[发明专利]开孔聚氨酯泡沫及其制造方法

说明书

发明背景

本发明涉及开孔聚氨酯泡沫及其制造。

聚氨酯泡沫的尺寸稳定性在多种应用中可为重要的考虑因素。在主要开孔的聚氨酯泡沫(predominantly open-cell polyurethane foam)的情况下，开孔能使泡沫容易地通气，以确保快速压力平衡和泡孔气体平衡，而不会改变泡孔大小，而在一些闭孔聚氨酯泡沫中可引起尺寸变形。这种尺寸变形在用水发泡的闭孔泡沫中特别显著。

打开用水发泡的聚氨酯泡沫的泡孔的一种流行的方法为使用泡孔去稳定剂(destabilizer)，所述去稳定剂通常为聚二甲基硅氧烷(硅油)。该方法的问题在于孔壁打开往往在发泡反应的早期发生，由此使泡沫去稳定。通过使用非线性有机硅表面活性剂(具有侧基聚醚链的聚二甲基硅氧烷骨架)可克服这一点，但是允许形成具有开孔壁的稳定泡沫的加工窗口通常非常窄。

另一种方法为使用聚二甲基硅氧烷与聚醚的线性嵌段共聚物[(聚醚)(聚二甲基硅氧烷)]_n。这些(AB)_n共聚物(其中A表示聚醚嵌段，B表示聚二甲基硅氧烷嵌段，且n表示重复单元的数量)在发泡过程中稳定气体夹带并降低气泡聚集，直至在反应的后期能打开孔壁中的孔洞。通常，这些(AB)_n共聚物所需的最小可用的数均分子量大于30,000，优选为65,000-100,000。低于该分子量，(AB)_n共聚物可能不能充分稳定聚氨酯泡沫。稳定发泡反应和打开孔壁的(AB)_n共聚物的问题在于，在水存在下，往往形成水凝胶。这一点可限制其应用，特别是当含有(AB)_n表面活性剂和水二者的完全配制的树脂在使用前必须稳定较长时间时。(AB)_n共聚物的第二个问题在于在制造过程中难以控制其分子量。

发明概述

根据本发明，提供了主要开孔的聚氨酯泡沫，所述聚氨酯泡沫由形成主要开孔的聚氨酯泡沫的反应介质制得，所述反应介质包括：

a)至少一种多元醇；

b)至少一种多异氰酸酯；

c)至少一种催化剂；

d)水；

e)形成主要开孔的聚氨酯泡沫量的至少一种表面活性剂，所述表面活性剂为平衡的、基本线性的聚醚-聚硅氧烷ABA′嵌段共聚物；和，

f)任选的至少一种选自以下的附加组分：其它聚合物和/或共聚物、扩链剂、交联剂、非水发泡剂、填料、增强剂、颜料、色料、染料、着色剂、阻燃剂、抗氧化剂、抗臭氧剂、UV稳定剂、抗静电剂、抗微生物剂和生物稳定剂。

与目前用于制造聚氨酯泡沫的线性(AB)_n-类型共聚物相反，用于制造本发明的聚氨酯泡沫的平衡的、基本线性的聚醚-聚硅氧烷ABA′嵌段共聚物(e)不仅容易制造，而且在水存在下明显更耐水凝胶形成，此性质是在形成泡沫的树脂的稳定性非常重要时特别期望的性质。

除了在工作实施例以外或者当另外说明时，在说明书和权利要求中所述的表示物质的量、反应条件、持续时间、物质的量化性能，等等的所有数字应理解为在所有情况下被术语“约”修饰。

还应理解的是，本文引用的任何数字范围意欲包括该范围内的所有子范围以及这些范围或子范围的各种端点的任何组合。

进一步应理解的是，在说明书中明确或暗示公开的和/或在权利要求中引用的属于一组结构上、组成上和/或功能上相关的化合物、材料或物质的任何化合物、材料或物质包括该组的单个的代表及其所有组合。

表述“开孔聚氨酯泡沫”和“主要开孔的聚氨酯泡沫”在本文中应理解为包括所有泡孔结构类型的刚性、柔性或半柔性聚氨酯泡沫，例如，主要具有微孔、细小、中等、粗的或甚至非常粗的泡孔结构的泡沫。在柔性或半柔性微孔泡沫的情况下，为了在本文中有资格作为开孔聚氨酯泡沫，至少70％的泡孔必须是敞开的。在刚性泡沫的情况下，多于50％的泡孔必须是敞开的，这样可认为该泡沫为本发明的开孔聚氨酯泡沫。

术语“亚烷基氧基(alkyleneoxy)”在本文中应理解为是指具有末端醚氧原子的具有至多18个碳原子的二价烃基，例如，亚乙基氧基、亚丙基氧基、苯乙烯氧基、四亚甲基氧基，等等。