聚氨酯预聚物组合物、由其制成的泡沫材料及各自的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种多异氰酸酯预聚物组合物，它包含以下物质的反应产物：（ａ）平均异氰酸酯官能度至少为２且包含至少２０％重量二异氰酸酯单体的有机多异氰酸酯，（ｂ）一元醇，和（ｃ）平均羟基官能度至少为１．８至最高３．２的多元醇，其中所述预聚物组合物具有（ｉ）其量（重量）足以在没有补充发泡剂时与水反应来制造泡沫材料的异氰酸酯，（ｉｉ）最高１０．０％重量的二异氰酸酯单体，和（ｉｉｉ）其量足以防止所述预聚物组合物胶疑的被一元醇封端的多异氰酸酯。该预聚物组合物可通过将以下物质：（ｉ）平均异氰酸酯官能度至少为２且包含至少２０％重量二异氰酸酯单体的有机多异氰酸酯，（ｉｉ）一元醇，和（ｉｉｉ）平均羟基官能度至少为１．８至最高３．２的多元醇，接触足够时间和温度以形成预聚物组合物，其中所述有机多异氰酸酯、一元醇和多元醇以至少２至５的ＮＣＯ对羟基比率进行接触，且所述一元醇和多元醇以至少０．１至最高２的一元醇对多元醇比率提供，以一元醇和多元醇的羟基当量为基。该预聚物组合物可与水反应形成聚氨酯泡沫材料。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
聚氨酯通过将多异氰酸酯化合物如甲苯二异氰酸酯(TDI)或二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)与多羟基化合物如多元醇进行反应而制成。一般来说，将约等体积的多元醇和多异氰酸酯的物流在混合头中进行混合，然后分配到腔或模具中。在模具或腔中，多元醇的羟基与多异氰酸酯的异氰酸酯反应形成聚氨酯，同时加入多元醇中的水与异氰酸酯反应现场产生CO2以促使聚氨酯发泡。由于异氰酸酯容易与水反应，它们一般称作刺激剂而且在吸入时有毒。已经使用预聚物替代多异氰酸酯来降低在制造聚氨酯泡沫材料时的气态异氰酸酯的量。预聚物一般通过将二醇与二异氰酸酯单体(例如，MDI或TDI)在NCO(即，异氰酸酯)对OH(即，羟基)极大过量的情况下进行反应而制成。通常，NCO对OH的当量比率最好超过5。这种大的比率可保持预聚物在仍产生足够NCO以生产泡沫材料时不会胶凝。由于NCO对OH的比率大，该预聚物中通常仍存在显著量的二异氰酸酯单体(例如，MDI)。一般来说，在由这些预聚物制造泡沫材料时，使用气体发泡剂如氯氟烃来霜冻该预聚物，这样环境水分就与该预聚物反应形成聚氨酯。由于环境水分促进进行氨基甲酸乙酯反应(即，形成脲键和胺)，这种泡沫材料出现不一致，这取决于环境湿度。由该方法制成的厚泡沫材料也往往在固化时塌陷。泡沫材料塌陷是因为，不足量的水分透过泡沫材料的外部进入物质的内部以充分固化(即，交联)该泡沫材料的内部。最近，国际专利申请96／06124已描述了试图在制造泡沫材料时降低二异氰酸酯单体的量的预聚物。96／06124申请描述，通过将异氰酸酯官能度2．3-3．7且二异氰酸酯单体含量低于所述多异氰酸酯20％重量的多异氰酸酯与多元醇以高NCO对OH比率(例如，4．6)进行反应而形成一种预聚物。96／06124申请还描述，在由这些预聚物制造泡沫材料时，使用二甲醚之类的发泡剂。因此，该参考文件描述了一种首先由具有低浓度二异氰酸酯单体的多异氰酸酯开始，制造具有低二异氰酸酯单体浓度的预聚物的方法。该技术需要使用必须起始具有低二异氰酸酯单体含量的多异氰酸酯，这可能需要，例如昂贵的蒸馏或反应工艺来形成所述多异氰酸酯。这些预聚物在制造泡沫材料时还需要一种气态发泡剂(例如，CFC)。因此，需要提供一种预聚物组合物、形成该预聚物组合物的方法、由该预聚物组合物制成的泡沫材料、以及制造避免了一种或多种已有技术缺陷，如上述一种缺陷的泡沫材料的方法。本专利技术的第一方面涉及一种多异氰酸酯预聚物组合物，包含以下物质的反应产物(a)平均异氰酸酯官能度至少为2且包含至少20％重量二异氰酸酯单体的有机多异氰酸酯，(b)一元醇，和(c)平均羟基官能度至少为1．8至最高3．2的多元醇，其中所述预聚物组合物具有(i)其量(重量)足以在没有补充发泡剂时与水反应来制造泡沫材料的异氰酸酯基团，(ii)最高10．0％重量的二异氰酸酯单体，和(iii)其量足以防止所述预聚物组合物胶凝的被一元醇封端的多异氰酸酯。本专利技术的第二方面涉及一种形成用于制备聚氨酯泡沫材料的预聚物多异氰酸酯组合物的方法，该方法包括将以下物质(i)平均异氰酸酯官能度至少为2且包含至少20％重量二异氰酸酯单体的有机多异氰酸酯，(ii)一元醇，和(iii)平均羟基官能度至少为1．8至最高3．2的多元醇，接触足够时间和温度以形成预聚物组合物，其中所述有机多异氰酸酯、一元醇和多元醇以至少2至5的NCO对羟基比率进行接触，且所述一元醇和多元醇以至少0．