[发明专利]粘弹性聚氨酯泡沫体

说明书

公开领域

本公开涉及一种粘弹性聚氨酯泡沫体和形成该粘弹性聚氨酯泡沫体的方法。该粘弹性聚氨酯泡沫体表现在宽范围温度上、尤其是在较低的温度下出优异的物理性质。

相关技术的描述

粘弹性聚氨酯泡沫体典型地用于家用和办公室家具。在家用和办公室家具中，粘弹性聚氨酯泡沫体必须在相对窄的温度范围内具有适当的舒适和支撑性质。大量研究专注于开发适用于运输工业例如用于各种车辆(例如轿车，越野车辆，拖拉机等)的乘坐应用的粘弹性聚氨酯泡沫体。与家用和办公室应用相反，车辆中的粘弹性聚氨酯泡沫体必须在相当款的温度范围内表现出合适的舒适和支撑性质。更具体来说，由于车辆中的粘弹性聚氨酯泡沫体暴露于宽范围的温度和条件，这些粘弹性聚氨酯泡沫体必须在这些温度和条件下表现出合适的舒适和支撑性质。例如，在亚利桑那州的汽车中的包含粘弹性聚氨酯泡沫体的座椅可能在日间暴露于超过60℃的温度而在夜间暴露于低于冰冻0℃的温度。作为另一实例，越野车辆或拖拉机上的包含粘弹性聚氨酯泡沫体座椅可能用于沙漠地区，用于北极地区，或甚至用于恶劣气候变化的地区，即具有寒冷的冬天和炎热的夏天的地区，例如美国中西部的北边。因此，用于车辆的粘弹性聚氨酯泡沫体必须在宽范围的温度和条件下表现出合适的舒适和支撑性质。此外，用于车辆的粘弹性聚氨酯泡沫体即使暴露于这样的极度温度和条件也必须保持它们的舒适和支撑性质许多年。

当粘弹性聚氨酯泡沫体是座椅垫子时，来自使用者的体热温热了粘弹性聚氨酯泡沫体的一部分，由此使粘弹性聚氨酯泡沫体软化。结果，座椅垫子贴合与该座椅垫子接触的身体部分的形状，产生更均匀的压力分布，提高了舒适性。此外，粘弹性聚氨酯泡沫体的其余部分保持坚硬，提供支撑。由此，温度灵敏度提高了粘弹性聚氨酯泡沫体的有效支撑因子，使得例如座椅的构造不需要金属弹簧。

粘弹性聚氨酯泡沫体在压缩循环期间表现出慢的恢复，以及由此的高迟滞，并且还典型地具有低的落球回弹值。这些物理性质可能是由于低气流，因为恢复受到空气再进入粘弹性聚氨酯泡沫体的速率，或受到聚氨酯泡沫体的其它物理性质的限制。虽然粘弹性聚氨酯泡沫体的大多数物理性质类似于常规聚氨酯泡沫体，但粘弹性聚氨酯泡沫体的回弹性低得多，通常低于约15％。具有这些物理性质(粘弹性性质)的聚氨酯泡沫体典型地在各种衬垫和座椅应用中提供优异的舒适和支撑性质。

然而，粘弹性性质通常是温度敏感的，并且在聚氨酯泡沫体的聚氨酯发生玻璃化转变时典型地最大化。通过操控聚醚软链段相的结构和组成，使得聚氨酯的玻璃化转变温度与聚氨酯泡沫体的使用温度大致重合，使聚氨酯泡沫体的粘弹性性质最大化。

粘弹性聚氨酯泡沫体典型地由反应物，例如异酸酯和多元醇形成，它们反应形成玻璃化转变温度在使用温度或该温度附近的聚氨酯以提供该温度下和附件的最佳粘弹性性质。虽然粘弹性聚氨酯泡沫体的粘弹性性质在聚氨酯的玻璃化转变温度下是最佳的，但这些粘弹性聚氨酯泡沫体的粘弹性性质在宽范围的温度上典型地不是最佳的。因此，粘弹性聚氨酯泡沫体在宽范围的温度上典型地不能表现出足够的舒适和支撑性质。换句话说，粘弹性聚氨酯泡沫体经常在在窄温度范围上表现出优异的粘弹性性质，但在宽温度范围上不能表现出优异的粘弹性性质。改进粘弹性聚氨酯泡沫体在宽范围温度上的粘弹性性质的尝试大多数未获得成功。

因此，有利的是，提供一种粘弹性聚氨酯泡沫体，其克服这些不足，并在宽范围的温度上具有低回弹性，良好的柔软性，和其它性质，并且是耐久的，例如即使暴露于极度温度和条件也能保持这些性质许多年。

本公开和优点的概述

本公开提供了一种粘弹性聚氨酯泡沫体，其包含甲苯二异氰酸酯和异酸酯反应性组分的反应产物。异酸酯反应性组分包括第一聚醚三醇，第二聚醚三醇，氨基醇扩链剂，和可水解的聚醚聚二甲基硅氧烷共聚物。第一聚醚三醇具有500-5,000g/mol的重均分子量，至少60重量份亚乙基氧基单元，基于第一聚醚三醇的总重量，和至少10％的亚乙基氧基端基。第二聚醚三醇不同于第一聚醚三醇，其具有5,000-10,000g/mol的重均分子量和至少80％的亚乙基氧基端基。

还提供了形成该粘弹性聚氨酯泡沫体的方法。该方法包括提供甲苯二异氰酸酯、第一聚醚三醇、第二聚醚三醇、氨基醇扩链剂、和该可水解的聚醚聚二甲基硅氧烷共聚物的步骤，以及使该甲苯二异氰酸酯、该第一和该第二聚醚三醇、该氨基醇扩链剂、和该可水解的聚醚聚二甲基硅氧烷共聚物反应以形成所述粘弹性聚氨酯泡沫体。