CN101472969A - 具有较慢的回复和改善的抗撕性的粘弹性泡沫材料 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及具有较慢的回复和改善的撕裂强度的低回弹性、粘弹性泡沫材料以及生产这些泡沫材料的方法。本发明的粘弹性泡沫材料包含多异氰酸酯与异氰酸酯－活性组分在发泡剂、表面活性剂和催化剂存在下的反应产物。合适的异氰酸酯－活性组分包含：至少约5重量％的至少一种聚醚多元醇，该聚醚多元醇每分子含有约2－4个活性羟基，当量重量约为280－2000，该聚醚多元醇是含有至少两个芳环、含有约2－4个泽瓦夫活性氢原子、当量重量约为100－575的有机化合物的烷氧基化产物。

Description

具有较慢的回复和改善的抗撕性的粘弹性泡沫材料
发明背景
本发明涉及一种在压缩后表现出较慢的回复的低回弹性、粘弹性泡沫材料以及生产这些粘弹性泡沫材料的方法。
美国专利6,790,871中描述了基于异氰酸酯的聚合物泡沫材料以及生产这些泡沫材料的方法。该专利中的这些软质异氰酸酯聚合物泡沫材料的特征是：低回弹性，Tg小于或等于约0℃，在约-20℃至约+60℃的温度范围内测量的tan 
Figure A200780022932D0005114538QIETU
变化在中值的约35％以内。这些软质、低回弹性泡沫材料由包含以下组分的反应混合物制备：形成氨基甲酸酯的化学物、水和增塑剂，所述增塑剂选自卤化石蜡、包含伯羟基的C2/C4脂族聚合物以及它们的混合物。
EP 1457508中揭示了表现出低回弹性的软质聚氨酯泡沫材料以及生产这些聚氨酯泡沫材料的方法。这些软质泡沫材料的特征是：芯回弹性等于或小于30％，玻璃化转变温度在-80℃至-60℃的范围内。该专利的聚氨酯泡沫材料包含多元醇与多异氰酸酯组分在催化剂、泡沫稳定剂和发泡剂存在下的反应产物，其中多元醇组分的特征是羟值为5-15毫克KOH/克，优选是在DMC络合物催化剂作用下通过环氧烷的开环加成聚合得到的聚氧化烯多元醇。这里所揭示的合适的用于多元醇的起始剂包括许多化合物，包括双酚A，以及苯酚和/或线型酚醛清漆树脂之类的缩合类化合物。
美国专利6,204,300描述了低回弹性氨基甲酸酯泡沫材料。这些泡沫材料包含多元醇、多异氰酸酯、催化剂和发泡剂，在-70℃至-20℃的温度范围和0℃至60℃的温度范围中各具有至少一个玻璃化转变温度。优选的多元醇选自下组：聚氧化烯多元醇、含乙烯基聚合物的聚氧化烯多元醇、聚酯多元醇和聚氧化烯聚酯嵌段共聚物多元醇。
美国专利6,136,879中描述了柔性聚氨酯泡沫材料以及生产这些泡沫材料的方法。这些泡沫材料具有高度的能量吸收性质，并且具有良好的触感。这些泡沫材料的回弹性不高于30％，压缩力致偏(compression forcedeflection)的温度依赖性通过在-20℃下25％压缩力致偏值与+20℃下25％压缩力致偏值之间的差值表示，该差值不大于0.030千克/厘米2。合适的反应组分包括多异氰酸酯、分子量为2000-8000的多元醇和分子量不超过100的一元醇。另外，反应可以在少量壬基苯酚之类的化合物或壬基苯酚之类的化合物的乙氧基化产物存在下进行。
在本领域中已经知道并且描述了可通过对各种起始剂进行烷氧基化反应制备多元醇，所述起始剂包括含有一个或多个芳环基的化合物，例如酚类化合物。美国专利6,541,673描述了一种对酚类化合物进行烷氧基化的已知方法。该方法是两阶段方法，其中最开始的一段烷氧基化反应在高温下进行，第二阶段的烷氧基化反应在较低的温度下进行。另外，烷氧基化反应的压力可以是分级的，在反应的高温过程中产生最高压力。
