具有高耐用性的柔性聚氨酯泡沫制造技术

公开了一种通过使聚异氰酸酯与多元醇和／或具有分散聚合物微粒的高分子多元醇反应而制备的柔性聚氨酯泡沫，所述分散聚合物微粒是通过聚合不饱和化合物、水、催化剂、表面活性剂、需要时，交联剂和其他助剂而得到的，其中，在具有氮－磷双键化合物作为催化剂条件下制备部分或全部多元醇和／或高分子多元醇，该柔性聚氨酯泡沫具有极好的湿式压缩变定、恒定负载重击下的疲劳性能和动态耐用性。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及柔性聚氨酯泡沫及其泡沫的制备方法，更具体地说，本专利技术涉及改进耐用性的柔性聚氨酯泡沫及其泡沫的制备方法，柔性聚氨酯泡沫常用于车辆内垫、家具弹性垫、床上用品及其他商品。由于泡沫的弹性，柔性聚氨酯泡沫(以后简称为柔性泡沫或泡沫)被广泛地用于车辆、家具、床上用品及其他商品。通过芳香聚异氰酸酯与具有分散聚合物颗粒的多元醇和/或高分子多元醇反应来制备柔性泡沫，其中分散的聚合物颗粒是在作为发泡剂的水，硅氧烷基表面活性剂，诸如胺和锡化合物的催化剂，必要时交联剂，阻燃剂和着色剂存在的情况下，在多元醇中通过丙烯腈和/或苯乙烯自由基聚合而得到的。作为发泡剂的水与芳香聚异氰酸酯反应，并释放作为发泡气体的二氧化碳。同时，在泡沫结构中形成并嵌入了芳香聚脲。近年来，根据Montreal条约为保护全球环境，禁止使用常规的发泡剂(Furon),CFC-11。当使用Furon时，水作为常规的发泡添加剂。然而，根据条约，使用水作为替换的发泡剂，以使呈现出类似的发泡作用。因此，在配方中增加了水的使用量。并且，近年来，强烈要求降低费用，为减轻重量，期望低密度泡沫。在车辆应用上，为减轻重量，也期望降低泡沫的密度，为了适应燃料节约。对于这些要求密度降低的措施，作为发泡剂的水量将进一步增加。增加水导致更大量的产生二氧化碳气体，因此，对于降低柔性泡沫的密度是有效的。另一方面，产生的芳香聚脲削弱了在加载柔性泡沫振动条件下的压缩变定及动态耐用性。此外，较低的泡沫密度本身也导致这种应变性能和耐用特性的损害。柔性泡沫的这种形状稳定性和耐用性的损害导致各种疾病发生。例如，床上软垫的厚度在使用期间会降低，车辆内垫随长期使用而改变厚度或硬度。特别是车辆内垫，长时间的车辆驾驶降低了软垫设计的厚度及硬度，降低了驾驶员规定的位置，使驾驶员的视野范围变窄，从而损害了安全性及舒适感。这些问题来自柔性泡沫的耐用性，其耐用性可以通过恒定负载重击来测试疲劳状态下厚度或硬度的变化来评估，也可以通过在加载振动条件下测试柔性泡沫在动态耐用性之前或之后厚度或硬度的变化来评估。通过使用形状稳定性和耐用性指数的干式压缩变定和湿式压缩变定来研究这些问题的各种措施。可以把压缩变定的值看作评价柔性泡沫形状稳定性的指标。然而，考虑到柔性泡沫的实际使用条件，问题是在加载振动条件下的耐用性。因此，单独压缩变定或其他静态方法试验是令人不满意的耐用性指数。增加交联剂量的配方对改进柔性泡沫的压缩变定是实用的方法。然而，由于这种方法明显地降低了柔性泡沫诸如延伸率和抗扯强度等的机械性能，因此，这种方法限制了改进范围。对于评估加载振动条件下的动态耐用性也未发现例子。另一方面，氢氧化钾主要作为制备聚醚多元醇的催化剂。通过改变催化剂来改进柔性泡沫压缩变定的研究工作仍在进行之中。例如，日本公开专利平02-115211公开了通过使用在金属氰化物络合物作为催化剂的情况下制备的聚醚多元醇可减少压缩变定的损害。然而，未发现公开柔性泡沫的耐用性改进。日本公开专利平03-068620也通过类似的技术改进了湿式压缩变定。然而，亦未发现公开耐用性的改进。此外，日本公开专利平03-014812与上面公开的也相同。日本公开专利平07-278289公开了通过使用在氢氧化铯和/或氢氧化铷作为催化剂的情况下制备的聚醚多元醇可以改进湿式压缩变定。然而，未公开在负载振动条件下的动态耐用性。而且，二乙基锌，氯化铁，含金属的卟啉及金属氰化物络化物是非常昂贵的催化剂，因而增加了聚醚多元醇的生产费用。此外，一个主要问题是，当产生的聚醚多元醇用于制备柔性泡沫时，泡沫的发泡稳定性降低使新的泡沫结构不稳定，因而，损害了加工能力。氢氧化铯和氢氧化铷也是昂贵的催化剂。