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CN114805727A - 制备模塑软质泡沫的方法和由其制备的软质泡沫 - Google Patents

制备模塑软质泡沫的方法和由其制备的软质泡沫 Download PDF

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CN114805727A CN202210076943.7A CN202210076943A CN114805727A CN 114805727 A CN114805727 A CN 114805727A CN 202210076943 A CN202210076943 A CN 202210076943A CN 114805727 A CN114805727 A CN 114805727A
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P·O·巴利
B·W·帕克斯
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Covestro LLC
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Abstract

本发明提供一种制备模塑软质泡沫的方法。所述方法包含:(a)将形成泡沫的反应混合物沉积到模腔的表面上,和(b)使形成泡沫的反应混合物在模腔中反应。本发明还提供由所述方法制备的软质泡沫和包含所述软质泡沫的地板垫。

Description

制备模塑软质泡沫的方法和由其制备的软质泡沫
技术领域
本说明书总体上涉及制备模塑软质泡沫的方法,以及由该方法制备的泡沫。该泡沫可适用作人体工程学地板垫。
背景技术
软质聚氨酯泡沫被用于多种应用。它们通过在发泡剂存在下将适当的多异氰酸酯与异氰酸酯反应性化合物(通常是多元醇)进行反应来制备。这种软质泡沫的一种用途是生产人体工程学地板垫。这些地板垫有时称为抗疲劳地垫,这是因为它们寻求防止或减少长时间站立在地板垫上的人的疲劳。这种地板垫还可以起到减轻或防止膝盖、背部或腰部疼痛的作用,并且还可以提供防滑表面。
人体工程学地板垫通常由具有出色减震性能的软质聚氨酯泡沫层形成。通常将织物覆盖层应用于聚氨酯泡沫层,以提供美观的外观和均匀的质地。聚氨酯泡沫层通常使用“开放式浇注(open-pour)”成型工艺制备,其中形成聚氨酯泡沫的组合物通过混合头混合并倒入模具中,关闭模具,使组合物在模具中反应以形成软质聚氨酯模塑泡沫。从完成地板垫制造的模具中取出模塑聚氨酯泡沫。
在一些应用中,为了提供具有令人满意外观的人体工程学地板垫,将织物覆盖物放置在聚氨酯泡沫上。当然,这需要额外的材料和劳动。因此,在某些情况下,可能希望取消这种覆盖物。然而,为此,需要聚氨酯泡沫本身具有均匀的质地和外观。
因此,希望提供一种生产具有均匀的质地和外观的模塑软质泡沫的方法。还希望该方法使用的形成泡沫的组合物避免使用不希望的材料例如邻苯二甲酸酯和含锡组分。
本说明书中描述的发明鉴于上述情况而作出。
发明内容
在某些方面,本公开内容涉及一种制备模塑软质泡沫的方法。该方法包含:(a)将形成泡沫的反应混合物沉积到模腔的表面上,和(b)使形成泡沫的反应混合物在模腔中反应。在这些方法中,所述形成泡沫的反应混合物包含:(1)存在量小于45重量%的多异氰酸酯,基于所述反应混合物的总重量计;(2)异氰酸酯反应性组合物;(3)发泡剂;和(4)催化剂。所述异氰酸酯反应性组合物包含(i)基于异氰酸酯反应性组合物中多元醇的总重量计至少50重量%的聚醚多元醇,所述聚醚多元醇的官能度大于2,基于聚醚多元醇的总重量计的氧亚乙基含量为0至50重量%,伯OH基团大于50mol%,且OH值为8至112mg KOH/g;和包含以下的组分:(A)胺引发的聚醚多元醇(II),其中胺引发的聚醚多元醇(II)的OH值为至少500mg KOH/g且官能度为2.5至4,并且其中胺引发的聚醚多元醇(II)的存在量大于0且不大于10重量%,基于异氰酸酯反应性组合物中多元醇的总重量计;(B)产生CO2的氨基甲酸,其存在量大于0且不大于10重量%,基于异氰酸酯反应性组合物中多元醇的总重量计;或(C)(A)和(B)两者。
此外,本公开内容还尤其涉及通过这种方法制备的软质泡沫,以及具体实施为地板垫的这种泡沫。
附图说明
通过参考附图可以更好地理解本说明书中描述的本发明的各种特征和特性,其中:
图1是根据实施例II,制剂15制备的泡沫的图像;和
图2是根据实施例II,制剂18制备的泡沫的图像。
具体实施方式
本说明书中描述和示出了各种实施方式,以提供对所公开发明的结构、功能、性质和用途的全面理解。应当理解,本说明书中描述和示出的各种实施方式是非限制性且非穷举性的。因此,本发明不受本说明书中公开的各种非限制性和非穷举性实施方式的描述的限制。所描述的与各种实施方式有关的特征和特性可以与其他实施方式的特征和特性结合。这些修改和变化旨在包括在本说明书的范围内。因此,权利要求可被修改为引述本说明书中明确或固有描述或者本说明书明确或固有支持的特征或特性。此外,申请人保留修改权利要求的权利,以肯定地放弃现有技术中可能存在的特征或特性。因此,任何此类修改均符合35 U.S.C.§112和35 U.S.C.§132(a)的要求。本说明书中公开和描述的各种实施方式可以包括本文中各种描述的特征和特性,由其组成,或者基本上由其组成。
除非另有说明,本文指定的任何专利、出版物或其他公开材料均通过参引的方式全文纳入本说明书中,但仅在所纳入的材料与本说明书中明确阐述的现有定义、陈述或其他公开材料不冲突的情况下。因此,在必要的情况下,本说明书中阐述的表达内容替代本文通过参引的方式纳入的任何冲突材料。这就是说,通过参引的方式纳入本说明书但与本文中阐述的现有定义、陈述或其他公开材料冲突的任何材料或其部分,仅在所纳入材料与现有公开材料之间不产生冲突的情况下纳入。申请人保留修改本说明书的权利,以明确描述通过参引的方式纳入本文的任何主题或其部分。
在本说明书中,除非另有说明,所有的数字参数都应理解为在所有情况下被术语“约”所界定和修饰,其中数字参数具有确定该参数数值所基于的测量技术所固有的偏差特性。至少,而且非试图对等同原则的适用进行限制,在本说明书中记载的各数字参数应至少根据所记录的有效数字的数值并通过应用一般的四舍五入技术来理解。
