柔性聚氨酯泡沫及相關(guān)方法和制品的制作方法
【專利說明】柔性聚氨醋泡沫及相關(guān)方法和制品
【背景技術(shù)】
[0001] 聚氨醋是由具有至少兩個徑基團的化合物和具有至少兩個異氯酸醋基團的化合 物制備的。參見，例如，D.Randall和S丄ee的"The Polyurethanes Book",New York:John Wiley&Sons,2003;W及K.Uhlig的 "Discovering Polyurethanes",New York:化nser Gardner, 1999。異氯酸醋化合物的異氯酸醋基團與徑基化合物的徑基基團反應(yīng)W形成氨基 甲酸醋(urethane)鍵。在很多情況下，徑基化合物是低分子量的聚酸或聚醋。異氯酸醋化合 物可W是脂肪族或芳香族，且在線性聚氨醋的制備中，通常是雙官能團的（即，其為二異氯 酸醋）。然而，具有更大官能團的異氯酸醋化合物用于制備熱固性聚氨醋。由于在徑基化合 物和異氯酸醋化合物的組合物特征中較大的變化，聚氨醋樹脂家族是非常復(fù)雜的。運種多 樣性導(dǎo)致大量的聚合物結(jié)構(gòu)和性能曲線。實際上，聚氨醋可W是剛性固體，柔軟和彈性體 的，或具有泡沫(蜂窩)結(jié)構(gòu)。
[0002] 柔性聚氨醋泡沫用于包括寢具(bedding)、家具、運輸工具內(nèi)部件（transposition interior)、地毯襯墊物(carpet underlay)、和包裝的應(yīng)用。然而，對于展現(xiàn)出增加的壓縮 力變形、增加的阻燃性、和增加的成型率的一種或多種的柔性聚氨醋泡沫仍然存在期望。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] -個實施方式是包括包含W下各項的反應(yīng)混合物的產(chǎn)物的聚氨醋泡沫:40至70重 量百分數(shù)的多元醇;20至40重量百分數(shù)的具有每分子平均至少2個異氯酸醋基團的芳族異 氯酸醋化合物；2至30重量百分數(shù)的具有1至40微米的平均粒徑的微粒聚（亞苯基酸）；W及 0.5至5重量百分數(shù)的發(fā)泡劑;其中重量百分數(shù)值是基于多元醇、芳族異氯酸醋化合物、微粒 聚（亞苯基酸)和發(fā)泡劑的總重量;其中反應(yīng)混合物的特征在于65至95的異氯酸醋指數(shù);并 且其中聚氨醋泡沫具有0.01至0.16克/厘米 3的密度。
[0004] 另一實施方式是包含聚氨醋泡沫的制品，該聚氨醋泡沫包括包含W下各項的反應(yīng) 混合物的產(chǎn)物:40至70重量百分數(shù)的多元醇;20至40重量百分數(shù)的具有每分子平均至少2個 異氯酸醋基團的芳族異氯酸醋化合物;2至30重量百分數(shù)的具有1至40微米的平均粒徑的微 粒聚（亞苯基酸）；W及0.5至5重量百分數(shù)的發(fā)泡劑;其中重量百分數(shù)值是基于多元醇、芳族 異氯酸醋化合物、微粒聚（亞苯基酸)和發(fā)泡劑的總重量;其中反應(yīng)混合物的特征在于65至 95的異氯酸醋指數(shù);并且其中聚氨醋泡沫具有0.01至0.16克/厘米 3的密度。
[0005] 另一實施方式是形成聚氨醋泡沫的方法，該方法包括:在2至30重量百分數(shù)的具有 1至40微米平均粒徑的微粒聚（亞苯基酸），和0.5至5重量百分數(shù)的發(fā)泡劑存在下，使40至70 重量百分數(shù)的多元醇，和20至40重量百分數(shù)的具有每分子平均至少2個異氯酸醋基團的芳 族異氯酸醋化合物反應(yīng)W形成聚氨醋泡沫;其中重量百分數(shù)值是基于多元醇、芳族異氯酸 醋化合物、微粒聚（亞苯基酸)和發(fā)泡劑的總重量;其中反應(yīng)混合物的特征在于65至95的異 氯酸醋指數(shù);并且其中聚氨醋泡沫具有0.01至0.16克/厘米 3的密度。