尽管这两种催化剂的催化活性高于氢氧化钾，但是，远不能令人满意地显著减少聚醚多元醇的制造时间，故而难于降低生产费用和大大改进柔性泡沫的性能。结果，现在要求大大提高柔性泡沫的耐用性，并完成低费用的柔性泡沫，而这种柔性泡沫没有加工能力和制备方法问题。本专利技术的目的是提供一种具有改进耐用性的柔性泡沫及柔性泡沫的制备方法，特别是在动态耐用性方面，提供了一种在负载的振动条件下，厚度和硬度损失的变量大大减小和使压缩变定最小的柔性泡沫。而且，本专利技术的另一个目的是消除诸如在柔性泡沫制备方法中的困难问题以及降低柔性泡沫的生产费用。根据各种研究结果，本专利技术人发现，具有极好耐用性的柔性泡沫可以通过使用在具有氮-磷双键的化合物作为催化剂的情况下制备的多元醇来制得。因此，完成了本专利技术。本专利技术情况是通过聚异氰酸酯与多元醇和/或具有分散聚合物微粒的高分子多元醇反应制备的柔性聚氨酯泡沫及其制备方法，其中分散的聚合物微粒是通过聚合不饱和化合物、水、催化剂、表面活性剂以及需要时的交联剂和其他助剂来得到的，上述柔性聚氨酯泡沫包含在具有氮-磷双键的化合物作为催化剂的情况下制备的部分或全部的多元醇和/或高分子多元醇。而且，本专利技术是柔性聚氨酯泡沫及柔性聚氨酯泡沫的制备方法，其中柔性聚氨酯泡沫在具有氮-磷双键的化合物作为催化剂的情况下制备的20％(重量)或更多的多元醇；并且本专利技术是这样的柔性聚氨酯泡沫及其制备方法，其中具有氮-磷双键的化合物是磷腈(phosphazeninm)化合物。此外，本专利技术是柔性聚氨酯泡沫及其泡沫的制备方法，该方法包括使用在官能度为2—6(优选为3—4)的活性氢化合物存在下，通过聚合烯化氧而得到的多元醇及具有氮-磷双键的化合物，具有羟基值为10—40mg KOH/g并具有在烯化氧中的环氧乙烷比率是5-30％(重量)；且本专利技术是柔性聚氨酯泡沫及其制备方法，其中多元醇包含15mol％或更低的单元醇，并且有96％或更多的头尾键选择性；本专利技术是柔性聚氨酯泡沫及其制备方法，其中，在高分子多元醇中的不饱和化合物的多聚体是2—50％(重量)。此外，本专利技术是柔性聚氨酯泡沫及其制备方法，其中聚异氰酸酯是甲代亚苯基二异氰酸酯或甲代亚苯基二异氰酸酯与聚亚甲基聚苯基多异氰酸酯的混合物，其重量比是98∶2至50∶50。本专利技术提供了下面显示的(1)至(34)所述的方法。(1)由多元醇和/或具有分散的聚合物微粒的高分子多元醇制备的柔性聚氨酯泡沫，其中分散的聚合物微粒是通过聚合多元醇中不饱和的化合物、水、催化剂、表面活性剂、其他添加剂及聚异氰酸酯而得到的，柔性聚氨酯泡沫包含在具有氮-磷双键作为催化剂的情况下制备的多元醇组分。(2)根据(1)的柔性聚氨酯泡沫，其中高分子多元醇是通过多元醇中不饱和化合物自由基聚合而制备出来的，产生的聚合物微粒分散于多元醇中。(3)根据(1)和(2)的柔性聚氨酯泡沫，其中，多元醇具有15mol％或更低的单元醇含量，以及96％或更多的头尾键选择性。(4)另外包括使用羟基值为200—2000mg KOH/g的活性氢化合物作为01)—(3)之一的柔性聚氨酯泡沫的交联剂的柔性聚氨酯泡沫。(5)根据(1)—(4)中一项的柔性聚氨酯泡沫，其中在具有氮-磷双键作为催化剂的情况下，制备在多元醇组分中的20％(重量)或更高。(6)根据(1)—(4)中一项的柔性聚氨酯泡沫，其中在具有氮-磷双键作为催化剂的情况下，制备在多元醇组分中的40％(重量)或更高。(7)根据(1)至(6)中一项的柔性聚氨酯泡沫，其中在具有氮-磷双键的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种由多元醇和／或具有分散聚合物微粒的高分子多元醇制备的柔性聚氨酯泡沫，所述分散聚合物微粒是通过聚合多元醇中的不饱和化合物、水、催化剂、表面活性剂、其他助剂和聚异氰酸酯得到，包含在具有氮－磷双键化合物作为催化剂条件下制备的多元醇组分。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：矶部雅博，大久保和彦，境城二郎，高木三治，升忠仁，伊豆川作，山崎聪，
申请(专利权)人：三井化学株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]