另外,本说明书中所述的任何数值范围旨在包括包含在所述范围内的相同数值精度的所有子范围。例如,“1.0-10.0”的范围旨在包括所述最小值1.0与所述最大值10.0之间(且包括1.0和10.0)的所有子范围,即具有等于或大于1.0的最小值和等于或小于10.0的最大值,例如2.4-7.6。本说明书中所述的任何最大数值限制旨在包括其中所包含的所有较低数值限制,并且本说明书中所述的任何最小数值限制旨在包括其中所包含的所有较高数值限制。因此,申请人保留修改本说明书(包括权利要求书)的权利,以明确描述在本文明确描述的范围内所包含的任何子范围。所有这样的范围旨在固有地记载在本说明书中,使得修改为明确描述任何这样的子范围均符合35 U.S.C.§112和35 U.S.C.§132(a)的要求。
除非另有说明,本说明书中所用的语法冠词“一种(one)”、“一(a)”、“一个(an)”和“该(the)”旨在包括“至少一个”或“一个或多个”。因此,本说明书中所用的冠词是指该冠词的语法对象中的一个或多于一个(即,“至少一个”)。例如,“组分”意指一个或多个组分,因此考虑并可实施或使用多于一个组分。此外,单数名词的使用包括复数,并且复数名词的使用包括单数,除非用法的上下文另有要求。
如本文所用,术语“官能度”是指所描述的-OH官能化材料的每分子中存在的活性羟基(-OH)的平均数。如本文中所使用的,术语“羟值”是指可用于反应的反应性羟基的数量,并表示为与1克多元醇的羟基含量相当的氢氧化钾的毫克数,根据ASTM D4274-16测定。术语“当量重量”是指化合物的重量除以其化合价。对于多元醇,当量重量是与异氰酸酯基结合的多元醇的重量,并且可以通过将多元醇的分子量除以其官能度来计算。多元醇的当量重量也可以通过将56,100除以多元醇的羟值来计算——当量重量(g/eq)=(56.1x1000)/OH值。
本文中给出的当量重量和分子量分别是数均当量重量和数均分子量,除非另有说明,其通过凝胶渗透色谱法(GPC)使用基于DIN 55672-1的方法进行测定,采用氯仿作为洗脱液,使用混合床柱(Agilent PL Gel;SDVB;3微米孔径:1xMixed-E+5微米孔径:2xMixed-D)、折射率(RI)检测,并使用聚乙二醇作为标准品进行校准。
本说明书中所述的发明涉及软质泡沫的制备。如本文中所使用的,术语“软质泡沫”是指这样的泡沫,其在25%挠度下的拉伸强度与压缩强度之比为至少15∶1,例如15至70∶1,或在某些情况下为15至60∶1,如"Polyurethanes:Chemistry and Technology,Part IITechnology,”J.H.Saunders&K.C.Frisch,Interscience Publishers,1964,第117页中所述,其引用的部分通过引证的方式纳入本文。此外,在一些实施方式中,所述软质泡沫还具有至少100%的%伸长率,例如至少130%,至少150%,或在一些情况下至少200%。此外,在一些实施方式中,根据本说明书的方法制备的软质泡沫具有1.5至10psi,例如1.5至8psi或在一些情况下为1.5至6psi的65%压缩力挠度。用于本发明目的的所有上述软质泡沫性能测试均根据ASTM D3574-11进行。相比之下,应理解,硬质泡沫的特征在于其压缩强度与拉伸强度之比为至少0.5:1、伸长率小于10%、低变形恢复率和低弹性极限,如"Polyurethanes:Chemistry and Technology,Part II Technology,"J.H.Saunders&K.C.Frisch,Interscience Publishers,1964,第239页所述,其引用的部分通过引证的方式纳入本文。
在一些实施方式中,根据本说明书的方法制备的软质泡沫的根据ASTM D 3574-17测试A测量的密度不超过20lb/ft3(不超过0.32g/cm3),例如为10至20lb/ft3(0.16至0.32g/cm3),或者在某些情况下为13至17lb/ft3(0.21至0.27g/cm3)。在一些实施方案中,根据本说明书的方法制备的软质泡沫表现出根据ASTM D2240-15e1测量的Asker C硬度为10至40、15至40,或在一些情况下为25至35。
本说明书涉及通过包含以下的方法制备的这种软质泡沫:(a)将形成泡沫的反应混合物沉积到模腔的表面上,和(b)使反应混合物在模腔中反应。
更具体而言,在一些实施方式中,使用“一步法”开放式浇注冷模塑工艺。在“一步法”模塑泡沫方法中,将测定量的成分沉积到所需形状的模具中,使泡沫上升并填充模腔,得到具有用于预期应用所需形状的部件。在开放式浇注方法中,将形成泡沫的反应混合物注入开放模具中直至已装入所需量的反应混合物,然后关闭模具。在冷模塑中,将形成泡沫的反应混合物引入模具中,通常在适度升高的温度下,例如130°F至150°F(54℃至66℃),并在几分钟(例如2至6分钟)的固化周期后脱模,无需模内烘箱固化。可以在脱模后通过压碎来完成开孔,或者可以通过使用定时压力释放(TPR)或定时分压释放(TPPR)或这些技术与适度机械压碎的组合在模具中完成开孔。然后通常在升高的温度下固化泡沫。
在本说明书的方法中,所述形成泡沫的反应混合物包括多异氰酸酯。如本文所使用的,术语“多异氰酸酯”涵盖二异氰酸酯以及更高官能度的多异氰酸酯。
可使用任何已知的有机异氰酸酯、改性的异氰酸酯或由任何已知的有机异氰酸酯制备的异氰酸酯封端的预聚物。合适的有机异氰酸酯包括芳族、脂族和环脂族多异氰酸酯及其组合。有用的异氰酸酯包括:二异氰酸酯,例如间苯二异氰酸酯、对苯二异氰酸酯、2,4-甲苯二异氰酸酯、2,6-甲苯二异氰酸酯、1,6-六亚甲基二异氰酸酯、1,4-六亚甲基二异氰酸酯、1,3-环己烷二异氰酸酯、1,4-环己烷二异氰酸酯、六氢甲苯二异氰酸酯的异构体、异佛尔酮二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、1,5-萘二异氰酸酯、4,4′-二苯基甲烷二异氰酸酯、2,4′-二苯基甲烷二异氰酸酯、4,4′-联苯二异氰酸酯、3,3′-二甲氧基-4,4′-联苯二异氰酸酯和3,3′-二甲基二苯基丙烷-4,4′-二异氰酸酯;三异氰酸酯,如2,4,6-甲苯三异氰酸酯;以及更高官能度的多异氰酸酯,例如4,4′-二甲基二苯基甲烷-2,2′,5,5′-四异氰酸酯和多亚甲基多苯基多异氰酸酯。
也可使用未蒸馏的多异氰酸酯或粗多异氰酸酯。通过使甲苯二胺的混合物光气化获得的粗甲苯二异氰酸酯和通过使粗二苯基甲烷二胺光气化获得的粗二苯基甲烷二异氰酸酯(聚合的MDI)是合适的粗多异氰酸酯的实例。
改性异氰酸酯通过二异氰酸酯和/或多异氰酸酯的化学反应获得。有用的改性异氰酸酯包括但不限于含有酯基、脲基、缩二脲基、脲基甲酸酯基、碳二亚胺基、异氰脲酸酯基、脲二酮基和/或氨基甲酸酯基的那些。改性异氰酸酯的实例包括含有NCO基团且NCO含量为25至35重量%、例如29至34重量%(根据方法MDI-01-01),和/或异氰酸酯官能度为2.2至3.2,如3.0至3.2的预聚物,例如基于聚醚多元醇或聚酯多元醇和二苯基甲烷二异氰酸酯的那些。
