具有改进湿变定性能的泡沫的制造方法技术

如下制备具有改进湿变定性能的高弹聚氨酯泡沫，在胺催化剂系统存在的条件下，令异氰酸酯与多元醇成分反应，多元醇成分由官能度为６或更高的聚氧化烯多元醇和基本多元醇是官能度为６或更高的聚氧化烯多元醇的多元醇聚合物组成，两种多元醇都有占相应多元醇重量１２％－约３０％的氧化乙烯端基。所得的聚氨酯泡沫特别合适作用于热带或亚热带地区的椅垫，可以用冷模塑方法制造，可以不用升高温度的后固化。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及湿变定性能改进了的聚氨酯泡沫。更具体地说，本专利技术涉及由二-或多异氰酸酯以及聚醚多元醇和多元醇聚合物的掺合物制备的、湿变定性能改进了的聚氨酯泡沫，其中的多元醇具有六个或更多的官能度，作为端基存在的氧化乙烯的含量占聚醚多元醇或多元醇聚合物的基本多元醇重量的12％或更高。聚氨酯高弹泡沫在广阔多样的用途中大量地被使用。一个主要的商业领域是制造坐用部件，如家具和汽车及其它交通工具的座椅和靠背。在后一用途中，椅垫和靠背经常具有用来将其固定在车辆上的金属的或聚合物的插柄，这些椅垫和靠背是在封闭的模子中模塑的，是通过将一定量的反应物、发泡聚氨酯形成成分倾倒、喷洒或注射到一个封闭的模子或打开的、随即封闭的模子中模塑得到的。一般这些泡沫中关闭的孔原来是打开的，例如，U.S.4579700和4717518中揭示的计时释压(TPR)法，或通过机破碎而打开，例如，通过手工破碎、辊破碎等等。模塑的聚氨酯泡沫可以用热模塑或冷模塑技术制成。在两种方法中一般均使用热的模子。在制造热模塑的泡沫时，将聚氨酯形成成分导入热(c.a.65℃)模子中，整个模子被置入烘箱(c.a.180℃)中进行发泡和固化。在制备冷模塑泡沫时，热模子不被置入烘箱中，只是令聚氨酯泡沫在模子中固化。达到足够的未熟化强度后可以将泡沫脱模，可以在提高的温度下后固化或通过延长室温来后固化。由于操作非常热的模子和从这样的模子中将泡沫脱出所存在的问题，冷模塑比热模塑更为优选。此外，由于任何泡沫后固化都在模子外进行，在模子数量一定的情况下，冷模塑的生产率高。但是，用这些方法得到的产品具有不同的物理性能，两种方法中的聚氨酯形成成分，特别是催化剂、表面活性剂和最重要的聚醚多元醇是不同的。例如，热模塑泡沫一般比冷模塑泡沫要硬。泡沫的物理性能是最为重要的，一般由生产者决定。例如，在椅垫中需选择泡沫硬度以得到舒适的椅子。但是，如果泡沫的压缩性太强，使用者会感觉到椅垫的弹簧或承盘。此外，在各种情况下，泡沫必须能在持续的使用期间内保持其性能。诸如拉伸和撕裂强度等性能也很重要，不仅是为了防止使用中的损坏，还使椅垫固定在其框架和覆盖物中不致损坏。为了成功地将模塑的泡沫部分脱模，也有必要在泡沫制造中尽早开发这些性能。所有的泡沫都会表现出某种程度的压缩变定性能，这是泡沫在受到压力后永久或准-崭时地失去其高度。一段时间后一部分“变定”会恢复，但是通常，在使用的初期就会有少量的永久变定。高温和高湿条件可恶化压缩变定和其他的泡沫性能，这部分是由于吸收的水使聚氨酯聚合物发生塑化，和有时发生的水解、未反应的异氰酸酯基团与空气中的水反应、泡沫聚合物中存在的极性键间氢键的断裂使聚合物的结构发生改变而引起的。为了评价湿度对泡沫的影响，广泛使用湿润老化试验(ASTMD2406)。在这个试验中，人工老化泡沫，将泡沫试样在蒸汽高压釜中于120℃、12-16psing压力下放置5小时，然后在机械对流的空气干燥箱中于70℃干燥3小时。然后令泡沫在23℃和50％相对湿度下平衡16-24小时。测定物理性能，如50％压缩变定、50％受压负荷挠曲(CLD)损失。当泡沫的湿润老化的压缩变定和CLD值比非湿润老化泡沫的要好时，该泡沫被认为是高质量的。但是最近发现具有令人满意的湿润老化物理性能的泡沫在湿热气候，例如，太平洋沿岸、地中海和其他热带、亚热带地区的特有条件下表现不好。在许多情况下，具有令人满意的湿润老化性能的泡沫的许多性能，特别是压缩变定和CLD表现得不令人满意。故，最近工业界已经提出更为严格的试验来评价泡沫性能。“湿润压缩变定”是这些更严格的试验中的一种。湿变定试验-象所有的压缩变定试验一样-确定受压水平和时间，但是，在湿润固化试验中，泡沫是在升高的温度和湿度下(代替了仅仅处于升高的温度下)受压。