基于PIPA多元醇的粘弹性发泡体制造技术

粘弹性发泡体通过使异氰酸酯化合物与水和多元醇混合物反应来制备。所述多元醇混合物含有聚氨基甲酸酯或聚氨基甲酸酯-脲粒子于载剂多元醇(PIPA多元醇)中的分散体和至少一种另一多元醇，所述另一多元醇是环氧丙烷的均聚物或20到99.9重量％环氧丙烷与0.1到80重量％环氧乙烷的共聚物，具有每分子2到4个羟基并且羟基当量重量是200到400。所述VE发泡体的特征在于高气流和长恢复时间。

Viscoelastic foams based on PIPA polyol

The viscoelastic foam is prepared by reacting an isocyanate compound with a mixture of water and polyol. The polyol mixture containing polyurethane or polyurethane urea particles in carrier polyol (PIPA polyol dispersion) and at least one other polyol, the other polyol is a copolymer of propylene homopolymer or 20 to 99.9 wt% and propylene oxide 0.1 to 80 wt.% ethylene oxide, with each molecule 2 to 4 hydroxyl groups and hydroxyl equivalent weight is 200 to 400. The VE foam is characterized by high air flow and long recovery time.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及粘弹性聚氨基甲酸酯发泡体的产生。存在一类聚氨基甲酸酯发泡体，称为粘弹性(VE)发泡体。其特征为回弹性值小于15％和其被压缩后恢复缓慢。这些特性将VE发泡体从HR(高回弹性)和常规的柔性聚氨基甲酸酯发泡体区分开来，所述HR(高回弹性)和常规的柔性聚氨基甲酸酯发泡体回弹性非常大并且其在压缩后立刻恢复地差不多。这些粘弹性发泡体有时作为“内存”发泡体出售。其日益在枕头和床垫中使用，其中发泡体的粘弹性特征赋予消费者感到高度舒适的感觉。其还用于声学应用以减少NVH(噪声、振动和声振粗糙度)并且用于各种应用，如缓慢恢复有利的耳塞。类似HR和常规的柔性聚氨基甲酸酯发泡体，VE发泡体在聚异氰酸酯与一种或多种聚醇(多元醇)化合物和水的反应中制备。水起着重要功能。其与异氰酸酯基反应以产生二氧化碳，所述二氧化碳充当起泡气体。虽然在每一种情况下起始材料属于相似广泛类别(在每一种情况下聚异氰酸酯和多元醇，以及水)，但那些起始材料在其细节中以极重要的方式不同。HR和常规的柔性聚氨基甲酸酯发泡体主要由羟基当量重量是1000到2000的聚醚多元醇制备，然而VE发泡体主要由当量重量典型地是230到350的多元醇制备，与更高当量重量的多元醇组合以产生玻璃转移温度(Tg)高于-20℃并且高达50℃的聚合物。这些差异对系统如何反应和固化具有深刻的影响。在常规的发泡体系统中，水与聚醚多元醇的摩尔比略高，其中6-12的比率是典型的。每一分子的聚醚多元醇因此必须与大量摩尔的水竞争，因为其均寻求异氰酸酯基以用于反应。在VE发泡体系统中，多元醇的水的摩尔比非常低-更典型地在1到3范围内。较少量的水使反应系统易受主要加工问题影响，如不完全膨胀、沉淀、凸出或甚至发泡体塌陷。然而HR和常规的柔性发泡体系统相当坚固，VE系统对表面活性剂和催化剂的类型和水平以及反应物本身和反应条件(尤其温度)中的较小变化极敏感。VE发泡体的另一问题是孔打开中的一个。所使用的较低分子量的多元醇产生更高度交联的聚合物结构，其反过来往往会形成密闭孔。在发泡体冷却时，孔气体收缩，形成低于大气压的胞内压力。在大气压力下聚合物网状结构和发泡体密度不足以支撑发泡体，并且因此其往往会皱缩。