BR112018006165B1 - Espuma de poliuretano de alta resiliência, e, método para formar uma espuma de poliuretano de alta resiliência - Google Patents

Espuma de poliuretano de alta resiliência, e, método para formar uma espuma de poliuretano de alta resiliência Download PDF

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Abstract

espuma de poliuretano de alta resiliência, e, método para formar uma espuma de poliuretano de alta resiliência. uma espuma de poliuretano de alta resiliência compreende o produto de reação de um isocianato e um componente reativo a isocianato. o componente reativo a isocianato compreende um primeiro poliol poliéter em uma quantidade maior do que cerca de 5 partes por peso e um segundo poliol poliéter em uma quantidade menor do que cerca de 80 partes por peso, com as partes por peso baseadas no peso total do componente reativo a isocianato. a espuma de poliuretano de alta resiliência tem uma resiliência de cerca de 45% a cerca de 70% quando testada de acordo com a astm d3574-11. um método para formar uma espuma de poliuretano de alta resiliência inclui as etapas de prover o isocianato e o componente reativo a isocianato e reagir o isocianato e o componente reativo a isocianato.

Description

CAMPO DA DESCRIÇÃO
[001] A descrição em questão refere-se a uma espuma de poliuretano de alta resiliência e a um método para formar a espuma de poliuretano de alta resiliência.
DESCRIÇÃO DA TÉCNICA RELACIONADA
[002] Espumas flexíveis de poliuretano produzidas pela reação de um poliol e um isocianato na presença de água como um agente de sopragem já são conhecidas há muito tempo. As espumas flexíveis de poliuretano inicialmente no mercado tinham resiliência comparativamente baixa e, para alguns fins, era desejável prover espumas que tivessem uma maior resiliência. As espumas de poliuretano com maior resiliência, conhecidas na técnica como espumas de poliuretano de alta resiliência (“AR”), são particularmente adequadas para fins como estofamentos, por exemplo em camas, móveis e assentos de automóveis, já que maior resiliência provê maior conforto.
[003] A espuma de poliuretano de AR é uma espuma flexível de poliuretano de célula aberta que tem uma estrutura celular menos uniforme (mais aleatória) que ajuda a adicionar suporte, conforto e resiliência ou elasticidade. A espuma de poliuretano de AR tem um alto fator de suporte e maior resiliência de superfície. Adicionalmente, a espuma de poliuretano de AR tem uma recuperação muito rápida e retorna ao seu formato original imediatamente após a compressão. A espuma de poliuretano de AR é tipicamente moldada e é distinguida por altos fatores de decaimento e curvas de histerese melhoradas.
[004] A espuma de poliuretano de AR geralmente tem uma resiliência medida pelo teste de rebote de bola de no mínimo 50% em ASTM D3574. Se uma espuma de poliuretano de AR é submetida a uma carga que é aumentada até um máximo e, em seguida, diminuída e os resultados são plotados em um gráfico, uma curva de histerese característica é obtida. Para além do teste de rebote de bola a 50%, a espuma de poliuretano de AR tem preferivelmente uma curva de tensão de deformação que não mostra um patamar e um quociente de dureza de compressão a 65% e 25% de deformação de mais do que cerca de 2. A espuma de poliuretano de AR que tem essas propriedades físicas (propriedades de AR) normalmente oferece excelente conforto e propriedades de suporte em várias aplicações de artigos de cama e assentos.
[005] Os métodos de produção de espuma de poliuretano de AR são bem conhecidos dos especialistas na técnica. As espumas de poliuretano são tipicamente produzidas através da reação química de polióis e poli-isocianatos na presença de água. Como é bem conhecido na técnica, as espumas de poliuretano de AR são tipicamente produzidas através de polióis cobertos com EO (“EO”) quimicamente reagentes e poliéteres polióis (enxerto) de polímero (por exemplo, copolímeros de estireno-acrilonitrila (SAN) enxertados em uma cadeia poliol) com isocianato para produzir espuma de poliuretano de AR. tipicamente, uma mistura dos isômeros 2,4 e 2,6 de di-isocianato de tolueno (conhecido na técnica como TDI) e/ou uma mistura de isocianatos de polifenileno polimetileno produzida por condensação de anilina com formaldeído e conversão dos grupos amina em isocianato (conhecido na técnica como MDI) são usados para produzir espumas de poliuretano de AR.
[006] A reatividade mais rápida dos polióis cobertos com EO é requerida para satisfazer as propriedades requeridas da espuma de poliuretano de AR. Dito isto, os polióis que compreendem uma razão substancial de grupos hidróxi primários, isto é, polióis cobertos com EO, são requeridos para produzir espuma de poliuretano de AR. Um benefício adicional do bloco/cobertura de extremidade de EO é a compatibilidade melhorada destes polióis com TDI e água. Esta cobertura de extremidade de EO é principalmente preparada por catálise de hidróxido de potássio (KOH) que requer uma etapa de filtração para remover os catalisadores residuais, bem como para controlar a cinética da reação para alcançar um grau suficiente de bloqueio final. A introdução de grupos hidróxi primários aumenta a reatividade do poliol. A reatividade do poliol é importante não apenas para obter a produção da espuma em um curto espaço de tempo, mas também porque a reatividade do poliol afeta o equilíbrio entre as 5 reações concorrentes envolvidas na formação da espuma de poliuretano. Na produção de espuma de poliuretano usando água como um agente de sopragem, o isocianato reage com o poliol para formar ligações de uretano. Também reage com a água para produzir gás CO2 que atua como um agente de sopragem. As taxas relativas às quais essas duas reações ocorrem são importantes.
[007] Tal como exposto acima, em adição aos polióis cobertos com óxido de etileno, os poliéteres polióis de enxerto (por exemplo, copolímeros de estireno-acrilonitrila (SAN) enxertados em uma cadeia de polióis) geralmente são reagidos quimicamente com isocianato para produzir espuma de AR. Esta combinação de polióis (isto é, polióis cobertos com EO e poliéteres polióis de enxerto) facilita uma reação química rápida e forma uma espuma de poliuretano que tem excelentes valores de resistência à tração, alongamento e rasgamento. Ambos os polióis cobertos com EO e os polióis de enxerto são mais difíceis de fabricar e, portanto, mais caros do que os polióis tradicionais que não são cobertos na extremidade ou enxertados.
[008] Consequentemente, seria vantajoso prover uma composição de espuma de poliuretano de AR que inclua polióis alternativos que sejam mais fáceis de fabricar e menos dispendiosos, que possam ser reagidos quimicamente com isocianato para produzir uma espuma de poliuretano de AR com excelente resiliência e um excelente fator de suporte.
SUMÁRIO DA DESCRIÇÃO E VANTAGENS
[009] A descrição em questão provê uma espuma de poliuretano de alta resiliência compreendendo o produto de reação de um isocianato e um componente reativo a isocianato. O componente reativo a isocianato compreende um primeiro e um segundo poliéter poliol.
[0010] O primeiro poliéter poliol está presente no componente reativo a isocianato em uma quantidade maior do que cerca de 5 partes por peso com base no peso total do componente reativo a isocianato. O primeiro poliéter poliol tem um peso molecular médio ponderal de cerca de 3.500 a cerca de 8.000 g/mol. Adicionalmente, o primeiro poliéter poliol compreende de cerca de 3,5 a cerca de 25 partes por peso de unidades de etilenoxi com base no peso total do primeiro poliéter poliol e maior do que cerca de 95% de coberturas de extremidade de propilenoxi com base no número total de coberturas de extremidade no primeiro poliéter poliol. As coberturas de extremidade do primeiro poliéter poliol compreendem de cerca de 3,5 a cerca de 20 partes por peso de unidades de propilenoxi com base no peso total de unidades de alquilenoxi usadas para formar o primeiro poliéter poliol.