1至最高2的一元醇对多元醇比率提供，以一元醇和多元醇的羟基当量为基。由于发现了以与多元醇的特定比率加入的一元醇的有意效果，该预聚物多异氰酸酯组合物惊人地可以低NCO∶OH比率(即，2-5)来制造。因此，可以形成一种避免胶凝且具有低二异氰酸酯单体含量，同时仍产生足够量的NCO(即，异氰酸酯基团)以现场形成泡沫材料(即，通过水与所述预聚物组合物中NCO的反应)的预聚物组合物。形成之后仍留(残留)在所述预聚物组合物中的二异氰酸酯单体的量可以非常小，以致于在由其制造泡沫材料时需要很少或无需任何特殊的通风(例如，通风橱)或保护性呼吸装置(例如，半罩化学防毒面具)。此外，本专利技术的第三方面涉及一种形成聚氨酯泡沫材料的方法，包括将第一方面的预聚物组合物与包括水的发泡反应物接触足够时间和温度以形成聚氨酯泡沫材料。尤其是，可以形成这样一种泡沫材料，其中基本上唯一的发泡剂是通过所述预聚物组合物中NCO基团与发泡反应物中的水反应得到的CO2。最后，本专利技术的第四方面涉及水与第一方面所述多异氰酸酯预聚物组合物的一种连续蜂窝基质反应产物。该预聚物组合物可用于制造用作粘合剂、密封剂、涂料、绝缘涂料、用于汽车工业的隔膜和声挡板的聚氨酯泡沫材料、以及其它物质。预聚物组合物多异氰酸酯预聚物组合物包含以下物质的反应产物(a)平均异氰酸酯官能度至少为2且包含至少20％重量二异氰酸酯单体的有机多异氰酸酯，(b)一元醇，和(c)平均羟基官能度至少为1．8至最高3．2的多元醇。所述预聚物组合物(即，反应产物)具有其量(重量)足以在没有补充发泡剂时与水反应来制造泡沫材料的异氰酸酯基团。本文的补充发泡剂是一种除了在形成泡沫材料时现场形成的CO2的发泡剂。补充发泡剂包括，例如用于产生霜的气体(例如，氮气)、在形成泡沫材料时挥发的液体(例如，二氯甲烷、氯甲烷、和FREONTM 113)以及在形成泡沫材料时释放气体的固体(例如，偶氮二甲酸钡之类的偶氮化合物)。一般来说，NCO的存在量为所述预聚物组合物的2-20％重量。以所述预聚物组合物的重量为基，NCO的量优选至少为5％，更优选至少6％，至优选最高15％，更优选最高13％，甚至更优选最高12％，最优选最高10％。即使所述预聚物组合物可无需补充发泡剂就形成一种泡沫材料，但该组合物中仍可存在一种补充发泡剂以产生特定厚度泡沫材料所需的泡沫材料特性，例如较大绝热性。少量的补充发泡剂可存在于预聚物组合物中，如低沸点烃(例如，戊烷、己烷、庚烷、戊烯和庚烯)、直接加入的二氧化碳、偶氮化合物(例如，偶氮六氢苯二腈)或卤化烃(例如，二氯二氟乙烷、二氯乙烯和二氯甲烷)。但补充发泡剂的量优选最高痕量，更优选根本没有。该预聚物组合物包含最高占所述预聚物10％重量的二异氰酸酯单体。以所述预聚物组合物的重量为基，二异氰酸酯单体的量优选最高6％，更优选最高3％，甚至优选最高2．5％，最优选最高2％。此外，二异氰酸酯单体在预聚物组合物中的量一般导致在由其制造泡沫材料时气态异氰酸酯化合物在周围气体空间的甚低浓度。甚低浓度的异氰酸酯表示一般认为是操作安全的含量，即，在制造泡沫材料时无需特殊设备如通风橱。例如，气态异氰酸酯化合物在气体空间的量通常最高5份／十亿份(ppb)，优选最高3ppb，更优选最高2ppb，甚至优选最高1ppb，最优选最高Oppb，所有份数都是重量份。已经发现，所述预聚物组合物在制造，尤其是以2-5的低NCO对OH比率制造时需要一定量的足以防止所述预聚物组合物胶凝的被一元醇封端的多异氰酸酯。在此，封端是指一元醇的羟基已与多异氰酸酯的NCO反应形成氨基甲酸乙酯键。本文的胶凝是指，预聚物发生胶凝或粘度增加以致于所述预聚物组合物实际上不能加工成泡沫材料。通常，粘度大于100000厘泊的预聚物组合物不能实际使用。一般来说，一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多异氰酸酯预聚物组合物，包含以下物质的反应产物：（ａ）平均异氰酸酯官能度至少为２且包含至少２０％重量二异氰酸酯单体的有机多异氰酸酯，（ｂ）一元醇，和（ｃ）平均羟基官能度至少为１．８至最高３．２的多元醇，其中所述预聚物组合物具有（ｉ）其重量足以在没有补充发泡剂时与水反应来制造泡沫材料的异氰酸酯基团，（ｉｉ）最高１０．０％重量的二异氰酸酯单体，和（ｉｉｉ）其量足以防止所述预聚物组合物胶凝的被一元醇封端的多异氰酸酯。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：SD里兹克，BA皮尔森，JL斯普兰德林，
申请(专利权)人：爱赛克斯特种产品公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]