[0006] 在下文中詳細描述了運些和其它實施方式。
【具體實施方式】
[0007] 本發(fā)明人已經(jīng)確定，含有微粒聚(亞苯基酸)的柔性聚氨醋泡沫展現(xiàn)出增加的壓縮 力變形、增加的阻燃性、和增加成型率的一種或多種。因此，一個實施方式是包含聚氨醋泡 沫的制品，該聚氨醋泡沫包括包含W下各項的反應(yīng)混合物的產(chǎn)物:40至70重量百分數(shù)的多 元醇;20至40重量百分數(shù)的具有每分子平均至少2個異氯酸醋基團的芳族異氯酸醋化合物； 2至30重量百分數(shù)的具有1至40微米的平均粒徑的微粒聚(亞苯基酸）；W及0.5至5重量百分 數(shù)的發(fā)泡劑;其中重量百分數(shù)值是基于多元醇、芳族異氯酸醋化合物、微粒聚(亞苯基酸)和 發(fā)泡劑的總重量;其中反應(yīng)混合物的特征在于65至95的異氯酸醋指數(shù);并且其中聚氨醋泡 沫具有0.01至0.16克/厘米 3的密度。
[0008] 用于形成聚氨醋泡沫的反應(yīng)混合物包括多元醇。如在本文中使用的，術(shù)語"多元 醇"是指具有至少兩個徑基基團的有機化合物。在一些實施方式中，多元醇包含環(huán)氧乙燒封 端的聚酸Ξ醇、環(huán)氧丙烷封端的聚酸Ξ醇、環(huán)氧乙燒封端的聚酸多元醇、或它們的組合。多 元醇另外的實例包括二乙二醇、二乙醇胺、二丙二醇、乙氧基化的丙Ξ醇、和它們的組合。
[0009] 基于多元醇、芳族異氯酸醋化合物、微粒聚（亞苯基酸）、和發(fā)泡劑的總重量，反應(yīng) 混合物W40至70重量百分數(shù)的量包含多元醇。在此范圍內(nèi)，多元醇的量可W是45至65重量 百分數(shù)，具體地50至62重量百分數(shù)。
[0010] 除多元醇之外，反應(yīng)混合物包含具有每分子平均至少2個異氯酸醋基團的芳族異 氯酸醋化合物。在一些實施方式中，每分子異氯酸醋基團的數(shù)目是2至4，具體地2至3，更具 體地2至2.5。芳族異氯酸醋化合物的具體實例包括1,4-四亞甲基二異氯酸醋、1,6-六亞甲 基二異氯酸醋、2,2,4-Ξ甲基-1,6-六亞甲基二異氯酸醋、1,12-十二亞甲基二異氯酸醋、環(huán) 己燒-1,3-二異氯酸醋、環(huán)己燒-1,4-二異氯酸醋、1-異氯酸基（iso巧anato)-2-異氯酸基甲 基環(huán)戊燒、1-異氯酸基-3-異氯酸基甲基-3,5,5-Ξ甲基-環(huán)己燒、雙(4-異氯酸基環(huán)己基）甲 燒、2,4'-二環(huán)己基-甲燒二異氯酸醋、1.3-雙(異氯酸基甲基)-環(huán)己燒、1,4-雙-(異氯酸基 甲基)-環(huán)己燒、雙(4-異氯酸基-3-甲基-環(huán)己基）甲燒、α，α，α'，α'-四甲基-1,3-苯二甲基二 異氯酸醋、α，α，α'，α'-四甲基-1,4-苯二甲基二異氯酸醋、1-異氯酸基-1-甲基-4(3)-異氯 酸基甲基環(huán)己燒、2,4-六氨甲苯二異氯酸醋、2,6-六氨甲苯二異氯酸醋、1,3-亞苯基二異氯 酸醋、1,4-亞苯基二異氯酸醋、2,4-甲苯二異氯酸醋、2,6-甲苯二異氯酸醋、2,4-二苯基甲 燒二異氯酸醋、4,4'-二苯基甲燒二異氯酸醋、1,5-二異氯酸基糞、具有每分子平均大于2且 小于或等于4個異氯酸醋基團的低聚二苯基甲燒二異氯酸醋、或它們的組合。
