[发明专利]多孔聚氨酯层的制备

说明书

本发明属于聚氨酯领域。它涉及多孔聚氨酯层以及利用特定的含硅化合物来制备这种多孔聚氨酯层。本发明还涉及包含这种多孔聚氨酯层的复合结构。本发明进一步涉及这种复合结构作为人造革或者泡沫膜的用途。

多孔聚氨酯层及其制备本身是已知的。多孔层通常与无孔层结合。多孔聚氨酯层通常是多层复合材料的重要组分，多层复合材料例如被应用于纺织品支撑材料，以获得如仿皮革，也称为人造皮革的产品。

多孔聚氨酯层原则上可以通过三种不同的工艺制备，即凝结工艺，聚氨酯分散工艺或高固含量工艺。

凝结工艺使用大量溶剂、主要是二甲基甲酰胺(DMF)实施，会带来毒性方面的考量和与从相应终产品排放的相关难题。

水性聚氨酯分散体的使用确实具有显著较低的毒理学问题污染水平。然而，为了将水的量蒸发，需要非常大量的能量。

具有高固体含量的低溶剂或无溶剂的工艺，即“高固含量”工艺，无论是出于毒理学方面的原因还是从能耗角度考虑都是优选的方案。生产过程中需要更少的能量且制成品没有可能因溶剂造成的挥发问题。这样的高固含量体系本身是已知的。例如，专利申请EP 2476800 A1、WO 2014/012710A1以及EP 1059379 A2描述了满足当下需求的各种高固体含量的体系。

现有技术中硅氧烷首先作为非发泡、无多孔层的流平剂，其中它们用作消泡剂。硅氧烷也已仅仅被描述为防止发泡层中泡孔凝结的稳定剂。

WO 2009/011776 A1描述了一种反应混合物以机械方式发泡的工艺。其中，使用了各种(AB)n型和梳型的硅氧烷的组合以获得机械式发泡的反应混合物更好的泡沫稳定性，这也将生成密度更低的泡沫层。

类似地，US 4483894描述了利用分子量低于30 000g/mol的硅氧烷稳定的机械式发泡体系，其中聚醚侧链包含至少60％的氧乙烯单元，并且聚二甲基硅氧烷的比例为硅氧烷总质量的14-40％。

WO 2008/012908 A1描述了机械式发泡的PU泡沫，其中使用50-80％的聚四亚甲基多元醇作为多元醇组分，并且使用特定的硅氧烷表面活性剂。它们具有含有占总质量5-20重量％比例的且封端的聚二甲基硅氧烷，即非OH官能化的具有摩尔质量1000-2000g/mol的聚醚作为侧链存在。

因为需要同时解决不同的问题，所以高质量多孔泡沫层的制备非常困难。

为了能够提供高质量的多孔泡沫层，从根本上进行了努力以保证形成多孔泡沫层的材料有良好的流动性，且泡孔能达到令人满意的稳定性，这样才能制备结构上均匀尤其是泡孔致密的多孔层。此外，也从根本上进行了努力以根据要求影响泡孔尺寸和泡沫层的密度，从而能够提供有选择性特制的产品。

进一步的要求是降低挥发性有机化合物(VOC)的排放。此处，尤其是在汽车工业领域，材料的授权都采用严格的标准，例如VDA 278。

因此，本发明的具体目标是改进多孔聚氨酯层的制备以保证在制造该聚氨酯层时反应混合物良好的流动性并且泡孔具有令人满意的稳定性，从而实现均匀结构的、泡孔致密的多孔层的制备。

在本发明中，出人意料地发现在聚氨酯层制备过程中使用式(1)的含硅化合物可以实现上述目标。

在制备聚氨酯时使用含硅化合物本身是已知的。然而，在现有技术中，硅氧烷要么是作为未发泡、非多孔层的消泡剂，要么被描述为仅作为防止发泡层中泡孔凝结的稳定剂。

另一方面，根据本发明使用的式(1)的硅氧烷(下文也称为硅氧烷)出人意料地可以在发泡层中实现两种功能，即首先稳定泡孔，其次提高反应混合物的流动性。这样，就能制得均匀结构的、泡孔致密的由聚氨酯组成的多孔层。此外，这样也可以制备排放量特别低的多孔聚氨酯层。

因此，本发明提供了至少一种含硅化合物在制备多孔聚氨酯层时的用途，其中该含硅化合物具有式(1)的结构

其中

a独立地为0-500，优选为1-300，特别为2-150，

b独立地为0-60，优选为1-50，特别为1-30，

c独立地为0-10，优选为0或大于0至5，

d独立地为0-10，优选为0或大于0至5，

且满足下述条件：对式(1)的每一分子，每个分子中T单元的平均数∑d和Q单元的平均数∑c在每种情况下都不大于50，每个分子中D单元的平均数∑a不大于2000，且每个分子带有R¹的硅氧基单元平均数∑b不大于100，