[发明专利]基于异氰酸酯的发泡聚合物

说明书

描述了一种来源于反应混合物的基于异氰酸酯的发泡聚合物，所述反应混合物包含：异氰酸酯；多元醇组合物，所述多元醇组合物包含分散在基础多元醇中的第一规定量的聚合物颗粒；第二规定量的基于生物质的碳质颗粒材料；和发泡剂。在一个实施方式中，当根据ASTM D3574‑11测量时，所述基于异氰酸酯的发泡聚合物的挠度缩进力为参考泡沫的约15％以内，所述参考泡沫通过如下制备：从所述反应混合物中省略所述基于生物质的碳质颗粒材料，并将聚合物多元醇组合物中聚合物颗粒的量增加到等于所述第一规定量和所述第二规定量的总和。在另一个实施方式中，所述发泡聚合物具有包含多个相互连接的支柱的细胞基质，所述基于生物质的碳质颗粒材料赋予所述细胞基质的负载效率为至少约5牛顿/重量％的基于生物质的碳质颗粒材料。还描述了制备基于异氰酸酯的发泡聚合物的方法。还描述了用基于多元醇的分散体来制备基于异氰酸酯的发泡聚合物。已经发现，相对昂贵的基于石油的共聚物多元醇可以被相对便宜的基于生物(例如无定形碳)的分散体完全替代，并且所得聚氨酯泡沫的重要物理性能没有明显损害。

相关申请的交叉引用

依据35 U.S.C.§119(e)，本申请要求2016年6月29日提交的临时专利申请S.N.62/493,304的权益，其内容通过引用并入本文。

技术领域

在一个方面，本发明涉及具有改善性能的基于异氰酸酯的发泡聚合物。在另一方面，本发明涉及制备这种基于异氰酸酯的发泡聚合物的方法。在另一方面，本发明涉及改善基于异氰酸酯的泡沫的特性的方法。在另一方面，本发明涉及基于多元醇的分散体，尤其可用于制备基于异氰酸酯的发泡聚合物。

背景技术

基于异氰酸酯的聚合物为本领域所已知。通常，本领域技术人员理解，基于异氰酸酯的聚合物有聚氨酯、聚脲、聚异氰脲酸酯及它们的混合物。

制备基于异氰酸酯的发泡聚合物也为本领域所已知。实际上，与其他聚合物体系相比，基于异氰酸酯的聚合物的优点之一是可以原位发生聚合和发泡。这导致聚合物形成和发泡时对聚合物进行模塑的能力。

制备聚氨酯泡沫的常规方法之一被称为“一步法(one-shot)”技术。在该技术中，例如利用冲击混合(例如，高压)，将异氰酸酯、合适的多元醇、催化剂、水(其作为反应性“发泡”剂并且可选地补充有一种以上的物理发泡剂)与其它添加剂同时一起混合。通常，如果要制备聚脲，则用合适的多胺代替基础多元醇。聚异氰脲酸酯可以由异氰酸酯组分的环三聚反应得到。尿烷改性的聚脲或聚异氰脲酸酯是本领域已知的。在任一情况下，使用合适的混合技术会非常快速地将反应物紧密混合。

另一种制备基于异氰酸酯的发泡聚合物的技术称为“预聚物”技术。在该技术中，通过使多元醇与异氰酸酯(在聚氨酯的情况下)在惰性气氛中反应，以形成具有反应性基团(例如，异氰酸酯部分和活性氢部分)封端的液体聚合物，来制备预聚物。为了制备发泡聚合物，在固化剂和其它添加剂(根据需要)的存在下，将预聚物与分子量较低的多元醇(在制备聚氨酯的情况下)或多胺(在制备改性聚脲的情况下)充分混合。

无论使用何种技术，本领域已知在反应混合物中包含填料。通常，通过将填料填充到液体异氰酸酯和含活性氢的液体化合物(即，聚氨酯的情况下是基础多元醇，聚脲的情况下是多胺)中的一种或两种中，将填料引入到发泡聚合物中。通常，掺入填料的目的是赋予所得发泡产品所谓的承载结构性能(loaded building properties)。

反应混合物中使用的填料的性质和相对量可以在一定程度上变化，这取决于发泡聚合物产品所需的物理性能，以及混合技术施加的限制、系统的稳定性和设备施加的限制(例如，由于填充材料的颗粒尺寸与设备的窄通道、孔口等不兼容)。

为了改善硬度特性，在发泡产品中掺入固体材料，其中一种已知技术涉及使用多元醇-固体分散体，特别是接枝共聚物多元醇形式的分散体。