在某些实施方式中,多异氰酸酯包含亚甲基桥连的多苯基多异氰酸酯和/或亚甲基桥连的多苯基多异氰酸酯的预聚物,其平均官能度为每分子1.8至3.5、或2.0至3.1个异氰酸酯部分,并且NCO含量为25至32重量%,例如22至24重量%。
在本说明书的方法中使用的形成泡沫的反应混合物中,多异氰酸酯的存在量小于45重量%,例如小于40重量%,或在某些情况下,小于35重量%,基于形成泡沫的反应混合物的总重量计。在这些实施方式的一些中,多异氰酸酯的存在量为至少20重量%,至少25重量%,或在一些情况下为至少30重量%,基于形成泡沫的反应混合物的总重量计。
形成泡沫的反应混合物还包含异氰酸酯反应性组合物。更具体而言,所述异氰酸酯反应性组合物包含聚醚多元醇,所述聚醚多元醇的官能度大于2,例如为大于2至最高达6,例如3至6、3至5、3至4、或3,氧亚乙基含量为0至50重量%,例如10至30重量%,基于聚醚多元醇的总重量计,伯OH基团大于50mol%,例如80至90摩尔%,并且OH值为8至112mg KOH/g,例如20至50mg KOH/g或25至35mg KOH/g。
合适的这类聚醚多元醇包含具有Zerewitinoff活性氢原子的起始剂化合物的环氧烷烃加成产物。用于制备此类聚醚多元醇的具有Zerewitinoff活性氢原子的合适起始剂化合物通常具有2至8、2至6、3至5或在某些情况下为3的羟基官能度。合适的羟基官能化的起始剂化合物的具体实例为丙二醇、乙二醇、二乙二醇、二丙二醇、1,2-丁二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、己二醇、戊二醇、3-甲基-1,5-戊二醇、1,12-十二烷二醇、丙三醇、三羟甲基丙烷、三乙醇胺、季戊四醇、山梨糖醇、蔗糖、对苯二酚、邻苯二酚、间苯二酚、双酚F、双酚A、1,3,5-三羟基苯以及甲醛与含有羟甲基的苯酚或三聚氰胺或脲的缩合产物。
适用于制备这类聚醚多元醇的环氧烷烃的具体实例包括环氧乙烷、环氧丙烷、1,2-环氧丁烷或2,3-环氧丁烷和氧化苯乙烯。在一些情况下,将环氧丙烷和环氧乙烷单独、混合或依次引入反应混合物中。如果连续计量加入环氧烷烃,则所得产物包含具有嵌段结构的聚醚链。具有环氧乙烷嵌段的产品的特点是伯端基浓度增加。
在本说明书的方法中使用的反应混合物中,官能度大于2、氧亚乙基含量为0至50重量%、伯OH基团为大于50mol%,并且OH值为8至112mg KOH/g的前述聚醚多元醇的存在量为至少50重量%,例如至少80重量%、80重量%至99重量%或85重量%至95重量%,基于异氰酸酯反应性组合物中多元醇的总重量计。
所述异氰酸酯反应性组合物还包含(i)烷醇胺引发的聚醚多元醇;(ii)产生CO2的氨基甲酸;或(iii)两者。如本文所使用的,“烷醇胺引发的聚醚多元醇”是指通过在合适催化剂存在下使环氧烷烃与一种或多种合适的引发剂进行反应而制备的聚醚多元醇,其中所述引发剂包含一种或多种烷醇胺。合适的催化剂包含碱性催化剂(例如氢氧化钠或氢氧化钾或叔胺,例如甲基咪唑)和DMC催化剂。
如本文所使用的,术语“烷醇胺”是指下式表示的化合物:
NH2-Z-OH
其中Z代表二价基团,其为具有2至6个碳原子的直链或支链亚烷基、具有4至6个碳原子的环亚烷基或具有4至6个碳原子的二亚烷基醚基团。所述二亚烷基醚基团可由下式表示:
R-O-R-
其中各R彼此独立地代表具有2至3个碳原子的烃基。
可用于制备烷醇胺引发的聚醚多元醇的合适烷醇胺的具体实例包括单乙醇胺、1-氨基-2-丙醇、2-氨基-1-丙醇、3-氨基-1-丙醇、1-(2-氨基乙氧基)乙醇、1-氨基-2-丁醇、2-氨基-3-丁醇、2-氨基-2-甲基丙醇、5-氨基戊醇、3-氨基-2,2-二甲基丙醇、4-氨基环己醇,以及其任意两种或更多种的混合物。
为制备烷醇胺引发的聚醚多元醇,将烷醇胺与环氧烷烃进行反应。合适的环氧烷烃为环氧乙烷、环氧丙烷、环氧丁烷、氧化苯乙烯和环氧氯丙烷,以及其任意两种或更多种的混合物。
在一些实施方式中,所述烷醇胺引发的聚醚多元醇的OH值为至少500mg KOH/g,例如500至1600mg KOH/g、500至900mg KOH/g、600至800mg KOH/g或在一些情况下为680至720mg KOH/g,官能度为2.5至4,例如2.5至3.5。
在一些实施方式中,所述烷醇胺引发的聚醚多元醇的用量最高达10重量%,例如0.1至10重量%、0.1至5重量%或1至5重量%,基于异氰酸酯反应性组合物中多元醇的总重量计。
除了或代替前述烷醇胺引发的聚醚多元醇,形成泡沫的反应混合物可以包含产生CO2的氨基甲酸,例如,其可以作为CO2和伯胺和/或仲胺的反应产物获得,所述伯胺和/或仲胺为例如前面提到的关于制备前述烷醇胺引发的聚醚多元醇的任何烷醇胺。
在一些实施方案中,产生CO2的氨基甲酸的用量高达10重量%,例如0.1至10重量%,0.1至5重量%或1至5重量%,基于异氰酸酯反应性组合物中多元醇的总重量计。
事实上,出乎意料地发现,以上述量使用前述烷醇胺引发的聚醚多元醇和/或产生CO2的氨基甲酸显著改善了根据本说明书方法制备的软质泡沫的表面外观。具体而言,软质泡沫表现出在所得泡沫中的“熔合线(knit-line)的显著减少或消除。
异氰酸酯反应性组合物可以并且常常包含与上述聚醚多元醇不同的额外多元醇。
例如,在一些实施方式中,所述形成泡沫的反应性组分还包含聚醚多元醇,所述聚醚多元醇的官能度为2至6,例如3,氧亚乙基含量>60重量%,例如>70重量%,基于聚醚多元醇的总重量计,伯OH基团为至少50mol%,例如50至60摩尔%,并且羟值为10至112mgKOH/g,例如30至50mg KOH/g。
该聚醚多元醇通常为具有Zerewitinoff活性氢原子的起始剂化合物的环氧烷烃加成产物。用于这类聚醚多元醇的具有Zerewitinoff活性氢原子的合适起始剂化合物具有2至8、2至6、3至5或在某些情况下为3的官能度并且是羟基官能的。合适的羟基官能的起始剂化合物的具体实例为丙二醇、乙二醇、二乙二醇、二丙二醇、1,2-丁二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、己二醇、戊二醇、3-甲基-1,5-戊二醇、1,12-十二烷二醇、丙三醇、三羟甲基丙烷、三乙醇胺、季戊四醇、山梨糖醇、蔗糖、对苯二酚、邻苯二酚、间苯二酚、双酚F、双酚A、1,3,5-三羟基苯以及甲醛与含有羟甲基的苯酚或三聚氰胺或脲的缩合产物。