低回弹性、粘弹性泡沫材料在工业上广泛生产，可用于许多制品中，例如床垫、枕头、家具、汽车和人类工程学项目。为了满足这些应用的要求，希望泡沫材料顺应搁置在泡沫材料表面上的物体的形状，但是一旦在移去物体后，泡沫材料能够缓慢但完全的回复。但是，为了提高顺应性、减慢粘弹性泡沫材料的回复速率，通常的做法是通过在减小的异氰酸酯指数下进行反应或者利用较低官能度的中间体来降低聚氨酯的交联密度。这样会导致泡沫材料的强度性质不够，特别是低撕裂强度，难以用于涉及长时间施加应力的应用。例如，用于床的粘弹性上衬垫(topper pads)通常紧紧地折叠在一起，塞进一个箱子里，用于运输和储存，直到出售。如果泡沫材料不具有足够的抗撕裂性，则在各折叠缝外边的高拉伸应力会导致泡沫在储存过程中撕裂。提供更佳的物体顺应性和较慢的回复以及改善的抗撕裂性的泡沫材料将是受欢迎的发展。
粘弹性泡沫材料的另一共同特征是高温度敏感性。因此，粘弹性泡沫材料能够在室温下表现出柔软且滑顺的手感，但是随着温度降低变得非常坚硬和易碎，这并不罕见。具有明显降低的温度敏感性的粘弹性泡沫材料可用于需要暴露于较低的温度下的应用，例如汽车中的泡沫材料缓冲部件。
已经出乎意料地发现，通过本发明方法生产的低回弹性、粘弹性泡沫材料提供较慢的回复速率和更佳的抗撕裂性。该泡沫材料还表现出降低的对温度变化的敏感性。
发明内容
本发明涉及一种生产低回弹性、粘弹性泡沫材料的方法，该泡沫材料表现出慢回复、改善的撕裂强度和改善的温度敏感性级别。本发明还涉及通过该方法生产的粘弹性泡沫材料。
对于本发明而言，低回弹性、粘弹性泡沫材料定义为回弹性数值小于25％，该数值是依据ASTM D3574-03的球回弹测试方法测量的。
本发明的生产低回弹性、粘弹性泡沫材料的方法包括：
(A)在异氰酸酯指数约为70-120的情况下，使(1)与(2)在(3)、(4)和(5)存在下反应，其中：
(1)多异氰酸酯，
(2)异氰酸酯-活性组分，
(3)至少一种发泡剂，
(4)至少一种表面活性剂，
(5)至少一种催化剂。
合适的异氰酸酯-活性组分(2)包含：
(a)以组分(2)的100重量％为基准计，5-100重量％的至少一种聚醚多元醇，该聚醚多元醇每分子平均含有约2-4个活性羟基，当量重量约为280-2000，该聚醚多元醇是含有至少两个芳环、含有约2-4个泽瓦夫(Zerewitinoff)活性氢原子、当量重量约为100-575的一种或多种有机化合物的烷氧基化产物；
和任选的
(b)以组分(2)的100重量％为基准计，0-95重量％的一种或多种异氰酸酯-活性化合物，前提是该化合物不同于聚醚多元醇(a)。
本发明的低回弹性、粘弹性泡沫材料包含(1)与(2)在(3)、(4)和(5)存在下的反应产物：
(1)多异氰酸酯，
(2)异氰酸酯-活性组分，
(3)至少一种发泡剂，
(4)至少一种表面活性剂，
(5)至少一种催化剂，
其中异氰酸酯-活性组分(2)包含至少一种上述聚醚多元醇，反应在异氰酸酯指数约为70-120的情况下进行。
发明详述
依据本发明，适合用作组分(1)的多异氰酸酯包括例如单体二异氰酸酯、NCO预聚物和优选的液体多异氰酸酯。合适的单体二异氰酸酯可以用通式R(NCO)2表示，其中R表示分子量约为56-1000、优选约84-400的有机二异氰酸酯除去异氰酸酯基得到的有机基团。优选用于本发明方法的二异氰酸酯是那些用上述通式表示并且其中R表示以下基团的二异氰酸酯：具有4-12个碳原子的二价脂族烃基，具有6-13个碳原子的二价脂环族烃基，具有7-20个碳原子的二价芳脂族烃基或具有6-18个碳原子的二价芳族烃基。优选的单体二异氰酸酯是其中R表示芳族烃基的二异氰酸酯。
