[发明专利]低密度、低压缩永久变形、长恢复时间的聚氨酯泡沫

说明书

柔性聚氨酯泡沫的特征在于具有缓慢的恢复时间、低泡沫密度和非常低的压缩永久变形。所述泡沫适用于人体舒适应用，如枕头和床垫。

本发明涉及聚氨酯泡沫，其特征在于具有低密度、低压缩永久变形和延长的恢复时间。

聚氨酯泡沫行业的一个快速增长的部分是所谓的“粘弹性”泡沫。这些泡沫的特征在于具有低回弹性并且在释放压缩力时恢复缓慢。这些特征在许多人体缓冲应用如床上用品中被认为是非常合乎需要的。如床垫和枕头的产品越来越多地由粘弹性聚氨酯泡沫制成。

为避免运输和仓储大量空气，这些产品通常以压缩形式包装。消费者将产品从包装中取出，让泡沫重新膨胀至接近其原始尺寸。因此，对泡沫的要求是它能够被压缩到其原始体积的一小部分，并且即使在如此压缩了相当长的一段时间之后，当压缩力被移除时仍能够重新膨胀。该属性是使用ISO 1856方法A的压缩永久变形测试测量的。压缩永久变形应尽可能低，以便泡沫可以以高度压缩的形式包装，但又能够完全或几乎完全重新膨胀。另外，即使在使用期间反复压缩之后，泡沫也需要保持其特性。

可以在约35kg/m³或更大的芯泡沫密度下实现令人满意的低压缩永久变形，但在较低泡沫密度(如32kg/m³或更低，尤其是28kg/m³或更低)的缓慢恢复泡沫中难以获得，具体地说当多异氰酸酯是MDI或基于MDI并且泡沫主要或仅用水吹塑时。这些非常低的泡沫密度通常是通过增加泡沫配方中水的量产生的，从而导致聚合物结构中更多的脲键。已知大量脲键的存在会增加压缩永久变形。较低的密度还与较差的特性相关联，包括较差的压缩永久变形。

美国专利第9,441,068号描述了使用大量1300-1700当量的聚醚多元醇制成的缓慢恢复泡沫，所述聚醚多元醇含有80％至95％伯羟基并且其中氧乙烯单元占组合的氧乙烯和氧丙烯单元的总重量的75％至95％。据报道，此多元醇的选择导致了一组合乎需要的表面触觉特性。实例报告了含有3.1至3.35份水的配方，产生密度在44至46kg/m³范围内的泡沫。

WO 2013/182527描述了使用当量为约1516、氧乙烯含量为71.1摩尔％(约65重量％)和约83％伯羟基的多元醇作为主要多元醇制成的缓慢恢复泡沫。示出了其中水含量为配制物的多元醇侧的3.5重量％的具体实施例。没有报告泡沫的物理特性

期望的是缓慢恢复、低回弹性聚氨酯泡沫，其芯密度为最多33kg/m³并且90％压缩永久变形为最多10％，如根据ISO 1856方法A所测量的。泡沫优选具有合乎需要的表面触觉特性，具体地说高度平滑的表面。还期望一种制造这类泡沫的方法。

在一个方面，本发明是一种柔性聚氨酯泡沫，其特征在于具有a)20至33kg/m³的芯泡沫密度，b)如根据ISO 1856方法A测量的不大于10％的90％压缩永久变形，和0.5至20秒的恢复时间，如下所述测量。

本发明的柔性泡沫可通过使包含以下的反应混合物反应获得：

a)异氰酸酯含量为20至33重量％的芳香族多异氰酸酯，其量产生异氰酸酯指数为50至90，和

b)聚醚，其包含：i)至少一种聚醚，所述至少一种聚醚的羟基当量为500至2000、标称羟基官能度为1至4且氧乙烯含量为40至95重量％，其中至少60％的羟基是伯羟基；和ii)至少一种环氧丙烷的均聚物或共聚物，所述至少一种环氧丙烷的均聚物或共聚物的羟基当量为80至2000且标称羟基官能度为1至6，并且其中至少80％的羟基是仲羟基；其中聚醚ii)以使得其至少部分地与聚醚i)不相容的量存在。

c)水，按组分b)-f)的组合重量计，其量为4.5至6.5重量％，

d)至少一种用于异氰酸酯基团与醇和/或水的反应的催化剂，和

e)至少一种硅酮泡沫稳定表面活性剂，