适用于制备这类聚醚多元醇的环氧烷烃的实例为环氧乙烷、环氧丙烷、1,2-环氧丁烷或2,3-环氧丁烷和氧化苯乙烯。在一些实施方式中,将环氧丙烷和环氧乙烷单独、混合或依次引入反应混合物中。如果依次计量加入环氧烷烃,则所得产物包含具有嵌段结构的聚醚链。
在本说明书方法中使用的反应混合物的一些实施方式中,官能度为2至6,氧亚乙基含量>60重量%,伯OH基团为至少50mol%,并且羟值为10至112mg KOH/g的前述聚醚多元醇的存在量为不大于10重量%、0.1%至10重量%、0.1%至5重量%或1%至5重量%,基于异氰酸酯反应性组合物中多元醇的总重量计。
此外,在一些实施方式中,所述形成泡沫的反应混合物可包括与上述任意多元醇不同的具有至少两个异氰酸酯反应性氢原子且分子量为62至399的化合物。这类物质(其适于在本说明书的方法中使用的形成泡沫的反应混合物中使用)的实例包括但不限于乙二醇、丙二醇-(1,2)和丙二醇-(1,3)、丁二醇-(1,4)和丁二醇-(2,3)、戊二醇-(1,5)、己二醇-(1,6)、辛二醇-(1,8)、新戊二醇、1,4-双羟基甲基-环己烷、2-甲基-1,3-丙二醇、二溴丁二醇、丙三醇、三羟甲基丙烷、己三醇-(1,2,6)、三羟甲基乙烷、季戊四醇、对环二己醇、甘露醇、山梨糖醇、蓖麻油、二乙二醇、三乙二醇、四乙二醇、分子量最高达399的高级聚乙二醇、二丙二醇、分子量最高达399的高级聚丙二醇、二丁二醇、分子量最高达399的高级聚丁二醇、4,4′-二羟基-二苯基丙烷、二羟基甲基-对苯二酚、乙醇胺、二乙醇胺、N-甲基-二乙醇胺、三乙醇胺和3-氨基丙醇。
在一些实施方式中,形成泡沫的反应混合物中所包含的多元醇的总量为使得多异氰酸酯和多元醇以50至150,例如60至105、65至95或85至95的异氰酸酯指数混合。
如前所述,所述形成泡沫的反应混合物还包含发泡剂。合适的发泡剂包括反应性发泡剂和物理发泡剂。在一些实施方式中,使用产生二氧化碳的反应性发泡剂,例如水和/或甲酸封闭的胺。更具体而言,在一些实施方案中,水的存在量为至少0.5重量%,例如0.5至5重量%、0.5至2重量%或0.5至1.5重量%,基于形成泡沫的反应混合物的总重量计。
如果需要,可以使用各种物理发泡剂中的任一种。合适的物理发泡剂包括烃,例如丁烷、正戊烷、环戊烷、己烷和/或异戊烷(即2-甲基丁烷)。其他合适的物理发泡剂包括卤代发泡剂,例如氯氟碳("CFC")、氢氯氟烃("HCFC")、氢氟烃("HFC")和/或氢氟烯烃("HFO"),包括氢氯氟烯烃("HCFO")。例如,合适的HCFO包括1-氯-3,3,3-三氟丙烯(HCFO-1233zd,E和/或Z异构体)、2-氯-3,3,3-三氟丙烯(HCFO-1233xf)、HCFO1223、1,2-二氯-1,2-二氟乙烯(E和/或Z异构体)、3,3-二氯-3-氟丙烯、2-氯-1,1,1,4,4,4-六氟丁烯-2(E和/或Z异构体)、2-氯-1,1,1,3,4,4,4-七氟丁烯-2(E和/或Z异构体)。在一些情况下,HCFO的沸点(在大气压力下)为至少-25℃、至少-20℃或至少-19℃,以及40℃或更低,例如35℃或更低,或在一些情况下为33℃或更低。HCFO的沸点(在大气压力下)可为例如-25℃至40℃,或-20℃至35℃,或-19℃至33℃。
然而,在某些实施方式中,水基本上是存在于形成泡沫的反应混合物中的唯一发泡剂。换言之,所述形成泡沫的反应混合物基本上,或在某些情况下,完全不含物理发泡剂(例如其他卤化发泡剂,例如CFC、HCFC、HFC和/或HFO)。如本文所用的,术语“基本上不含”是指当与这些发泡剂一起使用时(如果有的话)发泡剂的存在量小于10重量%,例如小于1重量%或小于0.1重量%,基于形成泡沫的反应混合物中发泡剂的总重量计。
该说明书的方法中使用的形成泡沫的反应混合物包含催化剂。
更具体而言,在一些实施方案中,所述催化剂包含一种或多种金属催化剂。可以使用多种有机金属化合物中的任何一种,例如有机锡、有机铋和有机锌化合物。合适的有机锡化合物包括含硫的那些,例如硫醇二辛基锡,以及在一些情况下,羧酸的锡(II)盐,例如乙酸锡(II)、辛酸锡(II)、乙基己酸锡(II)和月桂酸锡(II),以及锡(IV)化合物,例如二月桂酸二丁基锡、二氯化二丁基锡、二乙酸二丁基锡、马来酸二丁基锡和二乙酸二辛基锡。
然而,在一些实施方案中,金属催化剂组合物包含基于铋的催化剂和/或基于锌的催化剂。合适的金属催化剂的具体实例包括例如有机盐和路易斯酸卤化物。适用于本说明书的方法中使用的形成泡沫的反应混合物的基于锌的催化剂的具体实例包括但不限于各种羧酸的锌盐中的任一种,例如乙酸锌、新癸酸锌、辛酸锌、己酸锌、乙酰丙酮锌和2-乙基己酸锌,以及由锌和1,3-二羰基化合物(例如乙酰丙酮锌)形成的锌卡宾化合物或络合物。适用于本说明书的方法中使用的形成泡沫的反应混合物中的基于铋的催化剂的具体实例包括但不限于羧酸铋,例如其中铋的氧化态为3。在一些实施方式中,用于盐形成的羧酸具有6至18,例如6至12或8至12个碳原子。这类羧酸铋的具体实例包括例如新癸酸铋(III)、2-乙基己酸铋和辛酸铋等。
在一些实施方式中,所述金属催化剂组合物包含基于锌的催化剂和基于铋的催化剂,其中各自存在为使得存在的锌络合物与存在的铋络合物的比例以重量计为1∶1至5∶1,例如1.5∶1至4∶1,或2:1至4∶1。
在一些情况下,在本说明书的方法中使用的形成泡沫的反应混合物中使用的金属催化剂组合物是“不含锡的”。如本文所用的,“不含锡的”是指金属催化剂组合物中基于锡的催化剂的存在量小于10重量%,在某些情况下,小于1重量%或小于0.1重量%,基于金属催化剂组合物中的总重量计。在一些实施方式中,金属催化剂组合物不含基于锡的催化剂。
此外,在一些实施方式中,金属催化剂组合物基本上不含其他基于金属的催化剂,例如基于钛、基于钠、基于铅、基于汞、基于锆或基于锂的催化剂。如在本文中所使用的,当涉及金属催化剂组合物中不存在此类其他基于金属的催化剂时所使用的“基本上不含”是指,这种其他基于金属的催化剂的存在量小于10重量%,在一些情况下小于1重量%,或小于0.1重量%,基于金属催化剂组合物的总重量计。在一些实施方式中,金属催化剂组合物不包含除了基于锌的催化剂和/或基于铋的催化剂以外的基于金属的催化剂。
出乎意料地发现,在本说明书的方法中使用的形成泡沫的反应混合物中如本文所描述的基于锌的催化剂和基于铋的催化剂的具体结合产生了足够快速的固化并充分消除了后固化泡沫粘性,使得与在这种方法中使用邻苯二甲酸酯和含锡的形成泡沫的反应混合物相比,制造生产率和产品质量可以得到保持。