[0011] O segundo poliéter poliol, que é diferente do primeiro poliéter poliol, está presente no componente reativo a isocianato em uma quantidade menor do que cerca de 80 partes por peso com base no peso total do componente reativo a isocianato. O segundo poliéter poliol tem um peso molecular médio ponderal de cerca de 2.000 a cerca de 6.000 g/mol. Adicionalmente, o segundo poliéter poliol tem cerca de 100% de coberturas de extremidade de etilenoxi com base no número total de coberturas de extremidade no segundo poliéter poliol.
[0012] Um método para formar a espuma de poliuretano de alta resiliência também é provido. O método inclui a etapa de prover o isocianato e o componente reativo a isocianato que compreende o primeiro e segundo poliéteres polióis, bem como a etapa de reagir o isocianato e o componente reativo a isocianato.
[0013] De um ponto de vista prático, a espuma de poliuretano de AR da descrição em questão provê excelentes propriedades de conforto e suporte ao longo de uma ampla faixa de temperaturas e é durável. Adicionalmente, a composição da espuma de poliuretano de AR inclui polióis alternativos que são mais fáceis de fabricar e menos dispendiosos, que reagem quimicamente para formar uma espuma de poliuretano de AR tendo uma resiliência excelente e um excelente fator de suporte.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA DESCRIÇÃO
[0014] A espuma de poliuretano de Alta Resiliência (“AR”) da descrição em questão é particularmente útil na indústria de móveis, por exemplo, para uso em aplicações de artigos de cama e assentos. Em aplicações de artigos de cama, a espuma de poliuretano de AR pode ser usada em colchões, coberturas de colchões, travesseiros ou outros componentes de artigos de cama. Em aplicações de assentos, a espuma de poliuretano de AR pode ser usada em almofadas, travesseiros, capas de assento, apoios de cabeça ou outros componentes de assento. A espuma de poliuretano de AR desempenha a função requerida de prover conforto e suporte. A espuma de poliuretano de AR contorna o corpo excepcionalmente bem, e sua estrutura celular permite extrema elasticidade e ótima força de suporte, distribuindo pressão por toda a superfície, para bloquear a transferência de movimento. A elasticidade da espuma de poliuretano de AR ajuda a prolongar a vida útil dos móveis, isto é, ajuda uma peça de mobiliário a manter o nível de conforto de SHOWROOM.
[0015] No entanto, a espuma de poliuretano de AR da descrição em questão não se limita ao uso em indústrias de móveis. Como um exemplo, a espuma de poliuretano de AR é particularmente adequada para uso em equipamentos esportivos, como equipamentos de hóquei ou de futebol americano.
[0016] A espuma de poliuretano de AR da descrição em questão é uma espuma flexível. Como aqui contido, a terminologia “espuma flexível de poliuretano” indica uma classe particular de espuma de poliuretano e fica em contraste com a espuma rígida de poliuretano. A espuma flexível de poliuretano geralmente é porosa, tendo células abertas, enquanto a espuma rígida de poliuretano geralmente é não porosa, tendo células fechadas e sem características do tipo borracha. Em particular, a espuma flexível de poliuretano é um produto celular flexível que não se rompe quando uma amostra de 200 mm por 25 mm por 25 mm é dobrada em torno de um mandril de 25 mm de diâmetro a uma velocidade uniforme de 1 volta em 5 segundos a uma temperatura entre 18 e cerca de 29°C, como definido em ASTM D357403.
[0017] Adicionalmente, a seleção de poliol afeta a dureza das espumas de poliuretano. Espumas flexíveis de poliuretano são tipicamente produzidas a partir de polióis tendo pesos moleculares médios ponderais de cerca de 1.000 a cerca de 10.000 g/mol e números de hidroxila de cerca de 10 a cerca de 200 mg KOH/g. Em contraste, espumas rígidas de poliuretano são tipicamente produzidas a partir de polióis tendo pesos moleculares médios ponderais de cerca de 250 a cerca de 700 g/mol e números de hidroxila de cerca de 300 a cerca de 700 mg KOH/g. Além disso, as espumas flexíveis de poliuretano geralmente incluem mais ligações de uretano em comparação com espumas rígidas de poliuretano, enquanto as espumas rígidas de poliuretano podem incluir mais ligações de isocianurato em comparação com espumas flexíveis de poliuretano. Adicionalmente, as espumas flexíveis de poliuretano são tipicamente produzidas a partir de iniciadores de baixa funcionalidade (f), isto é, f <4, tal como dipropilenoglicol (f=2) ou glicerina (f=3). Por comparação, espumas rígidas de poliuretano são tipicamente produzidas a partir de polióis tendo iniciadores de alta funcionalidade, isto é, f > 4, tais como bases Mannich (f=4), toluenodiamina (f=4), sorbitol (f=6), ou sacarose (f=8). Adicionalmente, como é conhecido na técnica, as espumas flexíveis de poliuretano são tipicamente produzidas a partir de poliéteres polióis à base de glicerina, enquanto as espumas rígidas de poliuretano são tipicamente produzidas a partir de polióis polifuncionais que criam uma estrutura celular tridimensional reticulada, aumentando assim a dureza da espuma rígida de poliuretano. Finalmente, embora ambas as espumas flexíveis de poliuretano e espumas rígidas de poliuretano incluam estruturas celulares, espumas flexíveis de poliuretano incluem tipicamente mais paredes celulares abertas, que permitem que o ar passe através da espuma flexível de poliuretano quando a força é aplicada em comparação às espumas rígidas de poliuretano. Como tal, as espumas flexíveis de poliuretano tipicamente recuperam o formato após a compressão. Em contraste, espumas rígidas de poliuretano tipicamente incluem mais paredes celulares fechadas, que restringem o fluxo de ar através da espuma rígida de poliuretano quando a força é aplicada. Portanto, espumas flexíveis de poliuretano são tipicamente úteis para aplicações de amortecimento e suporte, por exemplo, conforto de mobiliário e artigos de suporte, enquanto espumas rígidas de poliuretano são tipicamente úteis para aplicações que requerem isolamento térmico, por exemplo, utensílios e painéis de construção.
[0018] Como aqui contido, a terminologia “espuma de poliuretano de AR” denota uma classe particular de espuma de poliuretano e está em contraste com outras espumas flexíveis de poliuretano, por exemplo, espumas flexíveis de poliuretano convencionais, espuma viscoelástica de poliuretano.
[0019] A espuma de poliuretano de AR da descrição em questão é aqui definida como tendo uma resiliência de cerca de 45 a cerca de 70, alternativamente de cerca de 48 a cerca de 60, alternativamente de cerca de 49 a cerca de 55% quando testada de acordo com a ASTM D3574-11 e/ou um fator de suporte maior do que cerca de 2, alternativamente entre cerca de 2 e cerca de 3,5, alternativamente de cerca de 2,3 a cerca de 2,7, quando testado de acordo com a ASTM D3574. O fator de suporte, por vezes referido como módulo de compressão, é determinado ao tomar a razão de IFD da espuma até cerca de 25 por cento de indentação e cerca de 65 por cento de indentação. O fator de suporte de espumas flexíveis de poliuretano tipicamente cai em uma faixa de cerca de 1,8 a cerca de 3,0. Uma espuma flexível de poliuretano convencional que tem 25 por cento de IFD de cerca de 30 libras e 65 por cento de IFD de cerca de 60 libras, tem um fator de suporte de cerca de 2 que é típico da maioria das espumas de poliuretano convencionais. Evidentemente, o objeto espuma de poliuretano de AR tem um fator de suporte mais elevado, tipicamente um fator de suporte maior do que cerca de 2, alternativamente entre cerca de 2 e cerca de 3,5.
