[发明专利]聚氨酯挠性和刚性泡沫材料的尺寸稳定、泡孔扩张添加剂

说明书

本发明涉及用尺寸稳定剂/泡孔扩张剂制备聚氨酯挠性和刚性泡沫材料。

挠性模压聚氨酯泡沫材料要用机械压碎来使泡孔扩张并防止收缩，以改进泡沫垫板尺寸的稳定性。一般泡孔扩张的机械方法主要由压碎、真空断裂或定时释压组成。

在脱模时，用机械压碎和破碎聚氨酯泡沫材料泡孔，可以使其尺寸更加稳定。另一种破碎泡孔的方法是真空压碎，包括对制备的聚氨酯泡沫材料抽真空，以便使泡孔断裂。这些方法的总的效果是减少了泡沫收缩。

另一种使泡沫尺寸稳定的机械方法是缩短生产周期。例如，用三分钟完成聚氨酯泡沫材料的脱模，与用四分钟相比较，可以明显地改进尺寸稳定性。然而，由于固化不足，因而可能导致聚氨酯泡沫材料的变形、撕裂或扭曲。

另一种制备尺寸稳定泡沫体的方法是定时释压(TPR)。TPR包括在固化过程中打开模具以释放内部压力，然后在整个固化时间期内重新关闭模具。内部产生压力的突然释放使孔口爆破，于是就得到开孔泡沫材料。TPR的效果可以通过固化过程的不同阶段实施TPR来改变，也可以在重新关闭前通过改变打开模具的时间。这里的释压，在每个聚氨酯泡沫材料的固化期间只进行一次。这个过程可能引起边角爆裂、表面缺陷以及尺寸变形，而缺陷严重到一定程度，就使聚氨酯泡沫材料成为边角料。这些差异被认为与TPR的效果和扩张泡孔的能力相比较是小的。另外，脱模时，还必须将泡沫体用机械或真空压碎，因为TPR完全不能为泡沫体的泡孔全部扩张提供必需的能量。

机械方法完成的扩张泡孔一般是不充分和不完全的，需要挠性模压泡沫材料的制造商投资购买更多机器。因此用化学方法扩张泡孔大概是最佳的。

刚性聚氨酯泡沫材料本来就具有闭孔结构，但有些应用需要开孔结构。泡孔扩张剂可以在各种刚性应用场合改进尺寸稳定性，或者为刚性泡沫装填真空板提供所需的开孔结构。因为机械压碎对于刚性泡沫并不适用，因此最好有一种可以扩张泡沫材料泡孔的化学添加剂。

美国专利4,929,646公开用某一高分子量、高官能度聚氧乙烯化合物作为泡孔扩张剂和软化剂来制备聚氨酯泡沫材料。

美国专利4,751,253公开一种制备挠性聚氨酯泡沫材料的扩张泡孔、稳定尺寸添加剂，这种添加剂含有酯反应产物和/或游离酸，以达到要求的酸值，上述酯反应产物由长链酸与聚乙烯或聚丙烯甘醇反应而得。

美国专利4,701,474公开在制备聚氨酯泡沫材料时，使用酸接枝聚醚多元醇，例如丙烯酸接枝聚(烯化氧)作为对反应性的控制器。

美国专利4,785,027公开在有聚醚一酸或二酸情况下制备聚氨酯泡沫材料，其聚合物链的端部有酸官能团。据说这种聚醚酸在不降低泡沫紧密性的条件下可以延缓初始反应速度。

美国专利5,489,618公开在有叔胺盐和具有羟基官能度的羟酸作为催化剂的情况下制备聚氨酯泡沫材料。据说所得的挠性泡沫材料尺寸更加稳定、收缩的可能性更小。

美国专利5,179,131公开用多异氰酸酯加聚聚合物多元醇分散体(PIPA)，使聚氨酯泡沫材料组分中加入单或二羟酸，以减少泡沫收缩。与酸连接的官能团为烷基或亚烷基。

美国专利4,211,849公开一种用具有至少三个羟基类的晶状多羟基材料作为交联剂制备开孔、交联泡沫材料的方法。

欧洲专利471260A公开用有机酸或其碱盐制备开孔聚氨酯泡沫材料。据说将这些材料相结合，可以使压碎泡沫所需的力明显地降低。

国际专利9506673公开烷基碱金属或碱土金属盐及烯基琥珀酸作为催化剂来制备聚氨酯和/或聚脲泡沫材料。

本发明提出一种用某些有机单酯制备聚氨酯挠性和刚性泡沫材料的方法。该方法包括在一催化剂组分、一发泡剂，可选用的是在有硅酮表面活性剂泡孔稳定剂的条件下，使一有机多异氰酸酯与一多元醇反应，并且作为尺寸稳定、泡孔扩张剂组分的是有机酸酐与优先烷氧基化的取代酚或伯醇的单酯反应产物。如果反应是在有叔胺聚氨酯催化剂的情况下完成的，所得产物为单酯的叔胺盐，它可以用作催化剂和尺寸稳定剂/泡孔扩张剂。

在制备聚氨酯泡沫材料时，使用这些单酯反应产物，具有以下优点：

·聚氨酯泡沫材料(挠性模压、挠性块料和刚性料)收缩明显减少，改进了尺寸稳定性。

·使刚脱模的挠性泡沫材料压碎所需的力明显减小而对泡沫材料的物理性能没有不利影响。

·在中等或“整体”聚氨酯件中，聚氨酯的微孔结构显示更加均匀而一致的变化率。

·在浇注表面或接近浇注表面处以及整个聚氨酯制品中，微孔结构并不减少而是明显地更加均匀地分布。

·往往显示泡沫材料的压碎力与TPR方法得到的相同，但对与TPR通常有关的泡沫垫板不发生任何物理变形。