合适的有机二异氰酸酯的例子包括1，4-丁二异氰酸酯、1，6-己二异氰酸酯、2，2，4-三甲基-1，6-己二异氰酸酯、1，12-十二烷基二异氰酸酯、环己烷-1，3-和-1，4-二异氰酸酯、1-异氰酸基-2-异氰酸甲酯基环戊烷、1-异氰酸基-3-异氰酸甲酯基-3，5，5-三甲基环己烷、二(4-异氰酸环己酯基)甲烷、2，4’-二环己基甲烷二异氰酸酯、1，3-和1，4-二(异氰酸甲酯基)环己烷、二(4-异氰酸基-3-甲基-环己基)甲烷、α，α，α’，α’-四甲基-1，3-和/或-1，4-亚二甲苯基二异氰酸酯、1-异氰酸基-1-甲基-4(3)-异氰酸甲酯基环己烷、2，4-和/或2，6-六氢甲苯二异氰酸酯、1，3-和/或1，4-苯二异氰酸酯、2，4-和/或2，6-甲苯二异氰酸酯、2，2’-，2，4′-和/或4，4′-二苯基甲烷二异氰酸酯、1，5-萘二异氰酸酯和它们的混合物。也可以使用含有3个或3个以上异氰酸酯基的芳族多异氰酸酯，诸如4，4’，4”-三苯基甲烷三异氰酸酯和通过苯胺/甲醛缩合物的光气化反应得到的多亚甲基多(苯基异氰酸酯)。
依据本发明，多异氰酸酯组合物中的至少一部分以NCO预聚物的形式存在。NCO预聚物，也可用作本发明的多异氰酸酯组合物，通过之前描述的多异氰酸酯和含有至少两个异氰酸酯-活性基团、优选至少两个羟基的有机化合物制得。
优选本发明的多异氰酸酯是芳族多异氰酸酯。合适的芳族多异氰酸酯的一些例子是1，3-和/或1，4-苯二异氰酸酯，2，4-和/或2，6-甲苯二异氰酸酯，2，2’-、2，4’-和/或4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯，1，5-萘二异氰酸酯和它们的混合物。也可以使用含有3个或3个以上异氰酸酯基的芳族多异氰酸酯，诸如4，4’，4”-三苯基甲烷三异氰酸酯和通过苯胺/甲醛缩合物的光气化反应得到的多亚甲基多(苯基异氰酸酯)。
更优选本发明的多异氰酸酯是甲苯二异氰酸酯，二苯基甲烷二异氰酸酯的各种异构体，以及多亚甲基多(苯基异氰酸酯)组合物。在本发明中更优选的多亚甲基多(苯基异氰酸酯)组合物是官能度约为2.1-3.5、优选为2.1-2.8、最优选为2.1-2.4，NCO基团含量约为26％-33.4％、优选约为30.5％-33％，单体二异氰酸酯含量约为20重量％至90重量％、优选约为40重量％-90重量％的多亚甲基多(苯基异氰酸酯)组合物。这些异氰酸酯的聚MDI含量在约10重量％至80重量％的范围内，优选在约10重量％至60重量％的范围内。文中所用的聚MDI指除了单体二异氰酸酯(即两环化合物)外还含有具有三环和三环以上的产物的多亚甲基多(苯基异氰酸酯)。
依据本发明，(2)异氰酸酯-活性组分通常包含：
(a)至少约5-100重量％的至少一种聚醚多元醇，该聚醚多元醇每分子平均含有约2-4个活性羟基，当量重量约为280-2000，该聚醚多元醇是各含有至少两个芳环、含有约2-4个(b)泽瓦夫(Zerewitinoff)活性氢原子、当量重量约为100-575的一种或多种有机化合物的烷氧基化产物；
和
(c)0重量％至约95重量％的至少一种异氰酸酯-活性化合物，前提是该化合物不同于上述(a)定义的一种或多种聚醚多元醇，
(a)和(b)的重量百分数之和等于组分(2)的100重量％。
以组分(2)异氰酸酯-活性组分的100重量％为基准计，上述用于本发明的异氰酸酯-活性组分(2)的平均每分子含有约2-4个活性羟基、当量重量约为280-2000的组分(a)聚醚多元醇的含量至少为40重量％、更优选至少为60重量％。组分(2)异氰酸酯-活性组分的其余部分包括(b)至少一种异氰酸酯-活性化合物，前提是该化合物不同于上述组分(a)。因此，以组分(2)异氰酸酯-活性组分的100重量％为基准计，组分(b)的含量优选小于或等于约60重量％，更优选小于或等于约40重量％。