在一些实施方式中,所述形成泡沫的反应混合物还包含叔胺催化剂。合适的叔胺催化剂的具体实例包括但不限于三乙胺、三乙二胺、三丁胺、N-甲基吗啉、N-乙基吗啉、N-椰纤维烷基吗啉、N,N,N′,N″-四甲基乙二胺、1,4-二氮杂双环-(2,2,2)-辛烷、N-甲基-N′-二甲基氨基乙基哌嗪、N,N-二甲基苄胺、双-(N,N-二乙基氨基乙基)-己二酸酯、N,N-二乙基苄胺、五甲基二亚乙基三胺、N,N-二甲基环己胺、N,N,N′,N′-四甲基-1,3-丁二胺、N,N-二甲基-苯乙胺、1,2-二甲基咪唑、2-甲基咪唑、N-环己基吗啉、N-己基二环己胺、甲基二环己胺、丁基二环己胺、十八烷基二环己胺、乙基环己基苯胺、二环己基苯胺、三苯胺、N,N-二苄基苯胺、二苄基环己胺、三环己胺、三环辛胺;三(1-环己基-乙基-2)胺、二-(叔丁基环己基)甲胺、(2-乙基-1-己烯基)二苯胺、1-(2-乙基-1-己烯基)哌啶、1-(甲苯基)哌啶、1-(环丁基)-3-丁基哌啶、1-(环庚基)-2,3,6-三甲基哌啶,1-(环己基)-2,2,6,6-四甲基哌啶、N-苯基二环己胺、N-对甲苯基二环己胺、N-苄基二环己胺、N-甲基二苯基胺、4-(环戊基)吗啉、4-(环己基)-2,6-二甲基吗啉、4-(苄基)吗啉和4-(异丙苯基)吗啉,及其混合物。
在一些实施方式中,叔胺催化剂的存在量为0.001至2.0重量%,例如0.01至1.0重量%,0.1至0.5重量%,或在某些情况下为0.2至0.4重量%,以形成泡沫的反应混合物的重量计。
在一些实施方式中,该说明书的发明中使用的形成泡沫的组合物还包含表面活性剂。可以使用任何合适的表面活性剂,包括有机硅化合物,例如聚硅氧烷-聚烯烃-嵌段共聚物,例如聚醚改性的聚硅氧烷以及长链醇的聚乙二醇醚,长链烷基酸硫酸酯的叔胺或烷醇胺盐、烷基磺酸酯,或烷基芳基磺酸。在一些情况下,表面活性剂的用量为0.1至5.0重量%,例如1至3重量%,基于异氰酸酯反应性组合物的总重量计。
形成泡沫的反应混合物中可任选地包含的其他材料包括:颜料、着色剂、填料、抗氧化剂、阻燃剂和稳定剂。示例性的有用阻燃剂包括,但不限于,基于反应性溴的化合物和氯化磷酸酯,包括但不限于,三(2-氯乙基)磷酸酯(TECP)、三(1,3-二氯-2-丙基)磷酸酯、三(1-氯-2-丙基)磷酸酯(TCPP)和二甲基丙基磷酸酯(DMPP)。
如前文所述,本说明书的方法包括在模具中形成泡沫。用于模具的材料可以是金属,例如铝,或合成材料,例如环氧树脂。反应混合物在模具内发泡形成成型产品。可以在模具内进行发泡以生产具有蜂窝状表面的产品,或者可以在模具内进行发泡以生产具有非蜂窝状表皮和蜂窝状核心的产品。在一些实施方式中,通过将足够的反应混合物引入模具中以在反应后用泡沫填充模具来制备所需的泡沫产品。或者,如果需要,可以引入比用泡沫填充模具内部所需的更大量的形成泡沫的反应混合物,例如称为“超负载”的工序。
模具内发泡的过程常常是在“外部脱模剂”的帮助下进行的,例如硅油。如果需要,形成泡沫的反应混合物中也可使用“内部脱模剂”。
本说明书还涉及如本文所述制备的软质泡沫的用途。即,如本说明书中所述制备的软质聚氨酯泡沫可用作人体工程学地板垫,但可以容易地设想其他用途。
本文描述的主题的各个方面在以下编号的项目中列出:
项目1.制备模塑软质泡沫的方法,其包含:(a)将形成泡沫的反应混合物沉积到模腔中,和(b)使形成泡沫的反应混合物在模腔中反应,其中所述形成泡沫的反应混合物包含:(1)存在量小于45重量%的多异氰酸酯,基于所述反应混合物的总重量计;(2)异氰酸酯反应性组合物,其包含:(i)基于多元醇的总重量计至少50重量%的(I)聚醚多元醇,其官能度大于2,氧亚乙基含量为0至50重量%,伯OH基团大于50mol%,且OH值为8至112mg KOH/g;包含以下的组分:(ii)包含以下的组分:(A)胺引发的聚醚多元醇(II),其中胺引发的聚醚多元醇(II)的OH值为至少500mg KOH/g且官能度为2.5至4,并且其中胺引发的聚醚多元醇(II)的存在量大于0且不大于10重量%,基于异氰酸酯反应性组合物中多元醇的总重量计;(B)产生CO2的氨基甲酸,其存在量大于0且不大于10重量%,基于异氰酸酯反应性组合物中多元醇的总重量计;或(C)(A)和(B)两者。
项目2.项目1的方法,其中所述软质泡沫的根据ASTM D 3574-17测试A测定的密度为不大于20lb/ft3(不大于0.32g/cm3)、10至20lb/ft3(0.16至0.32g/cm3)或13至17lb/ft3(0.21至0.27g/cm3)。
项目3.项目1或项目2的方法,其中软质泡沫表现出根据ASTM D2240-15e1测量的Asker C硬度为10至40、15至40或25至35。
项目4.项目1至项目3中任一项的方法,其中将形成泡沫的反应混合物注入开放模具中直至已装入所需量的反应混合物,然后关闭模具。
项目5.项目1至项目4中任一项的方法,其中将形成泡沫的反应混合物在130°F至150°F(54℃至66℃)的温度下引入模具中,并在2至6分钟的固化周期后脱模,无需模内烘箱固化。
项目6.项目1至项目5中任一项的方法,其中所述多异氰酸酯包含芳族、脂族和环脂族多异氰酸酯及其结合物,例如间苯二异氰酸酯、对苯二异氰酸酯、2,4-甲苯二异氰酸酯、2,6-甲苯二异氰酸酯、1,6-六亚甲基二异氰酸酯、1,4-六亚甲基二异氰酸酯、1,3-环己烷二异氰酸酯、1,4-环己烷二异氰酸酯、六氢甲苯二异氰酸酯的异构体、异佛尔酮二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、1,5-萘二异氰酸酯、4,4′-二苯基甲烷二异氰酸酯、2,4′-二苯基甲烷二异氰酸酯、4,4′-联苯二异氰酸酯、3,3′-二甲氧基-4,4′-联苯二异氰酸酯和3,3′-二甲基二苯基丙烷-4,4′-二异氰酸酯;2,4,6-甲苯三异氰酸酯;4,4′-二甲基二苯基甲烷-2,2′,5,5′-四异氰酸酯和多亚甲基多苯基多异氰酸酯。
项目7.项目1至项目6中任一项的方法,其中所述多异氰酸酯包含含预聚物,所述预聚物含有NCO基团且NCO含量为25至35重量%,例如29至34重量%(根据方法MDI-01-01),和/或异氰酸酯官能度为2.2至3.2,如3.0至3.2,例如基于聚醚多元醇或聚酯多元醇和二苯基甲烷二异氰酸酯的那些。
项目8.项目1至项目7中任一项的方法,其中所述多异氰酸酯包含亚甲基桥连的多苯基多异氰酸酯和/或亚甲基桥连的多苯基多异氰酸酯的预聚物,其平均官能度为每分子1.8至3.5,例如2.0至3.1个异氰酸酯部分,并且NCO含量为25至32重量%,例如22至24重量%。
项目9.项目1至项目8中任一项的方法,其中所述多异氰酸酯的存在量小于40重量%或小于35重量%,基于形成泡沫的反应混合物的总重量计。
