CN100556930C - 新泡沫调节剂，由其制备的泡沫材料和制备泡沫材料的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及可用于制备软质泡沫材料的新泡沫调节剂。这些新泡沫调节剂改善了加工性，并且提高了所得软质泡沫材料的性能。本发明还涉及制备这些软质泡沫材料的方法以及得到的泡沫材料。

Description

新泡沫调节剂，由其制备的泡沫材料和制备泡沫材料的方法
发明背景
本发明涉及可用于制备软质泡沫材料的新泡沫调节剂。这些新泡沫调节剂改善加工性，并提高所得软质泡沫材料的性能。本发明还涉及制备这些软质泡沫材料的方法以及所得的泡沫材料。
目前，泡沫材料的块料生产设备需要有效地生产各种类型、品级和性能特征的优质泡沫材料。对于在生产中具有该多样性的单个设备，通常要需使用几种不同的多元醇、表面活性剂、催化剂、加工助剂、特殊的添加剂和多异氰酸酯。显然，各种不同的组分需要单独的储存和传送系统，结果增加了设备成本和复杂性。还增加了组分之间交叉污染和配方出错的可能性。
当异氰酸酯-活性混合物包含少量一种或多种低分子量增链剂、交联剂或相容剂和少量一种或多种高分子量多元醇时，通常可以改进或简化各种类型和品级的软质聚氨酯泡沫材料的制备。这些组分对于泡沫加工产生有利的影响，但是常对某些泡沫性能造成有害的影响，例如降低了孔隙率，增加了压缩变定。泡沫孔隙率的降低对于在异氰酸酯指数接近100和大于100下制备的软质块料泡沫材料尤其不利。能够改进各种类型和品级的块料泡沫材料的生产和性能的单一调节剂混合物将是对工业有价值的添加剂。
能够抵抗相分离的含有高分子量和低分子量多元醇的组合物是已知的，并在美国专利3993576中进行了描述。这些组合物包含：(A)易于相分离的不溶性混合物，其包含(1)约50重量％至95重量％的高分子量多元醇和(2)约5重量％至50重量％的低分子量多元醇；(B)用于为两个组分之一的(A)的增溶剂，(B)的含量较小但是有效的，使得整个组合物是相稳定的。适合的高分子量多元醇是其中大部分氧化烯基不是氧乙烯基的多元醇。增溶剂包含丙二醇衍生物和/或丁二醇衍生物。
美国专利4385133描述了多元醇和增充剂的一种特定组合，结果得到多元醇和增链剂的均匀的单相混合物。具体地，多元醇组分是包含以下物质的混合物：(a)平均官能度为2-4、分子量约为3000-10000且含有至少23重量％的环氧乙烷残基的聚氧丙烯聚氧乙烯多元醇；(b)平均官能度为2-4、分子量约为750-2000且含有至少45重量％的环氧乙烷的聚氧丙烯聚氧乙烯多元醇。调节(a)和(b)的重量之比，使得脂族二醇增链剂能够完全混溶。该组合被认为能够用于制备聚氨酯，特别是当使用RIM(反应注塑)法时。
美国专利4950694中描述了用于通过自由起发方法在低异氰酸酯指数下生产常规聚氨酯块料泡沫材料的泡沫加工助剂。泡沫加工助剂有助于避免/防止泡沫材料破裂，而不会损害常规软质聚氨酯泡沫材料，特别是软质低密度泡沫材料的开孔结构和高孔隙率的特性。这些泡沫加工助剂包含至少一种交联剂/增链剂和可能的泡孔开孔剂，所述泡孔开孔剂优选是聚环氧乙烷单醇和/或多元醇。合适的交联剂/增链剂的当量重量约小于200，用于加工助剂的合适的单醇和多元醇的环氧乙烷含量大于50重量％。
美国专利4863976和4929646揭示了软质聚氨酯泡沫材料，制备这些软质聚氨酯泡沫材料的方法和合适的含活性氢的组合物。这些软质泡沫材料包含：(a)至少一种含有至少50重量％的氧丙烯单元的高分子量聚酯多元醇或聚醚多元醇，这类聚酯或聚醚多元醇的胺封端衍生物或它们的混合物；(b)有效量的发泡剂；(c)基于每分子中含有至少约4.0个活性氢的起始剂(initiator)或起始剂混合物的高官能聚醚多元醇，其分子量至少约为5000，含有至少约50重量％的氧乙烯单元和足够的氧丙烯单元，足以使组分(c)能够与组分(a)以一定的相对比例相容地存在于反应混合物中，组分(c)的量足以使该泡沫材料的开孔的比例与在无高官能度聚醚多元醇存在下制备的类似泡沫材料相比有适当的提高；(d)至少一种多异氰酸酯。
需要单一添加剂多元醇，该添加剂多元醇能够提高各种类型软质块料泡沫材料的加工和品级范围，并且能够避免孔隙率减小和压缩变定增加之类的泡沫性能的损失。单一添加剂多元醇能够通过避免在块料泡沫材料生产中储存和传送多种组分的需要而提高生产效率。本发明提供一种用于有效生产软质块料泡沫材料的泡沫调节剂。
发明概述
本发明涉及新泡沫调节剂，使用该泡沫调节剂制备软质聚氨酯泡沫材料的方法，以及所得的软质聚氨酯泡沫材料。
在制备密度小于或等于8pcf的软质聚氨酯泡沫材料的方法中，所述方法包括(I)使(1)、(2)和(3)在(4)、(5)和(6)存在下反应：
(1)官能度至少约为2.0的芳族多异氰酸酯组分；
(2)以(2)和(3)的重量为100重量份计，约90-99.8重量份、优选约95-99.7重量份的异氰酸酯-活性组分，该组分包含一种或多种具有2-8个羟基、OH值约为11-280且含有小于30重量％的共聚的氧乙烯(以氧化烯的100重量％为基准计)的聚氧化烯聚醚多元醇；
(3)以组分(2)和(3)的重量为100重量份计，约0.2-10重量份、优选约0.3-5重量份的泡沫调节剂，所述泡沫调节剂包含
(a)以组分(3)的100重量％为基准计，约35重量％至80重量％、优选约40重量％至65重量％的至少一种选自下组的低分子量组分：1，3-丙二醇、1，3-丁二醇、1，4-丁二醇和它们的混合物，
(b)以组分(3)的100重量％为基准计，约20重量％至65重量％、优选约35重量％至60重量％的一种或多种具有2-8个羟基、OH值约为11-280且含有大于约50重量％的共聚的氧乙烯(以氧化烯的100重量％为基准计)的聚醚多元醇；
(4)一种或多种发泡剂；
(5)一种或多种催化剂；
(6)一种或多种表面活性剂。
以存在的所有异氰酸酯组分和所有异氰酸酯-活性组分的量为基准计，该体系的异氰酸酯指数至少为98，优选约为100至120。
在制备软质泡沫材料的方法的另一种方法中，泡沫调节剂(3)可包含：
(a)以所述组合物的100重量％为基准计，约35重量％至75重量％、优选约40重量％至60重量％、更优选约大于50重量％至60重量％的一种或多种选自下组的化合物：1，3-丙二醇、1，3-丁二醇、1，4-丁二醇和它们的混合物；
(b)以所述组合物的100重量％为基准计，约20重量％至60重量％、优选约30重量％至50重量％的一种或多种每分子具有2-8个羟基、OH值约为11-280且含有大于约50重量％的共聚的氧乙烯(以氧化烯的100重量％为基准计)的聚醚多元醇；和
(c)以所述组合物的100重量％为基准计，约5重量％至25重量％、优选约10重量％至20重量％的双丙甘醇。