在K.Saotome等人的“高弹聚氨酯泡沫耐湿性能的改进”(“The Improvement of Humidity Resistance inHigh Resilient Polyurethane Foam”，J.CELL Plastics，5月/6月，1977，203-209页，1977)和Toyota document BM7100G，方法4.7.2中揭示了一种这样的试验方法，在此称为“日本湿变定”，在50℃和95％相对湿度下22小时引起中心试样出现50％的压缩(变定)。在标准的试验条件(23℃，50％相对湿度)下恢复30分钟后测定日本湿润压缩变定。另一种方法是由欧洲汽车制造者雷诺(Renault)提出的，在40℃和95％相对湿度下22小时引起带表皮泡沫试样出现70％压缩(变定)。在标准试验条件下恢复15分钟后测定雷诺湿润压缩变定。在这两个试验中，在此后称其为“湿润压缩变定”或“湿变定”，人们发现表现出优异湿润老化性能的泡沫的湿变定性令人不能满意。特别是在冷模塑泡沫的情况下，其湿变定性能经常比类似的热模塑组合物出现的湿变定性能高出4倍。U.S.4111865揭示了具有改进湿润老化性能的高弹泡沫的组合物，用热模塑和自由上升技术制造，由具有通常的3.2-4.8不同的习用官能度的多元醇混合物和具有3％-10％重量作为端基的环氧乙烷，在锡和胺的混合催化剂的催化之下得到这些泡沫。但是，US.4111865揭示的泡沫组合物具有很窄的操作范围，故难以工业化规模生产。此外，当环氧乙烷含量在3-5％重量范围时，湿润老化性能表现为峰值，由具有7％环氧乙烷端基的多元醇制得的泡沫与分别由具有3％和5％重量的环氧乙烷端基的多元醇制得的泡沫相比，湿润老化压缩变定和负荷损失有所提高。该湿润老化性能是传统的值，不是“湿变定”值。专利权人指出，具有大于10％重量的环氧乙烷端基的多元醇形成的聚氨酯泡沫在湿润老化过程中性能过度变劣。所需要的是制造适用于高弹聚氨酯泡沫的冷模塑的活性聚氨酯泡沫组合物，其中所得的泡沫具有改进了的湿变定性能。更需要的是制造出具有这种改进性能的模塑聚氨酯泡沫制品。(专利技术人)惊异地发现具有改进的湿变定特征的模塑聚氨酯泡沫可以按如下方法制备在存在有有效量的胺催化剂的条件下，使二-或多异氰酸酯与多元醇掺合物反应，该掺合物包括标称官能度为6的聚醚多元醇和含有标称官能度约为6的基本聚醚多元醇的多元醇聚合物，聚醚多元醇和基础聚醚多元醇中都含有超过12％重量的作为端基的氧化乙烯部分。用本组合物制造的冷模塑聚氨酯泡沫表现出改进的湿变定性能，与用锡催化剂制造的热模塑泡沫相比没有与这些泡沫相关的缺点。另外，本专利技术泡沫组合物具有工业上有用的加工窗口。附图说明图1是泡沫弹性相对作为胺催化冷模塑聚氨酯泡沫的多元醇的官能度的曲线图。图2是湿润固化相对作为胺催化冷模塑聚氨酯泡沫的多元醇的官能度的曲线图。聚氨酯系列组分是迄今已知的，包括异氰酸酯，异氰酸酯-活化成分(多元醇)，增链剂和/或交联剂，表面活性剂，催化剂和其他添加剂及辅助剂。下面的段落将描述这些传统的组分。术语“聚氨酯”指的是结构中的重复单元间主要含有氨基甲酸乙酯键 聚合物。这种键是通过有机异氰酸酯基团R-和有机羟基基团-R之间进行加成反应形成的。为了形成聚合物，有机异氰酸酯和含有羟基基团的化合物必须是至少双官能的。但是，按现在的理解，术语“聚氨酯”并不限于仅含有氨基甲酸乙酯键的那本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适于制备胺催化的具有改进湿变定值的高弹聚氨酯泡沫的多元醇组合物，包括：ａ）ｉ）聚氧化烯聚醚多元醇，最少包括７０ｍｏｌ％的聚氧化烯多元醇成分，其主要含有Ｃ３－Ｃ４氧化烯部分，１２％－约３０％重量作为端基的氧化乙烯部分，且标称官能度为６或更高；ａ）ｉｉ）多元醇聚合物，在基本聚氧化烯多元醇成分中含有乙烯基聚合物分散剂，基本氧化烯多元醇成分最少包括７０ｍｏｌ％聚氧化烯多元醇，其主要含有Ｃ３－Ｃ４氧化乙烯部分，有作为端基的１２％－约３０％重量的氧化乙烯部分，标称官能度为６或更高，其中，所述氧化乙烯部分的百分数是在总聚氧化烯多元醇成分重量中所占的百分数，其中ａ）ｉ）和ａ）ｉｉ混合的平均标称官能度为约５．５或更高，其中所述的聚氧化烯多元醇的羟基数目为５０或更低。２．如权利要求１要求的多元醇组合物，其特征在于所述的作为端基存在的氧化乙烯部分占所述聚氧化烯多元醇重量的１５％－约２５％。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：MR克林凯拉，KD卡文达，JL林巴哈，RD布拉辛顿，FE克里菲尔德，
申请(专利权)人：阿科化学技术公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]