项目10.项目1至项目9中任一项的方法,其中所述多异氰酸酯的存在量为至少20重量%,至少25重量%,或至少30重量%,基于形成泡沫的反应混合物的总重量计。
项目11.项目1至项目10中任一项的方法,其中所述聚醚多元醇(I)的官能度为大于2至最高达6、3至6、3至5、3至4、或3。
项目12.项目1至项目11中任一项的方法,其中聚醚多元醇(I)的氧亚乙基含量为10至30重量%。
项目13.项目1至项目12中任一项的方法,其中聚醚多元醇(I)具有80至90摩尔%的伯OH基团。
项目14.项目1至项目13中任一项的方法,其中聚醚多元醇(I)的OH值为20至50mgKOH/g多元醇或25至35mg KOH/g多元醇。
项目15.项目1至项目14中任一项的方法,其中聚醚多元醇(I)为具有Zerewitinoff活性氢原子的起始剂化合物的环氧烷烃加成产物,其中所述起始剂化合物的羟基官能度为2至8、2至6、3至5、或3。
项目16.项目15的方法,其中所述起始剂化合物包含丙二醇、乙二醇、二乙二醇、二丙二醇、1,2-丁二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、己二醇、戊二醇、3-甲基-1,5-戊二醇、1,12-十二烷二醇、丙三醇、三羟甲基丙烷、三乙醇胺、季戊四醇、山梨糖醇、蔗糖、对苯二酚、邻苯二酚、间苯二酚、双酚F、双酚A、1,3,5-三羟基苯、甲醛与含有羟甲基的苯酚或三聚氰胺或脲的缩合产物,或其混合物,并且所述环氧烷烃包含环氧乙烷、环氧丙烷、1,2-环氧丁烷或2,3-环氧丁烷、氧化苯乙烯,或其混合物。
项目17.项目1至项目16中任一项的方法,其中聚醚多元醇(I)的存在量为至少80重量%、80%至99重量%或85%至95重量%,基于异氰酸酯反应性组合物中多元醇的总重量计。
项目18.项目1至项目17中任一项的方法,其中存在胺引发的聚醚多元醇(II)且其包含烷醇胺引发的聚醚多元醇,例如环氧烷烃与一种或多种引发剂的反应产物,其中所述引发剂包含一种或多种烷醇胺,其中所述烷醇胺以以下结构表示:
NH2-Z-OH
其中Z代表二价基团,其为具有2至6个碳原子的直链或支链亚烷基、具有4至6个碳原子的环亚烷基或具有4至6个碳原子的二亚烷基醚基团。所述二亚烷基醚基团可由下式表示:
R-O-R-
其中各R彼此独立地代表具有2至3个碳原子的烃基。
项目19.项目18的方法,其中所述烷醇胺包含单乙醇胺、1-氨基-2-丙醇、2-氨基-1-丙醇、3-氨基-1-丙醇、1-(2-氨基乙氧基)乙醇、1-氨基-2-丁醇、2-氨基-3-丁醇、2-氨基-2-甲基丙醇、5-氨基戊醇、3-氨基-2,2-二甲基丙醇、4-氨基环己醇,或其任意两种或更多种的混合物,并且所述环氧烷烃包含环氧乙烷、环氧丙烷、环氧丁烷、氧化苯乙烯、环氧氯丙烷,或其任意两种或更多种的混合物。
项目20.项目1至项目19中任一项的方法,其中所述胺引发的聚醚多元醇(II)的OH值为500至1600mg KOH/g、500至900mg KOH/g、600至800mg KOH/g或680至720mg KOH/g。
项目21.项目1至项目20中任一项的方法,其中所述胺引发的聚醚多元醇(II)的官能度为2.5至4,例如2.5至3.5。
项目22.项目1至项目21中任一项的方法,其中所述胺引发的聚醚多元醇(II)的存在量为0.1至10重量%、0.1至5重量%或1至5重量%,基于异氰酸酯反应性组合物中多元醇的总重量计。
项目23.项目1至项目22中任一项的方法,其中所述形成泡沫的反应混合物还包含聚醚多元醇(III),其官能度为2至6,例如3,基于聚醚多元醇的总重量计的氧亚乙基含量>60重量%,例如>70重量%,伯OH基团为至少50mol%,例如50至60摩尔%,并且羟值为10至112mg KOH/g,例如30至50mg KOH/g。
项目24.项目23的方法,其中聚醚多元醇(III)包含具有Zerewitinoff活性氢原子的起始剂化合物的环氧烷烃加成产物,其中所述具有Zerewitinoff活性氢原子的起始剂化合物包含丙二醇、乙二醇、二乙二醇、二丙二醇、1,2-丁二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、己二醇、戊二醇、3-甲基-1,5-戊二醇、1,12-十二烷二醇、丙三醇、三羟甲基丙烷、三乙醇胺、季戊四醇、山梨糖醇、蔗糖、对苯二酚、邻苯二酚、间苯二酚、双酚F、双酚A、1,3,5-三羟基苯、甲醛与含有羟甲基的苯酚或三聚氰胺或脲的缩合产物,或其混合物,并且所述环氧烷烃包含环氧乙烷、环氧丙烷、1,2-环氧丁烷或2,3-环氧丁烷和氧化苯乙烯。
项目25.项目23或项目24的方法,其中聚醚多元醇(III)的存在量为不大于10重量%、0.1%至10重量%、0.1%至5重量%或1%至5重量%,基于异氰酸酯反应性组合物中多元醇的总重量计。
项目26.项目1至项目25中任一项的方法,其中所述形成泡沫的反应混合物包含具有至少两个异氰酸酯反应性氢原子且分子量为62至399的化合物,其包含乙二醇、丙二醇-(1,2)和丙二醇-(1,3)、丁二醇-(1,4)和丁二醇-(1,3)、戊二醇-(1,5)、己二醇-(1,6)、辛二醇-(1,8)、新戊二醇、1,4-双羟基甲基-环己烷、2-甲基-1,3-丙二醇、二溴丁二醇、丙三醇、三羟甲基丙烷、己三醇-(1,2,6)、三羟甲基乙烷、季戊四醇、对环二己醇、甘露醇、山梨糖醇、蓖麻油、二乙二醇、三乙二醇、四乙二醇、分子量最高达399的高级聚乙二醇、二丙二醇、二丁二醇、分子量最高达399的高级聚丁二醇、4,4′-二羟基-二苯基丙烷、二羟基甲基-对苯二酚、乙醇胺、二乙醇胺、N-甲基-二乙醇胺、三乙醇胺、3-氨基丙醇,或其混合物。
项目27.项目1至项目26中任一项的方法,其中形成泡沫的反应混合物中所包含的多元醇的总量为使得多异氰酸酯和多元醇以50至150、60至105、65至95或85至95的异氰酸酯指数混合。
项目28.项目1至项目27中任一项的方法,其中所述发泡剂包含水,其存在量为至少0.5重量%、0.5至5重量%、0.5至2重量%或0.5至1.5重量%,基于形成泡沫的反应混合物的总重量计。
项目29.项目1至项目28中任一项的方法,其中所述形成泡沫的反应混合物基本或完全不含物理发泡剂。
项目30.项目1至项目29中任一项的方法,其中所述催化剂包含基于铋的催化剂和基于锌的催化剂,例如其中所述基于锌的催化剂包括乙酸锌、新癸酸锌、辛酸锌、己酸锌、乙酰丙酮锌、2-乙基己酸锌或其混合物,并且所述基于铋的催化剂包括新癸酸铋(III)、2-乙基己酸铋、辛酸铋或其混合物。
项目31.项目30的方法,其中所述基于锌的催化剂和所述基于铋的催化剂存在为使得存在的锌络合物与存在的铋络合物的比例以重量计为1∶1至5∶1,例如1.5∶1至4∶1,或2∶1至4∶1。