[0020] O fator de suporte da espuma de poliuretano de AR aqui descrito é dependente da densidade. A espuma de poliuretano de AR da descrição em questão tem uma densidade maior do que cerca de 24 (1,5), alternativamente de cerca de 24 (1,5) a cerca de 160 (10), alternativamente de cerca de 24 (1,5) a cerca de 128 (8), alternativamente de cerca de 24 (1,5) a cerca de 96 (6), alternativamente de cerca de 24 (1,5) a cerca de 64 (4) de cerca de 24 (1,5) a cerca de 48 (3), alternativamente de cerca de 24 (1,5) a cerca de 40 (2,5), kg/m3 (lb/ft3) (PCF). Adicionalmente, o fator de suporte da espuma de poliuretano de AR aqui revelada é também afetado pelas propriedades físicas (por exemplo, estrutura celular) e químicas da espuma. As propriedades físicas da espuma de poliuretano de AR são uma função do isocianato e do componente reativo a isocianato usado para fazer a espuma, bem como uma função do método para fabricação da espuma. O isocianato, o componente reativo a isocianato e o método para fabricação da espuma são descritos em detalhe adicionalmente abaixo.
[0021] Adicionalmente, a espuma de poliuretano de AR da descrição em questão exibe excelentes propriedades físicas em temperaturas de uso padrão. Mais especificamente, a 21°C, a espuma de poliuretano de AR tem tipicamente: uma resistência à tração maior do que cerca de 10, alternativamente maior do que cerca de 15, alternativamente de cerca de 10 a cerca de 30, alternativamente de cerca de 12 a cerca de 22 PSI quando testado de acordo com a ASTM D3574-11; rasgos graves de cerca de 175,127 (1) a cerca de 3502,54 (20), alternativamente de cerca de 175,127 (1) a cerca de 1751,27 (10), alternativamente de cerca de 350,254 (2) a cerca de 875,634 (5), Newton/m (libras por polegada (“PPI”)) quando testadas de acordo com a ASTM D3574-11; um alongamento maior do que cerca de 70, alternativamente maior do que cerca de 75, alternativamente de cerca de 70 a cerca de 300, alternativamente de cerca de 70 a cerca de 100, alternativamente de cerca de 75 a cerca de 90% quando testado de acordo com a ASTM D3574-11; uma deflexão da força de indentação de 25% (25% IFD) de cerca de 10 a cerca de 80, alternativamente de cerca de 0,5 (25) a cerca de 0,7 (35), psi (lbs/50 in2) em uma amostra de teste de quatro polegadas de espessura quando testada de acordo com a ASTM D3574-11; uma deflexão da força de indentação de 65% (65% IFD) de cerca de 0,6 (30) a cerca de 2 (100), alternativamente de cerca de 1,4 (70) a cerca de 1,8 (90), psi (lbs/50 in2) em uma amostra de teste de quatro polegadas de espessura quando testada de acordo com a ASTM D3574-11; uma resiliência de cerca de 45 a cerca de 70, alternativamente de cerca de 48 a cerca de 60, alternativamente de cerca de 49 a cerca de 55%, quando testado de acordo com a ASTM D3574-11.
[0022] Em relação à porosidade e ao fluxo de ar, a espuma de poliuretano de AR exibe tipicamente excelente fluxo de ar quando medida para porosidade de acordo com um teste de fluxo de ar Frazier definido em ASTM D3574/D737. O teste de fluxo de ar Frazier mede a facilidade com que o ar passa através das espumas flexíveis de poliuretano. O teste de fluxo de ar consiste em fixar uma amostra em uma câmara aberta e criar um diferencial de pressão de ar constante específico. O valor do fluxo de ar é a taxa de fluxo de ar, em pés cúbicos por minuto por pé quadrado, requerido para manter o diferencial de pressão de ar constante. O artigo de espuma flexível de poliuretano tem tipicamente um valor de fluxo de ar maior do que cerca de 909 (50), alternativamente de cerca de 909 (50) a cerca de 4545 (250), alternativamente de cerca de 1361 (75) a cerca de 3636 (200) m3/h*m2 (cfm/ft2).
[0023] A espuma de poliuretano de AR compreende o produto de reação de um isocianato e um componente reativo a isocianato. O isocianato e o componente reativo a isocianato são coletivamente referidos como um sistema de poliuretano. Tipicamente, o sistema de poliuretano é provido em dois ou mais componentes discretos, tais como o isocianato e o componente reativo a isocianato (ou resina), isto é, como um sistema de dois componentes (ou 2K), que é descrito adicionalmente abaixo. Deve ser verificado que a referência ao isocianato e ao componente reativo a isocianato, como aqui usado, é meramente para fins de estabelecer um ponto de referência para a colocação dos componentes individuais do sistema de poliuretano, e para estabelecer uma base de partes por peso. Como tal, não deve ser entendido como limitante da presente descrição a apenas um sistema 2K. Por exemplo, os componentes individuais do sistema de poliuretano podem ser mantidos distintos um do outro.
[0024] O isocianato pode incluir um ou mais tipos diferentes de isocianato. Isto é, uma mistura de diferentes isocianatos (por exemplo, uma mistura de di-isocianato de difenilmetano (MDI) e di-isocianatos de difenilmetano poliméricos (PMDI) pode ser reagido com o componente reativo a isocianato. Os isocianatos adequados para os fins da presente invenção incluem, mas não estão limitados a isocianatos alifáticos e aromáticos. Em várias formas de realização, o isocianato é selecionado do grupo de di-isocianatos de difenilmetano (MDIs), di-isocianatos de difenilmetano poliméricos (PMDIs), di-isocianatos de tolueno (TDIs), di- isocianatos de hexametileno (HDIs), di-isocianatos de isoforona (IPDIs) e combinações dos mesmos.
[0025] O isocianato pode incluir um pré-polímero de isocianato. O pré-polímero de isocianato é tipicamente um produto da reação de um isocianato e um poliol e/ou uma poliamina. O isocianato usado no pré- polímero pode ser qualquer isocianato como descrito acima. O poliol usado para formar o pré-polímero é tipicamente selecionado a partir do grupo de etilenoglicol, dietilenoglicol, propilenoglicol, dipropileno glicol, butanodiol, glicerol, trimetilolpropano, trietanolamina, pentaeritritol, sorbitol, biopolióis e combinações dos mesmos. A poliamina usada para formar o pré-polímero é tipicamente selecionada a partir do grupo de etilenodiamina, toluenodiamina, diaminodifenilmetano e polifenileno polimetileno poliaminas, aminoálcoois e combinações dos mesmos. Exemplos de aminoálcoois adequados incluem etanolamina, dietanolamina, trietanolamina e combinações dos mesmos.