可用作组分(2)的(b)一种或多种异氰酸酯-活性化合物的合适的化合物包括例如一种或多种选自下组的化合物：聚醚多元醇、聚己内酯、聚硫醚、聚碳酸酯、聚缩醛、聚合物多元醇、PHD多元醇、PIPA多元醇等、低分子量多羟基交联剂、增链剂和活性改性剂等，以及它们的混合物。还应理解，含单官能羟基的组分也适用于组分(b)。所谓的常规聚醚多元醇也可以占据异氰酸酯-活性组分(2)的组分(b)的一部分或全部。所有这些化合物都是聚氨酯化学领域中已知的。
文中所用的术语“常规聚醚多元醇”可以指在平均羟基官能度和平均当量重量方面与上述组分(a)的聚醚多元醇重叠的聚醚多元醇，但是排除了那些包含一种起始剂的烷氧基化产物的聚醚多元醇，其中所述起始剂包含含有至少两个芳环、约2-4个泽瓦夫活性氢原子、当量重量约为100-575的有机化合物。所述常规聚醚多元醇还可用作化合物中的基本多元醇(basepolyol)，例如PHD多元醇、PIPA多元醇和聚合物多元醇。这些类型的化合物通常可描述为固体(例如在聚合物多元醇的情况中，通过苯乙烯和丙烯腈的自由基引发反应形成的聚合物)在合适的基本多元醇中的稳定分散体。
适合用作异氰酸酯-活性组分(2)的一部分或全部的聚醚多元醇(a)的当量重量一般至少约为280，优选至少约为470，更优选至少约为700。这些聚醚多元醇的当量重量还通常小于或等于约2,000，优选小于或等于约1,600，更优选小于或等于约1,400。所述聚醚多元醇可具有在这些上限值和下限值的任意组合之间的当量重量，包括这些上限值和下限值，例如约280-2000，优选约470-1600，更优选约700-1400。
这些聚醚多元醇还通常平均每分子含有至少约2个羟基。所述聚醚多元醇还通常每分子含有小于或等于约4个羟基，优选小于或等于约3个羟基。另外，这些聚醚多元醇每分子含有的平均羟基数可在这些上限值和下限值的任意组合之间的范围内，包括这些上限值和下限值，例如每分子约2-4个、优选约2-3个、更优选约2个羟基。
这些聚醚是已知的，可通过例如用一种或多种环氧烷对一种或多种合适的有机化合物进行烷氧基化得到。合适的有机化合物包括那些含有至少两个芳环、当量重量约为100-575、含有约2-4个泽瓦夫活性氢原子的有机化合物。合适的有机化合物是每个化合物中含有至少约2个芳环、优选2-4个芳环、更优选2个芳环的有机化合物。
通过烷氧基化形成本发明的聚醚多元醇(2)(a)的这些有机化合物的当量重量通常至少约为100，优选至少约为110。这些有机化合物的当量重量通常还小于或等于约575，优选小于或等于约400。在一个特别优选的实施方式中，有机化合物的当量重量约为114。所述有机化合物可具有在这些上限值和下限值的任意组合之间的当量重量，包括这些上限值和下限值，例如约100-575，优选约110-400。
这些用于制备聚醚多元醇的有机化合物还通常每个化合物中含有至少约2个泽瓦夫活性氢原子。所述有机化合物的还通常含有小于或等于约4个泽瓦夫活性氢原子，优选小于或等于约3个泽瓦夫活性氢原子。另外，这些有机化合物含有的泽瓦夫活性氢原子数目可以在这些上限值和下限值的任意组合之间的范围内，包括这些上限值和下限值，例如约2-4，优选约2-3。更佳地，有机化合物含有约2个泽瓦夫活性氢原子。羟基和胺官能基团代表泽瓦夫活性氢原子的优选来源。
另外，用于制备聚醚多元醇的有机化合物还通常每个化合物中含有至少约2个且小于或等于4个芳环。较佳地，有机化合物含有2个芳环。
本发明中，双酚A(即2，2-二(4-羟基苯酚)丙烷或BPA)是特别优选的有机化合物。
依据本发明，优选用于制备聚醚多元醇的合适的有机化合物不含稠合芳环。换句话说，这些有机化合物优选含有2个或更多个芳环，其中这些芳环通过合适的小于8个原子长、优选小于4个原子长(侧链不计算在内)的连接部分连接。最优选的连接部分是1-4个碳原子长、优选1-2个碳原子长的烷基。另外，将芳环连接在一起的烷基可以含有或不含泽瓦夫活性氢原子。