本发明的另一方面涉及所得的密度小于或等于8pcf的聚氨酯软质泡沫材料。这些软质泡沫材料包含(1)、(2)和(3)在(4)、(5)和(6)存在下反应的产物：
(1)官能度至少约为2.0的芳族多异氰酸酯组分；
(2)以(2)和(3)的重量为100重量份计，约90-99.8重量份、优选约95-99.7重量份的异氰酸酯-活性组分，该组分包含一种或多种具有2-8个羟基、OH值约为11-280且含有小于30重量％的共聚的氧乙烯(以氧化烯的100重量％为基准计)的聚氧化烯聚醚多元醇；
(3)以组分(2)和(3)的重量为100重量份计，约0.2-10重量份、优选约0.3-5重量份的泡沫调节剂，所述泡沫调节剂包含
(a)以组分(3)的100重量％为基准计，约35重量％至80重量％、优选约40重量％至65重量％的至少一种选自下组的低分子量组分：1，3-丙二醇、1，3-丁二醇、1，4-丁二醇和它们的混合物，
(b)以组分(3)的100重量％为基准计，约20重量％至65重量％、优选约35重量％至60重量％的一种或多种具有2-8个羟基、OH值约为11-280且含有大于约50重量％的共聚的氧乙烯(以氧化烯的100重量％为基准计)的聚醚多元醇；
(4)一种或多种发泡剂；
(5)一种或多种催化剂；
(6)一种或多种表面活性剂。
以存在的所有含异氰酸酯的组分和所有异氰酸酯-活性组分的量为基准计，这些泡沫材料的异氰酸酯指数至少为98，优选约为100至120。
在本发明的软质泡沫材料的另一种方式中，泡沫调节剂(3)可包含：
(a)以所述组合物的100重量％为基准计，约35重量％至75重量％、优选约40重量％至60重量％、更优选约大于50重量％至60重量％的一种或多种选自下组的化合物：1，3-丙二醇、1，3-丁二醇、1，4-丁二醇和它们的混合物；
(b)以所述组合物的100重量％为基准计，约20重量％至60重量％、优选约30重量％至50重量％的一种或多种每分子具有2-8个羟基、OH值约为11-280且含有大于约50重量％的共聚的氧乙烯(以氧化烯的100重量％为基准计)的聚醚多元醇；和
(c)以所述组合物的100重量％为基准计，约5重量％至25重量％、优选约10重量％至20重量％的双丙甘醇。
依据本发明，新泡沫调节剂包含：
(a)以所述组合物的100重量％为基准计，约35重量％至75重量％、优选约40重量％至60重量％、更优选约大于50重量％至60重量％的一种或多种选自下组的化合物：1，3-丙二醇、1，3-丁二醇和1，4-丁二醇；
(b)以所述组合物的100重量％为基准计，约20重量％至60重量％、优选约30重量％至50重量％的一种或多种每分子具有2-8个羟基、OH值约为11-280且含有大于约50重量％的共聚的氧乙烯(以氧化烯的100重量％为基准计)的聚醚多元醇；和
(c)以所述组合物的100重量％为基准计，约5重量％至25重量％、优选约10重量％至20重量％的双丙甘醇。
发明详述
在软质聚氨酯泡沫材料和制备本发明的软质泡沫材料的方法中，所得的软质泡沫材料的密度通常小于或等于8pcf，优选小于或等于6pcf。
聚氨酯泡沫材料包括(1)、(2)和(3)在(4)、(5)和(6)的存在下反应的产物：(1)芳族多异氰酸酯组分；(2)包含一种或多种聚氧化烯聚醚多元醇的异氰酸酯-活性组分；(3)泡沫调节剂；(4)一种或多种发泡剂；(5)一种或多种催化剂和(6)一种或多种表面活性剂。NCO基的相对量应该使异氰酸酯指数至少等于98、优选至少约为100的与全部泡沫材料配方中的异氰酸酯-活性基团反应所需的化学计量的量。优选异氰酸酯指数小于或等于约120。
可用作泡沫调节剂(3)的合适组合物包含：(a)至少一种选自1，3-丙二醇、1，3-丁二醇、1，4-丁二醇和它们的混合物的低分子量组分；(b)一种或多种具有2-8个羟基、OH值约为11-280且含有大于约50重量％的共聚的氧乙烯(以氧化烯的100重量％为基准计)的聚醚多元醇。
在本发明的另一方面，泡沫调节剂(3)还包含(c)双丙甘醇。
可用作本发明的软质泡沫材料的组分(1)的合适多异氰酸酯组分包括，例如，官能度约大于或等于2的芳族多异氰酸酯。特别地，可用作本发明的组分(1)的合适多异氰酸酯和/或其预聚物的NCO基团含量通常约大于20％。适用于本发明的合适芳族多异氰酸酯包括：甲苯二异氰酸酯，包括2，4-甲苯二异氰酸酯、2，6-甲苯二异氰酸酯和它们的混合物；二苯基甲烷二异氰酸酯，包括2，2′-二苯基甲烷二异氰酸酯、2，4′-二苯基甲烷二异氰酸酯、4，4′-二苯基甲烷二异氰酸酯和它们的异构体混合物；多苯基甲烷多异氰酸酯等。优选用于本发明的多异氰酸酯包括2，4-甲苯二异氰酸酯、2，6-甲苯二异氰酸酯和它们的混合物。特别优选用于本发明的芳族多异氰酸酯组分包含80重量％2，4-甲苯二异氰酸酯和20重量％2，6-甲苯二异氰酸酯的混合物。
适用于本发明的软质泡沫材料的异氰酸酯-活性组分(2)包含一种或多种聚氧化烯聚醚多元醇。
适用于本发明该方面的聚氧化烯聚醚多元醇包括那些羟基官能度至少约为2的聚氧化烯聚醚多元醇。合适的聚氧化烯聚醚多元醇的羟基官能度小于或等于8，优选小于或等于6，更优选小于或等于4。合适的聚氧化烯聚醚多元醇的官能度可以在这些上限值和下限值的任意组合之间变化，包括这些上限值和下限值，例如至少约为2至不大于约8，优选为至少约2至不大于约6，更优选为至少约2至不大于约4。最优选的是聚氧化烯聚醚多元醇的羟基官能度约为3。通常，合适的聚氧化烯聚醚多元醇的平均OH(羟基)值至少约为20，优选至少约为25，更优选至少约为30。聚氧化烯聚醚多元醇的平均OH值通常还约小于或等于250，优选约小于或等于150，更优选约小于或等于75。合适的聚氧化烯聚醚多元醇的OH(羟基)值还可在这些上限值和下限值的任意组合之间变化，包括这些上限值和下限值，例如从至少约20至约250，优选从至少约25至约150，更优选从至少约30至约75。
适用于软质泡沫材料的异氰酸酯-活性组分(2)的聚氧化烯聚醚多元醇通常是合适的引发剂或起始剂与一种或多种氧化烯烃反应的产物。以存在的氧化烯的100重量％为基准计，本发明此方面的聚氧化烯聚醚多元醇通常包含约小于或等于30重量％的共聚的氧乙烯。以氧化烯的100重量％为基准计，优选这些聚醚多元醇包含约小于或等于25重量％的共聚的氧乙烯。
因此，软质泡沫材料的异氰酸酯-活性组分(2)包含一种或多种聚氧化烯聚醚多元醇，通常根据它们的羟基官能度、OH(羟基)值和共聚的氧乙烯的量进行描述。一般而言，合适的聚氧化烯聚醚多元醇包括那些每分子含有约2-8个羟基、OH(羟基)值约为20-250且含有小于或等于约30重量％的共聚的氧乙烯(以聚醚多元醇中存在的氧化烯的100重量％为基准计)的聚醚多元醇。
文中所用的羟值定义为完全水解由1克多元醇制备的完全邻苯二甲酰化的衍生物所需的氢氧化钾的毫克数。可根据下式定义羟值：
OH＝(56.1x1000/eq.wt.)＝(56.1x1000)x(f/mol.wt.)
