用于制备火焰层压聚氨酯泡沫的组合物和方法技术

聚氨酯泡沫形成组合物、由这样的组合物制备泡沫和包含由此组合物制备的泡沫的层压制品和复合材料的方法。所述聚氨酯泡沫是例如通过火焰层压可热粘合到基体上的聚醚基泡沫。所述泡沫是由包括硅酮基表面活性剂的组合物形成的。所述表面活性剂包括烷基硅氧烷单元和具有侧挂的乙酰氧基封端的聚醚基团的单元。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术提供了火焰层压聚氨酯泡沫组合物、用于制备该类泡沫的方法和包含该类泡沫的层压品。特别地，本专利技术提供了一种包含表面活性剂的组合物，其可提供改善的火焰层压聚氨酯加工性和在所述聚氨酯泡沫中改善的性能。
技术介绍
火焰层压软质块状泡沫广泛地与多种不同类型的织物层压在一起用于多种不同的应用，尤其是汽车应用如用于汽车座覆盖材料、汽车顶覆盖材料等。这通过粘合或表面熔融法如火焰层压进行。由于它们独特的适用性，聚酯-聚氨酯泡沫通常用于常规火焰层压。所述多元醇组分中的酯基产生良好的热熔行为并且所述泡沫倾向显示出对织物格外强的粘合性。聚酯聚氨酯泡沫/织物层压制品具有18-22N的粘合强度(根据DIN53537)。另外，聚酯聚氨酯泡沫显示出大约300％的断裂伸长率和大约200kPa的抗张强度并因此允许高的层压速度。另外，在一定的堆积密度下该类聚酯泡沫根据FMVSS302(SE)阻燃试验是自灭性的。因此，聚酯泡沫主要用作层压工艺的泡沫塑料膜。然而，因为聚酯多元醇含有高浓度的低分子组分，聚酯-聚氨酯火焰层压泡沫显示出高成雾和短时扩散性。这些泡沫的高成雾性和高的短时扩散性不能满足汽车工业中流行的新的排放标准。而且聚酯-聚氨酯层压泡沫具有高比例的封闭的泡孔结构，这使所述发泡工艺窗口变窄。一方面，聚醚-聚氨酯火焰层压泡沫是具有更宽的加工幅度和更高的泡沫孔隙率(透气性)的替代技术。然而，与聚酯-聚氨酯火焰层压泡沫相比，周知聚醚-聚氨酯泡沫显示出较差的粘合强度和阻燃性能。已经研究和提出了增加所述聚醚-聚氨酯泡沫层压制品的粘合强度和阻燃性能的多种研究和专利技术。美国专利申请公开文本2002/0098338描述了向聚醚-聚氨酯泡沫中加入1-20wt％的含一种或多种具有150-999g/mol数均分子量的含羟基酯的二官能芳族多元醇，以提高所述泡沫的粘合强度。美国专利申请第8,535,476号描述了使用来源于天然油的多元醇制备密度25.5kg/m3和气流3.4cfm的聚醚-聚氨酯火焰层压泡沫以将剥离力由9N提高到12.5N。然而，所得到的层压部件的剥离强度小于层压聚酯泡沫的剥离强度。然而，对于良好的粘附一般要求大约16N的剥离强度。EP025549(对应于美国专利号4,306,037)描述了在泡沫制备过程中加入羟基新戊酸新戊二醇酯。这些专利描述了这导致了良好的层压性和良好的高频焊接性和即使在对于醚泡沫相对较高的堆积密度下也得到了高的压缩形变值。美国专利第5,891,928号和第5,900,087号描述了向聚醚泡沫配方中加入脂肪族二元醇或聚合的二元醇以提高火焰层压性。所述脂肪族二元醇或聚合的二元醇的使用使遭受的是它们消耗了昂贵的异氰酸酯并增加了所得泡沫的成本。EP035687(对应于U.S.专利号4,371,630)公开了二异氰酸酯与二伯二元醇的反应产物的溶液在主要具有仲羟基的高分子量聚醚中的使用用于制备可火焰层压的泡沫。然而由这些组合物获得的泡沫不耐老化。因此，例如，发现在持续应力之后恢复性较差。这些缺点在较低堆积密度下和当加入阻燃剂以实现自灭性能时甚至更加显著。
技术实现思路
本专利技术提供例如通过火焰层压可以热粘合到基体上的聚氨酯泡沫。特别地，本专利技术提供可热粘合的聚醚聚氨酯泡沫。所述聚氨酯泡沫由包含基于硅酮的表面活性剂的组合物制备，所述表面活性剂包含含侧挂的乙酰氧基封端的聚醚基团。申请人已经发现，通过在发泡组合物中使用本文提供的表面活性剂可制备例如通过火焰层压可热粘合到具有改进性能的基体上的聚醚聚氨酯泡沫，所述改进的性能为例如初始粘合强度、最终粘合强度和/或阻燃性。