本文公开并描述了一种聚氨酯泡沫(110)、一种聚氨酯/聚有机硅氧烷泡沫(112)，以及一种聚氨酯泡沫聚氨酯/聚有机硅氧烷泡沫复合材料(108)。所述材料在聚合反应引发剂(类异戊二烯化合物)和聚合反应加速剂存在的情况下形成。所述聚氨酯泡沫(110)由异氰酸酯和多元醇形成。所述聚氨酯泡沫聚氨酯/聚有机硅氧烷泡沫材料包含所述聚氨酯泡沫，所述聚氨酯泡沫与所述聚氨酯主链交联以得到聚氨酯/聚有机硅氧烷泡沫(112)。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及聚氨酯泡沫和聚有机硅氧烷泡沫材料。泡沫材料可用于各种环境内的冲击保护装置中，所述冲击保护装置诸如但不限于包括：车辆的保险杠、车辆的门、防护头盔、防护衬垫、腹股沟杯和鞋底。因此，本专利技术整体涉及聚合物化学和聚氨酯/聚有机硅氧烷橡胶泡沫领域。
技术介绍
大量文献记载，柔性聚氨酯泡沫由以下物质制成：多元醇、异氰酸酯、水、催化剂、和表面活性剂。将多元醇和异氰酸酯混合以形成聚氨酯键。水作为发泡剂和水性介质存在。添加剂、催化剂和表面活性剂用于促进开发阶段期间泡沫形成的成核、稳定，以及改善泡沫特性以用于商业应用。柔性泡沫中的聚氨酯特性受到所使用的异氰酸酯和多元醇的类型的影响。最常用的异氰酸酯是芳族二异氰酸酯或亚甲基二苯基二异氰酸酯(MDI)。多元醇可为聚醚多元醇或聚酯多元醇。聚醚多元醇通过环氧化物与含有活性氢的起始化合物的反应而制成。除了别的以外，聚醚多元醇的例子为：丙二醇、1，3-丁二醇、1，4-丁二醇、乙二醇、新戊二醇、1，6-己二醇、二甘醇、甘油、双甘油、季戊四醇和三羟甲基丙烷，以及类似低分子量多元醇。聚酯多元醇通过多官能羧酸和羟基化合物的缩聚而形成。除了聚醚多元醇和聚酯多元醇之外，聚合物多元醇可在柔性聚氨酯泡沫中使用以增加泡沫抗变形性。存在两种类型的聚合物多元醇：接枝多元醇和聚脲改性的多元醇。此外，在商业上存在的一些多元醇是天然油多元醇。这些油脂化学多元醇具有良好的疏水性并且表现出优异的耐水解性、耐化学性和耐UV性。在交联剂的存在下，这些天然油基多元醇(即，(巴斯夫公司(BASF)))通过与异氰酸酯连接而形成聚氨酯。天然油多元醇是基于像蓖麻油、大豆油和棕榈仁油之类的可再生原料、双丙甘醇或甘油的多官能醇、其通常作为引发剂添加以制备用于更多柔性应用的多元醇。然后将环氧丙烷和/或环氧乙烷添加到引发剂直到实现所需分子量。每种氧化物的顺序和量影响许多多元醇特性，诸如水溶性和反应性。一般来讲，聚氨酯泡沫使用有机聚异氰酸酯(诸如亚苯基二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、或4，4-二苯基-甲烷二异氰酸酯(MDI))而制成。柔性聚氨酯泡沫是诸如在体育活动、汽车应用和划船应用中用于保护物体免受冲击力影响的常用材料。此类泡沫是轻质的并且含有小孔，所述小孔允许泡沫在冲击下弹性变形，使得能量在材料被压缩时吸收和耗散。然而，柔性泡沫只能进行定制以对非常特定范围的冲击能量作出响应并且因此通常不能在宽范围的冲击类型内表现良好。对于冲击太软的泡沫将压缩得太快，并且向受冲击的主体传递太多力。柔性泡沫的局部压缩减小力在其上传递的面积，并且因此增加冲击的压力和损坏。对于特定类型的冲击太硬的泡沫将压缩得不充分并且将使受冲击的主体减速得太快。这在冲击的早期阶段中导致过多阻力，并且将不压缩到足以延长冲击的距离或时间。因此，继续探索冲击泡沫的进展，该进展表现出轻重量、弹性、以及对各种冲击类型的所需冲击响应。有机硅树脂是常见的，并且由于其在耐热和耐化学性中的优良特性、电绝缘特性、防水性以及对人的安全性而在各种应用中使用。
技术实现思路