式中：
OH：表示多元醇的羟值，
eq.wt.：每摩尔当量所含OH基的重量，
f：表示多元醇的标称官能度，即用于生产多元醇的起始剂或起始剂混合物上活性氢基团的平均数目，
mol.wt.：表示根据测得的多元醇的羟值和标称官能度得到的标称数均分子量。
在可使用的聚氧化烯多元醇中包括各种合适的起始剂分子的环氧烷加合物。非限制性例子包括二羟起始剂，诸如乙二醇、二甘醇、三甘醇、丙二醇、双丙甘醇、三丙二醇、新戊二醇、1，3-丙二醇、1，4-丁二醇、1，6-己二醇、1，4-环己二醇、1，4-环己烷二甲醇、氢醌、氢醌二(2-羟乙基)醚、各种双酚(特别是双酚A和双酚F以及它们的二(羟烷基)醚衍生物)、苯胺、各种N-N-二(羟烷基)苯胺、伯烷基胺和各种N-N-二(羟烷基)胺；三羟起始剂，诸如丙三醇、三羟甲基丙烷、三羟甲基乙烷、各种烷醇胺，诸如乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、丙醇胺、二丙醇胺和三丙醇胺；四羟起始剂，诸如季戊四醇、乙二胺、N，N，N′，N′-四[2-羟烷基]乙二胺、甲苯二胺和N，N，N′，N′-四[羟烷基]甲苯二胺；五羟起始剂，诸如各种烷基葡糖苷，特别是α-甲基葡糖苷；六羟起始剂，诸如山梨糖醇、甘露醇、羟乙基葡糖苷和羟丙基葡糖苷；八羟起始剂，诸如蔗糖；更高官能度的起始剂，诸如各种淀粉和部分水解的淀粉基产品，以及含羟甲基的树脂和酚醛清漆树脂，诸如那些通过醛(优选甲醛)与苯酚、甲酚或其它芳族含羟基化合物反应制得的树脂。
这类起始剂或引发剂通常与一种或多种氧化烯共聚形成本发明的聚醚多元醇。这类氧化烯的例子包括环氧乙烷、环氧丙烷、环氧丁烷、氧化苯乙烯和它们的混合物。这些氧化烯烃的混合物可以同时加入或顺序加入，以形成聚醚多元醇中的内嵌段、端嵌段或无规分布的氧化烯基团。优选的混合物包含环氧乙烷和环氧丙烷，前提是所得聚醚多元醇中共聚的氧乙烯的总量小于30重量％。
最常用的聚合此类多元醇的方法是氧化物单体碱催化加成到多羟起始剂的活性氢基上，然后该多元醇部分低聚。氢氧化钾或氢氧化钠是最常用的碱催化剂。通过该方法生产的多元醇可含有大量的由于氧丙烯单体在反应条件下异构化成烯丙醇而产生的不饱和一元醇。这种单官能醇则可用作其它氧化物加成的活性氢位点。
优选的一类聚氧化烯多元醇是通过双金属氰化物催化剂制备的低不饱和度(低一元醇)聚(氧丙烯/氧乙烯)多元醇。文中所述的聚(氧丙烯/氧乙烯)低不饱和度多元醇由合适的含羟起始剂化合物与环氧丙烷和环氧乙烷在双金属氰化物催化剂存在下发生烷氧基化反应来制备。较佳地，使用如美国专利5158922和5470813中所述的那些双金属氰化物配合物催化剂，上述专利文献的内容通过参考结合于此。特别优选的多元醇包括如美国专利5605939所述的具有低不饱和度的无规聚(氧丙烯/氧乙烯)多元醇，该专利文献的内容通过参考结合于此。在聚合的后阶段可以提高环氧乙烷/环氧丙烷混合物中环氧乙烷的量，以提高多元醇的伯羟基含量。或者，可使用非DMC催化剂用环氧乙烷对低不饱和度多元醇进行封端。当然，这里需要遵守上文中对所得聚醚多元醇中环氧乙烷含量的限制。
当烷氧基化反应在双金属氰化物催化剂存在下进行时，优选避免使用伯胺和仲胺之类的含有强碱性基团的起始剂分子。此外，当使用双金属氰化物配合物催化剂时，一般最好对包含之前已经烷氧基化的“单体”起始剂分子的低聚物进行烷氧基化反应。已经发现，特别是有连位的羟基的情况下，DMC的烷氧基化作用一开始较慢，在这之前有较长“诱导期”，在此期间基本上没有烷氧基化反应发生。已经发现，使用羟值约大于600的聚氧化烯低聚物可以减轻这些影响。可通过在传统的氢氧化钠或氢氧化钾之类的碱性催化剂或其它非DMC催化剂存在下使“单体”起始剂烷氧基化来制备聚氧化烯低聚起始剂。通常在加入和引发DMC催化剂之前需要中和和/或除去这些碱性催化剂。
多元醇聚合物分散体表示另一类优选的聚氧化烯多元醇组合物。多元醇聚合物分散体是聚合物固体在多元醇中的分散体。可用于本发明的多元醇聚合物分散体包括“PHD”和“PIPA”聚合物改性的多元醇以及“SAN”聚合物多元醇。本领域已知的任何“碱多元醇(base polyol)”适用于生产聚合物多元醇分散体；但是优选的是上述聚(氧化烯)多元醇。
通常可通过一种或多种乙烯基单体(优选丙烯腈和苯乙烯)在含有少量天然或引入的不饱和基团的多元醇(优选聚(氧化烯)多元醇)中进行原位聚合来制备SAN聚合物多元醇。例如，美国专利3304273、3383351、3523093、3652639、3823201、4104236、4111865、4119586、4125505、4148840、4172825、4524157、4690956、Re-28715和Re-29118中描述了制备SAN聚合物多元醇的方法，上述文献的内容通过参考结合于此。
以SAN聚合物多元醇的总重量为基准计，SAN聚合物多元醇的聚合物固体含量通常约为3重量％至60重量％，优选约为5重量％至50重量％。如上所述，通常由丙烯腈和苯乙烯的混合物在多元醇中原位聚合来制备SAN聚合物多元醇。当使用时，以苯乙烯/丙烯腈混合物的总重量为基准计，在多元醇中原位聚合的苯乙烯与丙烯腈的比例通常约为100∶0至0∶100重量份，优选为80∶20至0∶100重量份。
通常由异氰酸酯混合物与二胺和/或肼在多元醇(优选聚醚多元醇)中原位聚合来制备PHD聚合物改性的多元醇。例如，美国专利4089835和4260530描述了制备PHD聚合物多元醇的方法，上述文献的内容通过参考结合于此。通常由异氰酸酯混合物与二醇和/或二醇胺在多元醇中原位聚合来制备PIPA聚合物改性的多元醇。
以PHD或PIPA聚合物改性的多元醇的总重量为基准计，PHD和PIPA聚合物改性的多元醇的聚合物固体含量通常约为3重量％至30重量％，优选约为5重量％至25重量％。如上所述，通常由异氰酸酯混合物，通常是由约80重量％(以异氰酸酯混合物的总重量为基准计)的2，4-甲苯二异氰酸酯和约20重量％(以异氰酸酯混合物的总重量为基准计)的2，6-甲苯二异氰酸酯组成的混合物在多元醇(优选是聚(氧化烯)多元醇)中原位聚合来制备PHD和PIPA聚合物改性的多元醇。
术语“聚氧化烯多元醇或聚氧化烯多元醇混合物”是指所有聚氧化烯聚醚多元醇的总和，无论是不含有聚合物分散体的聚氧化烯聚醚多元醇，还是一种或多种聚合物分散体的碱多元醇。
还应认识到，如果需要，可以使用各种有用的聚氧化烯聚醚多元醇的掺混物或混合物。有可能聚醚多元醇中的一种的官能度、OH值等在上述范围以外。当然，重要的仍是聚醚多元醇的总掺混物或混合物满足上述对羟基官能度、OH值和共聚的氧乙烯的重量％的规定。
可用作本发明的软质泡沫材料的组分(4)的合适发泡剂包括，例如，卤代烃、水、液体二氧化碳、低沸点溶剂如戊烷、和其它已知的发泡剂。水可单独使用，或者与其它发泡剂组合使用，这些其它发泡剂例如戊烷、丙酮、环戊酮、环己烷、部分或全部氟化的烃、二氯甲烷和液体二氧化碳。较佳的是，水用作唯一的发泡剂，或者水和液体二氧化碳一起使用。一般而言，以配方中组分(2)的重量为100重量份计，发泡剂的含量约为0.3-30重量份，优选约为0.5-20重量份。
适用于本发明的软质泡沫材料的组分(5)的催化剂包括，例如，已知能够促进芳族多异氰酸酯组分与异氰酸酯-活性组分(包括水)之间反应的各种聚氨酯催化剂。这类催化剂的例子包括，但不限于，本领域中已知且描述的叔胺和金属化合物。合适的叔胺催化剂的一些例子包括三乙胺、三丁胺、N-甲基吗啉、N-乙基吗啉、N，N，N’，N’-四甲基乙二胺、五甲基二亚乙基三胺和高级同系物、1，4-二氮杂二环(2.2.2)辛烷、N-甲基-N’-(二甲基氨基乙基)哌嗪、双-(二甲基氨基烷基)哌嗪、N，N-二甲基苄胺、N，N-二甲基环己胺、N，N-二乙基苄胺、双(N，N-二乙基氨基乙基)己二酸酯、N，N，N’N’-四甲基-1，3-丁二胺、N，N-二甲基-β-苯基乙胺、1，2-二甲基咪唑、2-甲基咪唑、单环和二环脒、双(二烷基氨基)烷基醚和含有酰氨基(优选甲酰氨基)的叔胺。可用的催化剂还可以是已知的仲胺(诸如二甲胺)与醛(优选甲醛)或酮(诸如丙酮)的曼尼希碱以及酚。特别优选的催化剂是三亚乙基二胺、二(2-二甲基氨基乙基)醚、辛酸亚锡和二月桂酸二丁基锡。
