[发明专利]生产粘弹性聚氨酯泡沫材料的方法

说明书

本发明的主题涉及生产基于聚醚多元醇和甲苯二异氰酸酯的聚氨酯泡沫材料，优选粘弹性，特别是粘弹性和开孔聚氨酯泡沫材料的方法，其中所得聚氨酯泡沫材料具有与已知的粘弹性聚氨酯泡沫材料类似的性质，但它们在生产上更简单并且更可持续。

本发明的主题涉及生产基于聚醚多元醇和甲苯二异氰酸酯的聚氨酯泡沫材料，优选粘弹性，特别是粘弹性和开孔聚氨酯泡沫材料的方法，其中所得聚氨酯泡沫材料具有与已知的粘弹性聚氨酯泡沫材料类似的性质，但它们在生产上更简单并且更可持续。

粘弹性泡沫材料的特征在于在进行压缩之后缓慢、逐渐地变形复原。这样的材料是现有技术中公知的并由于它们的能量吸收性质而非常受重视。粘弹性泡沫材料可存在于许多应用领域——用于缓冲（例如在衬垫、座套、床垫等中）、作为吸声和/或减振材料或作为冲击防护。

在粘弹性泡沫材料中，由聚氨酯制成的那些毫无疑问最重要。这一方面是因为通过所用多元醇和异氰酸酯组分和任选其它辅助剂的选择可以非常精确地调节所得聚氨酯泡沫材料的物理性质，但另一方面也因为通过“原位”生产（任选现场）可以生产具有几乎任意的和非常复杂的形状和结构的泡沫材料。

在聚氨酯的生产中，常规将两个或更多个液体料流合并在一起。这些液体料流的混合引发聚合和任选聚合材料的发泡。聚合和模制通常在一个步骤中进行，其通常通过模制或喷射仍处于液体状态的反应混合物。此外，聚氨酯也通常以块体形式制成，其随后切割成所需形状。

在大多数情况下，上述液体料流一方面是双官能或多官能的有机异氰酸酯组分，另一方面是对异氰酸酯具有相应的反应性并可任选含有其它辅助剂的基于环氧丙烷或环氧乙烷的多羟基化合物。这种混合物通常大部分包含一种或多种多元醇组分。

为了现在获得具有特定组成的聚氨酯泡沫材料，在混合它们之前相应计量加入上述液体料流。在此通常通过将水添加到多元醇组分中来实现发泡，所述多元醇组分与多异氰酸酯反应以形成胺并释放CO₂，该CO₂又充当推进气体。替代水的使用或除水的使用外，通常还使用挥发性惰性有机化合物或惰性气体。

大多数的常规聚氨酯泡沫材料是嵌段共聚物，其具有空间上分开的具有高和低玻璃化转变温度(T_G)的不同相的区域。玻璃化转变温度在此将低于其的脆性能量弹性区域（=玻璃区域）与高于其的软质熵弹性区域（=橡胶弹性区域）分开。聚合物内的不同相的这些高和低玻璃化转变温度通常限制了可在其中使用所述材料的温度范围。这些材料的DMA（“动态力学分析”）谱的特征通常在于在不同的玻璃化转变之间的相对平坦区域（“模量平台”）。

这些材料中的低玻璃化转变温度的相通常（尽管并不总是）衍生自预先形成并随后才发生聚合的低玻璃化转变温度的“嵌段”。相反，高玻璃化转变温度的相通常在聚合过程中才由于随后进行的氨基甲酸酯单元形成而形成。低玻璃化转变温度的嵌段（通常也称为“软嵌段”）通常衍生自液体或低熔融温度的低聚树脂，其含有许多对异氰酸酯单元具有反应性的基团。聚醚多元醇和聚酯多元醇是这样的低聚树脂的实例。

在常规聚氨酯中，硬（高玻璃化转变温度）和软（低玻璃化转变温度）相在聚合过程中相对于彼此布置，然后自发地与彼此分开以在“本体聚合物”内形成彼此形态不同的相。这样的材料相应地也被称为“相分离”材料。

在这一上下文中，粘弹性聚氨酯在某种意义上是特殊情况，因为其中仅不完全发生或完全不发生上述相分离。

应该将（主要）具有开孔的聚氨酯泡沫材料中的这种“结构粘弹性”区别于归因于气动效应（pneumatische Effekt）的粘弹性。因为在后一情况下，在泡沫材料内存在几乎封闭的泡孔，即仅具有小开口的泡孔。由于泡孔膜的低透气性，空气在压缩后仅缓慢再次流入，这导致变形复原减慢。