[0026] Isocianatos específicos que podem ser usados para preparar espuma de poliuretano de AR incluem, mas não estão limitados a, di- isocianato de tolueno; 4,4’-difenilmetano di-isocianato; m-fenileno di- isocianato; 1,5-naftaleno di-isocianato; 4-cloro-l; 3-fenileno di-isocianato; tetrametileno di-isocianato; hexametileno di-isocianato; 1,4-diciclo-hexila di- isocianato; 1,4-ciclohexila di-isocianato, 2,4,6-toluileno tri-isocianato, 1,3-di- isopropilfenileno-2,4-di-isocianato; 1-metil-3,5-dietilfenileno-2,4-di-isocianato: 1,3,5-trietilfenileno-2,4-di-isocianato; 1,3,5-tri-isopropilideno- fenileno-2,4-di-isocianato; 3,3’-dietil-bisfenil-4,4’-di-isocianato; 3,5,3’,5’- tetraetil-difenilmetano-4,4’-di-isocianato; 3,3’,5’-tetra- isoisopropildifenilmetano-4,4’-di-isocianato; 1-etil-4-etoxi-fenil-2,5-di-isocianato; 1,3,5-trietilbenzeno-2,4,6-tri-isocianato; 1-etil-3,5-di-isopropil benzeno-2,4,6-tri-isocianato e 1,3,5-tri-isopropil benzeno-2,4,4-tri-isocianato. A espuma de poliuretano de AR também pode ser preparada a partir de di- isocianatos aromáticos ou isocianatos tendo um ou dois arila, alquila, aralqui ou alcóxi em que pelo menos um destes substituintes tem pelo menos dois átomos de carbono. A espuma de poliuretano de AR também pode ser preparada a partir de di-isocianatos ou isocianatos aromáticos tendo um ou dois substituintes arila, alquila, aralquila ou alcóxi em que pelo menos um destes substituintes tem pelo menos dois átomos de carbono.
[0027] Em várias formas de realização, o isocianato compreende, consiste essencialmente em, ou consiste em MDI. Em uma forma de realização, a espuma de poliuretano de AR da presente descrição inclui o produto de reação apenas de MDI e o componente reativo a isocianato. Esta forma de realização é substancialmente livre de isocianatos adicionais (compreende <1% por peso). Ou seja, apenas MDI é usado para formar a espuma de poliuretano de AR desta forma de realização.
[0028] No entanto, em outras formas de realização, podem ser usados isocianatos adicionais (para além do di-isocianato de tolueno) para formar a espuma de poliuretano de AR. Por exemplo, em uma forma de realização o isocianato compreende, consiste essencialmente em, ou consiste em uma mistura de MDI/PMDI e TDI.
[0029] Isocianatos adequados estão comercialmente disponíveis pela BASF Corporation de Florham Park, NJ sob o nome comercial LUPRANATE®.
[0030] O componente reativo a isocianato compreende um primeiro e um segundo poliéter poliol. Tipicamente, o primeiro e segundo poliéteres polióis são formados através de alcoxilação e incluem uma pluralidade de grupos alquilenoxi. O termo grupo alquilenoxi descreve um mer, ou unidade. O grupo alquilenoxi é a unidade que resulta da polimerização do óxido de alquileno. A pluralidade de cadeias laterais poliméricas tipicamente inclui grupos alquilenoxi selecionados do grupo de grupos etilenoxi, grupos propilenoxi, grupos butilenoxi e combinações dos mesmos. A quantidade de grupos alquilenoxi nos poliéteres polióis é referenciada em partes por peso, com base no peso total dos grupos alquilenoxi usados para formar o poliéter poliol. A pluralidade de grupos alquilenoxi pode ser arranjada para formar poliéteres polióis que são descritos como polióis tendo grupos alquilenoxi aleatórios (que formam segmentos hetéricos), polímeros tendo grupos alquilenoxi repetidos, e polímeros tendo grupos alquilenoxi bloqueados. A pluralidade de cadeias laterais poliméricas tem coberturas de extremidade de alcoxila selecionados a partir do grupo de coberturas de extremidade de etilenoxi, coberturas de extremidade de propilenoxi, coberturas de extremidade de butilenoxi e combinações dos mesmos. A quantidade de coberturas de extremidade de alquilenoxi nos poliéteres polióis é referenciada em por cento (%), com base no número total de coberturas de extremidade em uma amostra do poliéter poliol particular. Por exemplo, se o primeiro poliéter poliol compreender 95% de coberturas de extremidade de propilenoxi, com base no número total de coberturas de extremidade, 95% das coberturas de extremidade em uma amostra do primeiro poliéter poliol terminam com um grupo hidroxila secundário formado a partir de óxido de propileno.
[0031] O primeiro poliéter poliol tem um peso molecular médio ponderal de cerca de 3.500 a cerca de 8.000, alternativamente de cerca de 4.000 a cerca de 6.000 g/mol e um número de hidroxila de cerca de 20 a cerca de 40, alternativamente de cerca de 25 para cerca de 35 mg KOH/g. O primeiro poliéter poliol é tipicamente um triol. Quando o primeiro poliéter poliol é um triol, o primeiro poliéter poliol tem três cadeias laterais poliméricas. O primeiro poliéter poliol tem tipicamente uma pluralidade de cadeias laterais poliméricas compreendendo segmentos hetéricos formados a partir de monômeros de oxialquileno e uma pluralidade de coberturas de extremidade conectadas à pluralidade de segmentos hetéricos. Isto é, o primeiro poliéter poliol tipicamente tem cadeias laterais hetéricas que são cobertas na extremidade. Em uma forma de realização, o primeiro poliéter poliol tem cadeias laterais hetéricas cobertas na extremidade com coberturas de extremidade de propilenoxi, isto é, o primeiro poliéter poliol é um poliéter poliol hetérico coberto com coberturas de extremidade de propilenoxi. O primeiro poliéter poliol compreende tipicamente de cerca de 3,5 a cerca de 25, alternativamente de cerca de 5 a cerca de 25, alternativamente de cerca de 5 a cerca de 15 partes por peso de unidades propilenoxi, com base no peso total do primeiro poliéter poliol. O primeiro poliéter poliol compreende tipicamente mais do que cerca de 80, alternativamente maior do que cerca de 85, alternativamente maior do que cerca de 90, alternativamente maior do que cerca de 95, alternativamente maior do que cerca de 98, alternativamente maior do que cerca de 99, alternativamente cerca de 100% de coberturas de extremidade de propilenoxi. Em várias formas de realização, as coberturas de extremidade do primeiro poliéter poliol compreendem de cerca de 3,5 a cerca de 20, alternativamente de cerca de 5 a cerca de 15, partes por peso de unidades de propilenoxi com base em um peso total de unidades de alquilenoxi usadas para formar o primeiro poliéter poliol. Em uma forma de realização típica, o primeiro poliéter poliol tem cerca de 100% de coberturas de extremidade de propilenoxi. Mais especificamente, por “cerca de” 100% de coberturas de extremidade de propilenoxi, pretende-se que todo a cobertura destinada do primeiro poliéter poliol seja cobertura de propilenoxi, com qualquer cobertura de não propilenoxi resultante de vestígios de outros óxidos de alquileno ou outras impurezas. Como tal, a cobertura é tipicamente 100% de propilenoxi, mas pode ser ligeiramente inferior, tal como pelo menos 99% de cobertura de óxido de propileno, dependendo das variáveis do processo e da presença de impurezas durante a produção do primeiro poliéter poliol. O limite de cerca de 100% de cobertura de propilenoxi provê substancialmente (cerca de 100%) todos os grupos hidroxila secundários, que reagem tipicamente mais lentamente do que os grupos hidroxila primários. O primeiro poliéter poliol com cerca de 100% de cobertura de extremidade de propilenoxi tipicamente também reage mais lentamente do que um poliol que tem uma cobertura de extremidade de etilenoxi, enquanto que o poliol com coberto na extremidade com propilenoxi é estericamente impedido.