提供了聚氨酯泡沫材料，该聚氨酯泡沫材料包含聚氨酯、聚合反应引发剂和聚合反应加速剂。聚氨酯由异氰酸酯和多元醇形成。聚合反应引发剂是类异戊二烯化合物。泡沫材料还可任选地包含聚有机硅氧烷聚合物。聚有机硅氧烷聚合物与聚氨酯交联。这些泡沫可被分层以产生聚氨酯和聚氨酯/聚有机硅氧烷复合材料。分层复合材料可包含具有交联橡胶聚合物的改性开孔柔性聚氨酯泡沫层，所述交联橡胶聚合物与由改性的混合聚氨酯泡沫/聚有机硅氧烷/橡胶泡沫混合物组成的第二硬泡沫层融合。可添加额外的任选组分以进一步增强泡沫材料并且所述额外的任选组分在以下具体实施方式中更全面地描述。因此，已对本专利技术的较重要的特征进行了广义的概述，以更好地理解接下来的本专利技术的具体实施方式，并且更好地认识本专利技术对本领域的贡献。通过本专利技术的以下具体实施方式结合附图和权利要求，本专利技术的其他特征将变得更清晰，或者可通过本专利技术的实践了解到。附图说明图1A为防护头盔的示意性仰视图，其示出具有复合聚氨酯泡沫材料的一种构型，该复合聚氨酯泡沫材料具有聚氨酯/聚有机硅氧烷泡沫插入物。图1B为图1A的插入物的侧剖视图。图1C为根据一个方面的防护头盔的示意性仰视图，其示出具有泡沫插入物的另一种构型。图1D为图1C的插入物的侧剖视图。图2为汽车保险杠的透视图，其示出具有复合结构的泡沫材料的一个方面。图3A为保护性腹股沟杯的正视图，其示出使用聚氨酯泡沫材料与聚氨酯/聚有机硅氧烷泡沫的一个方面。图3B为图3A的侧剖视图。提供这些附图以说明本专利技术的各个方面而不是意图在尺寸、材料、构型、布置或比例方面进行范围的限制，除非权利要求另有限制。现在将参考所示的示例性实施例，并且本文将使用具体语言来描述这些示例性实施例。然而应当理解，并不旨在对本专利技术的范围进行任何限制。具体实施方式虽然这些示例性实施例足够详细地描述以使本领域的技术人员能够实践本专利技术，但是应当理解，其他实施例也可以实现并且在不脱离本专利技术的精神和范围的前提下可对本专利技术作出各种改变。因此，如权利要求书所要求的，本专利技术的实施例的以下更详细的描述并不旨在限制本专利技术的范围，但是仅仅为了说明而非限制的目的而呈现以描述本专利技术的特征和特性，阐述本专利技术的最佳操作模式，并且充分地使本领域的技术人员能够实践本专利技术。因此，本专利技术的范围仅由所附的权利要求书来限定。定义在描述和要求保护本专利技术时，将使用下面的术语。除非上下文另外明确规定，否则单数形式“一种”、“一个”和“该”包括复数指示物。因此，例如，提及“引发剂”包括提及一种或多种此类材料，并且提及“反应”是指一个或多个此类步骤。如本文相对于标识的特性或环境所用，“基本上”是指足够小的偏差程度，以便不可测量地减损所标识的特性或环境。在一些情况下，容许的精确偏差度取决于具体情况。如本文所用，为方便起见，多个物品、结构元件、组成元件和/或材料可以在相同列表中表示。然而，这些列表应理解为列表的每个构件独立地识别为单独且唯一的构件。因此，在没有相反指示的情况下，不应单独地基于它们在相同组中的表现，将此类列表的任何单个构件理解为相同列表的任何其他构件的实际等同物。如本文所用，“软泡沫”意指比“硬泡沫”更软的泡沫。如本文所用，“硬泡沫”意指比“软泡沫”更硬的泡沫。这些表达应被灵活地理解并且相对于彼此与绝对硬度无关。使用软和硬并不意在描述材料的压缩强度，也不意在描述材料抗变形能力，并且不应该以这样的方式来理解。相反，术语软和硬仅仅被包括以指定本公开中存在的两种类型的泡沫之间的关系。如本文所用，“聚氨酯”意指由氨基甲酸酯键所连接的有机单元的链组成的聚合物。聚氨酯是通过异氰酸酯与多元醇的反应而形成的，所述异氰酸酯和多元醇两者每分子均包含平均两个或更多个官能团。