合适的催化剂还包括某些含有异氰酸酯活性氢原子的叔胺。这类催化剂的例子包括三乙醇胺、三异丙醇胺、N-甲基二乙醇胺、N-乙基二乙醇胺、N，N-二甲基乙醇胺、它们与氧化烯(例如环氧丙烷和/或环氧乙烷)的反应产物、和仲-叔胺。
其它合适的催化剂包括酸封端的胺(即延迟作用催化剂)。封端剂可以是具有1-20个碳原子、优选1-2个碳原子的有机羧酸。封端剂的例子包括2-乙基己酸和甲酸。可以使用任何化学计量比，优选的是1当量酸对1当量胺基封端。有机羧酸的叔胺盐可以原位形成，或者其可作为盐加入到多元醇组合物组分中。为此，特别适合使用季铵盐。这类酸封端的胺催化剂是已知的，例如，美国专利6013690进行了描述，该专利文献的内容通过参考结合于此。可使用的合适有机酸封端的胺凝胶催化剂的其它例子是以下所列胺的酸封端胺：三亚乙基二胺、N-乙基或甲基吗啉、N，N-二甲胺、N-乙基或甲基吗啉、N，N-二甲基氨基乙基吗啉、N-丁基吗啉、N，N′-二甲基哌嗪、二(二甲基氨基烷基)哌嗪、1，2-二甲基咪唑、二甲基环己胺。其它例子包括基于1，4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷的DABCO8154催化剂和基于二(N，N-二甲基氨基乙基)醚的DABCOBL-17催化剂(可从Air Products andChemicals，Inc.，Allentown，Pa.购得)和基于POLYCAT
Figure C20058003443700183
DBU胺催化剂的POLYCAT
Figure C20058003443700184
SA-1、POLYCAT
Figure C20058003443700185
SA-102和POLYCAT
Figure C20058003443700186
SA-610/50催化剂(可从Air Products and Chemicals，Inc.购得)，这些例子是已知的，且在例如U.S.5,973,099中进行了描述，该文献的内容通过参考结合于此。适用于本发明的其它酸封端的胺催化剂包括美国专利4219624、5112878、5183583、5789533、6395796、6432864和6525107中描述的那些，这些专利文献的内容通过参考结合于此。
其它合适的催化剂包括有机金属化合物，特别是有机锡、有机铋和有机锌化合物。合适的有机锡化合物包括含有硫的有机锡化合物，诸如硫醇二辛基锡，优选的是羧酸的锡(II)盐，诸如乙酸锡(II)、辛酸锡(II)、乙基己酸锡(II)和月桂酸锡(II)，以及锡(IV)化合物，诸如二月桂酸二丁基锡、二氯化二丁基锡、二乙酸二丁基锡、马来酸二丁基锡和二乙酸二辛基锡。合适的铋化合物包括新癸酸铋、叔碳酸铋(bismuth versalate)和本领域中已知的各种羧酸铋。合适的锌化合物包括新癸酸锌和叔碳酸锌(zinc versalate)。含有不止一种金属的混合金属盐(例如同时含有锌和铋的羧酸盐)也是合适的催化剂。
根据所用的具体催化剂，催化剂的量可在很宽的范围内变化。一般来说，聚氨酯化学领域的技术人员容易确定催化剂的合适用量。依据本发明，优选催化剂包含至少一种胺催化剂和至少一种锡催化剂的混合物。
可用作本发明的软质泡沫材料的组分(6)的合适表面活性剂包括硅氧烷表面活性剂，例如各种结构和分子量的聚硅氧烷和硅氧烷/聚(环氧烷)共聚物。这些化合物的结构通常是环氧乙烷和环氧丙烷的共聚物连接在聚二甲基硅氧烷基上。这类表面活性剂是已知的，例如美国专利2764565、3887500和3957842中进行了描述，这些专利文献的内容通过参考结合于此。以配方中组分(2)的重量为基准计，本发明中表面活性剂的用量优选约为0.05-5重量％，更优选约为0.2-3重量％。
优选的可商购的表面活性剂的例子包括：可从DeGussa/Goldschmidt购得的硅氧烷表面活性剂B-4690、B-4113和B-8250、B-2370、B-8707、B-8228、B-8002和它们的低雾化(LF)形式；可从General Electric/Osi购得的硅氧烷表面活性剂Niax U-2000、L-620、L-636、L-5614、L-626和L-627和可从Air Products购得的硅氧烷表面活性剂Dabco DC5164、DC5169和DC5043。
另外，可用于本发明的软质泡沫材料的其它添加剂包括，例如，脱模剂、颜料、泡孔(cell)调节剂、阻燃剂、增塑剂、染料、抗静电剂、抗微生物剂、交联剂、抗氧化剂、紫外稳定剂、矿物油、填料和增强剂，诸如纤维或薄片形式的玻璃或碳纤维。
软质泡沫材料的组分(3)包含泡沫调节剂。合适的泡沫调节剂是组分(3)(a)和(3)(b)的混合物，或者是(3)(a)、(3)(b)和(3)(c)的混合物。
在第一实施方式中，以组分(3)的100重量％为基准计，泡沫调节剂(3)的组分(a)包含至少约35重量％或35重量％以上、优选至少约40重量％或40重量％以上的至少一种选自下组的低分子量组分：1，3-丙二醇、1，3-丁二醇、1，4-丁二醇和它们的混合物。另外，以组分(3)的100重量％为基准计，组分(a)通常包含不大于约80重量％、优选不大于约65重量％的至少一种选自下组的低分子量组分：1，3-丙二醇、1，3-丁二醇、1，4-丁二醇和它们的混合物。以所述泡沫调节剂的100重量％为基准计，组分(a)的含量还可以在这些上限值和下限值的任意组合的范围内，包括这些上限值和下限值，例如约35重量％至80重量％，优选约为40重量％至65重量％。泡沫调节剂的组分(a)可以是1，3-丙二醇、1，3-丁二醇、1，4-丁二醇或它们的混合物。文中所述的组分(a)的混合物是1，3-丙二醇和1，3-丁二醇的混合物、1，3-丙二醇和1，4-丁二醇的混合物、1，3-丁二醇和1，4-丁二醇的混合物或1，3-丙二醇、1，3-丁二醇和1，4-丁二醇的混合物。而且，在第一实施方式中，以泡沫调节剂(3)的100重量％为基准计，泡沫调节剂(3)的组分(b)的含量通常至少约为20重量％或20重量％以上，优选至少约为35重量％或35重量％以上。另外，以泡沫调节剂(3)的100重量％为基准计，泡沫调节剂(3)的组分(b)的含量通常不大于约65重量％，优选不大于约60重量％。以泡沫调节剂的100重量％为基准计，组分(b)的含量还可以在这些上限值和下限值的任意组合的范围内，包括这些上限值和下限值，例如，约为20重量％至65重量％，优选约为35重量％至60重量％。
泡沫调节剂的组分(b)包含一种或多种具有2-8个羟基、OH值约为11-280且含有大于约50重量％的共聚的氧乙烯(基于氧化烯的含量为100重量％)的聚醚多元醇。在本发明的一个实施方式中，当聚醚多元醇的官能度(即羟基的数目)大于或等于4时，聚醚多元醇的分子量小于5000。这些聚醚多元醇相应的OH值从大于约45直到约280，包括约280。
可用作泡沫调节剂组合物的组分(b)的合适聚醚多元醇包括，例如，羟基官能度至少约为2的聚醚多元醇。合适的聚醚多元醇的羟基官能度约小于或等于8，优选约小于或等于6，更优选小于4。更优选的是聚醚多元醇的羟基官能度约小于或等于3.8，更优选约小于或等于3.5，最优选约小于或等于3.3。合适的聚醚多元醇的官能度还可以在这些上限值和下限值的任意组合的范围内，包括这些上限值和下限值，例如从至少约为2到不超过约8，优选从至少约为2到不超过约6，更优选从至少约为2到小于约4，更优选从至少约为2到小于或等于约3.8，最优选从至少约为2到小于或等于约3.5，最优选从至少约为2到小于或等于约3.3。在一个实施方式中，聚醚多元醇的羟基官能度至少约为2且不大于约3。
通常，合适的聚醚多元醇的OH(羟基)值至少约为11，优选至少约为20，更优选至少约为25。聚醚多元醇的OH值还通常约小于或等于280，优选约小于或等于200，更优选约小于或等于60。合适的聚醚多元醇的OH(羟基)值还可以在这些上限值和下限值的任何组合的范围内，包括这些上限值和下限值，例如从至少约为11到约280，优选从至少约为20到约200，更优选从至少约为25到约60。
文中所用的羟值定义为完全水解由1克多元醇制备的完全邻苯二甲酰化的衍生物所需的氢氧化钾的毫克数。可根据下式定义羟值：
OH＝(56.1x1000/eq.wt.)＝(56.1x1000xf)/mol.wt.)