[0011] 在一些實施方式中，芳族異氯酸醋化合物包含2,4'-二苯基甲燒二異氯酸醋、4， 4 二苯基甲燒二異氯酸醋、甲苯2，6-二異氯酸醋、甲苯2，4-二異氯酸醋、具有每分子平均 大于2且小于或等于4個異氯酸醋基團的低聚二苯基甲燒二異氯酸醋、或它們的組合。
[0012] 基于多元醇、芳族異氯酸醋化合物、微粒聚（亞苯基酸）、和發(fā)泡劑的總重量，反應(yīng) 混合物W20至40重量百分數(shù)的量包含芳族異氯酸醋化合物。在此范圍內(nèi)，芳族異氯酸醋化 合物的量可W是25至35重量百分數(shù)。
[0013] 反應(yīng)混合物進一步包含具有1至40微米的平均粒徑的微粒聚（亞苯基酸）。聚(亞苯 基酸)包括包含具有下式的重復(fù)結(jié)構(gòu)單元的那些
[0014]
[0015] 其中每次出現(xiàn)的Zi獨立地是面素、未取代的或取代的C廣Ci2控基，條件是控基團不 是叔控基、Ci-Ci絶硫基、Ci-Ci絶氧基、或C2-C12面控氧基，其中至少兩個碳原子分隔面素和 氧原子;并且每次出現(xiàn)的Z 2獨立地是氨、面素、未取代的或取代的Ci-Ci2控基，條件是控基基 團不是叔控基、Cl-Cl2控硫基、Cl-Cl2控氧基、或C2-C12面控氧基，其中至少兩個碳原子分隔面 素和氧原子。如在本文中使用的，術(shù)語"控基"，無論單獨使用，或作為另一術(shù)語的前綴、后 綴、或片段使用，是指僅包含碳和氨的殘基。該殘基可W是脂肪族或芳香族、直鏈、環(huán)狀、雙 環(huán)、支鏈、飽和、或不飽和的。其還可W含有脂肪族、芳香族、直鏈、環(huán)狀、雙環(huán)、支鏈、飽和及 不飽和的控部分的組合。然而，當(dāng)控基殘基描述為取代的時，其可W可選地含有取代基殘基 的碳和氨成員之上和W上的雜原子。因此，當(dāng)具體描述為取代的時，控基殘基還可W含有一 個或多個幾基基團、氨基基團、徑基基團等，或者其可W在控基殘基的主鏈中含有雜原子。 作為一個實例，Zi可W是由末端3,5-二甲基-1,4-苯基與氧化聚合催化劑的二-正下胺組分 反應(yīng)形成的二-正下基氨基甲基。
[0016] 聚(亞苯基酸)可W包含具有通常位于徑基鄰位的含氨基烷基末端基團的分子。還 經(jīng)常存在的是四甲基聯(lián)苯釀(TMDQ)端基，通常獲得自其中存在四甲基聯(lián)苯釀副產(chǎn)物的，含 有2,6-二甲基苯酪的反應(yīng)混合物。聚(亞苯基酸)可W是均聚物、共聚物、接枝共聚物、離聚 物、或嵌段共聚物、W及它們的組合的形式。
[0017] 在一些實施方式中，聚(亞苯基酸)包含聚(亞苯基酸)-聚硅氧烷嵌段共聚物。如本 文中所使用的，術(shù)語"聚（亞苯基酸)-聚硅氧烷嵌段共聚物"是指包含至少一個聚亞苯基酸 嵌段和至少一個聚硅氧烷嵌段的嵌段共聚物。
[0018] 可W通過氧化共聚方法制備聚(亞苯基酸)-聚硅氧烷嵌段共聚物。在此方法中，聚 (亞苯基酸)-聚硅氧烷嵌段共聚物是包括氧化共聚包含一元酪和徑芳基封端的聚硅氧烷的 單體混合物的方法的產(chǎn)物。在一些實施方式中，基于所述一元酪和徑基芳基封端的聚娃氧 燒的總重量，單體混合物包含70至99重量份的一元酪和1至30重量份的徑基芳基封端的聚 硅氧烷。徑基芳基雙封端的聚硅氧烷可W包含多個具有W下結(jié)構(gòu)的重復(fù)單元
[0019]
[0020] 其中每次出現(xiàn)的R8獨立地是氨、Ci-Ci2控基或C廣Ci2面代控基；并且兩個端基單元 具有W下結(jié)構(gòu)
[0021]
[00剖其中Υ是氨、Ci-Ci絶基、Ci-Ci絶基氧基、或面素，并且其中每次出現(xiàn)的R9獨立地是 氨、Ci-Ci絶基或Ci-Ci2面代控基。在非常具體的實施方式中，每次出現(xiàn)的R哺R墻甲基，并且 Y是甲氧基。