[0032] Em uma forma de realização preferida, o primeiro poliéter poliol é um triol que inclui três cadeias laterais compreendendo uma cobertura de extremidade do segmento hetérico de etilenoxi/propilenoxi com um bloco/segmento de propilenoxi.
[0033] O segundo poliéter poliol é diferente do primeiro poliéter poliol. O segundo poliéter poliol tem um peso molecular médio ponderal de cerca de 2.000 a 6.000, alternativamente de cerca de 4.000 a cerca de 6.000 g/mol e um número de hidroxila de cerca de 20 a cerca de 56, alternativamente de cerca de 20 a cerca de 40 mg KOH/g. O segundo poliéter poliol é tipicamente um triol. Em algumas formas de realização, o segundo poliéter poliol tem uma pluralidade de blocos internos formados a partir de monômeros de oxialquileno e uma pluralidade de coberturas de extremidade conectadas à pluralidade de blocos internos. O segundo poliéter poliol tem tipicamente mais do que cerca de 15, alternativamente mais do que cerca de 20, alternativamente mais do que cerca de 25, partes por peso de unidades de etilenoxi, com base no peso total do segundo poliéter poliol. O segundo poliéter poliol tem tipicamente mais do que 80% de coberturas de extremidade de etilenoxi, alternativamente cerca de 100% de coberturas de extremidade de etilenoxi. Em uma forma de realização típica, o segundo poliéter poliol tem cerca de 100% de coberturas de extremidade de etilenoxi. Mais especificamente, por “cerca de” 100% das coberturas de extremidade de etilenoxi, significa que toda cobertura destinada do segundo poliéter poliol é coberturas de etilenoxi, com qualquer cobertura de não etilenoxi resultante de quantidades de vestígios de outros óxidos de alquileno ou outras impurezas. Como tal, a cobertura é tipicamente 100% de etilenoxi, mas pode ser ligeiramente inferior, tal como pelo menos 99% de cobertura de óxido de etileno, dependendo das variáveis do processo e da presença de impurezas durante a produção do segundo poliéter poliol. A cobertura de cerca de 100% de etilenoxi provê substancialmente (cerca de 100%) todos os grupos hidroxila primários, que tipicamente reagem mais rapidamente do que os grupos hidroxila secundários. O segundo poliéter poliol tendo cerca de 100% de cobertura de etilenoxi também reage tipicamente mais rápido do que um poliol com cobertura de propilenoxi, na medida em que um poliol com cobertura de propilenoxi é estericamente articulado.
[0034] Os primeiros e segundos poliéteres polióis adequados estão comercialmente disponíveis pela BASF Corporation de Florham Park, NJ sob o nome comercial PLURACOL®.
[0035] O primeiro poliéter poliol está presente no componente reativo a isocianato em uma quantidade maior do que cerca de 5, alternativamente maior do que cerca de 10, alternativamente em uma quantidade de cerca de 10 a cerca de 35, partes por peso com base no peso total do componente reativo a isocianato. O segundo poliéter poliol está presente no componente reativo a isocianato em uma quantidade de menos que cerca de 80, alternativamente menos que cerca de 70, alternativamente menos que cerca de 60, alternativamente menos que cerca de 50, partes por peso com base no peso total do componente reativo a isocianato. Notavelmente, o primeiro poliéter poliol e o segundo poliéter poliol podem estar presentes no componente reativo a isocianato em uma razão por peso de cerca de 1:15 a cerca de 1:3, alternativamente de cerca de 1:10 a cerca de 1:2.
[0036] Em certas formas de realização, o componente reativo a isocianato compreende adicionalmente um poliol de enxerto, que denota sólidos poliméricos dispersos quimicamente enxertados a um poliol carreador. O poliol de enxerto é diferente do primeiro e segundo poliéteres polióis. O poliol de enxerto do componente reativo a isocianato compreende um poliol carreador e partículas de estireno e acrilonitrilo copolimerizados, em que as partículas de estireno e acrilonitrilo copolimerizados são dispersadas no poliol carreador, como definido mais detalhadamente abaixo. Tipicamente, o poliol carreador do poliol de enxerto é um poliéter poliol. O poliol de enxerto tem tipicamente uma funcionalidade de cerca de 2 a cerca de 4, mais tipicamente de cerca de 2,5 a cerca de 3,5.
[0037] Tipicamente, o poliol carreador do poliol de enxerto é um poliéter poliol. O poliol carreador pode ser qualquer poliéter poliol conhecido na técnica e, de preferência, serve como uma fase contínua para as partículas de estireno-acrilonitrila copolimerizadas dispersadas. Isto é, as partículas de estireno-acrilonitrila copolimerizadas são dispersadas no poliol carreador para formar uma dispersão, isto é, para formar o poliol de enxerto. Em certas formas de realização, o poliol carreador é um polietertriol com um peso molecular médio ponderal de cerca de 700 a cerca de 20.000, alternativamente de cerca de 1.000 a cerca de 6.000, alternativamente de cerca de 2.000 a cerca de 5.000, g/mol. O poliol carreador tem tipicamente o peso molecular de modo a prover a espuma de poliuretano de AR com flexibilidade e uma densidade desejada, como descrito em maior detalhe abaixo. O peso molecular do poliol carreador tipicamente provê células de formato irregular de tamanho aleatório, por exemplo, células que diferem em tamanho e formato das células vizinhas.
[0038] As partículas de estireno e acrilonitrilo copolimerizados são dispersadas no poliol carreador em uma quantidade de cerca de 30 a cerca de 60, alternativamente de cerca de 40 a cerca de 55, mais alternativamente de cerca de 42 a cerca de 50, alternativamente cerca de 45 partes por peso de partículas com base em 100 partes por peso do poliol carreador.
[0039] Os polióis de enxerto adequados estão comercialmente disponíveis pela BASF Corporation de Florham Park, NJ sob o nome comercial PLURACOL®.
[0040] Sem pretender ser limitado pela teoria, o poliol de enxerto está tipicamente presente no componente reativo a isocianato para prover à espuma de poliuretano de AR uma densidade em corte transversal ótima e para ajustar o nível de sólidos da espuma de poliuretano de AR. O poliol de enxerto também contribui tipicamente para a processabilidade e dureza da espuma de poliuretano de AR. O poliol de enxerto permite também a abertura ótima da célula durante a produção da espuma de poliuretano de AR, sem ter quaisquer efeitos adversos na resiliência da espuma de poliuretano de AR. Adicionalmente, acredita-se que o poliol de enxerto afeta o retardamento da chama da espuma de poliuretano de AR da presente invenção.
[0041] Quando presente, o poliol de enxerto está presente no componente reativo a isocianato em uma quantidade maior que cerca de 5, alternativamente maior que cerca de 10, alternativamente de cerca de 20 a cerca de 40, alternativamente de cerca de 25 a 35, partes por peso com base no peso total do componente reativo a isocianato. O poliol carreador do poliol de enxerto pode compreender o polietertriol ilustrado e descrito acima. Adicionalmente, o poliol de enxerto tem um número de hidroxila de cerca de 10 a cerca de 60, alternativamente de cerca de 15 a cerca de 40, alternativamente de cerca de 15 a cerca de 30 mg de KOH/g. Adicionalmente, o poliol de enxerto tem uma viscosidade de cerca de 1.000 a cerca de 7.000 centipoise a 25°C, o que permite eficiências de processamento tais como facilidade de mistura de componentes, contribuindo assim para a rentabilidade da produção da espuma de poliuretano de AR.