连接部分还可以含有如二羟基苄基醚中的醚键，所述二羟基苄基醚例如水杨基醚2-[(2-羟基苯基)-甲氧基甲基]苯酚，以及低分子量液体苯氧基树脂中的醚键。
用作本发明的起始剂的合适的有机化合物的一些例子包括例如2，2-二(4-羟基苯基)丙烷(即双酚A)、2，2-二(4-羟基-苯基)丁烷、2，2’-亚甲基联苯酚、5-(3，5-二羟基苯基)苯-1，3-二醇(即联间苯二酚)、1，1，3-三(羟基苯基)丙烷、4-[1，1-二(4-羟基苯基)乙基]苯酚、4-(4-羟基苯基)磺酰基苯酚(双酚S)、4-[2-(4-羟基苯基)丁-2-基]苯酚(双酚B)、2-[(2-羟基-苯基)甲基]苯酚(双酚F)、2-[4-[2-[4-(2-羟基乙氧基)苯基]-丙-2-基]苯氧基]乙醇、1-[4-[2-[4-(2-羟基丙氧基)苯基]丙烷-2-基]苯氧基]丙-2-醇、4-[2-(4-羟基-3-甲基-苯基)丙-2-基]-2-甲基-苯酚(双酚C)、4-[(E)-4-(4-羟基苯基)己-3-烯-3-基]苯酚、4-[2-(4-羟基-3-丙-2-基-苯基)丙-2-基]-2-丙-2-基-苯酚(双酚G)、2，4-二[2-(4-羟基苯基)丙-2-基]苯酚(双酚I)、2-[2-(4-羟基苯基)丙-2-基]苯酚(2，4′-双酚A)、4-(4-羟基苯基)苯酚、2-[(4-羟基苯基)甲基]苯酚、4，4′-二羟基联苄、4-[2-(4-羟基苯基)乙基]苯酚、3-[2-(3-羟基-苯氧基)乙氧基]苯酚、3-[4-(3-羟基苯基)己-3-基]苯酚等。
如上所述，有机化合物还可含有源自胺官能基团的泽瓦夫活性氢原子，所述胺官能基团例如4-[(4-氨基苯基)甲基]苯胺和2-[(4-氨基苯基)甲基]苯胺(即MDA异构体)、三苯基胍、二苯基甲烷二胺、4-[(4-氨基-3-甲基-苯基)甲基]-2-甲基-苯胺、4-[(2-氨基苯基)甲基]-2-乙基-6-甲基-苯胺、4-[(4-氨基苯基)甲基]-2-乙基-6-甲基-苯胺等。
这些化合物的低当量重量烷氧基化物也代表一类优选的有机化合物。优选的是乙氧基化物和丙氧基化物。双酚A和双酚烷氧基化物是最优选的化合物。
依据本发明，用一种或多种环氧烷(即环氧化物)对上述有机化合物中的一种或多种进行烷氧基化，形成具有上述性质的聚醚多元醇(2)(a)，即具有上述的当量重量和每分子平均羟基数目。合适的环氧化物包括以下化合物，例如环氧乙烷、环氧丙烷、环氧丁烷、氧化苯乙烯或表氯醇。优选的是环氧乙烷(EO)和/或环氧丙烷(PO)。PO：EO的重量比优选为50:50至100:0。更优选的是PO：EO的重量比为70:30至100:0。作为起始剂的有机化合物的烷氧基化反应通常在一种或多种合适的催化剂如DMC、BF3或KOH存在下进行。还可以在化学意义上加入这些环氧化物，优选环氧乙烷和环氧丙烷，其作为混合物或相继地加入上述含有至少两个芳环、约2-4个泽瓦夫活性氢原子、当量重量约100-575的有机化合物中。
最优选用于本发明的聚醚多元醇(2)(a)是双酚A起始的聚醚多元醇。双酚A起始的聚醚多元醇的当量重量至少约为280，优选至少约为470，最优选至少约为700。双酚A起始的聚醚多元醇的当量重量小于或等于约2,000，优选小于或等于约1,600，最优选小于或等于约1400。另外，双酚A起始的聚醚多元醇可具有在这些上限值和下限值的任意组合之间的当量重量，包括这些上限值和下限值，例如当量重量约280-2000，优选约470-1600，最优选约700-1400。这种双酚A起始的聚醚多元醇每分子中含有约2个羟基。
