制造高弹性软质聚氨酯泡沫的方法技术

公开了使用含有至少两个羟基的聚醚制造软质聚氨酯泡沫的发泡方法，发泡在所选择的低分子量、低粘度甲基聚硅氧烷存在的情况下进行，所述发泡不在泡沫的边界区引起无序，也不引起收缩。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用聚醚制造软质聚氨酯泡沫的方法。这类泡沫作为“冷发泡沫”或“高回弹泡沫(HR泡沫)”近来日益受到关注。
技术介绍
有多种生产HR泡沫的变更方法，它们在化学文献中已有广泛描述。如同所使用的助剂，例如催化剂、乳化剂、推进剂等一样，聚醚、交联剂和聚异氰酸酯可以有同样大的变化。这些方法的共同之处在于，由于聚氨酯泡沫的早期交联，不需要使用聚硅氧烷-聚醚共聚物作为稳定添加剂以防止泡沫塌泡。实际上，通常须避免使用所述稳定添加剂，因为泡沫稳定剂——在制造迄今为止仍在本领域占优势地位的“热发泡沫”中必不可少——会导致冷发泡沫中无法容忍的收缩倾向，并且常常还使得泡沫孔结构的均匀性同样不理想。关于本领域的现有技术状况已公开了多篇论文，其代表性实例有德国专利申请公开文本(Offenlegungsschrift)No.2,221,811、No.2,246,400、No.2,337,140和No.2,356,443，以及发表在《多孔塑料杂志》(Journal of Cellular Plastics)中的多篇论文，例如1972年1月/2月刊，第35-44页；1973年1月/2月刊，第19-24页；1973年3月/4月刊，第92-98页；以及1973年5月/6月刊，第134-138页。本专利技术方法主要涉及泡沫材料，所述泡沫材料原则上可在不添加任何有机硅氧烷的情况下制造。本领域的普通技术人员知晓该泡沫材料可通过如下方式生产使聚氨酯结构中发生较高程度的交联，直至泡沫材料“开孔”。在实践经验以及文献中，已知有不同方法可达到上述交联度，例如，通过使用每分子具有两个以上异氰酸酯基团的聚异氰酸酯；通过使用高反应性聚醚多元醇，所述聚醚多元醇优选通过掺入环氧乙烷单元而含有伯羟基，并且所述伯羟基优选位于链末端；以及通过另外使用低分子量的多羟基化合物，如丙三醇、三羟甲基丙烷、三羟甲基乙烷、三乙醇胺等。上述措施可单独使用或结合使用。在任何情况下，重要的是，在不必使用聚硅氧烷衍生物作为添加剂的条件下，聚氨酯泡沫材料发生交联的速度之快使得泡沫材料开孔之时已无强烈的塌泡倾向，并且对于应用目的，其所实现的孔结构的均匀性是适当的但不过份。满足上述特征的泡沫在物理数据和燃烧性方面具有如此巨大的优势，因此近来占据了可观的市场份额。然而，这类泡沫通常以模塑泡沫形式制造，其泡沫结构在边界区或边缘区表现得极为无序(大泡或收缩腔)，致使其实用价值大大降低。针对这类冷发泡沫已提出使用特殊的有机硅氧烷作为添加剂。这些有机硅氧烷旨在适于消除所述无序现象(参见德国专利申请公开文本No.2,221,811、No.2,377,140和No.2,246,400)。然而，基于该原理的市场产品仍具有如下缺点，即重现性差、使用浓度较高、以及在某些情况下，对于在泡沫边界区中的调节效应与收缩倾向的比值校准不足。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于开发更有效的、重现性更高的添加剂以用于制造所述泡沫体系，且用量过多的可能性更低。所述目的是通过选择特定的甲基聚硅氧烷实现的。使用低粘度的甲基聚硅氧烷作为冷发泡沫的添加剂是已知的。然而，其缺点在德国专利申请公开文本No.2,356,443中被描述为导致无法容忍的收缩倾向。所述德国专利申请还证实，甲基聚硅氧烷具有使泡沫结构细密(refinement)的效果，而这种效果从本专利技术的目的来看也是一个缺点，因为从任何实际试验中均已知晓，冷发泡沫所特有的略不规则的孔结构对于家具包覆用泡沫材料的最优性能是一个良好前提。与已知的现有技术状况相反，令人惊讶的是，现已确定，对低分子量甲基聚硅氧烷的一种必须严格遵循的确切选择将得到完全满足上述要求的添加剂。待根据本专利技术使用的有机聚硅氧烷可用如下通式I描述 其中，R1＝相同或不同的烃基——可被取代——并且不含易于与异氰酸酯发生加成反应的基团，例如-OH、-SH、＝NH。然而，优选至少90％的R1基团为甲基。尤其优选其中全部R1基团均为甲基的化合物。