适用于制备收缩趋势减少的高回弹性软泡沫的聚（氧化丙烯/氧化乙烯）无规多元醇及由其制备的泡沫制造技术

几乎不或不收缩的高回弹性聚氨酯泡沫可由其量大于总多元醇组分２０ｗｔ．％的双金属氰化物催化的低不饱和聚亚氧烷基多元醇制备，所用低不饱和聚（氧丙烯／氧乙烯）无规多元醇有低于３５ｗｔ．％的由双金属氰化物催化剂催化的全部聚氧丙烯嵌段和一或多个无规聚氧丙烯／聚氧乙烯外嵌段，每个所述外嵌段含有２ｗｔ．％或更多氧乙烯部分，和不饱和度低于０．０２ｍｅｑ／ｇ。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及高回弹性(HR)的聚氨酯软泡沫。更具体地，本专利技术涉及通过异氰酸酯组分与至少部分用双金属氰化物催化剂生产的聚(氧丙烯/氧乙烯)多元醇组分反应制备的防缩HR泡沫。
技术介绍
聚氨酯软泡沫为公知的商品。两类最常用的聚氨酯软泡沫是常规的和高回弹性的(HR)。软泡沫还可用生产方法表示，为模塑或自由上升。自由上升的泡沫通常以连续的块料工艺制备。在块料泡沫中，活性的泡沫形成成分(包括任何必需的催化剂、发泡剂和稳定泡沫的表面活性剂)混合而沉积在移动的(一般为倾斜的)传送带上，在传送带上允许泡沫自由上升。固化后，将泡沫按其用途切成适合的厚度，例如用于座垫、褥垫、毡垫等。模塑泡沫典型地在有要求的最终制品的形状的封闭室内制造。通过自由上升和模塑法生产HR泡沫。高回弹性(HR)泡沫由ASTM Method D3770-91定义，但工业上一般认可更宽范畴的泡沫可称为HR泡沫。具体地，用HR化学物质生产但密度低于D3770-91中规定的界限的泡沫也包括在更宽范畴内。该低密度泡沫也包括在本申请中所用HR设计意义之内。一般地，HR泡沫的特征在于舒适性或承载因子和回弹性比非HR泡沫或“常规”泡沫更高。HR泡沫一般用异氰酸酯-活性组分、含有稳定分散的聚合物相的聚亚氧烷基多元醇、低分子量交联剂/增量剂(一般为二乙醇胺)、作为活性发泡剂的水、和胺和/或锡催化剂制备。虽然模塑的HR泡沫常使用亚甲基二亚苯基二异氰酸酯或多亚甲基多亚苯基多异氰酸酯，常以特殊的异构体比例并常与甲苯二异氰酸酯(TDI)组合，但HR块料泡沫一般仅仅或主要用TDI制备，该TDI为2,4-和2,6-异构体的80/20或65/35混合物。常规块料泡沫和HR泡沫所用的表面活性剂也不同，后者一般使用效力较小的表面活性剂如US4690 955中所述的硅氧烷表面活性剂。这些效力较小的硅氧烷的特征在于它们的分子量较低和分子骨架中硅氧烷部分的数量较少，典型地为20或更低。在某些情况下，可成功地使用非硅氧烷的低效力表面活性剂。HR泡沫中所用的多元醇聚合物分散体含有一般通过可聚单体在聚亚氧烷基多元醇中的就地聚合制备的稳定分散的聚合物颗粒。一类多元醇聚合物分散体是通过一或多种乙烯基单体如苯乙烯和丙烯腈在聚亚氧烷基多元醇中就地聚合得到的产物。这种多元醇聚合物分散体在本文中称为“聚合物多元醇”。另一类多元醇聚合物分散体是通过二-或多异氰酸酯和低分子量的可与异氰酸酯反应的物质如水、肼、二胺或链烷醇胺之间的就地聚合反应制备的。这种多元醇聚合物分散体在本文中称为“聚合物改性的多元醇”。虽然每类多元醇聚合物分散体均可制成具体HR泡沫所要求的固体含量，即2至35％(重)或更高的固体，但通常制备实际上最高固含量的多元醇聚合物分散体，然后再用附加的多元醇稀释所述多元醇聚合物分散体达到要求的固含量，所述附加的多元醇可与所述多元醇聚合物分散体的多元醇相同或不同。从而，最大地利用多元醇聚合物分散体的生产能力。过去已发现聚亚氧烷基多元醇和随后混合制备该多元醇组分的任何附加的多元醇必须有高伯羟基含量以提供适合的反应性。这典型地通过在聚氧丙烯芯上反应环氧乙烷获得。在制备HR泡沫中使用高水含量，特别是在较低的密度范围内，造成加工宽度的问题。特别地，已证明在低于100和大于115的异氰酸酯指数下难以加工泡沫。在US5171 759中，通过在常规催化的多元醇组分中包括第一种含8至25％(重)氧乙烯部分的高官能度的多元醇和第二种含70％(重)或更多聚氧乙烯部分的多元醇以增加加工宽度。在US5 010 117中，建议使用有低一元醇含量的聚氧丙烯多元醇作为改善泡沫的初粘强度和压缩永久变形的手段，所述低一元醇含量反映在通过ASTM D-2849-69“聚氨酯泡沫多元醇原料试验(Testing Urethane FoamPolyol Raw Materials)”测量的不饱和度低于0.040meq/g。