在本发明的一个实施方式中，聚醚多元醇(2)(a)和异氰酸酯-活性化合物(2)(b)的至少一部分同时通过以下方法制备：对上述适用于形成聚醚多元醇(2)(a)和用于异氰酸酯-活性化合物(2)(b)的合适起始剂的至少一部分的一种或多种有机化合物进行烷氧基化。因此，在此实施方式中，用于(2)(b)的起始剂可以是低分子量化合物，例如乙二醇、丙二醇、丙三醇、三羟甲基丙烷等，这些化合物在烷氧基化后形成聚醚多元醇(2)(b)。
依据本发明的另一个实施方式，异氰酸酯-活性组分(2)(b)可包含一种或更多种更高分子量的化合物，例如聚醚多元醇。在此实施方式中，可以在尾料法(heel process)中，将该聚醚多元醇与烷氧基化形成聚醚多元醇(2)(a)的有机化合物一起烷氧基化。在尾料类方法中，优选烷氧基化反应在存在一种或多种双金属氰化物(DMC)催化剂的情况下进行。
优选用于制备本发明的异氰酸酯-活性组分(2)的尾料法是共同转让的美国申请序列号_______[代理人编号第8759号]中描述的单级“尾料”法，该专利申请于______，2006年提交给美国专利和商标局(United States Patentand Trademark Office)，该专利申请与本申请于同一天提交给美国专利和商标局，其内容通过参考结合于此。如该专利申请中所述，优选的双酚A起始的聚醚多元醇通过以下方法制备：将双酚A与当量重量约280-2000的双酚A起始的聚醚多元醇混合，在一种或多种双金属氰化物催化剂存在下，用一种或多种环氧烷对该混合物进行烷氧基化。合适的环氧烷包括例如环氧乙烷、环氧丙烷、环氧丁烷等。但是，本发明的异氰酸酯-活性组分(2)的聚醚多元醇(2)(a)不限于通过共同转让的待审查美国专利申请序列号__________，[代理人编号第8759号](于______，2006年提交)所述的单级法生产的聚醚多元醇。
依据本发明，可用于本发明的双金属氰化物的一些例子包括但不限于例如六氰基钴酸(III)锌、六氰基铁酸(III)锌、六氰基铁酸(II)镍、六氰基钴酸(III)钴等。合适的双金属氰化物络合物的其它例子列举在美国专利5,158,922中，其内容通过参考结合于此。优选的是六氰基钴酸(III)锌。
特别优选的是包含DMC化合物和有机络合剂的固体双金属氰化物(DMC)催化剂，在以催化剂的量为基准计约5-80重量％的数均分子量大于约500的聚醚中制备。与在无聚醚条件下制备的类似催化剂相比，这些催化剂表现出对环氧化物聚合反应增强的活性。合适的催化剂是已知的，其描述见例如美国专利5,482,908，其内容通过参考结合于此。合适的双金属氰化物(DMC)化合物是水溶性金属盐与水溶性金属氰化物盐的反应产物。
可用作本发明的组分(3)的合适的发泡剂包括但不限于以下化合物：例如，水、二氧化碳、丙酮、氯化烃、碳氟化合物、氯氟烃、氢氯氟烃、全氟烃、低沸点烃和其它低沸点有机化合物。合适的氢氯氟烃[？]的一些例子包括以下化合物：例如1，1-二氯-1-氟乙烷(HCFC-141b)、1-氯-1，1-二氟乙烷(HCFC-142b)和氯代二氟甲烷(HCFC-22)；合适的氢氟烃的一些例子包括以下化合物：例如1，1，1，3，3-五氟丙烷(HFC-245fa)、1，1，1，2-四氟乙烷(HFC-134a)、1，1，1，3，3，3-六氟丙烷(HFC-236fa)、1，1，2，3，3，3-六氟丙烷(HFC-236ea)和1，1，1，4，4，4-六氟丁烷(HFC-356mffm)；合适的全氟烃包括以下化合物：例如全氟戊烷或全氟己烷；合适的烃包括以下化合物：例如丁烷、戊烷、环戊烷、己烷的各种异构体，或者它们的混合物。水和二氧化碳是更优选的发泡剂，水是最优选的发泡剂。
