[发明专利]含硅酮的聚氨酯泡沫

说明书

技术领域

本发明涉及基于有机硅化合物的可发泡制剂，涉及其中出现的硅氧烷，涉及具有低密度的含硅酮(silicone)的聚氨酯泡沫，且还涉及其生产方法。

背景技术

聚氨酯泡沫通常由多异氰酸酯与含有两个或者更多活性氢原子的化合物反应制备。含有活泼氢的化合物典型地是多元醇，一级(伯)和二级(仲)多元胺，和水。在制备聚氨酯泡沫期间，在这些反应物中发生了两个主要反应。在操作期间，这些反应原则上必须同时发生且具有竞争性平衡速率，以便制备具有所需物理性质的聚氨酯泡沫。在异氰酸酯与多元醇或多元胺间的反应，其典型地被称为凝胶反应，导致形成具有高分子量的聚合物。这个反应的进行增加了混合物的粘度且通常有助于与多官能多元醇交联的形成。第二主要反应在多异氰酸酯和水之间发生。这个反应有助于氨基甲酸酯聚合物的生长且对形成协助发泡过程的二氧化碳气是很重要的。因此这个反应常被称为发泡反应。凝胶反应和发泡反应都发生在部分或完全由二氧化碳吹制的泡沫内。例如，如果二氧化碳的释放与凝胶反应相比太快速，泡沫会呈现坍塌的倾向性。或者，如果凝胶膨胀反应与产生二氧化碳的发泡反应相比太快速，将会限制发泡且产生高密度泡沫(体)。类似地，匹配程度差的交联反应将对泡沫(体)的稳定性造成不利影响。

使用的多元醇通常为聚丙二醇类，其根据现有技术可以以非常大的宽范围方式(topology)制备，且彼此在分子量、支化度和OH数量上不同。尽管这些多元醇具有宽泛的结构变化和聚氨酯泡沫的相关调整以(适合)几乎任何应用，但是商业上获得的聚氨酯泡沫的固有的可燃性是一个严重的缺点。尽管经过巨大的努力，但是在市场上提供绝对不可燃的柔性的聚氨酯泡沫还没有获得成功，虽然在近几十年中不缺乏致力于改善聚合物泡沫阻燃性的密集的研究工作。

制备阻燃的柔性PU泡沫的一条路线是在硅酮-聚氨酯柔性泡沫中发生。在这样的泡沫(体)中，在标准的PU泡沫中使用的高可燃性的多元醇组分被不可燃的、OH-封端硅酮代替。通过使用硅酮-聚氨酯共聚物，即，使用也含有聚氨酯单元和/或尿素单元的聚硅氧烷，发展这类不可燃的泡沫材料是可能的，该材料具有针对具体应用精确调整的新燃烧性能。在这一点上可参考，例如，EP1485419B1，其描述了起源于烷氨基-或烷羟基-端封硅酮油和二异氰酸酯类的硅酮-聚氨酯泡沫的制备，文中被称为“一步”法。此外，DE102006013416A1描述了通过以烷氨基-或烷羟基-端封硅酮油与二异氰酸酯类为基础的基于溶剂操作制备的预聚物来制备硅酮-聚氨酯泡沫。

迄今已经描述的能合并硅酮-聚氨酯泡沫的特征是它们是以直链或在侧链中只具有很少量但可统计的支化硅酮为基础制备得到。考虑到这种直链硅酮链，在发泡期间膨胀阶段并没有伴随着摩尔质量的上升，因此在膨胀阶段期间粘度的增加是相对缓慢的，意味着聚合物基体，即使在发泡反应结束后，通常是轻微流动的，因此在泡沫固化完成前，精细的小室结构可能仍旧坍塌。即使在其自身内只有小部分的小室结构坍塌，其结果是粗糙且不规则的小室分布。当使用直链多元醇组分时为了抵消小室的坍塌，在膨胀阶段期间连接单个泡沫小室的结构体必须不能低于临界直径。因此，确保静止流体聚合物基体能够抵消泡沫结构坍塌的威胁。然而，如果选择的所需泡沫密度太低，那么在膨胀阶段期间小室结构体变得越来越细直到它们最终变得太柔韧而不能稳定小室结构。因此，通常直链硅氧烷只引起具有密度明显大于100kg/m³的硅酮-PU泡沫。