[发明专利]聚氨酯泡沫体

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求了2007年11月8日递交的美国临时专利申请60/986,497和2008年11月5日递交的美国实用新型专利申请号12/265,487的权益，所述两申请的全部内容在此引入供参考。

发明领域

本发明总体涉及聚氨酯泡沫体，以及更具体地，涉及适用于如结构增强、密封和/或消声元件的聚氨酯泡沫体。

背景技术

在汽车、卡车和类似公路车辆的制造中，许多车体部件呈现出是具有空腔的构件，其需要进行密封来防止可引起车体部件腐蚀的水分和污染物的进入。通常希望增强元件而保持它们的轻质量。同样有利地是稳定这些元件以便削弱和衰减沿空腔的长度或通道传播的噪音和振动。这些空腔中许多是形状不规则或尺寸狭小的，从而使得它们难以适当地进行密封。

聚氨酯是可用于制备硬质泡沫的一种材料，并且可潜在地用于形成如上所述类型的增强、密封和/或消声元件。聚氨酯通过将一种或多种多元醇与一种或多种多异氰酸酯结合来进行制备。通常所用的多异氰酸酯包括芳族二异氰酸酯，例如亚甲基苯基二异氰酸酯(“MDI”)和甲苯二异氰酸酯(“TDI”)，及其低聚物或聚合物。

许多已知的多异氰酸酯提供显著水平(超过20％)的游离异氰酸酯单体。用于驱动聚氨酯形成过程的反应温度通常提高了未反应单体的蒸气压并且使其挥发。由于某些异氰酸酯单体的毒性，往往采取其它步骤来降低人员暴露区域中它们的大气浓度。在一些情况下，提供通风结构如“倒风室(down draft booths)”来将人员对挥发性单体的暴露降至最低。然而，提供这种通风结构可能昂贵且困难。因此，出现了对上文所述的聚氨酯泡沫体的需要。

发明概述

本发明提供了一种聚氨酯泡沫体组合物，其包括有含至少一种多元醇的第一组分与含至少一种多异氰酸酯的第二组分的反应产物。第二组分中异氰酸酯当量数对第一组分中羟基当量数的比率小于1.0。所述至少一种多元醇包含胺引发的聚(环氧烷烃)多元醇、多羟基醚引发的聚(环氧烷烃)多元醇和碳水化合物引发的聚(环氧烷烃)多元醇。在某些示例性实施方案中，所述至少一种多元醇包括第一成分和第二成分，其中第一成分包含蔗糖引发的多元醇和多羟基醚引发的多元醇并且官能度为约4到约5，以及第二成分包含胺引发的多元醇并且官能度为约2.5到约3.5。

本发明还提供了一种制备聚氨酯泡沫体的方法，其包括，提供受到声干扰并且具有空腔的结构，提供包含至少一种多元醇和至少一种发泡剂的第一液体组分，以及提供包含至少一种多异氰酸酯的第二液体组分。第二组分中异氰酸酯当量数对第一组分中羟基当量数的比率小于1.0。该方法包括，将第一液体组分和第二液体组分进行混合，并且将第一液体组分和第二种液体组分的混合物分配至空腔中以使混合物形成泡沫体。在某些示例性实施方案中，所述至少一种多元醇包括第一成分和第二成分，其中第一成分包含蔗糖引发的多元醇和多羟基醚引发的多元醇并且官能度为约4到约5，以及第二成分包含胺引发的多元醇并且官能度为约2.5到约3.5。

附图说明

图1描述了用于制备聚氨酯泡沫体且将其应用至结构空腔的过程；以及

图2描述了挥发性二苯甲烷二异氰酸酯同时作为反应温度的函数和聚氨酯配制剂中异氰酸酯当量对羟基当量之比的函数的变化。

发明详述

本文记载了特别适于制备硬质泡沫体的聚氨酯组合物。虽然硬质泡沫体具有许多应用，一个特别值得注意的应用包括密封和结构增强元件，其用于密封机械装置或结构体的构件间空腔，包括在车辆车体内各位置中形成的空腔。另一值得注意的应用包括消声泡沫体，其用来消除声振动以减少车辆乘驾者受到的噪音、振动和声振粗糙度(“N0H”)。在这些应用中，希望使用相对低密度、低吸水性和高抗下垂性的泡沫体。还希望应用泡沫体以使它形成紧密的封闭和/或紧密追随被密封的空腔或发泡基材的轮廓。

本文记载的组合物提供了适合于密封、增强和/或消声应用的聚合物泡沫体，并有利地降低挥发性的游离的、未反应异氰酸酯单体的量。在某些实施方案中，泡沫体称为“无室”(booth free)泡沫体，因为它们可不使用倒风室而被应用。多元醇和多异氰酸酯易于快速反应。因此，在某些实施方案中，以液体形式提供了用于制备泡沫体的反应物并且同时混合并应用于所针对的空腔或基材，引起泡沫体的快速形成以及空腔的密封或基材的泡沫填充。