含颗粒状有机固体的聚氨酯泡沫及其制备方法技术

在水和玻璃化转变温度低于０℃的颗粒状有机聚合物存在下，使有机多异氰酸酯与多活性氢物质反应得到的聚氨酯泡沫，制备时的前提条件是，当用甲苯二异氰酸酯做多异氰酸酯时，若用聚醚多元醇做多活性氢物质，则该聚醚多元醇的分子量大于３０００，其特征在于，该泡沫表现出： ａ）ＳＡＧ因子、即６５％压缩时的压缩载荷挠度与２５％压缩时的压缩载荷挠度之比不低于２．８；以及 ｂ）舒适状况值、即（５％压缩时的压缩载荷挠度）／５与（４０％压缩时的压缩载荷挠度）／４０之比不超过２．５。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及含某些颗粒状有机固体的聚氨酯泡沫及其制备方法。通常，聚氨酯泡沫是在发泡剂存在下通过多异氰酸酯与多活性氢的物质(polyahl))如聚酯或聚醚多元醇反应来制备的。制备聚氨酯软泡沫时，一般多元醇的当量从500至5000。这种泡沫通常表现出吸引人的物理性能，包括抗张强度和耐撕裂性能，但在涉及承载性能和弹性的某些应用中仍达不到要求。已知，通过添加填料可以增强聚氨酯泡沫的承载能力及增加其弹性。美国专利3,441,523、3,598,772和4,278,770公开了使用无机填料填充，如使用硅酸铝、碳酸钙、高岭土、二氧化硅和碳黑填充，以增强聚氨酯软泡沫的承载能力。美国专利4,374,209、3,325,421、4,042,537、4,093,567、3,385,351、3,304273、3,523,093和3,110,695公开了制备聚氨酯泡沫时使用有机填料填充，这包括苯乙烯—丙烯腈(SAN)、聚脲加合物(PHD)和聚异氰酸酯—聚胺(PIPA)产品。本领域中公开的其它有机填料包括美国专利3,755,211公开，在含玻璃化转变温度超过50℃的聚合物的水胶乳存在下制备聚氨酯泡沫，据报道使用玻璃化温度低于50℃的物质制备的聚氨酯泡沫达不到所需的性能；BE专利836,259公开，制备聚氨酯泡沫时使用玻璃化转变温度高并且接枝在聚丁二烯上的交联苯乙烯/丙烯腈共聚物做填料；美国专利3,699,340公开，在做为填料的颗粒状聚乙烯存在下制备聚氨酯泡沫，据报道，该聚乙烯的玻璃化转变温度超过50℃。尽管看上去在聚氨酯的制备中使用填料得到了广泛的承认，但仍需要提高聚氨酯泡沫的性能及工业应用价值。尤其需要提高聚氨酯泡沫的“SAG”因子，或承载能力，同时维持或提供更佳的舒适感。“舒适感”应理解为泡沫具有柔软的感觉并且能随意地适应置于其承载面上的物体的形状或构造。通常，SAG因子应理解为在65％与25％变形时所测得的压缩载荷挠度或压入载荷挠度之比。一般聚氨酯泡沫显示的SAG因子是从1.5到2.5；更高的SAG因子通常与提供更大支撑力的聚氨酯泡沫相对应。使用所述的填料在一定程度上能提高泡沫的SAG因子，但不利的是，同时也增加了泡沫的硬度，而这有损于泡沫的整体舒适感。因此，需要研制一种发泡方法，它不仅使泡沫具有更高的SAG因子，同时使泡沫维持或改善其“舒适状况”。令人惊讶的是，现在发现这种聚氨酯泡沫可以通过添加玻璃化转变温度低于0℃的颗粒状有机固体获得。第一点，本专利技术为一种聚氨酯泡沫，该泡沫是在水和玻璃化转变温度低于0℃的颗粒状有机聚合物存在下，通过多异氰酸酯有机物与多活性氢的物质反应而制备的，但其限制条件是多异氰酸酯是甲苯二异氰酸酯时，若聚醚多元醇做多活性氢的物质，则该聚醚多元醇的分子量大于3000，其特征是泡沫表现出a)SAG因子—即65％压缩时的压缩载荷挠度与25％压缩时的压缩载荷挠度之比—不小于2.8；b)舒适状况值，即(5％压缩时的压缩载荷挠度)/5与(40％压缩时的压缩载荷挠度)/40之比，不大于2.5。第二点，本专利技术是一种制备聚氨酯泡沫的方法，即在水和颗粒状有机聚合物存在下使有机多异氰酸酯与多活性氢物质发生反应，其中a)使用量为多异氰酸酯和多元醇总重量的1—20wt％的颗粒状有机聚合物的玻璃化转变温度低于0℃；b)多异氰酸酯的使用量应使异氰酸酯的反应指数为50—125；c)多异氰酸为甲苯二异氰酸酯时，若用聚醚多元醇做多活性氢物质，则该聚醚多元醇的分子量大于3000。