式中：
OH：表示多元醇的羟值，
eq.wt.：每摩尔当量所含OH基的重量，
f：表示多元醇的标称官能度，即用于生产多元醇的起始剂或起始剂混合物上活性氢基团的平均数目，
mol.wt.：表示根据测得的多元醇的羟值和标称官能度得到的标称数均分子量。
在可使用的聚氧化烯多元醇中包括各种合适的起始剂分子的环氧烷加合物。非限制性例子包括二羟起始剂，诸如乙二醇、二甘醇、三甘醇、丙二醇、双丙甘醇、三丙二醇、新戊二醇、1，3-丙二醇、1，4-丁二醇、1，6-己二醇、1，4-环己二醇、1，4-环己烷二甲醇、氢醌、氢醌二(2-羟乙基)醚、各种双酚(特别是双酚A和双酚F以及它们的二(羟烷基)醚衍生物)、苯胺、各种N-N-二(羟烷基)苯胺、伯烷基胺和各种N-N-二(羟烷基)胺；三羟起始剂，诸如丙三醇、三羟甲基丙烷、三羟甲基乙烷、各种烷醇胺，诸如乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、丙醇胺、二丙醇胺和三丙醇胺；四羟起始剂，诸如季戊四醇、乙二胺、N，N，N′，N′-四[2-羟烷基]乙二胺、甲苯二胺和N，N，N′，N′-四[羟烷基]甲苯二胺；五羟起始剂，诸如各种烷基葡糖苷，特别是α-甲基葡糖苷；六羟起始剂，诸如山梨糖醇、甘露醇、羟乙基葡糖苷和羟丙基葡糖苷；八羟起始剂，诸如蔗糖；更高官能度的起始剂，诸如各种淀粉和部分水解的淀粉基产品，以及含羟甲基的树脂和酚醛清漆树脂，诸如那些通过醛(优选甲醛)与苯酚、甲酚或其它芳族含羟基化合物反应制得的树脂。
这类起始剂或引发剂通常与环氧乙烷和任选的一种或多种氧化烯共聚形成本发明的聚醚多元醇。这类氧化烯的例子包括环氧丙烷、环氧丁烷、氧化苯乙烯和它们的混合物。这些氧化烯的混合物可以与环氧乙烷同时加入或顺序加入，以形成聚醚多元醇中的内嵌段、端嵌段或无规分布的氧化烯基团。优选的混合物包含环氧乙烷和环氧丙烷，前提是所得聚醚多元醇中共聚的氧乙烯的总量大于50重量％。
最常用的聚合此类多元醇的方法是氧化物单体碱催化加成到多羟起始剂的活性氢基上，然后该多元醇部分低聚。氢氧化钾或氢氧化钠是最常用的碱催化剂。通常在聚合反应完成后除去这些催化剂的残余物。
另一种生产此类聚氧化烯多元醇的方法是使用双金属氰化物催化剂。文中所述的聚(氧丙烯/氧乙烯)多元醇由合适的含羟起始剂化合物与环氧丙烷和环氧乙烷在双金属氰化物催化剂存在下发生烷氧基化反应来制备。较佳地，使用如美国专利5158922和5470813中所述的那些双金属氰化物配合物催化剂，上述专利文献的内容通过参考结合于此。特别优选的多元醇包括如美国专利5605939所述的无规聚(氧丙烯/氧乙烯)多元醇，该专利文献的内容通过参考结合于此。在聚合的后阶段可以提高环氧乙烷/环氧丙烷混合物中环氧乙烷的量，以提高多元醇的伯羟基含量。但是，优选避免环氧乙烷含量约超过80％的混合物的进料时间太长，因为这样在聚合物中会有固体部分形成。或者，可使用非DMC催化剂用环氧乙烷对低不饱和度多元醇进行封端。当然，这里需要遵守上文中对所得聚醚多元醇中环氧乙烷含量的限制。
当烷氧基化反应在双金属氰化物催化剂存在下进行时，优选避免使用伯胺和仲胺之类含有强碱性基团的起始剂分子。此外，当使用双金属氰化物配合物催化剂时，一般最好对包含之前已经烷氧基化的“单体”起始剂分子的低聚物进行烷氧基化反应。已经发现，特别是有连位的羟基的情况下，DMC的烷氧基化作用一开始较慢，在这之前有较长“诱导期”，在此期间基本上没有烷氧基化反应发生。已经发现，使用羟值约大于600的聚氧化烯低聚物可以减轻这些影响。可通过在传统的氢氧化钠或氢氧化钾之类的碱性催化剂或其它非DMC催化剂存在下使“单体”起始剂烷氧基化来制备聚氧化烯低聚起始剂。通常在加入和引发DMC催化剂之前需要中和和/或除去这些碱性催化剂。
还应认识到，如果需要，可以使用各种有用的聚氧化烯聚醚多元醇的掺混物或混合物。有可能聚醚多元醇中的一种的官能度、OH值等在上述范围以外。当然，重要的仍是聚醚多元醇的总掺混物或混合物满足上述对羟基官能度、OH值和共聚的氧乙烯的重量％的规定。
在第二实施方式中，以组分(3)的100重量％为基准计，泡沫调节剂(3)的组分(a)的含量至少约为35重量％或35重量％以上、优选至少约为40重量％或40重量％以上，最优选至少约为50重量％或50重量％以上。泡沫调节剂的组分(a)包含至少一种选自下组的低分子量组分：1，3-丙二醇、1，3-丁二醇、1，4-丁二醇和它们的混合物。另外，以组分(3)的100重量％为基准计，组分(a)的含量通常不大于约75重量％，优选不大于约60重量％。以所述泡沫调节剂的100重量％为基准计，组分(a)的含量还可以在这些上限值和下限值的任意组合的范围内，包括这些上限值和下限值，例如约35重量％至75重量％，优选约为40重量％至60重量％，最优选约为50重量％至60重量％。
而且，在第二实施方式中，以组分(3)的100重量％为基准计，泡沫调节剂的组分(b)一种或多种聚醚多元醇的含量至少约为20重量％或20重量％以上，优选至少约为30重量％或30重量％以上。另外，以组分(3)的100重量％为基准计，泡沫调节剂的组分(b)一种或多种聚醚多元醇的含量通常不大于约60重量％，优选不大于约50重量％。以泡沫调节剂的100重量％为基准计，泡沫调节剂的组分(b)的含量还可以在这些上限值和下限值的任意组合的范围内，包括这些上限值和下限值，例如，约为20重量％至60重量％，优选约为30重量％至50重量％。用于所述泡沫调节剂的合适聚醚多元醇如上所述。
泡沫调节剂的第二实施方式还包含组分(c)双丙甘醇。以泡沫调节剂(3)的100重量％为基准计，泡沫调节剂的组分(c)双丙甘醇的含量通常至少约为5重量％，优选至少约为10重量％。另外，以泡沫调节剂(3)的100重量％为基准计，双丙甘醇的含量通常不大于约25重量％，优选不大于约20重量％。以泡沫调节剂的100重量％为基准计，泡沫调节剂的组分(c)的含量还通常在这些上限值和下限值的任意组合的范围内，包括这些上限值和下限值，例如，约为5重量％至25重量％，优选约为10重量％至20重量％。
可以在异氰酸酯指数至少约为98、优选至少约为100的情况下使用常规加工技术模塑或自由起发(即块料生产)本发明的软质泡沫材料。异氰酸酯指数优选约小于或等于120。异氰酸酯指数可以在这些上限值和下限值的任意组合之间变化，包括这些上限值和下限值。术语“异氰酸酯指数(也常称为“NCO指数”)在文中定义为异氰酸酯的当量除以含有异氰酸酯-活性氢的物质的总当量再乘以100。在计算异氰酸酯指数中，要将所有NCO-活性组分(包括水)考虑在内。实际上，本发明的软质泡沫材料是通过将上述组分在标准泡沫加工设备按照本领域技术人员已知的技术进行混合而制备的。在制备软质泡沫材料的过程中，通过所谓的“一步”法使各组分相互均质混合，通过单步法得到泡沫材料。在“一步”法中，异氰酸酯-活性反应物和多异氰酸酯反应物、催化剂、发泡剂、表面活性剂和其它任选的组分以及文中所述的新泡沫调节剂混合在一起，然后分散，用于反应。
使用本发明制备泡沫材料的优选方式是所谓的自由起发或块料发泡法。在一种广泛使用的实施方式中，将泡沫混合物从混合头排放到连续移动的通常上部和末端敞开的传送带上。随着传送带的前进，泡沫反应使泡沫自由向上膨胀，因此此期间自由起发泡。在另一种已知的方法即“立式发泡(Vertifoam)”法中，通过将发泡混合物分配到在垂直方向上移动的软衬中，并使该混合物在该软衬中自由向外膨胀，从而以向上移动的方向生产泡沫块料。另一种实施方式是箱式发泡(box foam)法，其中将反应的混合物置于一个大箱子中，使其进行起发。这些方法是本领域技术人员熟知的。
由于本发明中使用的泡沫调节剂，可以实现在边角料减少并且在许多时候性能改进的情况下生产各种类型和品级的软质泡沫材料。