另外，紧密(高度密闭的孔)发泡体冲击不利地影响发泡体舒适的感觉。有时将材料添加到发泡体配制品中以帮助打开孔。一种类型的开孔剂是聚合物多元醇，其是较小聚合物粒子于多元醇中的分散体。发泡期间，较小聚合物粒子有助于使孔窗断裂，这将孔打开并且降低皱缩。聚合物粒子还倾向于增加发泡体承载，其对于VE发泡体非所要。聚合物多元醇已仅少量地用于粘弹性发泡体配制品。其在VE发泡体配制品中的用途描述于例如US7,947,756、US8,318,823、US2009-0306237和WO2013-045336中。在这些中的每一个中提及若干类型的聚合物多元醇，其根据分散的聚合物粒子的性质归类。在SAN类型中，分散的粒子是苯乙烯和丙烯腈的聚合物。其它类型是所谓的“PHD”或聚脲分散体、聚酰肼分散体。所提及的另一类型是所谓的“PIPA”多元醇，其中分散的聚合物粒子是聚氨基甲酸酯或聚氨基甲酸酯-脲。在至少一个极重要方面中，PIPA多元醇不同于SAN类型。然而SAN粒子基本上没有反应部位，PIPA粒子带有大量的易于与发泡体配制品的异氰酸酯组分反应的官能团。因此，PIPA粒子本身以SAN粒子不参与的方式参与发泡体固化反应。因此，虽然一些涉及SAN类型的实验工作在上文所提及的参考文件中报道(在配制品的限制范围方面)，但PIPA多元醇的性能或其可成功地用于VE发泡体配制品的条件仍未知。本专利技术是一种制备粘弹性发泡体的方法，其包含在60到150的异氰酸酯指数下将至少一种有机聚异氰酸酯与水和多元醇混合物组合以形成反应混合物，并且固化反应混合物，以形成发泡体密度是30到120kg/m3、回弹性小于15％并且恢复时间(如下文所描述测量)是至少3秒的聚氨基甲酸酯-脲发泡体，其中多元醇混合物包括：多元醇A：聚氨基甲酸酯和/或聚氨基甲酸酯-脲粒子于载剂多元醇中的至少一种分散体，其中载剂多元醇的平均分子量是600到5000并且平均每分子至少两个羟基，分散的聚氨基甲酸酯或聚氨基甲酸酯-脲粒子构成分散体的2到50重量百分比并且分散体的羟基数是至少40；和多元醇B：至少一种多元醇，其是环氧丙烷的均聚物或20到99.9重量％环氧丙烷与0.1到80重量％环氧乙烷的共聚物，具有每分子2到4个羟基并且羟基当量重量是200到400；并且进一步其中多元醇A和B一起构成反应混合物中除水以外的所有异氰酸酯反应性材料的至少75重量％，并且多元醇混合物含有至少1重量％分散的聚氨基甲酸酯或聚氨基甲酸酯-脲粒子。出人意料地，不管反应性基团的存在对分散粒子的不可预测影响，多元醇A材料(在本文中有时称作“PIPA多元醇”)可在不导致加工困难的情况下包括于反应混合物中。良好质量的粘弹性发泡体经形成，甚至在非常容易地受配方和发泡条件中的较小变化所影响的连续块料VE发泡体方法中。另一有益的并且出人意料的作用是VE发泡体的某些重要属性经改良。确切地说，如通过气流测量指示，与使用SAN类型共聚物多元醇来代替PIPA多元醇(在相当的固体水平下)时相比，发泡体为更多开孔的。考虑到粒子上的反应性基团预期将进一步增加聚合物交联并且(如果有的话)产生具有更多密闭孔、更低气流和更大程度上倾向于皱缩的“更紧密的”发泡体，这是相当出人意料的。另外，与使用SAN类型共聚物时相比，本专利技术的VE发泡体典型地显示更长的恢复时间。由于PIPA多元醇的使用通过打开VE发泡体的孔结构降低了其气动效应，这是另一出人意料的发现。更长的恢复时间是VE发泡体极有益的属性，因为其贡献于寝具和其它应用中增加的舒适感觉并且有助于减振。与发泡体用SAN类型聚合物多元醇而不是PIPA多元醇生产时相比，又一优势是VOC得到降低。用以制备VE发泡体的聚异氰酸酯化合物的异氰酸酯当量重量可以多达例如300。异氰酸酯当量重量可以多达250，多达175并且在一些实施例中是50到175。如果使用聚异氰酸酯化合物的混合物，那么这些当量重量适用于混合物；此类混合物中的个别聚异氰酸酯化合物的异氰酸酯当量重量可以大于那些范围、在那些范围内或小于那些范围。