[0042] O componente reativo a isocianato também pode incluir outros polióis para além do primeiro e segundo poliéteres polióis, bem como o poliol de enxerto descrito acima. Estes podem incluir poliéster polióis ou poliamina polióis. Os poliésteres polióis podem ser obtidos pela condensação de proporções apropriadas de glicóis e polióis de funcionalidade superior com ácidos policarboxílicos. Ainda outros polióis adequados incluem politioeteres, poliamidas, poliesteramidas, policarbonatos, poliacetais, poliolefinas e polissiloxanos terminados em hidroxila. Outros polióis que podem ser usados incluem dispersões ou soluções de polímeros de adição ou condensação em polióis dos tipos descritos acima. Tais polióis modificados, frequentemente referidos como polióis de polímero, polióis de enxerto ou dispersões de enxerto, podem incluir produtos obtidos pela polimerização IN SITU de um ou mais monômeros de vinila, por exemplo estireno-acrilonitrila, em polióis poliméricos, por exemplo poliéteres polióis, ou pela reação IN SITU entre um poli-isocianato e um composto com funcionalidade amino ou hidróxi, tal como trietanolamina em um poliol polimérico.
[0043] O componente reativo a isocianato pode incluir um extensor de cadeia de aminoálcool. O extensor da cadeia de aminoálcool é tipicamente um aminoálcool higroscópico de peso molecular baixo. Mais especificamente, o extensor da cadeia de aminoálcool tem tipicamente um peso molecular médio ponderal de cerca de 50 a cerca de 500 g/mol, alternativamente de cerca de 75 a cerca de 250 g/mol e uma cadeia principal com cerca de 2 a cerca de 8 átomos de carbono, alternativamente de cerca de 2 a cerca de 6 átomos de carbono. Em várias formas de realização, o extensor da cadeia de aminoálcool é selecionado a partir do grupo de etanolamina, dietanolamina, trietanolamina e misturas das mesmas. Em uma forma de realização, o extensor da cadeia de aminoálcool é dietanolamina. No entanto, deve ser verificado que os extensores de cadeia de aminoálcool, para além daqueles especificamente descritos acima, podem ser usados no componente reativo a isocianato.
[0044] O componente reativo a isocianato pode incluir um copolímero de polidimetilsiloxano hidrolisável. O copolímero de polidimetilsiloxano hidrolisável hidrolisa por exposição à água, que é tipicamente incluída no componente reativo a isocianato. Sem estar preso à teoria, acredita-se que o copolímero de polidimetilsiloxano hidrolisável gera uma espuma que é suficiente para suportar a exotermia criada pela reação entre o TDI e o primeiro e segundo poliéteres polióis, que permite a formação da espuma de poliuretano de AR da descrição em questão. Notavelmente, o copolímero de polidimetilsiloxano hidrolisável não afeta negativamente as propriedades da espuma de poliuretano de AR.
[0045] O componente reativo a isocianato também inclui tipicamente um agente de sopragem. Durante a reação exotérmica do componente reativo a isocianato e do di-isocianato de tolueno, o agente de sopragem promove a liberação de um gás de sopragem que forma vácuos, ou células, espumando o poliuretano. O agente de sopragem da presente descrição pode ser um agente de sopragem físico, um agente de sopragem químico ou uma combinação dos mesmos.
[0046] O agente de sopragem químico reage quimicamente com o di- isocianato de tolueno ou com o componente reativo a isocianato. Exemplos não limitativos de agentes de sopragem químicos que são adequados para os fins da presente descrição incluem ácido fórmico, água e combinações dos mesmos. Um exemplo específico de um agente de sopragem químico que é adequado para os fins da descrição em questão é a água.
[0047] Em uma forma de realização, o agente de sopragem inclui água. A água gera CO2 que espuma o poliuretano e também forma ligações de ureia ou “segmentos duros”. O CO2 que é formado a partir da reação da água e do isocianato pode ser suplementado com a adição de um ou mais agentes de sopragem físicos.
[0048] O agente de sopragem físico não reage quimicamente com o componente reativo a isocianato e/ou com o di-isocianato de tolueno para prover um gás de sopragem. O agente de sopragem físico pode ser um gás ou líquido. O agente de sopragem físico que é líquido normalmente evapora em um gás quando aquecido, e tipicamente retorna a um líquido quando resfriado. Agentes de sopragem físicos adequados para os fins da descrição em questão podem incluir hidrofluorocarbonetos (HFCs), hidrocarbonetos e combinações dos mesmos.
[0049] O componente reativo ao isocianato inclui tipicamente um ou mais catalisadores. O(s) catalisador(es) está(estão) tipicamente presente no componente reativo a isocianato para catalisar a reação exotérmica entre o componente reativo a isocianato e o di-isocianato de tolueno. Deve ser verificado que o catalisador não é tipicamente consumido na reação exotérmica entre o componente reativo a isocianato e o di-isocianato de tolueno. Isto é, o catalisador tipicamente participa, mas não é consumido na reação exotérmica. Exemplos de catalisadores adequados incluem, mas não estão limitados a, catalisadores de gelificação, por exemplo, catalisadores de aminas em dipropilenoglicol; catalisadores de sopragem, por exemplo, bis(dimetilaminoetil)éter em dipropilenoglicol; e catalisadores metálicos, por exemplo, estanho, bismuto, chumbo, etc. Se incluído, o catalisador pode ser incluído em várias quantidades.
[0050] Para além do catalisador, o componente reativo a isocianato pode opcionalmente incluir um ou mais tensoativos. O tensoativo suporta tipicamente a homogeneização do agente de sopragem e dos poliéteres polióis e regula uma estrutura celular da espuma de poliuretano. O tensoativo pode incluir qualquer tensoativo adequado ou misturas de tensoativos conhecidos na técnica. Exemplos não limitativos de tensoativos adequados incluem vários tensoativos de silicone, sais de ácidos sulfônicos, por exemplo, sais de metais alcalinos e/ou de sais de amônia de ácido oleico, ácido esteárico, ácido dodecilbenzeno ou ácido dinaftilmetano-dissulfônico e ácido ricinoleico, estabilizadores de espuma tais como copolímeros de siloxanoxialquileno e outros organopolissiloxanos, alquilfenóis oxietilados, ácidos graxos oxietilados, óleos de parafina, óleo de rícino, ésteres de óleo de rícino, e ésteres de ácido ricinoleico e reguladores celulares, tais como parafinas, ácidos graxos e dimetilpolissiloxanos. Se incluído, o agente tensoativo pode ser incluído no componente reativo a isocianato em várias quantidades.
[0051] O componente reativo a isocianato pode incluir opcionalmente um ou mais aditivos. O aditivo pode incluir qualquer aditivo adequado ou misturas de aditivos conhecidos na técnica. Aditivos adequados para fins da presente descrição incluem, mas não estão limitados a, reticulantes, terminadores de cadeia, aditivos de processamento, retardadores de chama, corante, promotores de adesão, antioxidantes, antiespumantes, agentes antiespumantes, removedores de água, peneiras moleculares, sílicas de fumo, estabilizadores de luz ultravioleta, enchimentos, agentes tixotrópicos, silicones, corantes, diluentes inertes e combinações dos mesmos. Se incluído, o aditivo pode ser incluído no componente reativo a isocianato em várias quantidades.
[0052] A descrição em questão provê adicionalmente um método para formação da espuma de poliuretano de AR. O método inclui a etapa de prover o isocianato e a composição reativa a isocianato compreendendo o primeiro e segundo poliéteres polióis, todos os quais são como descritos acima.
