[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发泡性制剂，涉及含硅酮的聚氨酯泡沫，特别是模塑泡沫（具有低密度），并且还涉及它们的制备方法。

背景技术

聚氨酯泡沫通常由聚异氰酸酯与包含两个以上活性氢原子的化合物的反应制备。含有活性氢的化合物通常是多元醇，伯多元胺和仲多元胺，以及水。在聚氨酯泡沫制备期间，在这些反应物之间发生两种主要反应。在操作期间，这些反应原则上必须同时进行，并且具有竞争平衡速率，从而制备具有所需物理性质的聚氨酯泡沫。异氰酸脂和多元醇或多元胺之间的反应（通常称为凝胶反应）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，并且通常有助于形成与多功能性多元醇的交联。第二个主要反应在聚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，并且对于有助于发泡过程的二氧化碳气体的形成较为重要。因此，这个反应通常称为发泡反应（blowing reaction）。凝胶反应和发泡反应都发生在部分地或完全地用二氧化碳气体吹制的泡沫中。例如，如果与凝胶反应相比二氧化碳的释放过快，则泡沫会显示塌缩的倾向。可替代地，如果与产生二氧化碳的发泡反应相比凝胶膨胀反应过快，就会限制发泡，并且产生高密度泡沫。类似地，较差匹配的交联反应将会对泡沫的稳定性造成不利的影响。

使用的多元醇通常是聚丙二醇，根据现有技术其能够以非常多种多样的拓扑结构来制备，并且在分子量、支化度以及羟基（OH）数目方面彼此相同。尽管这些多元醇具有宽泛的结构变化，并且聚氨酯泡沫可以对几乎任何应用进行相关调整，但是商业上获得的聚氨酯泡沫固有的易燃性仍是一项严重的缺陷。尽管付出了很大的努力，但是在市场上得到绝对不易燃的软质PU泡沫目前还没有成功，虽然近几十年针对改善聚合物泡沫的阻燃性不乏强有力的研究工作。

实现阻燃性，软质PU泡沫的一条途径是采用硅酮-聚氨酯柔性泡沫。在这种泡沫中，在标准PU泡沫中使用的高易燃性的多元醇组分被不可燃的、OH-封端的硅氧烷代替。通过使用硅酮-聚氨酯共聚物，即，使用同样包含聚氨酯单元和/或脲单元的聚硅氧烷，有可能开发出这种不可燃的泡沫材料，其具有针对具体应用精确地调整的多种性质的新组合。对于这一点可以参考，例如，EP1485419B1，其描述了由烷氨基-或烷羟基-封端的硅油和二异氰酸酯开始，以所谓的“一锅”法制备硅酮-聚氨酯泡沫。此外，DE102006013416A1描述了由基于烷氨基-或烷羟基-封端的硅油和二异氰酸酯的基于溶剂的操作制备的预聚物来制备硅酮-PU泡沫。

结合迄今已经描述的硅酮-聚氨酯泡沫的特征是它们是基于直链的或在侧链中仅具有很少量的但具有统计意义的支化的硅氧烷而制备的。就这种直链硅氧烷链而言，在发泡期间的上升阶段并没有伴随着摩尔质量的增加，因此在上升阶段期间粘度的增大是相对缓慢的，这意味着聚合物基体甚至在发泡反应结束后通常也是稍微流动性的，因此，在泡沫固化完成之前，细小的泡孔结构仍然会塌缩。即使仅一小部分泡孔结构其自身塌缩，也会导致粗糙的且不规则的泡孔分布。为了抵消在使用直链多元醇组分时的泡孔塌缩，连接单个泡沫泡孔的支柱必须不低于上升阶段期间的临界直径。从而确保仍然流动的聚合物基体能够抵消泡沫结构塌缩的威胁。然而，如果所选的需要的泡沫密度过低，则孔支撑（cell strut）将会在上升阶段期间不断变薄，直到最后它们变得太柔软以至于不能稳定泡孔结构。因此，通常直链硅氧烷仅产生具有密度明显大于100kg/m³的硅酮-PU泡沫。

迄今为止所述的硅酮-PU泡沫的另外的缺点是：如果要获得具有低密度的硅酮-PU泡沫就必须使用NCO-封端的硅酮预聚物。适宜的预聚物的制备需要额外的合成步骤，此外，这样的预聚物具有，但是有限的存储稳定性（尤其在高温下）。因此，拥有由此能够使经典的一锅法用于泡沫生产的方法是令人希望的。在这种方法中，将多元醇部分和异氰酸酯部分彼此独立地制备，并且仅在发泡操作中使其彼此反应。

此外，已知的NCO-封端的硅酮预聚物不能用于制备具有最佳性质的模塑泡沫，因为由其得到的模塑泡沫具有直接在外壳下面的非常粗糙且不规则的泡孔，从而产生品质较差的触觉印象。因此，期望能够制备与常规模塑聚氨酯泡沫具有相同品质的硅酮-PU泡沫。为此，它们需要具有可以在它们的内部直接转化成细小泡孔结构的完全连续的并且均匀的表面。

发明内容

本发明提供了发泡性组合物，包含

（A）下式的硅氧烷

其中

在每次出现时R可以相同或者不同，并且为氢原子或一价的、可选取代的烃基，