[发明专利]生产聚氨酯泡沫塑料的方法

说明书

本发明涉及生产聚氨酯泡沫塑料的方法。本发明尤其适合于用一步发泡法，半预聚物法和预聚物法来制造聚氨酯泡沫塑料。本发明具体涉及使用叔胺与具有任意羟基官能度芳氧基取代的羧酸的反应产物，作为用于促进在聚氨酯泡沫塑料，优选一步法聚氨酯泡沫塑料，特别是软质聚氨酯泡沫塑料的生产中涉及的反应的催化剂。

聚氨酯泡沫塑料一般是在催化剂，硅酮基的表面活性剂和其它助剂的存在下将二异氰酸酯或聚异氰酸酯与含有两个或多个活泼氢的化合物反应制得的。含活泼氢的化合物一般是多元醇，伯聚胺和仲聚胺以及水。在聚氨酯泡沫塑料的制备过程中通过反应物中的催化剂将两个主要反应加速。为了产生具有所希望的物理性能的聚氨酯泡沫塑料，这些反应必须同时并且在生产期间以竞争性的平衡速率进行。

在异氰酸酯和多元醇或聚胺之间的反应通常称为凝胶反应，该反应会形成高分子量的聚合物。在仅用低沸点的有机化合物进行发泡的泡沫塑料的生产中这是一主要反应。反应的进行增加了混合物的粘度，这一般有助于与多官能的多元醇形成交联。第二个主要反应发生在异氰酸酯和水之间。该反应增加了氨基甲酸酯聚合物的增长，它对于产生用于促进发泡的二氧化碳气体是很重要的。因此，这一反应通常称为发泡反应。该发泡反应对于避免或减少助发泡剂的使用是必不可少的。

凝胶和发泡反应均发生在用二氧化碳气体进行部分或全部发泡的泡沫塑料中。实际上由发泡反应现场产生的二氧化碳“一步法”水发泡制备聚氨酯泡沫塑料中起着重要的作用。水发泡的聚氨酯泡沫塑料，特别是软质泡沫塑料可通过模塑方法和块料发泡法来生产。

如上所述，为了获得优良的氨基甲酸酯泡沫结构，凝胶反应和发泡反应必须同时并且要以最佳的平衡速率进行。例如，如果与凝胶反应相比二氧化碳释放太快的话，泡沫就会有破裂的倾向。另一方面，如果与产生二氧化碳的发泡反应相比凝胶的扩展反应太快的话，泡沫的增加就会受到限制，结果就会形成高密度的泡沫塑料。此外，不良平衡的交联反应将对泡沫塑料的稳定性产生不利地影响。实际上，这两个反应的平衡是靠该方法中使用的助催化剂和催化剂，一般是胺和/或有机金属化合物的性质来控制的。

通常的软质和硬质泡沫塑料的配方包括有多元醇，聚异氰酸酯，水，任选的低沸点有机或惰性气体(CO₂)，硅酮型表面活性剂和催化剂。软质泡沫塑料一般是开孔型材料，而硬质泡沫塑料通常是闭孔占很高的比例。    

历来生产聚氨酯泡沫塑料的催化剂是两种通用的类型：叔胺(单和多)和有机锡化合物。有机金属锡催化剂主要对凝胶反应起作用，而胺催化剂使发泡/凝胶平衡的范围更加不同。在软质泡沫塑料配方中使用锡催化剂还可增加闭孔的数量，而这直接影响着泡沫塑料的紧度。叔胺作为催化剂对扩链反应也是有效的并且它可与有机锡催化剂结合使用。例如，在软质的块状泡沫塑料的制备中，使用“一步法”，其中用三乙烯二胺促进水-异氰酸酯的反应和交联反应。而在增效性配方中使用有机锡化合物以促进扩链反应。

软质聚氨酯泡沫塑料在商业上可以块状泡沫塑料来制备或在模具中制备。一些块状泡沫塑料是通过将混合的反应物倒入一大的盒体中来生产(不连续法)，而另一些泡沫塑料则是以连续的方式通过将反应混合物在纸衬传送机上的淀积来制备的。随着传送机的前进泡沫起发并固化，然后当它从发泡机中出来时泡沫塑料被切成大的块料。一些软质块状聚氨酯泡沫塑料的用途包括：家具垫，床上用品和地毯。

在不连续法中，反应的引发必须被延迟以便使反应混合物能均匀的搁置并使在反应物混合期间夹入的多余空气能够溢出。否则，由于夹入空气的缓慢释放会引起泡沫塑料的开裂。在此情况下，可使用延迟性催化剂以实现所要求的反应性分布曲线。这一问题在具有较短传送机的机器上用连续法生产块状泡沫塑料时也是很严重的。在此情况下，当泡沫塑料到达切割机时为了能充分地固化配方必须是具有高催化作用的。因此，为了使放置均匀不仅需要延迟作用，而且一旦激活，快速的催化作用也是很关键的。

生产模塑泡沫塑料的方法一般包括用聚氨酯泡沫塑料制造机将初始材料进行混合，当材料从混合头出来时，将反应混合物倒入模具中。软质模塑聚氨酯泡沫塑料的主要用途是：汽车坐垫；汽车的弹性头垫和扶手；也可以将其用在家具垫上。一些半软质模塑泡沫塑料的用途包括汽车仪表盘，保温泡沫塑料和吸声泡沫塑料。