[发明专利]具有延长恢复时间的柔性聚氨酯泡沫

说明书

通过在泡沫调配物中包括某些增粘剂，增加了柔性聚氨酯泡沫的恢复时间和/或气流。所述增粘剂的特征在于与用于制备泡沫的多元醇或多元醇混合物不相容，其在25℃下的粘度至少为5,000厘泊，并且其玻璃化转变温度至多为20℃。将增粘剂与某些单醇预混合，以形成低粘度混合物，所述低粘度混合物与一种或多种其它多元醇和聚异氰酸酯合并以形成用于生产聚氨酯泡沫的反应混合物。

本发明涉及一种特征在于具有延长恢复时间的柔性聚氨酯泡沫，并且涉及用于制备此类泡沫的方法。

缓慢恢复的柔性聚氨酯泡沫代表聚氨酯泡沫工业的快速增长的一部分。它们的低回弹率和压缩后的缓慢恢复将这些泡沫与具有高得多的回弹率并且在压缩之后几乎立即恢复的高回弹性(HR)和“常规”柔性聚氨酯泡沫区分开来。这些缓慢恢复的泡沫有时作为“记忆”泡沫出售。它们越来越多地用于枕头和床垫中，其中泡沫的粘弹性特征让消费者感到非常舒适。其还用于声学应用以减少噪声、振动与声振粗糙度(NVH)，以及用于其中缓慢恢复是有利的各种应用，如耳塞。

这些泡沫的缓慢恢复通常至少部分地归因于它们的玻璃化转变温度，所述温度通常接近使用温度，通常在约20至35℃范围内。例如，用于寝具应用(床垫、枕头)的缓慢恢复的泡沫的玻璃化转变温度常常在约室温至人体躯干体温的范围内。

当从高于其玻璃化转变温度冷却至低于其玻璃化转变温度，或从低于其玻璃化转变温度冷却至高于其玻璃化转变温度时，这些泡沫展现较大的特性变化。取决于在任何给定时间的环境温度，玻璃化转变温度接近室温的泡沫往往具有高度可变的特性。例如，泡沫的硬度(且因此其感知的舒适性)可能随着环境温度的升高或降低而显著变化，而环境温度通常随着季节的变化、一天中的时间或甚至房间或建筑物内HVAC系统的运行而发生变化。从制造角度来看，稍微高的玻璃化转变温度也会造成某些缺点。玻璃化转变温度为20℃或更高的泡沫常常在较低温度下储存，在这种温度下，所述泡沫变得更硬且更难以切割和制造。

已经提出了至少两种其它增加聚氨酯泡沫的恢复时间的方法。如果泡沫的泡孔窗口大部分是关闭的，那么即使在T_g较低的泡沫中也可以实现较长的恢复时间。当泡沫被压缩并随后使其解除压缩时，闭孔窗口会阻止空气流进出泡沫。此气动作用延长恢复时间。这种方法的问题在于，泡沫不容易呼吸并因此不能尽快地耗散湿气，这意味着当将这种泡沫用于床垫时，人体无法轻易调节身体皮肤温度，从而导致不适。

生产具有长恢复泡沫的泡沫的另一种建议方法是在泡沫的内表面上施加粘性涂层。这可以通过将涂层施加到最终泡沫上来完成。例如，WO 2017/210439描述了将含有封装相变材料的水性聚合物乳液施加到先前形成的聚氨酯泡沫上。此方法需要额外的制造步骤，包括能量和/或时间密集型的干燥步骤，以从被施加的乳液中去除残留的水。

一种施加粘性涂层的可能更简单且更便宜的方法是将涂层材料掺入泡沫调配物中。这已经被证明是一个困难的问题，因为粘性材料往往与泡沫调配物的其它组分不相容，并且另外往往粘性较高。那些属性中的每一个都使泡沫加工变得困难，尤其是大规模加工。例如，US 4,625,627描述了用于制备具有维度记忆的可挤压泡沫玩具的方法。将乙烯基或丙烯酸聚合物的水性乳液掺入泡沫调配物中。此方法困难重重。它仅限于制造小型泡沫物体。需要有机共溶剂，其必须从产品中去除，以避免气味和溶剂暴露的问题。在调配物中需要大量的水以将乙烯基或丙烯酸聚合物载入泡沫调配物中。由于使用了大量的水，因此需要预聚物过程。由于需要单独制造预聚物，因此预聚物过程更昂贵。

需要一种高效且有效的方法来生产具有延长恢复时间的柔性聚氨酯泡沫。所述方法应适合于大规模泡沫生产。

本发明在一个方面是一种制备柔性聚氨酯泡沫的方法，其包含使反应混合物在异氰酸酯指数为60至110下进行反应，所述反应混合物包含

A)羟基当量不大于225的聚醚多元醇或两种或更多种此类聚醚多元醇的混合物，其中所述多元醇或多元醇的混合物(i)的数均羟基官能度为2至4；(ii)包括至少一种羟基数小于170的聚醚多元醇以及(iii)氧乙烯含量为至少10重量％和/或包括至少一种含有至少40重量％氧乙烯单元的聚醚多元醇；