[发明专利]含颗粒状有机固体的聚氨酯泡沫及其制备方法

说明书

本发明涉及含某些颗粒状有机固体的聚氨酯泡沫及其制备方法。

通常，聚氨酯泡沫是在发泡剂存在下通过多异氰酸酯与多活性氢的物质(polyahl))如聚酯或聚醚多元醇反应来制备的。制备聚氨酯软泡沫时，一般多元醇的当量从500至5000。这种泡沫通常表现出吸引人的物理性能，包括抗张强度和耐撕裂性能，但在涉及承载性能和弹性的某些应用中仍达不到要求。

已知，通过添加填料可以增强聚氨酯泡沫的承载能力及增加其弹性。美国专利3,441,523、3,598,772和4,278,770公开了使用无机填料填充，如使用硅酸铝、碳酸钙、高岭土、二氧化硅和碳黑填充，以增强聚氨酯软泡沫的承载能力。美国专利4,374,209、3,325,421、4,042,537、4,093,567、3,385,351、3,304273、3,523,093和3,110,695公开了制备聚氨酯泡沫时使用有机填料填充，这包括苯乙烯—丙烯腈(SAN)、聚脲加合物(PHD)和聚异氰酸酯—聚胺(PIPA)产品。本领域中公开的其它有机填料包括：美国专利3,755,211公开，在含玻璃化转变温度超过50℃的聚合物的水胶乳存在下制备聚氨酯泡沫，据报道使用玻璃化温度低于50℃的物质制备的聚氨酯泡沫达不到所需的性能；BE专利836,259公开，制备聚氨酯泡沫时使用玻璃化转变温度高并且接枝在聚丁二烯上的交联苯乙烯/丙烯腈共聚物做填料；美国专利3,699,340公开，在做为填料的颗粒状聚乙烯存在下制备聚氨酯泡沫，据报道，该聚乙烯的玻璃化转变温度超过50℃。

尽管看上去在聚氨酯的制备中使用填料得到了广泛的承认，但仍需要提高聚氨酯泡沫的性能及工业应用价值。尤其需要提高聚氨酯泡沫的“SAG”因子，或承载能力，同时维持或提供更佳的舒适感。“舒适感”应理解为泡沫具有柔软的感觉并且能随意地适应置于其承载面上的物体的形状或构造。

通常，SAG因子应理解为在65％与25％变形时所测得的压缩载荷挠度或压入载荷挠度之比。一般聚氨酯泡沫显示的SAG因子是从1.5到2.5；更高的SAG因子通常与提供更大支撑力的聚氨酯泡沫相对应。使用所述的填料在一定程度上能提高泡沫的SAG因子，但不利的是，同时也增加了泡沫的硬度，而这有损于泡沫的整体舒适感。因此，需要研制一种发泡方法，它不仅使泡沫具有更高的SAG因子，同时使泡沫维持或改善其“舒适状况”。

令人惊讶的是，现在发现这种聚氨酯泡沫可以通过添加玻璃化转变温度低于0℃的颗粒状有机固体获得。

第一点，本发明为一种聚氨酯泡沫，该泡沫是在水和玻璃化转变温度低于0℃的颗粒状有机聚合物存在下，通过多异氰酸酯有机物与多活性氢的物质反应而制备的，但其限制条件是：多异氰酸酯是甲苯二异氰酸酯时，若聚醚多元醇做多活性氢的物质，则该聚醚多元醇的分子量大于3000，其特征是泡沫表现出：a)SAG因子—即65％压缩时的压缩载荷挠度与25％压缩时的压缩载荷挠度之比—不小于2.8；b)舒适状况值，即(5％压缩时的压缩载荷挠度)/5与(40％压缩时的压缩载荷挠度)/40之比，不大于2.5。

第二点，本发明是一种制备聚氨酯泡沫的方法，即在水和颗粒状有机聚合物存在下使有机多异氰酸酯与多活性氢物质发生反应，其中：a)使用量为多异氰酸酯和多元醇总重量的1—20wt％的颗粒状有机聚合物的玻璃化转变温度低于0℃；b)多异氰酸酯的使用量应使异氰酸酯的反应指数为50—125；c)多异氰酸为甲苯二异氰酸酯时，若用聚醚多元醇做多活性氢物质，则该聚醚多元醇的分子量大于3000。

第三点，本发明是形成聚氨酯泡沫体的双组分体系，它含有多异氰酸酯有机物组分和多活性氢物质组合物组分，其特征在于：a)多异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、尿烷改性的甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、尿烷改性的二苯基甲烷二异氰酸酯、碳化二亚胺改性的二苯基甲烷二异氰酸酯、或它们的混合物；b)多活性氢物质的组合物包括：

(ⅰ)分子量从1000到12000的聚醚或聚酯多元醇，但是当多异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯时，若用聚醚多元醇做多活性氢物质，则该聚醚多元醇的分子量应大于3000；

(ⅱ)玻璃化转变低于0℃的颗粒状有机聚合物，其用量为(a)和(b)总重量的1—20wt％；

(ⅲ)占(b)总重量的1—10％的水。