高弹性聚氨基甲酸酯泡沫由当量为至少1000的聚醚多元醇制备。至少一部分所述聚醚多元醇是通过将70到95重量％环氧丙烷与5到30重量％环氧乙烷的混合物聚合到引发剂化合物上而形成的一种或多种无规共聚物。所述无规共聚物的标称羟基官能度至少为5，羟基当量为至少1500克/当量并且每克末端不饱和基团不超过0.01毫当量。所述无规聚合的环氧丙烷和环氧乙烷占所述无规共聚物总重量的至少80％。所述无规共聚物中至少70％的羟基是仲羟基。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】由具有主要仲羟基的高官能度、高当量多元醇制备的高弹性聚氨基甲酸酯泡沫本专利技术涉及高弹性聚氨基甲酸酯泡沫和适用于制备高弹性聚氨基甲酸酯泡沫的多元醇。用于缓冲应用的柔性聚氨基甲酸酯泡沫可以通过其表面弹性或弹性来分类。压缩迅速恢复表明弹性更大，释放压缩力时压缩泡沫的大部分能量都会返回。因此，当压缩力释放时，高弹性泡沫将迅速恢复其原始尺寸。通过诸如ASTMD-3574的球回弹试验方便地测量弹性。在此试验中，钢球从指定的初始高度落在泡沫表面上，并测量其回弹的高度。回弹高度与初始高度之比表示弹性。高回弹表示从落下的球传递到泡沫样品的压缩力快速恢复，并且返回大量的压缩能量。所谓的“常规”板状聚氨基甲酸酯泡沫的特征在于球回弹试验中弹性值为约25到45％。相比之下，所谓的“高弹性”(“HR”)泡沫在球回弹试验中弹性值为50％到高达65到70％。可选择性地(或另外)以其滞后损耗表征高弹性泡沫。滞后损耗是当压缩力释放时不会返回，而是由于热耗散力和机械耗散力而损失的压缩泡沫样品的能量的量度。表现出高弹性性能的泡沫通常具有低滞后损耗。高弹性泡沫通常表现出30％或更低的滞后损耗。例如，通过诸如ISO3386的试验来测量滞后损耗。柔性聚氨基甲酸酯泡沫通过在泡沫稳定表面活性剂存在下使水、多异氰酸酯和聚醚多元醇反应来制备。水与大部分多异氰酸酯反应生成聚脲结构和二氧化碳。聚脲结构通常被称为“硬链段”，因为它们相对非柔性且高熔点。硬链段赋予泡沫强度性能，如拉伸强度和撕裂强度。二氧化碳形成发泡气体，其在固化时使反应混合物膨胀。聚醚多元醇通过与一些多异氰酸酯的反应而结合到聚合物结构中。所得泡沫结构中的聚醚基团被称为“软链段”。它们赋予柔性并因此赋予泡沫弹性。“常规”泡沫通常主要由当量为800到1200的聚醚多元醇制备。这种多元醇是环氧丙烷的均聚物或环氧丙烷与少量环氧乙烷的无规共聚物。因此，它主要具有仲羟基。“常规”泡沫中使用的多元醇不足以制造高弹性泡沫。为了获得更高的弹性，需要多元醇当量为1700到多达3000。多元醇的较高当量影响泡沫制剂的其他方面。由于当量较高，因此需要较少的多异氰酸酯与多元醇羟基反应。因此，在泡沫制剂中存在较少的多异氰酸酯，并且高弹性泡沫的“硬链段”含量通常低于“常规”泡沫的“硬链段”含量。使用高当量多元醇的另一个效果是与水分子的数量相比，配方中的多元醇羟基很少。因此，与多元醇-异氰酸酯反应相比，水-异氰酸酯反应快速进行。不良的反应顺序会导致泡沫塌陷。为了解决这个问题，用于高弹性泡沫的多元醇通过制造大部分伯羟基而使其对异氰酸酯基团更具反应性来制备。这是通过在制造过程中将环氧乙烷聚合到多元醇末端以形成具有内部聚(环氧丙烷)和末端聚(环氧乙烷)嵌段的嵌段共聚物来完成的。伯羟基比“常规”泡沫的多元醇的仲羟基更能与水竞争，因此尽管多元醇羟基数量少且硬链段含量相对低，仍可产生稳定的泡沫。这些多元醇的嵌段共聚物结构也具有表面活性作用，据信这有助于使泡沫制剂的各种成分相容并且帮助稳定发泡反应混合物直至其固化。