项目32.项目1至项目31中任一项的方法,其中所述形成泡沫的反应混合物不含锡。
项目33.项目1至项目32中任一项的方法,其中所述形成泡沫的反应混合物基本不含基于钛、基于钠、基于铅、基于汞、基于锆和/或基于锂的催化剂。
项目34.项目1至项目33中任一项的方法,其中所述催化剂包含由基于锌的催化剂和基于铋的催化剂组成的金属催化剂组合物。
项目35.项目1至项目34中任一项的方法,其中所述形成泡沫的反应混合物还包含叔胺催化剂,例如其中所述叔胺催化剂包括三乙胺、三乙二胺、三丁胺、N-甲基吗啉、N-乙基吗啉、N-椰纤维烷基吗啉、N,N,N′,N″-四甲基乙二胺、1,4-二氮杂双环-(2,2,2)-辛烷、N-甲基-N′-二甲基氨基乙基哌嗪、N,N-二甲基苄胺、双-(N,N-二乙基氨基乙基)-己二酸酯、N,N-二乙基苄胺、五甲基二亚乙基三胺、N,N-二甲基环己胺、N,N,N′,N′-四甲基-1,3-丁二胺、N,N-二甲基-苯乙胺、1,2-二甲基咪唑、2-甲基咪唑、N-环己基吗啉、N-己基二环己胺、甲基二环己胺、丁基二环己胺、十八烷基二环己胺、乙基环己基苯胺、二环己基苯胺、三苯胺、N,N-二苄基苯胺、二苄基环己胺、三环己胺、三环辛胺;三(1-环己基-乙基-2)胺、二-(叔丁基环己基)甲胺、(2-乙基-1-己烯基)二苯胺、1-(2-乙基-1-己烯基)哌啶、1-(甲苯基)哌啶、1-(环丁基)-3-丁基哌啶、1-(环庚基)-2,3,6-三甲基哌啶,1-(环己基)-2,2,6,6-四甲基哌啶、N-苯基二环己胺、N-对甲苯基二环己胺、N-苄基二环己胺、N-甲基二苯基胺、4-(环戊基)吗啉、4-(环己基)-2,6-二甲基吗啉、4-(苄基)吗啉和4-(异丙苯基)吗啉或其混合物。
项目36.项目35的方法,其中所述叔胺催化剂的存在量为0.001至2.0重量%、0.01至1.0重量%、0.1至0.5重量%或0.2至0.4重量%,以形成泡沫的反应混合物的重量计。
项目37.项目1至项目36中任一项的方法,其中所述形成泡沫的反应混合物还包含表面活性剂,所述表面活性剂包含聚硅氧烷-聚烯烃-嵌段共聚物,例如聚醚改性的聚硅氧烷和/或长链醇的聚乙二醇醚,长链烷基酸硫酸酯的叔胺或烷醇胺盐、烷基磺酸酯,或烷基芳基磺酸,例如其中表面活性剂的存在量为0.1至5.0重量%或1至3重量%,基于异氰酸酯反应性组合物的总重量计。
项目38.软质泡沫,根据项目1至项目37中任一项的方法制备。
项目39.地板垫,包含项目38的软质泡沫。
下面的非限制性和非穷举性实施例旨在进一步描述各种非限制性和非穷举性实施方案,而不限制本说明书中所述的实施方案的范围。
实施例
形成泡沫的组合物使用以下材料制备:
多元醇1:丙三醇引发的聚醚多元醇(85%环氧丙烷嵌段/15%环氧乙烷嵌段),其OH值为26-30mg KOH/g,官能度为3,伯OH基团为80-90%,并且粘度为1000-1320mPa·s@25℃;
EG:乙二醇;
表面活性剂:聚硅氧烷表面活性剂,NiaxTM聚硅氧烷L-5309,购自MomentivePerformance Materials Inc.;
催化剂1:
Figure BDA0003482684550000201
33-LV凝胶催化剂,于二丙二醇中的33%三乙二胺,购自Evonik;
催化剂2:
Figure BDA0003482684550000202
1028凝胶催化剂,于70%1,4-丁二醇中的30%三乙二胺活性胺,购自Evonik;
锡催化剂:二正丁基硫化锡;
铋催化剂:基于铋的羧酸盐,
Figure BDA0003482684550000203
MB 20,购自Evonik;
催化剂3:二乙醇胺;
催化剂4:2-甲基戊二胺,
Figure BDA0003482684550000204
A,购自Invista;
催化剂5:Addocat 6410
扩链剂:丙三醇
催化剂6:双-(二甲基氨基丙基)甲胺,
Figure BDA0003482684550000205
77,购自Evonik;
催化剂7:新癸酸锌/铋共混物,
Figure BDA0003482684550000206
C708,购自Reaxis Inc.;
开孔剂:聚丁二烯/邻苯二甲酸二异壬酯,
Figure BDA0003482684550000207
501,购自Evonik;
多元醇2:丙三醇引发的聚醚多元醇(72.7%环氧乙烷嵌段/27.3%环氧丙烷嵌段),其OH值为35-39mg KOH/g,官能度为3;
多元醇3:单乙醇胺引发的聚醚多元醇,OH值为685至715,官能度为3,并且氮含量为5.8重量%,通过丙氧基化单乙醇胺制备;
氨基甲酸:二氧化碳与单乙醇胺和N-甲基氨基乙醇在丙二醇中的反应产物。
着色剂:Reactint Black 2256,购自Milliken Chemical
异氰酸酯:液体改性的4,4’-二苯基甲烷-二异氰酸酯(MDI)预聚物;NCO含量为22.6-23.1重量%;粘度为550-800mPa·s@25℃。
实施例I
使用表1中列出的成分和量(重量份)制备多元醇预混物。制剂13和14是本发明。
表1
1 2 3 4 5 6 7
多元醇1 93.92 91.92 91.93 93.68 91.68 91.48 91.18
EG 3.63 3.63 3.63 3.63 3.63 3.63 3.63
表面活性剂 0.11 0.11 0.11 0.11 0.11 0.11 0.11
催化剂1 0.135 0.135 0.135 0.135 0.135 0.235 0.135
催化剂2 0.18 0.18 0.18 0.18 0.18 0.28 0.18
锡催化剂 0.014 0.014 -- -- -- -- --
铋催化剂 -- -- -- 0.25 0.25 0.25 0.25
催化剂3 -- -- -- -- -- -- 0.5
催化剂4 -- -- -- -- -- -- --
催化剂5 -- -- -- -- -- -- --
扩链剂 -- -- -- -- -- -- --
催化剂6 -- -- -- -- -- -- --
催化剂7 -- -- -- -- -- -- --
开孔剂 1 -- -- 1 -- -- --
多元醇2 -- 3 3 -- 3 3 3
多元醇3 -- -- -- -- -- -- --
氨基甲酸 -- -- -- -- -- -- --
去离子水 1.015 1.015 1.015 1.015 1.015 1.015 1.015
着色剂 -- -- -- -- -- -- --
总计 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0