其他R1基团的实例是2-18个碳原子的正烷基或异烷基、芳基(尤其是苯基)、乙烯基、卤代烷基(例如溴甲基、氯甲基、2-氯乙基、3-氯丙基)、乙酰氧基丙基、2-氰基乙基和3-氰基丙基或氢。每个平均分子的一个R1基团还可被桥连或支链O0.5基团代替。这使得剩余价态被另一个分子的相应价态所饱和。R2＝R1或OR3，其中，R3＝烷基、芳基、烷芳基或pR4，其中R4代表一个低分子量烷基，m＝2-4，且p这样进行选择，以使整个R3基团的分子量不超过400，且优选不超过150。优选其中R2＝R1＝-CH3或低分子量(C1-C6，优选C1-C4)烷氧基的化合物。在一个分子或分子混合物中，也可有R1和烷氧基的混合。n＝2-10，优选2-8。尤其优选在一个分子中含有6-8个硅原子的有机聚硅氧烷。如果分子中的一个R1基团为O1/2，则分子中硅原子的总数不得超过12，且优选不应大于8。与现有技术状况不同，本专利技术有机聚硅氧烷的分子量不应理解为平均分子量。在通式定义中提及的n值不应超过。即使存在任何高分子量的产物，它们在任何情况下也仅能以极少的量存在。根据本专利技术使用的有机聚硅氧烷，可作为单分子形式的材料使用或作为混合物使用。然而，对于这样的混合物而言，正如已述及的，甚至混合物中的单独组分也不得超出本专利技术限定的n值。对于根据本专利技术使用有机硅氧烷而言，特别重要的是，n值高于上述定义中所给限值的单一物种，应仅以极低的浓度存在。优选地，这种较高分子量的同系物(homologue)的含量低于0.5重量％。在任何情况下都须将高分子量的硅氧烷(n大于20)从根据本专利技术使用的有机聚硅氧烷中分离出来，因为它们可导致消泡倾向。在简单蒸馏中，气溶胶部分可进入馏出液，于是简单蒸馏并不足以确保上述条件。如果在用于制备本专利技术有机聚硅氧烷馏分的原料混合物中存在这种高分子量的硅氧烷，则需要使用分馏装置(fractionation attachment)，例如除雾器。本专利技术硅氧烷的有效性在很大程度上依赖于硅氧烷的链长。通常，链长随着n值的增大而提高。然而，存在这样的一个n值，如果超出该n值，则一方面对防止边界无序性的改善将仅有略微提高，而另一方面将显著提高泡沫材料的孔细密化和收缩的趋势。这一n值对应于具有约9个硅原子的分子。通过掺入比甲基大的R1和R2基团，可将上述限值略微移动至较高的值。正如每一位有经验的泡沫技术人员所清楚的，根据本专利技术使用的硅氧烷的应用浓度在很大程度上取决于泡沫配方、混合条件、发泡装置和进行发泡的模具形状的细节。然而，有可能用标准值或指导值表征使用浓度。每分子具有4个硅原子的通式I化合物的使用浓度为0.1-2重量％，具有5个硅原子的化合物的使用浓度为0.03-1.2重量％，具有6个硅原子的化合物的使用浓度为0.01-0.35重量％，以及具有7个及7个以上硅原子的化合物的使用浓度为0.003-0.15重量％，以聚醚的量计。对于具有上述顺序的硅原子数的上述化合物而言，优选范围依次为0.2-1.5、0.06-0.75、0.02-0.15以及0.006-0.08重量％。在符合本专利技术的化合物I中，如果较大部分的R1基团不为甲基和/或较大部分的R2基团不为甲基或低分子量的烷氧基，则这些化合物的浓度就使用目的而言必须提本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生产冷熟化软质聚氨酯泡沫的方法，其中使每分子具有至少两个羟基的聚醚、水和有机聚异氰酸酯在催化剂的存在下进行发泡，该发泡体系可任选包括交联剂、发泡剂和／或其他助剂，其特征在于向发泡体系添加通式Ⅰ的有机聚硅氧烷＊＊＊Ⅰ其中，Ｒ↑［１］代表相同或不同的未取代的或取代的烃基，所述烃基不含可能与异氰酸酯发生加成反应的基团；Ｒ↑［２］与Ｒ↑［１］的含义相同或为ＯＲ↑［３］，其中，Ｒ↑［３］代表烷基、芳基、烷芳基或［Ｃ↓［ｍ］Ｈ↓［２ｍ］Ｏ］↓［ｐ］Ｒ↑［４］，Ｒ↑［４］为低级烷基，ｍ＝２－４且对ｐ选择成使整个Ｒ↑［３］基团的分子量不超过４００；并且ｎ＝２－１０，且混合物的各单个组分中基本上无一组分的ｎ值大于１０，通式Ⅰ化合物的量在约０．００３至２ｗｔ％之间，以发泡体系中聚醚的量计。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：H拉默廷，RD兰根哈根，G罗斯米，P扎斯克，
申请(专利权)人：戈尔德施米特股份公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]