用于常规泡沫的几乎所有多元醇都是通过使用氢氧化钾催化剂或所谓的双金属氰化物(DMC)催化剂使环氧丙烷或环氧丙烷/环氧乙烷混合物聚合而工业制造的。使用DMC催化剂存在显著的制造优点，因为聚合反应后残留在多元醇中的DMC催化剂残余物不需要被移除。当使用KOH作为聚合催化剂时，需要中和产物以将O-K+端基转化为羟基，然后将催化剂残余物移除至非常低的含量。这增加了处理步骤并提高了生产成本。尽管使用DMC催化剂具有潜在的优点，但用于高弹性泡沫的多元醇几乎完全使用氢氧化钾作为聚合催化剂制备。这有两个主要原因。首先，DMC催化剂不能催化产生具有高伯羟基含量的多元醇所需的环氧乙烷聚合反应。因此，至少环氧乙烷封端步骤必须使用KOH作为催化剂进行。因此产生中和和除去催化剂残余物的成本，这首先破坏了使用DMC催化剂的主要优点。鉴于此，使用KOH催化剂进行整个聚合反应在工业上是较便宜的。其次，当用于聚合环氧丙烷和环氧乙烷时，DMC催化剂产生非常少但重要的高分子量级分。这种高分子量级分是一种强力消泡剂，其与泡沫制剂中存在的泡沫稳定表面活性剂起相反作用。当制备常规泡沫时，这种高分子量级分可以被容许，因为在发泡过程中制剂更稳定。然而，高分子量级分在已经难以稳定的高弹性泡沫制剂中造成很大困难。本专利技术的一个方面是一种制备聚氨基甲酸酯泡沫的方法，所述聚氨基甲酸酯泡沫具有ASTM3574球回弹试验至少50％的弹性和/或根据ISO3386不大于30％的滞后损耗、24到80kg/m3的泡沫密度以及22到40重量％的硬链段含量，所述方法包含在一个或多个步骤中且在至少一种泡沫稳定表面活性剂和至少一种用于醇基与异氰酸酯基团反应的催化剂存在下，使包含一种或多种羟基当量为至少每当量1000克的多元醇、至少一种交联剂、至少一种多异氰酸酯和水的聚氨基甲酸酯形成反应物反应，其中(I)羟基当量为至少1000的所述多元醇构成所述聚氨基甲酸酯形成反应物至少55重量％，并且(II)羟基当量为至少1000的所述多元醇至少20重量％为一种或多种由将70到95重量％环氧丙烷与5到30重量％环氧乙烷的混合物聚合到引发剂化合物上形成的无规共聚物，所述无规共聚物标称羟基官能度为至少5，羟基当量为至少1500克/当量，每克末端不饱和基团不超过0.01毫当量，其中所述无规聚合的环氧丙烷与环氧乙烷构成所述无规共聚物总重量的至少80％，并且进一步其中所述无规共聚物至少70％的羟基是仲羟基。本专利技术还是一种通过将70到95重量％环氧丙烷与5到30重量％环氧乙烷的混合物聚合到引发剂化合物上形成的无规共聚物，所述无规共聚物标称羟基官能度为至少5，羟基当量为至少1500克/当量，每克末端不饱和基团不超过0.01毫当量，其中所述无规聚合的环氧丙烷与环氧乙烷占所述无规共聚物总重量的至少80％，并且进一步其中所述无规共聚物至少70％的羟基是仲羟基。令人惊讶的是，尽管包含大量主要以仲羟基封端的多元醇，发泡过程仍然进行得很好。泡沫制剂不易塌陷，这也是出人意料的，因为本专利技术的多元醇不具有嵌段结构，并且不被认为对发泡反应混合物相容或在发泡反应混合物固化时使其稳定起重要作用。另一个优点是本专利技术的多元醇易于使用双金属氰化物催化剂制备，并且可以在制造用于高弹性泡沫的多元醇中实现使用DMC催化剂技术的益处，包括较低的多元醇制造成本。无规共聚物含有无规分布的环氧丙烷和环氧乙烷单元，其中环氧丙烷单元具有-CH2-CH(CH3)-O-结构并且环氧乙烷单元具有-CH2-CH2-O-结构。无规聚合的环氧丙烷和环氧乙烷应该占无规共聚物中所有聚合环氧烷的至少80重量％，优选至少85重量％，并且可以构成其至多100重量％或至多95重量％。