硬段和软段的相分离。异氰酸酯的低官能度形成硬段相内有很少或没有交联的泡沫材料，这又导致形成这样限定的硬微区，该硬微区使材料在高温下“熔化”或“流动”，材料冷却时固定。由于软段内的少量交联，所述泡沫材料还具有结构完整性和良好的耐压缩变定性。将泡沫材料成型的优选热成型温度是110℃-170℃。当加热至热成型温度时，就成型，然后冷却，硬链段相的强度或模量强迫软段相采取并保持所要求的形状。另一个实施方式包含上述组合物和具有水份控制体系的可热成型聚氨酯泡沫材料，例如聚(N-乙烯基丙烯酰胺)和/或羧甲基纤维素钠粉，以增大吸水量，并赋予泡沫材料控制水份性能。在这些实施方式中，不用亲水性聚氨酯或大量水作为发泡剂，就可意外地获得控制水份性能。另一个实施方式包含上述可热成型的聚氨酯泡沫材料和整体粘合到该材料上的第二聚氨酯泡沫材料层。所述第二层可以是例如缓慢回复的聚氨酯泡沫材料或回弹性聚氨酯泡沫材料，而且可以任选是控制水份的泡沫材料。附图的简要说明下面参看附图，其中同样组件的编号相同。附图说明图1是测试可热成型性能的设备和所进行的测试的示意图2是测试弹性体载荷后保持形状的性能的设备和所进行的测试的示意图；图3示出了评价施加到压缩至50％同时成型的可热成型材料上的热成型条件的时间-温度的研究结果。优选的实施方式描述具有优良耐压缩变定性的可热成型聚氨酯泡沫材料由一种这样的组合物形成，它包含平均异氰酸酯(或硬段)官能度小于或等于2.15、优选小于或等于或等于2.10、最优选小于或等于2.05的有机异氰酸酯组分。平均官能度优选大于或等于1.80，更优选大于或等于2.00。该组合物还包含平均官能度小于或等于2.14的含活性氢的组分、表面活性剂和催化剂。具有可热成型性和优良的在负荷下和/或高温下保持形状这两种性能的泡沫材料可以通过将含活性氢的组分的平均官能度限制到大于或等于2.065而获得。异氰酸酯组分的低官能度提供这样的泡沫材料，其固化泡沫材料的硬段相内有很少或没有交联。这就导致了能够软化或熔化的相分离的硬微区，同时含活性氢的组分内的少量交联导致优良的室温耐压缩变定性，而且即使当硬微区变形时，也能使材料保持结构完整性。软段相内没有交联，耐压缩变定性就会差。太多的交联导致丧失热成型性。调节软段相交联量以获得某一高温下所要求的热成型性同时保持良好的室温和低温耐压缩变定性和形状保持特性。以这种方式，就能够调节所要求的热成型性和形状保持特性的平衡，适应不同应用的要求。所述有机异氰酸酯组分优选具有通式Q(NCO)i，其中i对应于上述硬段官能度，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可热成型的聚氨酯泡沫材料，它由包含下述组分的组合物形成：含异氰酸酯的组分，它的平均异氰酸酯官能度小于或等于２．１５；含活性氢的组分，它的平均官能度小于或等于２．１４；催化剂；和表面活性剂。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：SS辛普森，S纳拉亚南，MS伦特，
申请(专利权)人：世界财产股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]