[0053] O método também inclui a etapa de reagir o isocianato e a composição reativa a isocianato para formar a espuma de poliuretano de AR. Para formar a espuma de poliuretano de AR da descrição em questão, o isocianato e a composição reativa a isocianato são reagidos a um índice de isocianato de cerca de 80 a cerca de 120, alternativamente de cerca de 90 a cerca de 110, alternativamente de cerca de 95 a cerca de 105. Um índice de isocianato, como é conhecido na técnica, é a razão de grupos NCO no isocianato para os grupos OH nos polióis da composição reativa a isocianato.
[0054] Os exemplos seguintes destinam-se a ilustrar a presente descrição e não devem ser lidos de qualquer forma como limitativos do escopo da presente descrição.
EXEMPLOS
[0055] Exemplos de espumas de poliuretano de AR são formados com polióis A a J, que estão definidos e descritos na Tabela 1 abaixo. Os Exemplos Comparativos de espumas de poliuretano de AR são formados com Polióis C-A, C-B e C-C, que também estão definidos e descritos na Tabela 1 abaixo. As espumas de poliuretano de AR moldadas definidas e descritas nas Tabelas 2 e 3 adicionalmente abaixo utilizam polióis cobertos na extremidade com PO de peso molecular relativamente elevado definidos na Tabela 1 abaixo, em vez de polióis cobertos com EO, que são requeridos para produzir espuma de poliuretano de AR. TABELA 1 (Primeiros Polióis Exemplares)
Figure img0001
1- Glicerina 2 – Dipropilenoglicol 3 - Trimetilpropano
[0056] Referindo-se agora às Tabelas 2 e 3, os Exemplos 1 a 10 são descritos. Os exemplos 1 a 10 são espumas de poliuretano de AR formadas de acordo com a presente descrição. A quantidade e o tipo de cada componente usado para formar cada Exemplo é indicado nas Tabelas 2 e 3 com todos os valores em partes por peso, com base em 100 partes por peso do Componente Reativo a Isocianato. TABELA 2
Figure img0002
Figure img0003
[0057] Os polióis A a E estão descritos na Tabela 1.
[0058] O poliol K é um poliol coberto com EO.
[0059] O poliol L é um poliol de enxerto.
[0060] O catalisador A é dietanolamina.
[0061] O catalisador B é uma solução de 33% por peso de trietilenediamina e 67% por peso de dipropilenoglicol.
[0062] O catalisador C é 70% de éter bis(2-dimetilaminoetil) diluído com 30% de dipropilenoglicol.
[0063] O tensoativo A é um copolímero de silicone glicol.
[0064] O isocianato é di-isocianato de tolueno (TDI). TABELA 3
Figure img0004
*Exemplos 9a e 9b são exemplos de referência.
[0065] Todos os componentes da Tabela 3 estão descritos na Tabela 1 e em referência à Tabela 2.
[0066] Referindo-se agora à Tabela 4, os Exemplos Comparativos 1 e 2 estão descritos. Os Exemplos Comparativos 1 e 2 são espumas de poliuretano de AR que não são formadas de acordo com a presente descrição, e estão incluídas para fins comparativos. A quantidade e o tipo de cada componente usado para formar estes exemplos comparativos está indicado na Tabela 4 com todos os valores em partes por peso, com base em 100 partes por peso do Componente Reativo a Isocianato.TABELA 4
Figure img0005
[0067] Os exemplos 1 a 10 e os Exemplos Comparativos 1 e 2 são testados para densidade (g/cm3), resistência à tração (PSI), alongamento (%), rasgos graves (N/m) (ppi), IFD (%) e resiliência (%). (Todas as principais propriedades de desempenho para a espuma de poliuretano de AR). Surpreendentemente, quando o poliol K, que é coberto na extremidade com EO, é parcialmente deslocado com polióis A-I, que são poliéteres polióis de maior peso molecular que têm cadeias hetéricas em PO/EO e coberturas de extremidade em PO, no Componente Reativo a Isocianato de AR, os polióis A-I podem ser utilizados no Componente Reativo a Isocianato de AR a uma carga de até 30% por peso, com base em 100 partes por peso do Componente Reativo a Isocianato de AR sem afetar negativamente as propriedades de desempenho das espumas de poliuretano de AR formadas a partir do mesmo.No entanto, quando o poliol K, que é coberto na extremidade com EO, é parcialmente deslocado com polióis comparativos C-A, C-B e C-C, que são poliéteres polióis de peso molecular inferior com cadeias hetéricas em PO/EO e coberturas de extremidade em PO, em um Componente Reativo a Isocianato de AR, esses polióis comparativos só poderiam ser utilizados no Componente Reativo a Isocianato de AR a uma carga de até 5% por peso, com base em 100 partes por peso do Componente Reativo a Isocianato de AR sem sacrificar as propriedades de desempenho nas espumas de poliuretano de AR formadas a partir do mesmo.
[0068] Por exemplo, a Tabela 5 demonstra as propriedades de desempenho do Poliuretano de AR do Exemplo 6b, que é formado com um Componente Reativo a Isocianato de AR, incluindo Poliol F, em uma quantidade de 20% por peso, com base em 100 partes por peso do Componente Reativo a Isocianato de AR (20% de poliol K é deslocado). A Tabela 5 também demonstra as propriedades de desempenho dos Exemplos Comparativos 1 e 2. O Exemplo Comparativo 1 é formado com um Componente Reativo a Isocianato de AR, incluindo Poliol C-A, em uma quantidade de apenas 5% por peso, com base em 100 partes por peso do Componente Reativo a Isocianato de AR (apenas 5% do poliol K é deslocado). O Exemplo Comparativo 2 é formado com um Componente Reativo a Isocianato de AR incluindo 78% de Poliol K, com base em 100 partes por peso do Componente Reativo a Isocianato de AR (nada do Poliol K é deslocado). O Exemplo 6b da Tabela 5 demonstra que o Poliol K, que é coberto na extremidade com EO, pode ser parcialmente deslocado com 20% de Poliol F, que tem um peso molecular relativamente elevado (5500 g/mol) e é coberto na extremidade com PO, para formar espuma de AR moldada que exibe excelentes propriedades de desempenho. Em contraste, o Exemplo Comparativo 1 demonstra que não mais do que 5% de Poliol K pode ser substituído por poliol C-A (3000 g/mol) para formar espuma de AR moldada que exibe excelentes propriedades de desempenho. O Exemplo Comparativo 2 é um exemplo de controle de espuma de poliuretano de AR que exibe excelentes propriedades de desempenho.TABELA 5
Figure img0006
[0069] Adicionalmente, no que se refere aos sistemas de espuma de poliuretano de AR de chapa (em oposição aos sistemas de espuma de poliuretano de AR moldadas que são descritos nos Exemplos acima), um primeiro poliol (como é demonstrado na Tabela 1 acima) pode ser utilizado em um Componente reativo a Isocianato de AR para substituir o poliol K, que é coberto na extremidade com EO. O primeiro poliol é um poliol coberto na extremidade com PO de peso molecular relativamente elevado, exemplos dos quais são descritos na Tabela 1. Referindo-se agora à Tabela 6, quando o Poliol K é parcialmente deslocado com os polióis cobertos na extremidade com PO de peso molecular relativamente elevado (o primeiro poliol), geralmente é observada uma janela de processamento mais ampla para catalisadores de estanho.TABELA 6
Figure img0007
[0070] Na Tabela 6 acima, a primeira coluna representa a quantidade de poliol K tipicamente requerida para fazer uma espuma de AR tendo propriedades físicas adequadas. A segunda coluna representa a quantidade de poliol K requerida para fazer com que a espuma de poliuretano de AR tenha propriedades físicas adequadas da invenção objeto. A terceira coluna representa uma faixa de catalisadores de estanho que podem ser usados com a quantidade de poliol K definida na segunda coluna para fazer um poliuretano de AR de acordo com a invenção objeto. Mais especificamente, “+” representa uma faixa mais ampla de catalisadores de estanho que podem ser usados para obter uma espuma de poliuretano de AR com propriedades físicas adequadas, enquanto um “-” representa uma faixa mais restrita de catalisadores de estanho que podem ser usados para obter uma espuma de poliuretano de AR com propriedades físicas adequadas. Quanto mais ampla a faixa de catalisadores de estanho que podem ser usados, mais robusto é o método para fabricação da espuma de poliuretano de AR. Como tal, um “+” é positivo e um “-” é negativo. Geralmente, a espuma de poliuretano de AR da invenção objeto pode ser feita com poliol não coberto com EO (menos poliol coberto com EO, isto é, Poliol K) e com maiores variações na quantidade de catalisador de estanho usado.

