[发明专利]具有改进的硬度的聚氨酯软质泡沫的生产

说明书

本发明涉及在聚氨酯软质泡沫的生产中适用于提高压缩硬度的添加剂，其包含至少一种化合物(V)，所述化合物(V)具有：(i)多于三个对异氰酸酯呈反应性的氢原子，(ii)具有110‑280mg KOH/g、优选120‑250mg KOH/g的根据DIN 53240‑1:2013‑06确定的平均羟值，和(iv)50重量％的结合在所述分子内的环氧乙烷，重量％基于总环氧烷含量。本发明还涉及制备聚氨酯泡沫的方法以及聚氨酯泡沫及其用途。

技术领域

本发明属于聚氨酯领域。本发明特别是涉及柔性聚氨酯体系以及使用特定交联剂提高硬度生产这种聚氨酯体系的方法。

背景技术

通常通过二异氰酸酯例如4,4'-亚甲基双(苯基异氰酸酯)(简称MDI)或甲苯-2,4-二异氰酸酯(简称TDI)与聚醚多元醇或聚酯多元醇的聚合来制备各种不同的聚氨酯。聚醚多元醇可以例如通过多羟基官能的起始剂的烷氧基化来生产。常用的起始剂例如是二元醇、甘油、三羟甲基丙烷、季戊四醇、山梨糖醇或蔗糖。在聚氨酯泡沫(最重要的聚氨酯体系之一)的生产中，通常使用额外的发泡剂，例如戊烷、二氯甲烷、丙酮或二氧化碳。水通常用作化学发泡剂，它与异氰酸酯反应生成聚脲并消除二氧化碳。通常，使用表面活性物质、特别是聚硅氧烷表面活性剂来稳定聚氨酯泡沫。

聚氨酯泡沫具有优异的机械性质和物理性质并因此用于各种各样的领域。汽车行业和家具行业是各种类型PU泡沫的特别重要的市场，各种类型PU泡沫例如基于醚和酯多元醇的常规柔性泡沫、冷固化泡沫(通常也称为HR泡沫)、硬质泡沫、整体泡沫和微孔泡沫以及具有在这些分类之间的性质的泡沫，例如半硬质体系。例如，冷固化和柔性泡沫用于座椅系统和床垫。

其他相关的聚氨酯体系例如是聚氨酯涂料、聚氨酯粘合剂、聚氨酯密封剂或聚氨酯弹性体。

在世界的许多地方，市场需要提高柔性聚氨酯泡沫硬度的措施。例如，在非洲和东南亚，认为床垫或座椅家具件的舒适性随着其硬度而增加。然而，硬度的增加通常不是直接可能的，至少在不接受在床垫或座椅家具件的其他物理性质方面通常不期望的变化的条件下是不可能的。

通过现有技术中已知的各种方式可以增加柔性聚氨酯泡沫的硬度。在本发明的上下文中，硬度可以确定为DIN EN ISO 3386-1:1997+A1:2010中称为压缩强度或DIN EN ISO2439:2008中称为压痕硬度的硬度。为了确定压缩强度，将方形试样在两块板之间压缩，测量将该试样压缩到其原始高度的特定大小(例如25％，40％或65％)所需的力。然后该值相对于测试面积表示，以得到泡沫的压缩强度或抗压性(compression resistance)，单位为kPa。与其中压缩板大于试样的压缩强度相反，压痕硬度或抗碎性(crush resistance)用较小的压缩板确定，该压缩板被倒圆以避免过度剪切。在这种情况下，泡沫被压至起始厚度的25％、40％和65％，然后记录压痕硬度或抗碎性，单位为N。

一般的观察结果是提高的泡沫密度的柔性聚氨酯泡沫还具有提高的压缩强度。然而，其缺点是生产泡沫密度增加的泡沫需要更大量的原料，这使得该泡沫的生产在经济上不那么可行。聚合物多元醇(例如SAN、PHD或PIPA多元醇)的使用同样导致泡沫硬度的明显增加。在这种情况下，生产柔性泡沫所需的聚醚多元醇部分地被聚合物多元醇代替。聚合物多元醇的相对小的使用量也仅导致硬度相对较小的增加。使用低于10wt％的量导致硬度增加可忽略不计，因此根据聚合物多元醇中的聚合物含量和聚氨酯泡沫的所需硬度水平，通常用于生产该泡沫所需要的10wt％至100wt％的聚醚多元醇用聚合物多元醇代替。由于所需的聚合物多元醇的成本通常非常明显超过用作标准物的聚醚多元醇的成本，因此该方法具有成本非常高的缺点。

因此具有改进的硬度的柔性聚氨酯泡沫只能以相当大的额外财务投资来生产。此外，用苯乙烯/丙烯腈(SAN)共聚物多元醇生产的聚氨酯泡沫通常具有差的排放(emission)特性，例如根据基于DIN标准DIN EN ISO 16000-9：2008-04的测试室方法在测试室加载24小时之后确定。上述方法的其他缺点还在于由多元醇中的聚合物含量引起聚氨酯泡沫的密度增加以及在世界特定区域中聚合物多元醇的可得性差。