适用多异氰酸酯的实例包括间亚苯基二异氰酸酯、甲苯-2，4-二异氰酸酯、甲苯-2，6-二异氰酸酯、六亚甲基-1，6-二异氰酸酯、四亚甲基-1，4-二异氰酸酯、环己烷-1，4-二异氰本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备粘弹性发泡体的方法，其包含在异氰酸酯指数是60到150下将至少一种有机聚异氰酸酯与水和多元醇混合物组合以形成反应混合物，和固化所述反应混合物，以形成发泡体密度是30到120kg/m3、回弹性小于15％并且恢复时间(如下文所描述测量)是至少3秒的聚氨基甲酸酯‑脲发泡体，其中所述多元醇混合物包括：多元醇A：聚氨基甲酸酯和/或聚氨基甲酸酯‑脲粒子于载剂多元醇中的至少一种分散体，其中所述载剂多元醇的平均分子量是600到5000并且平均每分子至少两个羟基，所述分散的聚氨基甲酸酯或聚氨基甲酸酯‑脲粒子构成所述分散体的5到50重量百分比并且所述分散体的羟基数是至少40；和多元醇B：至少一种多元醇，其是环氧丙烷的均聚物或20到99.9重量％环氧丙烷与0.1到80重量％环氧乙烷的共聚物，具有每分子2到4个羟基并且羟基当量重量是200到400；并且进一步其中多元醇A和B一起构成所述反应混合物中除水以外的所有异氰酸酯‑反应性材料的至少75重量％，并且所述多元醇混合物含有至少1重量％所述分散的聚氨基甲酸酯或聚氨基甲酸酯‑脲粒子。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.09.13 US 61/877,290;2013.09.13 US 61/877,287;1.一种制备粘弹性发泡体的方法，其包含在异氰酸酯指数是60到150下将至少一
种有机聚异氰酸酯与水和多元醇混合物组合以形成反应混合物，和固化所述反应混合
物，以形成发泡体密度是30到120kg/m3、回弹性小于15％并且恢复时间(如下文所描
述测量)是至少3秒的聚氨基甲酸酯-脲发泡体，其中所述多元醇混合物包括：
多元醇A：聚氨基甲酸酯和/或聚氨基甲酸酯-脲粒子于载剂多元醇中的至少一种
分散体，其中所述载剂多元醇的平均分子量是600到5000并且平均每分子至少两个
羟基，所述分散的聚氨基甲酸酯或聚氨基甲酸酯-脲粒子构成所述分散体的5到50重
量百分比并且所述分散体的羟基数是至少40；和
多元醇B：至少一种多元醇，其是环氧丙烷的均聚物或20到99.9重量％环氧丙
烷与0.1到80重量％环氧乙烷的共聚物，具有每分子2到4个羟基并且羟基当量重
量是200到400；
并且进一步其中多元醇A和B一起构成所述反应混合物中除水以外的所有异氰
酸酯-反应性材料的至少75重量％，并且所述多元醇混合物含有至少1重量％所述分
散的聚氨基甲酸酯或聚氨基甲酸酯-脲粒子。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述多元醇混合物含有至少1重量％所述分散
的聚氨基甲酸酯或聚氨基甲酸酯-脲粒子。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中多元醇A构成所述多元醇混合物的3到
60重量百分比。
4.根据权利要求1到3中任一项所述的方法，其中多元醇B构成所述多元醇混合
物的40到85重量百分比。
5.根据权利要求1到4中任一项所述的方法，其中多元醇B是多元醇B1和B2的
混合物，其中多元醇B1是至少一种多元醇：50到80重量％环氧乙烷与相对应地50到
20重量％环氧丙烷的共聚物，具有每分子2.5到3.5个羟基并且羟基当量重量是200到
400，并且多元醇B2是至少一种多元醇：环氧丙烷的均聚物或大于80重量％环氧丙烷
与小于20重量％环氧乙烷的共聚物，具有每分子2-4个羟基并且羟基当量重量是200到
400。
6.根据权利要求5所述的方法，其中多元醇B-1构成所述多元醇混合物的30到60
重量％，并且多元醇B-2构成所述多元醇混合物的10到25重量％。
7.根据权利要求1到6中任一项所述的方法，其中多元醇A具有...

【专利技术属性】
技术研发人员：F·卡萨蒂，A·罗拉拉米亚，D·亨特，I·阿米奇克若提拉瓦，P·A·库克森，V·M·德尔克，
申请(专利权)人：陶氏环球技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US