[发明专利]减少填充空腔的NVH聚氨酯泡沫材料的MDI排放

说明书

发明背景

本发明涉及用于NVH(噪音振动和噪音刺耳性(noise vibration andharshness))应用领域的填充空腔的聚氨酯泡沫材料的生产中所用的反应体系，该体系显示出异氰酸酯排放减少。这些泡沫材料包含包括多亚甲基多(苯基异氰酸酯)的多异氰酸酯。

填充空腔的聚氨酯泡沫材料，特别是那些具有低密度的聚氨酯泡沫材料是抑制噪音穿透汽车车身结构传播的插入式隔板的合适替代品，因为这些材料在成本和性能方面具有优势。但是，可看出存在有关在应用该泡沫材料的汽车组装区域内的工作人员与来自泡沫材料反应所排放的异氰酸酯(MDI)接触的问题。MDI排放通常通过“5加仑罐测试(5 gallon can test)”测定。该测试的描述参见Brad A.Pearson的题为“在汽车工业中用于隔音应用的新的低MDI聚氨酯泡沫材料体系(New Low MDI Polyurethane FoamSystem for Acoustical B arrier Applications in the Automotive Industry)”的论文。该论文发表在1999年5月的1999年噪音和振动会议(Noise andVibration Conference)的SAE国际会议论文集(SAE International Meeting-Proceedings)中。

降低MDI基聚合物的异氰酸酯排放的最初尝试是通过MDI与异氰酸酯-活性组分形成NCO封端的预聚物来减少单体含量。

美国专利6,423,755和6,541,534揭示了聚氨酯泡沫材料和形成聚氨酯泡沫材料的反应体系。该体系包含：(1)异氰酸酯-活性组分，其包含至少一种多元醇、发泡剂和至少一种触变剂；(2)多异氰酸酯组分，其包含至少一种多异氰酸酯化合物(优选异氰酸酯预聚物或聚合MDI的准预聚物)和至少一种触变剂。异氰酸酯-活性组分和多异氰酸酯组分中的至少一种还包含空心微球，两种组分的布氏(Brookfield)粘度都至少约为50,000厘泊。在这些专利中揭示了减少游离MDI含量的预聚物方法可以明显减少或消除工程控制如向下通风的需求。

美国专利6,803,390揭示了一种由包含以下组分的反应体系制备硬质聚氨酯泡沫材料的方法：(a)含预聚物的多异氰酸酯，所述预聚物是过量异氰酸酯与至少一种多元醇和至少一种羟基官能丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯的反应产物；(b)含有效量发泡剂和异氰酸酯-活性物质的多元醇组分，该异氰酸酯-活性物质的平均官能度至少约为2.3，并包含至少一种多元醇。这些体系还具有以下特征：(c)异氰酸酯与多元醇的体积比不大于10∶1，(d)NCO与NCO-活性基团的比例约为0.8∶1-1.5∶1。该体系还需要在多异氰酸酯组分或多元醇组分中的至少一种中存在催化剂。催化剂中存在的伯胺或仲胺基团使得催化剂可以反应进入所得的聚合物结构中，因而降低了挥发性组分的含量。

U.S.6,699,916中描述了硬质混杂聚氨酯泡沫材料。这些泡沫材料需要体积比小于4∶1，由NCO封端的预聚物制得，其中该预聚物是异氰酸酯组分、多元醇组分和羟基官能丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯的反应产物。该预聚物优选包含小于25％的单体二异氰酸酯，这样明显降低了吸入接触多异氰酸酯的风险。

美国专利5,817,860和5,968,995也揭示了多异氰酸酯预聚物。这些预聚物包含下列的反应产物：(a)包含至少约20重量％二异氰酸酯单体的官能度至少为2的多异氰酸酯，(b)一元醇和(c)平均羟基官能度至少约为1.8至最多约3.2的多元醇。该预聚物的特征是：(i)足量的异氰酸酯基，其在不存在补充发泡剂的条件下与水反应制成泡沫材料；(ii)最多约10重量％的二异氰酸酯单体；和(iii)足量的多异氰酸酯，其被一元醇封端，以防止预聚物发生胶凝。

本发明的优点包括能控制和/或减少填充空腔的泡沫材料中的游离MDI的排放。本发明不需要多异氰酸酯预聚物或其它常规方法解决该问题，但是获得明显减少游离MDI的排放的效果。

发明概述

本发明涉及适用于填充空腔的聚氨酯泡沫材料的反应体系，该体系表现出减少或降低的异氰酸酯排放。所得的聚氨酯泡沫材料可以是低密度吸声型泡沫材料或高密度结构泡沫材料，以及介于这两者之间的任何类型的泡沫材料。本发明所需的反应体系包含多异氰酸酯组分和异氰酸酯-活性组分，并且存在至少一种催化剂和水，其中异氰酸酯指数小于100。这些体系的多异氰酸酯包括多亚甲基多(苯基异氰酸酯)。

发明详述