然而，该专利仅列举了由高伯羟基含量的多元醇制备的模塑泡沫，而未考查不饱和度低于0.027meq/g的聚氧丙烯多元醇。而且，引用的实施例中均未用双金属氰化物催化剂制备如下所述的多元醇。在六十年代发现双金属氰化物(DMC)催化剂是适用于制备不饱和度(因而一元醇含量)明显低于由传统碱催化剂制备的多元醇的聚亚氧烷基聚醚多元醇的有效的氧烷基化催化剂。获得在0.018-0.025meq/g范围内的不饱和度。然而，这种催化剂的成本/活性比及伴随着难以从多元醇产品中除去催化剂残余防碍了工业化。如US5 158 922中所公开的那些改进的催化剂表现出更高的活性和进一步降低至0.015-0.018meq/g的不饱和度。然而，成本和加工难度又防碍了工业化。由于难以通过用环氧乙烷封端而达到高伯羟基含量，所以还没有主动地研究在HR泡沫生产中使用双金属氰化物催化的多元醇。DMC催化剂倾向于使环氧乙烷均聚而不增加已存在的仲羟基部分，因此在正常生产条件下伯羟基含量限制在低于50％的水平。在环氧乙烷加成阶段加入强碱性催化剂明显增加成本并使工艺复杂化。最近，ARCO化学公司已开发了新的双金属氰化物配合物催化剂，其意外地提供了高催化活性并能通过简单的过滤除去催化剂残余。用这种催化剂制备的聚亚氧烷基多元醇意外地有低水平的不饱和度，在0.003-0.010meq/g的范围内。较高分子量和官能度的DMC催化的多元醇而无在聚氨酯聚合反应中用作链终止剂的单官能物质已使我们相信使用这种多元醇制备聚氨酯将改善性能和在许多应用中有优异的特性。然而，已发现用DMC催化剂生产的超低一元醇、超低不饱和度的多元醇不是简单地“下降”代替常规碱催化的多元醇。例如，“新的高分子量多元醇中氨基甲酸酯的应用(UrethaneApplications for Novel High Molecular Weight Polyols，)”第32届聚氨酯技术/销售年会(32nd Annual Polyurethane Technical/MarketingConference),Oct.1-4,1989，公开了由约11000Da分子量的三元醇制备的聚氨酯软泡沫而非常规催化的6200Da三元醇生产硬板泡沫。由于该多元醇的分子量较高，预计泡沫较软。此外，已发现在HR泡沫配方的多元醇组分中加入低至20％(重)至少部分地通过DMC催化的氧丙基化生产的多元醇将产生工业上不能接受的“密”泡沫，其表现出严重的收缩性。在DMC催化聚合的后阶段用EO和PO的混合物端封增加伯羟基的含量不能避免该致密性的问题。此外，甚至通过DMC催化氧丙基化接着碱催化用环氧乙烷封端制备的高伯羟基含量、低不饱和度的多元醇也不能解决收缩性的问题。能制备非常低不饱和度的多元醇的双金属氰化物配合物催化剂为制备有改进物理性能的聚氨酯提供了可能性。将来开发也可能以较低的价格生产聚亚氧烷基多元醇。然而，为在HR聚氨酯泡沫中利用这些潜在的优越性，必需消除由这些多元醇制备的泡沫的收缩性和致密性。由可在不借助聚合结束时碱催化环氧乙烷加成的情况下用DMC催化剂实现的中等伯羟基含量的多元醇生产这种泡沫也是可取的。专利技术概述现已意外地发现HR泡沫可由含有多于20％(重)用DMC催化剂制备的低不饱和多元醇的多元醇组分制备，没有过分的收缩性或致密性，所述低不本文档来自技高网...

【技术保护点】
适用于以大于用于制备泡沫的多元醇组分重量的约２０％的水平用于高回弹性泡沫配方而产生几乎不或不收缩的泡沫的多元醇，所述多元醇包括至少部分地在双金属氰化物配合物氧烷基化催化剂存在下制备的聚亚氧烷基多元醇并有低于０．０２ｍｅｑ／ｇ的不饱和度，其中所述聚亚氧烷基多元醇含有低于３５ｗｔ．％在所述双金属氰化物配合物催化剂存在下制备的全部聚氧丙烯内嵌段，和其中所述聚亚氧烷基多元醇有一或多个无规聚（氧丙烯／氧乙烯）外嵌段，每个所述外嵌段均含有按所述嵌段的重量计最少２ｗｔ．％氧乙烯部分。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：S黑格，
申请(专利权)人：阿克奥化学技术有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]