第三点，本专利技术是形成聚氨酯泡沫体的双组分体系，它含有多异氰酸酯有机物组分和多活性氢物质组合物组分，其特征在于a)多异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、尿烷改性的甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、尿烷改性的二苯基甲烷二异氰酸酯、碳化二亚胺改性的二苯基甲烷二异氰酸酯、或它们的混合物；b)多活性氢物质的组合物包括(ⅰ)分子量从1000到12000的聚醚或聚酯多元醇，但是当多异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯时，若用聚醚多元醇做多活性氢物质，则该聚醚多元醇的分子量应大于3000；(ⅱ)玻璃化转变低于0℃的颗粒状有机聚合物，其用量为(a)和(b)总重量的1—20wt％；(ⅲ)占(b)总重量的1—10％的水。令人惊讶的发现是，添加了这种颗粒状有机聚合物的聚氨酯泡沫与没添加这种颗粒状有机聚合物的同类泡沫相比，具有更高的SAG因子和更佳的舒适状况。本专利技术的聚氨酯软泡沫适用于许多场合，包括室内装饰和做弹性填层，例如做衬垫。附图说明图1是典型的聚氨酯软泡沫的应力应变曲线。所标段“斜率5”和“斜率40”之比是“舒适状况”的定义，用它可以表征本专利技术的泡沫。根据本专利技术，聚氨酯泡沫、尤其是其软泡沫的制备是在发泡剂和特定颗粒状有机聚合物(以下有时用“POP”代表)存在下，在一定的反应条件下使多异氰酸酯与多活性氢物质反应而完成。“POP”的玻璃化转变温度低于0℃，优选低于-25℃，更优选低于-45℃，有利的是不低于-100℃，更优选不低于-75℃。为便于“POP”在聚氨酯泡沫中的分散，该颗粒有利的平均粒径小于0.5mm，优选0.085—0.4mm，更优选0.1—0.3mm。合适的“POP”材料包括天然橡胶、异戊二烯、新戊二烯、聚丁二烯、丁苯共聚物和丁二烯与丙烯腈、甲基丙烯腈或丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯或乙烯基吡啶的共聚物。优选的“POP”材料为天然橡胶、乙烯基吡啶/丁二烯、聚丁二烯和尤其是丁苯共聚物。为了表现出所需的玻璃化转变温度，这些聚合物材料采用基本上不存在交联的线型结构较为有利。“基本上不存在交联”应理解为该聚合物的交联度小于4％，优选小于2％。使用含苯乙烯的聚合物时，为了达到所需的玻璃化转变温度，应限制其中苯乙烯单体的含量。相应地，其中苯乙烯含量为该聚合物总量的5—60wt％较为有利，优选20—50wt％的苯乙烯含量；其余的是构成聚合物的其它单体，尤其是丁二烯。同样道理，与“嵌段”共聚物相比，含苯乙烯的聚合物特别优选其中的苯乙烯单体“无规”分布。适用于本专利技术中的苯乙烯/丁二烯胶乳的制备方法为本领域的技术人员所熟知，并在出版物上有记载，如美国专利3,563,946。“POP”的添加量应足够，为制备的泡沫提供所需的SAG因子。通常，其添加量是多异氰酸酯和多活性氢物质总重量的1—20wt％，优选1—10wt％，更优选3—10wt％，最优选3—8wt％。通常这类“POP”可以做为分散体系、或胶乳，在发泡过程中引入，其中“POP”为不连续相。分散体系中的连续相可以是多活性氢物质或多异氰酸酯，但优选为水。使用多活性氢物质或多异氰酸酯作连续相时的合适及优选材料在后面讨论。一般这种胶乳中“POP”含量为胶乳总重量的20—80wt％，优选30wt％以上、更优选40wt％以上，和75wt％以下、更优选70wt％以下。本专利技术的一个特别优选的实施例中，如上定义的苯乙烯/丁二烯聚合物以水胶乳形式加入到发泡过程中。市售合适的水相苯乙烯/丁二烯胶乳有Goodyear公司牌号为LPF6733A(含35％苯乙烯，65％丁二烯)、LPF6758A(29％苯乙烯/71％丁二烯)和PLIOLITE5356(25％苯乙烯/75％丁二烯)的产品；Enichem公司牌号为INTEX2003(35％苯乙烯/65％丁二烯)和INT本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：H·狄沃斯，
申请(专利权)人：陶氏化学公司，
类型：发明
国别省市：