通过使每分子两个或更多个异氰酸酯基团(R-(N＝C＝O)n2)与每分子含有平均两个或更多个羟基基团的多元醇R-(OH)n2)在催化剂存在的情况下反应，产生柔性聚氨酯泡沫。如本文所用，“有机硅橡胶”是由含有硅的有机硅聚合物与碳、氧和氢一起组成的弹性体。硅氧烷橡胶通常为一部分或两部分聚合物，是稳定的，并且对从-55℃到+300℃的极端温度和环境具有抵抗性。硅氧烷橡胶为本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种聚氨酯泡沫材料，包含：a)聚氨酯，其中所述聚氨酯由异氰酸酯和多元醇形成；b)聚合反应引发剂，所述引发剂为类异戊二烯化合物；以及c)聚合反应加速剂。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.09.04 US 61/873,6611.一种聚氨酯泡沫材料，包含：a)聚氨酯，其中所述聚氨酯由异氰酸酯和多元醇形成；b)聚合反应引发剂，所述引发剂为类异戊二烯化合物；以及c)聚合反应加速剂。2.根据权利要求1所述的材料，还包含具有聚合催化剂的聚有机硅氧烷。3.根据权利要求2所述的材料，其中所述聚氨酯和所述聚有机硅氧烷在共同层中使用交联剂彼此交联。4.根据权利要求2所述的材料，其中所述聚氨酯存在于第一部分中，并且所述聚有机硅氧烷存在于第二相邻部分中，所述部分交联在一起以形成复合材料。5.根据权利要求1所述的材料，其中所述异氰酸酯为亚甲基二苯基异氰酸酯并且所述多元醇包括聚醚多元醇。6.根据权利要求1所述的材料，其中所述异氰酸酯为亚甲基二苯基异氰酸酯并且所述多元醇包括聚醚多元醇，所述类异戊二烯为天然松树松香，并且所述材料还包含含藻酸盐水凝胶粉末、热解法二氧化硅、木炭和羟乙基纤维素。7.根据权利要求2所述的材料，其中所述聚氨酯占所述材料的约66重量％至约87重量％，并且所述聚有机硅氧烷占所述材料的约8重量％至约25重量％。8.根据权利要求1所述的材料，其中所述聚合反应引发剂选自：松香酸、樟脑、薄荷醇、天然液体树橡胶、香树脂醇以及它们的组合。9.根据权利要求8所述的材料，其中所述聚合反应引发剂为松香酸。10.根据权利要求9所述的材料，其中所述松香酸衍生自松树松香。11.根据权利要求1所述的材料，其中所述聚合反应引发剂占所述材料的约2重量％至约10重量％。12.根据权利要求1所述的材料，其中所述聚合反应加速剂选自木炭、活性炭、金刚石、富勒烯、石墨、焦木炭、煤，以及它们的组合。13.根据权利要求1所述的材料，其中所述聚合反应加速剂为木炭。14.根据权利要求1所述的材料，其中所述聚合反应加速剂占所述材料的约2重量％至约3重量％。15.根据权利要求1所述的材料，其中所述材料还包含以下所述物质中的至少一种：胶凝剂、乳化控制剂、和增强填料。16.根据权利要求15所述的材料，其中所述材料包含胶凝剂，所述胶凝剂为选自含藻酸盐水凝胶粉末、甲基纤维素、黄原胶、羧甲基纤维素、透明质酸素、聚乙烯、角叉菜胶、聚丙二醇、琼脂和聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸、水解胶体聚酯、壳聚糖、胶原、以及它们的任意组合的成员。17.根据权利要求16所述的材料，其中所述胶凝剂为所述含藻酸盐水凝胶粉末。18.根据权利要求16所述的材料，其中所述胶凝剂占所述材料的约4重量％至约6重量％。19.根据权利要求15所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：G·德恩，
申请(专利权)人：G·德恩，
类型：发明
国别省市：美国;US
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