例如，依据本发明，可以制备许多品级的常规块料泡沫材料(ASTM D3453-01中规定的正常支承品级(Normal Support grades))，而没有破裂或其它稳定性方面的缺陷，同时泡沫材料中的孔隙率高。本行业技术人员众所周知的是，当异氰酸酯反应产生的热量不能形成足够高的放热以促进泡沫材料固化反应时，这些常规泡沫材料非常容易破裂，在水发泡剂在配方中的含量约低于多元醇总重量的3.5％时通常就是这样。即使水的含量较高，当使用非活性/辅助发泡剂如液体二氧化碳、丙酮或卤代烃时也会遇到类似问题。为了避免破裂，通常的措施是提高催化剂，特别是有机金属(例如，辛酸亚锡)胶凝催化剂的含量。但是，增加胶凝催化剂会减少泡沫材料的空气流量，结果降低其性能，特别是压缩永久变形方面的性能，使得该泡沫材料不适合销售。已经发现，本发明的调节剂能够明显减少这些泡沫材料的破裂，并且出乎意料的能够实现该目的，同时能够维持所得泡沫材料中较高的空气流量。
另一个实施方式是可以使用相同的调节剂组合物来改善如ASTM D345301中所规定的高支承(HS)和高支承-高回弹性(HS-HR)软质块料泡沫材料的加工和质量。许多高支承-高回弹性软质泡沫材料是通过加入二乙醇胺或三乙醇胺之类的交联剂来生产的，这些交联剂能够赋予加工稳定性，但是会导致泡沫材料收缩和空气流量减小。这些交联剂还会降低泡沫材料的强度性能。已经发现，能够改善常规泡沫材料的加工的相同调节剂组合物还可以提高HS和HS-HR软质泡沫材料的强度和综合性能。该调节剂还可以使泡沫材料具有微孔结构，并且改善手感。
依据本发明，加入用于HS、HS-HR和常规块料泡沫材料的单一泡沫调节剂会给块料泡沫材料制造商带来明显的经济利益。避免了对多个储罐和多个泵送到混合头的系统的需要。另外，减少交叉污染和配方出错的机会。
以下实施例将更加详细地说明本发明组合物的制备和应用。在上文中进行了说明的本发明的精神或范围不受限于这些实施例。本领域技术人员容易理解，可以使用以下制备步骤中的各种条件和方法的已知变化来制备这些组合物。除非另有说明，所有温度是℃，所有份数和百分数分别是相对于配方中多元醇重量的重量份数和重量百分数。
实施例
使用以下组分制备本发明的泡沫调节剂：
MPD：      2-甲基-1，3-丙二醇
1，3-PDO： 1，3-丙二醇
1，4-BDO： 1，4-丁二醇
多元醇A：  丙三醇起始的聚醚多元醇，官能度约为3，OH值约为
           37，含有约71重量％的环氧乙烷(以氧化烯的100重量
           ％为基准计)
DPG：      双丙甘醇
依据本发明，按照表1所示的相对重量份数将三种组分混合在一起来制备泡沫调节剂。
表1：泡沫调节剂
  泡沫调节剂   FM1   FM2   FM3   FM4   FM5   FM6<sup>*</sup>
  1，4-BDO   49.7   56.6   50.2   44.0   49.9
  多元醇A   36.9   28.0   36.1   44.0   36.6
  DPG   13.4   15.4   13.7   12.0   13.5
  MPD   100
*已知可用作泡沫调节剂的可商购化合物
表1的泡沫调节剂5(FM5)是透明的白色液体，羟值约为746毫克KOH/克，25℃的粘度约为266cSt，25℃的比重约为1.05，凝固点约为11℃。
以下组分用于制备软质泡沫材料：
多元醇B：     8％的SAN(苯乙烯-丙烯腈)在活性碱多元醇混合物中的
              分散体。碱多元醇是通过PO和EO的KOH催化加成到
              起始剂(丙三醇/山梨糖醇)上制得。该多元醇混合物的平
              均OH值约为34，标称官能度约为4.4，EO％约为17％，
              伯羟基含量约为71％
多元醇C：     丙三醇和丙二醇起始的聚醚多元醇，其官能度约为2.8，
              OH值约为56，EO含量约为7重量％。多元醇通过环氧
              乙烷和环氧丙烷DMC催化加成到起始剂上制得。
多元醇D：     丙二醇/蔗糖共起始的聚醚多元醇，其官能度约为5.24，
              OH值约为60，含有大于约75重量％的EO
DEOA：        二乙醇胺
Fyrol FR2：   三[1，3-二氯-2-丙基]磷酸酯
表面活性剂A： 硅氧烷表面活性剂，可作为Niax U-2000商购
表面活性剂B： 硅氧烷表面活性剂，可作为Niax L-620商购
催化剂A：     胺催化剂，可作为Niax C 183商购
催化剂B：     二月桂酸二丁基锡，可作为Dabco T-12商购
催化剂C：     辛酸亚锡催化剂，可作为Dabco T-9商购
催化剂D：     胺催化剂，即二(2-二甲基氨基乙基)醚，可作为Niax A-1
              商购
TD-80：       80重量％2，4-甲苯二异氰酸酯和20重量％2，6-甲苯二异氰
              酸酯的异构体混合物
所有泡沫材料通过实验台混合步骤制得(泡沫材料5和6除外)，包括：将除锡和TDI以外的所有组分称量到1夸脱冰淇淋容器中。将容器内的物质在装有6个叶片搅拌器的钻床(drill press)上以2000rpm的转速混合90秒。在90秒的混合时间后，关闭钻床，向混合物中加入锡催化剂。在15秒后，重新启动混合器，在继续搅拌5-8秒后加入TDI。继续混合，直到从初始混合步骤开始总共达到120秒后。一旦混合的反应物开始在冰淇淋容器中起发后，将容器内的物质倒入14″x14″x6′的蛋糕盒中，使其共起发5分钟。然后将蛋糕盒在120℃的烘箱中放置5分钟，使表皮层“固化”，以便于操作。在环境条件下继续固化1-3天，然后切割蛋糕盒内的物质，得到12″x12″x4″的样品，用于性能测试。测试通常依据ASTM方法进行。
表2显示了锡范围研究的结果，该研究使用文中表示为常规软质泡沫材料配方A的常规软质泡沫材料配方在实验室中进行。泡沫调节剂FM5和泡沫调节剂FM6在相同的摩尔当量水平下相互进行比较，并且与不含有泡沫调节剂的对照样进行比较。FM6是已知可用作泡沫调节剂的可商购化合物。
该研究清楚地表明FM5对工艺范围的改善程度。见表2。对照样配方在锡催化剂低于0.20pphp时会破裂，在锡催化剂为0.22pphp时空气流量减小，在锡催化剂为0.3pphp时收缩。FM6使破裂点迁移到较低的锡含量(即锡催化剂为0.14pphp)，但是随着锡含量或多或少增加到该值以上，泡沫材料的空气流量仍然减小。FM5同样使破裂点迁移到较低的锡含量(即锡催化剂为0.12pphp)，但是在一个明显较宽的范围(即锡催化剂为0.14-0.22pphp)内可制得开孔泡沫材料。
常规软质泡沫材料配方A
  组分   重量份数
  多元醇C   100.0
  水(经过蒸馏)   2.50
  泡沫调节剂5(FM5)   见表2
  泡沫调节剂6(FM6)   见表2
  表面活性剂B   0.40
  催化剂D   0.25
  催化剂C   见表2
  NCO指数(TD-80)   98
Figure C20058003443700291
表3：正常支承常规泡沫材料配方-泡沫材料1-4
  组分  泡沫材料1  泡沫材料2  泡沫材料3  泡沫材料4
  多元醇C   100.00   100.00   100.00   100.00
  水   2.50   2.50   2.50   2.50
  FM6   1.00
  FM5   1.00   1.67   2.50
  表面活性剂B   0.40   0.40   0.40   0.40