在一个方面，本专利技术提供了用于制备火焰层压聚氨酯泡沫板的方法，包括使包含如下的组合物反应：(a)具有2-6的官能度和大约1,000-大约10,000g/mol的数均分子量的聚醚多元醇；(b)多异氰酸酯；(c)至少一种用于制备聚氨酯泡沫的催化剂；(d)火焰层压添加剂；(e)阻燃添加剂；(f)至少一种包含水的发泡剂；和(g)包含下式的含硅酮的聚合物的硅酮表面活性剂：MDxD’yM其中M是(CH3)3SiO1/2—；D是—O1/2Si(CH3)2O1/2—；D’是—O1/2Si(CH3)R′O1/2—；x是40-150；y是5-40；x/y≦7；和R′是乙酰氧基封端的聚醚；且所述表面活性剂包含至少两个具有彼此不同的乙酰氧基封端的聚醚的D’单元，所述乙酰氧基封端的聚醚基团具有0mol％的乙撑氧含量≧75wt％的支链；所述表面活性剂具有大约18,000-大约35,000道尔顿的目标平均分子量。在一个实施方案中，所述表面活性剂具有大约20,000-大约30,000道尔顿的目标平均分子量。在一个实施方案中，所述表面活性剂具有大约22,000-大约28,000道尔顿的目标平均分子量。前述任一个实施方案的方法，其中x/y为大约4-大约7。前述任一个实施方案的方法，其中所述表面活性剂包含三个D’单元，各D’单元具有不同的具有0mol％的乙撑氧含量≧75wt％的支链的乙酰氧基封端聚醚。在另一方面，本专利技术提供了用于制备火焰层压聚氨酯泡沫板的方法，包括使包含如下的组合物反应：(a)具有2-6的官能度和大约1,000-大约10,000g/mol的数均分子量的聚醚多元醇；(b)多异氰酸酯；(c)至少一种用于制备聚氨酯泡沫的催化剂；(d)火焰层压添加剂；(e)阻燃添加剂；(f)至少一种包含水的发泡剂；和(g)包含下式的含硅酮的聚合物的硅酮表面活性剂：R—Si(CH3)2O—(Si(CH3)2O—)x—(SiCH3R1O—)a—(SiCH3R2O—)b—(SiCH3R3O—)c—(SiCH3R4O—)d—Si(CH3)2—R其中R1、R2和R3是下式的聚烯化氧聚醚-B-CnH2nO-(C2H4O)e-(C3H6O)f-(C4H8O)g-Z,R1具有大约3000-大约6000g/mol的混均分子量(blendaveragemolecularweight)，并且环氧乙烷是聚醚的烯化氧含量的大约20-大约60wt％；R2具有大约800-大约2900g/mol的混均分子量，并且环氧乙烷是聚醚的烯化氧含量的大约20-大约60wt％；R3具有大约130-大约800g/mol的混均分子量，并且环氧乙烷是聚醚的烯化氧含量的0-大约75wt％；R4是取代或未取代的C1-C12烷基、烷芳基或芳基；B衍生自能够进行硅氢化作用的结构部分；Z选自由氢、C1-C8烷基或芳基结构部分、-C(O)Z1、-C(O)OZ1和–C(O)NHZ1组成的组，其中Z1代表单官能的C1-C8烷基或芳基结构部分；每个R独立地选自由R1、R2、R3和R4组成的组；x为40-150；y为5-40并等于a+b+c+d，其中b或c，但不是二者同时，可以是0,d/(a+b+c)＝0-1，并且a+b>0；x/y≤7；n≥4；且e、f和g由聚醚所要求的分子量确定。上述任一个实施方案的方法，其中x/y≤6。上述任一个实施方案的方法，其中x/y为大约3-大约7。上述任一个实施方案的方法，其中x/y为大约4-大约7。上述任一个实施方案的方法，其中所述表面活性剂包含a单元、b单元和c单元。上述任一本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于制备火焰层压聚氨酯泡沫板的方法，包括使包含如下成分的组合物反应：(a)具有2‑6的官能度和大约1,000‑大约10,000g/mol的数均分子量的聚醚多元醇；(b)多异氰酸酯；(c)至少一种用于制备聚氨酯泡沫的催化剂；(d)火焰层压添加剂；(e)阻燃添加剂；(f)至少一种包含水的发泡剂；和(g)包含下式的含硅酮的聚合物的硅酮表面活性剂：MDxD’yM其中M是(CH3)3SiO1/2—；D是—O1/2Si(CH3)2O1/2—；D’是—O1/2Si(CH3)R′O1/2—；x是40‑150；y是5‑40；x/y≦7；和R′是乙酰氧基封端的聚醚；且所述表面活性剂包含至少两个具有彼此不同的乙酰氧基封端的聚醚的D’单元，所述乙酰氧基封端的聚醚基团具有0mol％的乙撑氧含量≧75wt％的支链；所述表面活性剂具有大约18,000‑大约35,000道尔顿的目标平均分子量。

【技术特征摘要】