Claims (13)

1. Espuma de poliuretano de alta resiliência, caracterizada pelo fato de que compreende um produto de reação de: (A) um isocianato; e (B) um componente reativo a isocianato que compreende: i. um primeiro poliéter poliol tendo um peso molecular médio ponderal de 3.500 a 8.000 g/mol e presente em uma quantidade maior do que 5 partes por peso com base no peso total do dito componente reativo a isocianato, o dito primeiro poliéter poliol compreendendo: a. de 3,5 a 25 partes por peso de unidades de etilenoxi, com base no peso total de unidades de alquilenoxi usadas para formar o dito primeiro poliéter poliol; e b. maior do que 95% de coberturas de extremidade de propilenoxi com base em um número total de coberturas de extremidade presentes no dito primeiro poliéter poliol, em que as ditas coberturas de extremidade compreendem de 3,5 a 20 partes por peso de unidades de propilenoxi com base no peso total de unidades de alquilenoxi usadas para formar o dito primeiro poliéter poliol; e ii. um segundo poliéter poliol, diferente do dito primeiro poliéter poliol, tendo um peso molecular médio ponderal de 2.000 a 6.000 g/mol e presente em uma quantidade menor do que 80 partes por peso com base no peso total do componente reativo a isocianato, o dito segundo poliéter poliol compreendendo 100% de coberturas de extremidade de etilenoxi com base em um número total de coberturas de extremidade presentes no dito segundo poliéter poliol; iii. um poliol de enxerto, em que o primeiro e o segundo poliol são reagidos a um índice de isocianato de 80 a 120, em que a dita espuma de poliuretano de alta resiliência tem uma resiliência de 45 a 70% quando testada de acordo com a ASTM D3574-11.
2. Espuma de poliuretano de alta resiliência de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o dito primeiro poliéter poliol tem um peso molecular médio ponderal de 4.000 a 6.000 g/mol.
3. Espuma de poliuretano de alta resiliência de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que o dito primeiro poliéter poliol compreende de 5 a 15 partes por peso de unidades de etilenoxi, com base no peso total de unidades de alquilenoxi usadas para formar o dito primeiro poliéter poliol.
4. Espuma de poliuretano de alta resiliência de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que o dito primeiro poliéter poliol compreende mais do que 99% de coberturas de extremidade de propilenoxi com base em um número total de coberturas de extremidade presentes no dito primeiro poliéter poliol, preferencialmente em que o dito primeiro poliéter poliol compreende 100% de coberturas de extremidade de propilenoxi com base em um número total de coberturas de extremidade presentes no dito primeiro poliéter poliol, mais preferencialmente em que o dito primeiro poliéter poliol é definido adicionalmente como um poliéter poliol hetérico coberto com coberturas de extremidade de propileneoxi.
5. Espuma de poliuretano de alta resiliência de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que as ditas coberturas de extremidade do dito primeiro poliéter poliol compreendem de 5 a 15 partes por peso de unidades de propilenoxi, com base no peso total de unidades de alquilenoxi usadas para formar o dito primeiro poliéter poliol.
6. Espuma de poliuretano de alta resiliência de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que o dito primeiro poliol está presente no dito componente reativo a isocianato em uma quantidade de 10 a 35 partes por peso com base no peso total do dito componente reativo a isocianato.
7. Espuma de poliuretano de alta resiliência de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que o dito segundo poliéter poliol tem um peso molecular médio ponderal de 4.000 a 6.000 g/mol.
8. Espuma de poliuretano de alta resiliência de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que o dito segundo poliéter poliol está presente no dito componente reativo a isocianato em uma quantidade menor do que 60 partes por peso com base no peso total do dito componente reativo a isocianato.
9. Espuma de poliuretano de alta resiliência de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que o dito primeiro poliéter poliol e o dito segundo poliéter poliol estão presentes no dito componente reativo a isocianato em uma razão de peso de 1:10 a 1:2, preferencialmente em que o dito componente reativo a isocianato compreende adicionalmente um poliol de enxerto que inclui estireno e acrilonitrila copolimerizados, mais preferencialmente em que o dito poliol de enxerto está presente no dito componente reativo a isocianato em uma quantidade de 20 a 40 partes por peso com base no peso total do dito componente reativo a isocianato.
10. Espuma de poliuretano de alta resiliência de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que o dito isocianato compreende di-isocianato de tolueno ou em que o dito isocianato compreende di-isocianato de difenilmetano e/ou di-isocianato de difenilmetano polimérico.
11. Espuma de poliuretano de alta resiliência de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que tem um fator de sustentação maior do que 2 quando testada de acordo com a ASTM D3574.
12. Método para formar uma espuma de poliuretano de alta resiliência, caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de: prover um isocianato; prover um componente reativo a isocianato que compreende: i. um primeiro poliéter poliol tendo um peso molecular médio ponderal de 3.500 a 8.000 g/mol e presente em uma quantidade maior do que 5 partes por peso com base no peso total do componente reativo a isocianato, o primeiro poliéter poliol compreendendo: a. de 3,5 a 25 partes por peso de unidades de etilenoxi, com base no peso total de unidades de alquilenoxi usadas para formar o primeiro poliéter poliol; e b. maior do que 95% de coberturas de extremidade de propilenoxi com base em um número total de coberturas de extremidade presentes no primeiro poliéter poliol, em que as coberturas de extremidade compreendem de 3,5 a 20 partes por peso de unidades de propilenoxi com base no peso total de unidades de alquilenoxi usadas para formar o primeiro poliéter poliol; e ii. um segundo poliéter poliol, diferente do primeiro poliéter poliol, tendo um peso molecular médio ponderal de 2.000 a 6.000 g/mol e presente em uma quantidade menor do que 80 partes por peso com base no peso total do componente reativo a isocianato, o segundo poliéter poliol compreendendo 100% de coberturas de extremidade de etilenoxi com base em um número total de coberturas de extremidade presentes no segundo poliéter poliol; iii. um poliol de enxerto, em que o primeiro e o segundo poliol são reagidos a um índice de isocianato de 80 a 120, reagir o isocianato e o componente reativo a isocianato para formar a espuma de poliuretano de alta resiliência; em que a espuma de poliuretano de alta resiliência tem uma resiliência de 45 a 70% quando testada de acordo com a ASTM D3574-11.
13. Método de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o primeiro poliol está presente no componente reativo a isocianato em uma quantidade de 15 a 30 partes por peso e/ou o segundo poliéter poliol está presente no componente reativo a isocianato em uma quantidade menor do que 60 partes por peso, com todas as partes por peso com base no peso total do componente reativo a isocianato.
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