[发明专利]多元醇组合物、聚氨基甲酸乙酯泡沫及其制备方法

说明书

发明领域

本发明涉及一种新的多元醇组合物、以及由该多元醇组合物制备的聚氨基甲酸乙酯泡沫，以及该多元醇组合物和聚氨基甲酸乙酯泡沫的制备方法。特别地，本发明涉及脂肪族异氰酸酯基的不发黄挠性聚氨基甲酸乙酯泡沫的制备，所述泡沫可用在纺织、卫生保健品、食品包装等领域。

背景技术

近年来，聚氨基甲酸乙酯泡沫已广泛作为弹性材料，用在各种不同的领域中。特别是纺织、卫生保健品及食品包装领域，聚氨基甲酸乙酯需要具有不发黄的特性。

聚氨基甲酸乙酯泡沫通常由如下物质的组合物来制备：(1)多元醇，(2)聚异氰酸酯，(3)硅树脂基表面活性剂，作为发泡剂，(4)水，(5)胺和锡催化剂，和(6)各种其他添加剂，例如辅助发泡剂、填充剂及阻燃剂。

对于聚异氰酸酯，二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)和甲苯二异氰酸酯(TDI)是在聚氨基甲酸乙酯泡沫制备中两种最常用的聚异氰酸酯，原因在于它们的高反应活性。然而这两种芳香族聚异氰酸酯会导致制得的聚氨基甲酸乙酯在光或氧气中变黄。变黄的特性可通过在聚氨基甲酸乙酯泡沫制备中，使用脂肪族聚异氰酸酯作为异氰酸酯来避免。然而，由于脂肪族聚异氰酸酯的反应活性非常低，它们很难用于制备聚氨基甲酸乙酯泡沫。

美国专利第5,147,897号(1992年9月15日授于Morimoto等人)公开了使用脂肪族聚异氰酸酯预聚体制备不发黄的聚氨基甲酸乙酯泡沫。该发明的方法包括：使脂肪族聚异氰酸酯预聚体与水在C₂-C₁₀醇酸的钾盐或钠盐，或二氮杂二环烯催化剂的存在下反应，水的当量为异氰酸基当量的0.4到5倍。所述预聚体是脂肪族异氰酸基封端的预聚体，其由平均分子量为100至5,000的多元醇与1.4到2.6倍羟基当量的脂肪族聚异氰酸酯进行加成聚合反应而得到。脂肪族异氰酸酯的反应活性通常比芳香族异氰酸酯低，当脂肪族异氰酸酯形成预聚体时，分子的流动性进一步降低，使得其反应活性进一步降低。由于预聚物的相对低反应活性和高粘性，Morimoto等的制备过程不能用在制备密度低于80kg/m³的聚氨基甲酸乙酯泡沫。

美国专利第6,242,555号(2001年6月5日颁于Du Prez等人)描述了喷射模塑法(RIM)，用于制备微孔或无孔的不发黄的弹性、挠性或半挠性聚氨基甲酸乙酯，其密度至少为900kg/m³。该发明的方法包括：使异佛乐酮二异氰酸酯(IPDI)三聚体/单体混合物，在选自有机铅、有机铋和有机锡催化剂的存在下与异氰酸酯反应性组合物反应，所述混合物含有24.5到34％的NCO。所述异氰酸酯反应性组合物包含：(1)由DMC(双重金属氰化物)催化剂制备的低不饱和聚醚多元醇，如美国专利第5,470,813号及美国专利第5,498,583号所示，该多元醇的平均标称官能度为2到4，平均当量重为800到4,000，(2)约3到约20重量％的至少一种增链剂，该增链剂只含有脂肪族或脂环族羟基作为官能团，其官能度为2，当量重高达80，伯羟基含量至少为50％，和(3)约2至约10重量％的共催化体系，该体系包括具有2到3官能性脂肪族NH、NH2或OH基团且化学当量高达150的催化剂；所述催化剂的至少一种含有伯胺基或仲胺基，且至少一种前述催化剂为胺引发的催化剂。该发明提供一种制备不发黄聚氨基甲酸乙酯材料的方法。但该发明只能用于反应注射模塑法和用于制造致密的模塑组件。

日本专利公开号第52997/1977号公开了一种制备聚氨基甲酸乙酯泡沫的“单一步骤法”。该单一步骤法包括混合及搅拌聚异氰酸酯、多元醇、聚合催化剂和水，并搅拌使之聚合。根据该专利文献，脂肪族聚氨基甲酸乙酯泡沫的制备包括，首先混合聚氨基甲酸乙酯化合物，再将产物倒到输送带上。然而在该方法中，多元醇和异氰酸酯都需要预加热到60℃以上。需要使用另外的加热烘箱，并将其安装在输送带的顶端，以对反应物进行进一步加热。由于该外加热量，加上由于异氰酸酯和羟基反应释出的反应热，很容易使系统超过泡沫的自燃温度，即175℃。因此，该方法只能用于制造有限厚度的发泡板材，而不能用来制备配方中含有大量水份的低密度聚氨基甲酸乙酯泡沫。

该单一步骤法优于预聚合法，因为其不需使用二步或更多的步骤，而且能够用来制备相对较低密度的聚氨基甲酸乙酯泡沫。然而由于脂肪族异氰酸酯的相对低反应活性，尚未有任何文献报道使用单一步骤法来生产密度小于80kg/m³、不发黄的挠性聚氨基甲酸乙酯泡沫。