1.用于制备火焰层压聚氨酯泡沫板的方法，包括使包含如下成分的组合物反应：(a)具有2-6的官能度和大约1,000-大约10,000g/mol的数均分子量的聚醚多元醇；(b)多异氰酸酯；(c)至少一种用于制备聚氨酯泡沫的催化剂；(d)火焰层压添加剂；(e)阻燃添加剂；(f)至少一种包含水的发泡剂；和(g)包含下式的含硅酮的聚合物的硅酮表面活性剂：MDxD’yM其中M是(CH3)3SiO1/2—；D是—O1/2Si(CH3)2O1/2—；D’是—O1/2Si(CH3)R′O1/2—；x是40-150；y是5-40；x/y≦7；和R′是乙酰氧基封端的聚醚；且所述表面活性剂包含至少两个具有彼此不同的乙酰氧基封端的聚醚的D’单元，所述乙酰氧基封端的聚醚基团具有0mol％的乙撑氧含量≧75wt％的支链；所述表面活性剂具有大约18,000-大约35,000道尔顿的目标平均分子量。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述表面活性剂具有大约20,000-大约30,000道尔顿的目标平均分子量。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述表面活性剂具有大约22,000-大约28,000道尔顿的目标平均分子量。4.根据权利要求1所述的方法，其中x/y为大约4-大约7。5.根据权利要求1所述的方法，其中所述表面活性剂包含三个D’单元，各D’单元具有不同的具有0mol％的乙撑氧含量≧75wt％的支链的乙酰氧基封端聚醚。6.用于制备火焰层压聚氨酯泡沫板的方法，包括使包含如下成分的组合物反应：(a)包含2-6的官能度和大约1,000-大约10,000g/mol的数均分子量的聚醚多元醇；(b)多异氰酸酯；(c)至少一种用于制备聚氨酯泡沫的催化剂；(d)火焰层压添加剂；(e)阻燃添加剂；(f)至少一种包含水的发泡剂；和(g)包含下式的含硅酮的聚合物的硅酮表面活性剂：R—Si(CH3)2O—(Si(CH3)2O—)x—(SiCH3R1O—)a—(SiCH3R2O—)b—(SiCH3R3O—)c—(SiCH3R4O—)d—Si(CH3)2—R其中R1、R2和R3是下式的聚烯化氧聚醚-B-CnH2nO-(C2H4O)e-(C3H6O)f-(C4H8O)g-Z,R1具有大约3000-大约6000g/mol的混均分子量，并且环氧乙烷是聚醚的烯化氧含量的大约20-大约60wt％；R2具有大约800-大约2900g/mol的混均分子量，并且环氧乙烷是聚醚的烯化氧含量的大约20-大约60wt％；R3具有大约130-大约800g/mol的混均分子量，并且环氧乙烷是聚醚的烯化氧含量的0-大约75wt％；R4是取代或未取代的C1-C12烷基、烷芳基或芳基；B衍生自能够进行硅氢化作用的结构部分；Z选自由氢、C1-C8烷基或芳烷基结构部分、-C(O)Z1、-C(O)OZ1和–C(O)NHZ1组成的组，其中Z1代表单官能C1-C8烷基或芳基结构部分；每个R独立地选自由R1、R2、R3和R4组成的组；x为40-150；y为5-40并等于a+b+c+d，其中b或c，但不是二者同时，可以是0,d/(a+b+c)＝0-1，并且a+b>0；x/y≤7；n≥4；以及e,f和g由聚醚所要求的分子量确定。7.根据权利要求6所述的方法，其中x/y≤6。8.根据权利要求6所述的方法，其中x/y为大约3-大约7。9.根据权利要求6所述的方法，其中x/y为大约4-大约7。10.根据权利要求6所述的方法，其中所述表面活性剂包含a单元、b单元和c单元。11.根据权利要求10所述的方法，其中所述a单元具有大约4000-大约4500道尔顿的混均分子量和大约40-大约50％的环氧乙烷含量；所述b单元具有大约1400-大约1600道尔顿的混均分子量和大约40-大约50％的环氧乙烷含量；且所述c单元具有大约400-大约600道尔顿的混均分子量和大约40-...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗一龙，谭森戈，何明亮，拉迪斯劳·海斯勒，布莱特·戴，保罗·埃德温·奥斯丁，
申请(专利权)人：莫门蒂夫性能材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US