表1(续)
Figure BDA0003482684550000221
使用气动混合器(~3000rpm,10秒混合),将多元醇预混物与异氰酸酯指数为85的异氰酸酯结合(共120克材料)来制备自由起发泡沫。将泡沫与杯子边缘齐平切割,并基于杯子体积计算自由起发密度。结果见表2。
表2
Figure BDA0003482684550000231
表2(续)
Figure BDA0003482684550000232
表2(续)
Figure BDA0003482684550000233
实施例II
使用表3中列出的成分和量(重量份)制备多元醇预混物。制剂16-18是发明实施例。
表3
15 16 17 18
多元醇1 91.68 89.68 90.48 90.58
EG 3.63 3.63 3.63 3.63
表面活性剂 0.11 0.11 0.11 0.11
催化剂1 0.135 0.135 0.135 0.135
催化剂2 0.18 0.18 0.18 0.18
催化剂7 0.25 0.25 0.25 0.25
多元醇2 3 3 3 3
多元醇3 -- 2 1 1
去离子水 1.015 1.015 1.22 1.12
着色剂 0.2 0.2 0.2 0.2
总计 100.2 100.2 100.2 100.2
指数: 85 80 85 85
异氰酸酯 43.87 43.87 49.39 47.55
部件使用模具(温度140°F;尺寸为12”x 12”x 0.75”,带有成角度的边缘以模拟更大的生产模具)和手工混合材料(~3000rpm,混合5秒,然后倒入打开的模具中,密封模具,5分钟脱模)进行模塑。使用低压Edge-Sweets低压机器,使用80°F化学温度、5分钟的脱模时间和与前述相同的模具制备机器模塑部件。部件以15pcf的目标密度进行模塑。对来自制剂18的泡沫进行物理性能测试。结果见表4。
表4
测试 单位 结果
CLD-强度@50%压缩 psi 12.185
CLD-强度@50%压缩:老化 psi 9.052
压缩永久变形Cd 24.5
压缩永久变形Ct 12.3
密度 lb/ft3 15.39
平均撕裂强度 pli 4.08
最大撕裂强度 pli 4.59
抗拉强度 psi 82.74
伸长率 213.9
拍摄由制剂15和制剂18制备的泡沫的照片。图1是根据制剂15制备的泡沫的图像。图2是根据制剂18制备的泡沫的图像。显然,与制剂15制备的泡沫相比,制剂18表现出明显更好的外观,并且表面线条和条纹更少。
尽管以上出于说明的目的对本发明进行了详细描述,但是应当理解,这种细节仅是出于该目的,并且本领域技术人员可以在不脱离本发明精神和范围的情况下在其中作出变化,除非其可能受到权利要求的限制。

Claims (20)

1.一种制备模塑软质泡沫的方法,其包含:
(a)将形成泡沫的反应混合物沉积到模腔中,和
(b)使形成泡沫的反应混合物在模腔中反应,
其中所述形成泡沫的反应混合物包含:
(1)存在量小于45重量%的多异氰酸酯,基于所述反应混合物的总重量计;
(2)异氰酸酯反应性组合物,其包含:
(i)基于异氰酸酯反应性组合物中多元醇的总重量计至少50重量%的聚醚多元醇(I),其中聚醚多元醇(I)的官能度大于2,基于聚醚多元醇的总重量计的氧亚乙基含量为0至50重量%,伯OH基团大于50mol%,且OH值为8至112mg KOH/g;和
(ii)包含以下的组分:
(A)胺引发的聚醚多元醇(II),其中胺引发的聚醚多元醇(II)的OH值为至少500mgKOH/g且官能度为2.5至4,并且其中胺引发的聚醚多元醇(II)的存在量大于0且不大于10重量%,基于异氰酸酯反应性组合物中多元醇的总重量计;
(B)产生CO2的氨基甲酸,其存在量大于0且不大于10重量%,基于异氰酸酯反应性组合物中多元醇的总重量计;
(C)(A)和(B)两者;
(3)发泡剂;和
(4)催化剂。
2.根据权利要求1所述的方法,其中所述软质泡沫的根据ASTM D 3574-17测试A测定的密度为10至20lb/ft3
3.根据权利要求1所述的方法,其中所述沉积包含将形成泡沫的反应混合物注入开放模具中并在封闭的模具中发生反应。
4.根据权利要求1所述的方法,其中聚醚多元醇(I)的官能度为3至4。
5.根据权利要求1所述的方法,其中聚醚多元醇(I)的OH值为20至50mg KOH/g多元醇。
6.根据权利要求1所述的方法,其中聚醚多元醇(I)的存在量为80%至99重量%,基于异氰酸酯反应性组合物中多元醇的总重量计。
7.根据权利要求1所述的方法,其中所述形成泡沫的反应混合物包含胺引发的聚醚多元醇(II)。
8.根据权利要求7所述的方法,其中胺引发的聚醚多元醇(II)包含OH值为500至1600mgKOH/g且官能度为2.5至4的烷醇胺引发的聚醚多元醇。
9.根据权利要求8所述的方法,其中烷醇胺引发的聚醚多元醇的存在量为1至5重量%,基于异氰酸酯反应性组合物中多元醇的总重量计。
10.根据权利要求1所述的方法,其中所述形成泡沫的反应混合物还包含聚醚多元醇(III),其中聚醚多元醇(III)的官能度为2至6,基于聚醚多元醇(III)的总重量计的氧亚乙基含量大于60重量%,伯OH基团为至少50mol%,并且羟值为10至112mg KOH/g,并且聚醚多元醇(III)的存在量为0.1%至10重量%,基于异氰酸酯反应性组合物中多元醇的总重量计。
11.根据权利要求1所述的方法,其中形成泡沫的反应混合物中所包含的多元醇的总量为使得多异氰酸酯和多元醇以65至95的异氰酸酯指数混合。
12.根据权利要求1所述的方法,其中所述发泡剂包含存在量为至少0.5重量%的水,基于形成泡沫的反应混合物的总重量计。
13.根据权利要求1所述的方法,其中所述形成泡沫的反应混合物基本或完全不含物理发泡剂。
14.根据权利要求1所述的方法,其中所述催化剂包含基于铋的催化剂和基于锌的催化剂。
15.根据权利要求14所述的方法,其中所述基于锌的催化剂和所述基于铋的催化剂存在为使得存在的锌络合物与存在的铋络合物的比例以重量计为1∶1至5∶1,例如1.5∶1至4∶1或2∶1至4∶1。
16.根据权利要求1所述的方法,其中所述形成泡沫的反应混合物不含锡。
17.根据权利要求1所述的方法,其中所述催化剂包含由基于锌的催化剂和基于铋的催化剂组成的金属催化剂组合物。
18.根据权利要求17所述的方法,其中所述催化剂还包含存在量为0.1至0.5重量%的叔胺催化剂,基于形成泡沫的反应混合物的总重量计。
19.软质泡沫,根据权利要求1的方法制备。
20.地板垫,包含权利要求19所述的软质泡沫。
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