无规聚合的环氧丙烷和环氧乙烷应该占无规共聚物的至少75重量％，优选至少80重量％，更优选至少85重量％，并且可以构成其多达99.5重量％。无规共聚物可含有均聚环氧丙烷的内嵌段，如果存在的话，其构成聚合环氧烷的总重量的1到20％或5到20％。内部嵌段可以例如通过在进行无规聚合之前以引发剂每羟基当量0.5到5摩尔，优选1到4摩尔的环氧丙烷通过一步或多步均聚而形成。这种均聚可至少部分在双金属氰化物催化剂的活化过程中发生。本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种制备聚氨基甲酸酯泡沫的方法，所述聚氨基甲酸酯泡沫在ASTM 3574球回弹试验中具有至少50％的弹性和/或根据ISO 3386不大于30％的滞后损耗、24到80kg/m
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.10.08 US 62/2392091.一种制备聚氨基甲酸酯泡沫的方法，所述聚氨基甲酸酯泡沫在ASTM3574球回弹试验中具有至少50％的弹性和/或根据ISO3386不大于30％的滞后损耗、24到80kg/m3的泡沫密度以及22到40重量％的硬链段含量，所述方法包含在一个或多个步骤中且在至少一种泡沫稳定表面活性剂和至少一种用于醇基与异氰酸酯基团反应的催化剂存在下，使包含一种或多种羟基当量为至少每当量1000克的多元醇、至少一种交联剂、至少一种多异氰酸酯和水的聚氨基甲酸酯形成反应物反应，其中(I)羟基当量为至少1000的所述多元醇占所述聚氨基甲酸酯形成反应物的至少55重量％，并且(II)至少20重量％的羟基当量为至少1000的所述多元醇为一种或多种通过将70到95重量％环氧丙烷与5到30重量％环氧乙烷的混合物聚合到引发剂化合物上而形成的无规共聚物，所述无规共聚物的标称羟基官能度至少为5，羟基当量为至少1500克/当量，每克末端不饱和基团不超过0.01毫当量，其中所述无规聚合的环氧丙烷与环氧乙烷占所述无规共聚物总重量的至少80％，并且此外其中所述无规共聚物中至少70％的羟基是仲羟基。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述无规共聚物的标称羟基官能度为6到8。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述引发剂化合物是山梨糖醇。4.根据前述权利要求中任一权利要求所述的方法，其中所述无规共聚物的羟基当量为1500到2300克/当量。5.根据前述权利要求中任一权利要求所述的方法，其中所述无规共聚物每克末端不饱和基团不超过0.007毫当量。6.根据前述权利要求中任一权利要求所述的方法，其中所述无规共聚物含有均聚环氧丙烷的内部嵌段，所述均聚环氧丙烷是通过在进行所述无规聚合之前，在一个或多个步骤中，使每羟基当量所述引发剂1到4摩尔环氧丙烷均聚合而形成。7.根据前述权利要求中任一权利要求所述的方法，其中所述无规共聚物占羟基当量为至少1000的所述多元醇的至少30重量％。8.根据前述权利要求中任一权利要求所述的方法，其中所述无规共聚物占羟基当量为至少1000的所述多元醇的40到95重量％。9.根据前...
【专利技术属性】
技术研发人员：D·A·巴布，JP·梅西，
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
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