  催化剂A   0.20   0.20   0.20   0.20
  催化剂C   0.20   0.20   0.20   0.20
  TD-80   34.20   33.45   34.21   35.15
  异氰酸酯指数   98   98   98   98
表4：泡沫材料1-4的物理性能
  性能  泡沫材料1  泡沫材料2  泡沫材料3  泡沫材料4
  密度(磅/英尺<sup>3</sup>)   2.4   2.43   2.41   2.41
  回弹率(％)   22   37   28   23
  空气流量(英尺<sup>3</sup>/分钟)   0.49   0.91   0.48   0.44
  IFD 25％(磅/50英寸<sup>2</sup>)   19.54   22.88   22.19   16.82
  拉伸强度(psi)   12.04   11.92   12.29   13.53
  伸长(％)   274   257.2   263   264.4
  撕裂强度(pli)   1.557   1.663   1.73   1.69
  HACS 75％(％)   11.85   9.57   10.46   14.11
  湿变定50％(％)   16.02   6.64   9.137   17.7
在泡沫材料5和6中，使用箱式泡沫机来生产大泡沫块(即尺寸约为1mx1mx1.5m)的泡沫材料，用于进行物理性能的测试。将该泡沫块固化1-3天，然后从中心部位切下多个样品。然后将这些样品在恒温和恒湿的条件下老化至少24小时，然后测量标准泡沫材料物理/机械性能。所述的物理性能是多个切割样的平均结果。
表5：正常支承常规泡沫材料配方-泡沫材料5和6
 泡沫材料5  泡沫材料6
  组分   重量份数   重量份数
  多元醇C   100.00   100.00
  水(经过蒸馏)   2.50   2.50
  泡沫调节剂5(FM5)   2
  泡沫调节剂6(FM6)   1.18
  表面活性剂A   0.40   0.40
  催化剂A   0.25   0.25
  催化剂C   0.225   0.225
  TD-80   34.4   34.4
  NCO指数   98   98
表6：泡沫材料5和6的物理性能
  性能  泡沫材料5  泡沫材料6
  密度(磅/英尺<sup>3</sup>)   2.4   2.4
  回弹率(％)   36.3   40.5
  空气流量(英尺<sup>3</sup>/分钟)   0.7   1.1
  IFD 25％(磅/50英寸<sup>2</sup>)   34.1   37.5
  IFD 65％(磅/50英寸<sup>2</sup>)   72.7   78.2
  IFD 25％回复   26.8   29.2
  回复值@25％   78.5   77.8
  S.F.65％/25％   2.1   2.1
  拉伸强度(psi)   13.6   15.6
  伸长(％)   220.7   223.4
  撕裂强度(pli)   2.6   2.4
  压缩变定90％   6.8   2.1
  HACS 75％(％)   4.3   2.4
  湿变定50％(％)   3.9   1.5
以下一组泡沫材料实施例说明本发明的2-组分调节剂。
表7：高支承软质泡沫材料配方-泡沫材料7和8
 泡沫材料7  泡沫材料8
  组分   重量份数   重量份数
  多元醇B   100   100
  MPD   1.0   1.0
  多元醇A   1.0
  水(经过蒸馏)   2   2
  DEOA   1.5   1.5
  Fyrol FR2   5   5
  表面活性剂A   0.8   0.8
  催化剂A   0.2   0.2
  催化剂B   0.03   0.03
  TD-80   34.1   34.1
  异氰酸酯指数   98   98
表8：高支承软质泡沫材料配方-泡沫材料9-13
 泡沫材料9   泡沫材料10   泡沫材料11   泡沫材料12   泡沫材料13
  组分   重量份数   重量份数   重量份数   重量份数   重量份数
  多元醇B   100   100   100   100   100
  1，4-BDO   1.0   1.0   1.0   1.0   1.0
  多元醇A   0.25   0.5   1.0   2.0   4.0
  水(经过蒸馏)   2   2   2   2   2
  DEOA   1.5   1.5   1.5   1.5   1.5
  Fyrol FR2   5   5   5   5   5
  表面活性剂A   0.8   0.8   0.8   0.8   0.8
  催化剂A   0.2   0.2   0.2   0.2   0.2
  催化剂B   0.03   0.03   0.03   0.03   0.03
  TD-80   34.1   34.1   34.1   34.2   34.3
  异氰酸酯指数   98   98   98   98   98
表9：高支承-高回弹性软质泡沫材料配方-泡沫材料14-18
  泡沫材料14   泡沫材料15   泡沫材料16   泡沫材料17   泡沫材料18
  组分   重量份数   重量份数   重量份数   重量份数   重量份数
  多元醇B   100   100   100   100   100
  MPD   1.50
  1，3-BDO   1.25   1.24
  1，4-BDO   1.49   1.48
  多元醇A   0.62   0.38
  多元醇D   0.62   0.38
  水(经过蒸馏)   2   2   2   2   2
  DEOA   1.5   1.5   1.5   1.5   1.5
  Fyrol FR2   5   5   5   5   5
  表面活性剂A   0.8   0.8   0.8   0.8   0.8
  催化剂A   0.2   0.2   0.2   0.2   0.2
  催化剂B   0.03   0.03   0.03   0.03   0.03
  TD-80   31.9   31.9   31.9   31.9   31.9
  异氰酸酯指数   103   103   103   103   103
Figure C20058003443700341
Figure C20058003443700351
虽然在前文中为了说明起见对本发明进行了详细的描述，但应理解，这些详细描述仅仅是为了说明，在不偏离本发明的精神和范围的情况下本领域技术人员可对其进行修改，本发明仅由权利要求书限定。

Claims (25)

1.一种制备密度小于8pcf的软质聚氨酯泡沫材料的方法，所述方法包括：
(I)使(1)、(2)和(3)在(4)、(5)和(6)存在下反应：
(1)官能度至少为2.0的芳族多异氰酸酯组分；
(2)以(2)和(3)的重量为100重量份计，90-99.8重量份的异氰酸酯-活性组分，该组分包含一种或多种聚氧化烯聚醚多元醇，该聚氧化烯聚醚多元醇具有2-8个羟基，OH值为11-280，且含有以氧化烯的100重量％为基准计小于30重量％的共聚的氧乙烯；
(3)以组分(2)和(3)的重量为100重量份计，0.2-10重量份的泡沫调节剂，所述泡沫调节剂包含：
(a)以组分(3)的总重量为基准计，35重量％至80重量％的至少一种选自下组的低分子量化合物：1，3-丙二醇、1，3-丁二醇或1，4-丁二醇，
(b)以组分(3)的总重量为基准计，20重量％至65重量％的一种或多种聚醚多元醇，该聚醚多元醇具有2-8个羟基，OH值为11-280，且含有以氧化烯的100重量％为基准计大于50重量％的共聚的氧乙烯；
(4)一种或多种发泡剂；
(5)一种或多种催化剂；
(6)一种或多种表面活性剂；
以存在的所有异氰酸酯组分和所有异氰酸酯-活性组分的量为基准计，该体系的异氰酸酯指数至少为98。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，组分(3)(b)的官能度小于3.8。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，组分(3)(b)的官能度小于3.8，分子量小于5000。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，以组分(2)和组分(3)的重量为100重量份计，组分(2)的含量为95至99.7重量份，组分(3)的含量为0.3至5重量份。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述异氰酸酯指数为100-120。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，(1)所述芳族多异氰酸酯选自下组：2，4-甲苯二异氰酸酯、2，6-甲苯二异氰酸酯、2，2′-二苯基甲烷二异氰酸酯、2，4′-二苯基甲烷二异氰酸酯、4，4′-二苯基甲烷二异氰酸酯、多苯基亚甲基多异氰酸酯或它们的混合物。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，组分(3)所述的泡沫调节剂包含(a)40重量％至65重量％的所述低分子量组分和(b)35重量％至60重量％的所述聚醚多元醇组分。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，组分(3)所述泡沫调节剂还包含(c)双丙甘醇。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，(3)所述泡沫调节剂包含：
(a)以组分(3)的总重量为基准计，35重量％至75重量％的至少一种选自下组的低分子量化合物：1，3-丙二醇、1，3-丁二醇或1，4-丁二醇；
(b)以组分(3)的总重量为基准计，20重量％至60重量％的一种或多种聚醚多元醇，该聚醚多元醇每分子具有2-8个羟基，OH值为11-280，且含有以氧化烯的100重量％为基准计大于50重量％的共聚的氧乙烯；和
(c)以组分(3)的总重量为基准计，5重量％至25重量％的双丙甘醇。
10.一种密度小于8pcf的软质聚氨酯泡沫材料，其包含(1)、(2)和(3)在(4)、(5)和(6)存在下反应的产物：
(1)官能度至少为2.0的芳族多异氰酸酯组分；
(2)以(2)和(3)的重量为100重量份计，90-99.8重量份的异氰酸酯-活性组分，该组分包含一种或多种聚氧化烯聚醚多元醇，该聚氧化烯聚醚多元醇具有2-8个羟基，OH值为11-280，且含有以氧化烯的100重量％为基准计小于30重量％的共聚的氧乙烯；
(3)以组分(2)和(3)的重量为100重量份计，0.2-10重量份的泡沫调节剂，所述泡沫调节剂包含：
(a)以组分(3)的总重量为基准计，35重量％至80重量％的至少一种选自下组的低分子量化合物：1，3-丙二醇、1，3-丁二醇或1，4-丁二醇，
(b)以组分(3)的总重量为基准计，20重量％至65重量％的一种或多种聚醚多元醇，该聚醚多元醇具有2-8个羟基，当量重量为200-5000，且含有以氧化烯的100重量％为基准计大于50重量％的共聚的氧乙烯；
(4)一种或多种发泡剂；
(5)一种或多种催化剂；
(6)一种或多种表面活性剂；
以存在的所有异氰酸酯组分和所有异氰酸酯-活性组分的量为基准计，该体系的异氰酸酯指数至少为98。
11.如权利要求10所述的泡沫材料，其特征在于，组分(3)(b)的官能度小于3.8。
12.如权利要求10所述的泡沫材料，其特征在于，组分(3)(b)的官能度小于3.8，分子量小于5000。
13.如权利要求10所述的泡沫材料，其特征在于，以组分(2)和组分(3)的重量为100重量份计，组分(2)的含量为95至99.7重量份，组分(3)的含量为0.3至5重量份。
14.如权利要求10所述的泡沫材料，其特征在于，所述异氰酸酯指数为100-120。
15.如权利要求10所述的泡沫材料，其特征在于，(1)所述芳族多异氰酸酯选自下组：2，4-甲苯二异氰酸酯、2，6-甲苯二异氰酸酯、2，2′-二苯基甲烷二异氰酸酯、2，4′-二苯基甲烷二异氰酸酯、4，4′-二苯基甲烷二异氰酸酯、多苯基亚甲基多异氰酸酯或它们的混合物。
16.如权利要求10所述的泡沫材料，其特征在于，组分(3)所述的泡沫调节剂包含(a)40重量％至65重量％的所述低分子量组分和(b)35重量％至60重量％的所述聚醚多元醇组分。
17.如权利要求10所述的泡沫材料，其特征在于，组分(3)所述泡沫调节剂还包含(c)双丙甘醇。
18.如权利要求17所述的泡沫材料，其特征在于，(3)所述泡沫调节剂包含：
(a)以组分(3)的总重量为基准计，35重量％至75重量％的至少一种选自下组的低分子量化合物：1，3-丙二醇、1，3-丁二醇或1，4-丁二醇；
(b)以组分(3)的总重量为基准计，20重量％至60重量％的一种或多种聚醚多元醇，该聚醚多元醇每分子具有2-8个羟基，OH值为11-280，且含有以氧化烯的100重量％为基准计大于50重量％的共聚的氧乙烯；和
(c)以组分(3)的总重量为基准计，5重量％至25重量％的双丙甘醇。
19.一种泡沫调节剂，其包含：
(a)以所述泡沫调节剂的总重量为基准计，35重量％至75重量％的一种或多种选自下组的化合物：1，3-丙二醇、1，3-丁二醇、1，4-丁二醇或它们的混合物；
(b)以所述泡沫调节剂的总重量为基准计，20重量％至60重量％的一种或多种聚醚多元醇，该聚醚多元醇每分子具有2-8个羟基，OH值为11-280，且含有以氧化烯的100重量％为基准计大于50重量％的共聚的氧乙烯；和
(c)以所述泡沫调节剂的总重量为基准计，5重量％至25重量％的双丙甘醇。
20.如权利要求19所述的泡沫调节剂，其包含：
(a)以所述泡沫调节剂的总重量为基准计，40重量％至60重量％的选自下组的化合物：1，3-丙二醇、1，3-丁二醇、1，4-丁二醇或它们的混合物；
(b)以所述泡沫调节剂的总重量为基准计，35重量％至60重量％的所述聚醚多元醇；和
(c)以所述泡沫调节剂的总重量为基准计，10重量％至20重量％的双丙甘醇。
21.如权利要求19所述的泡沫调节剂，其特征在于，(b)所述聚醚多元醇每分子具有2-6个羟基，OH值为20-200。
22.如权利要求19所述的泡沫调节剂，其特征在于，(b)所述聚醚多元醇每分子具有2至小于4个羟基，OH值为25-60，且含有至少60重量％的共聚的氧乙烯。
23.如权利要求19所述的泡沫调节剂，其特征在于，组分(a)包含1，4-丁二醇，组分(b)包含一种聚醚多元醇，所述聚醚多元醇每分子具有2至小于4个羟基，OH值为25-60，且含有至少60重量％的共聚的氧乙烯。
24.如权利要求19所述的泡沫调节剂，其特征在于，组分(b)的分子量小于5000。
25.如权利要求19所述的泡沫调节剂，其特征在于，所述泡沫调节剂是透明的白色液体，其凝固点小于20℃，25℃的粘度小于1200cSt，25℃的比重小于1.09。
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