依据本发明，发泡剂的用量优选足以产生密度小于或等于20pcf，更优选小于或等于约12pcf、最优选小于或等于约8pcf的泡沫材料。本发明的泡沫材料的密度通常大于或等于约0.5pcf，优选大于或等于约1.0pcf，最优选大于或等于约1.5pcf。另外，本发明的泡沫材料的密度可以在这些上限值和下限值的任意组合之间，包括这些上限值和下限值，例如为0.5pcf-20pcf，优选为1.0pcf-12pcf，最优选为1.5pcf-8pcf。
适合用作本发明的组分(4)的表面活性剂包括例如适用于粘弹性聚氨酯泡沫材料的任何已知的表面活性剂。这些表面活性剂包括，例如，但不限于硅酮类表面活性剂、氟类表面活性剂等。一类硅酮表面活性剂具体是具有聚硅氧烷链的化合物，其中聚硅氧烷链包含在侧链具有有机基团的有机聚硅氧烷链。二甲基硅氧烷是其中的一个例子。有机硅酮共聚物表面活性剂广泛用于生产聚氨酯泡沫材料，聚硅氧烷-聚氧化烯共聚物代表优选的一类。合适的表面活性剂的一些例子包括可从德克萨-戈德施米特(Degussa-Goldschmidt)、通用电气(General Electric)、空气产品(Air Products)等公司商购的化合物，例如以下列商品名出售的化合物：NIAX SiliconesL-620、L-5614、L-627、L-6164、L-3858、L-635、U-2000等和TEGOSTABSilicones B-8002、B-2370、B-8229、B-8715F等和DABCO DC5160、DC5169、DC5164等。
依据本发明，可以使用一种或多种催化剂(5)。可以使用任何合适的氨基甲酸酯化催化剂，包括已知的叔胺化合物和有机金属化合物。合适的叔胺催化剂的例子包括三亚乙基二胺、N-甲基吗啉、五甲基二亚乙基三胺、二甲基环己胺、四甲基乙二胺、1-甲基-4-二甲基氨基乙基哌嗪、3-甲氧基-N-二甲基丙胺、N-乙基吗啉、二乙基乙醇胺、N-椰油基吗啉(cocomorpholine)，N，N-二甲基-N’，N’-二甲基异丙基丙二胺、N，N-二乙基-3-二乙基氨基丙胺和二甲基苄胺。合适的有机金属催化剂的例子包括有机汞、有机铅、有机铁、有机钛酸盐、有机锡催化剂，优选的是有机锡催化剂。合适的有机锡催化剂包括优选的羧酸锡(II)盐，例如乙酸锡(II)、辛酸锡(II)、乙基己酸锡(II)和月桂酸锡(II)，以及锡(IV)化合物，例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)和本领域已知的各种羧酸铋。氯化亚锡之类的金属盐也可用作氨基甲酸酯反应的催化剂。这类催化剂的用量通常应该能够明显地加快多异氰酸酯反应的速率。通常用量是每100重量份组分(2)即异氰酸酯-活性组分约0.05-5pbw、优选约0.1-2pbw催化剂。
另外，各种其它任选的本领域技术人员已知的添加剂可用于本发明的粘弹性泡沫材料中，包括例如脱模剂、颜料、泡孔调节剂、阻燃剂、增塑剂、染料、抗静电剂、抗微生物剂、抗氧化剂、紫外稳定剂、矿物油、填料和增强剂。
低回弹性、粘弹性泡沫材料的工业生产包括：在至少一种发泡剂、至少一种表面活性剂和至少一种催化剂存在下，将合适的多异氰酸酯和异氰酸酯-活性组分混合在一起，这些物质是聚氨酯化学领域中已知的适用于制备粘弹性泡沫材料的物质。
本发明的低回弹性、粘弹性聚氨酯泡沫材料可通过本领域技术人员熟知的许多发泡方法来制备(参见，例如POLYURETHANE HANDBOOK，Gunter Oertel编辑，Hanser Publications，Munich，版权(.COPYRGT.)1985)。优选的是连续或不连续的“一步(one-shot)”发泡法。在“一步”连续法中，将配方成分放到一起，混合，通常连续沉积到移动的传送带上，在该传送带上发泡混合物自由起发到完全高度(例如，块料(slabstock)法)。移动的侧面限制通常控制产生的泡沫材料的宽度。在非连续的“一步”法中，将控制量的反应物和其它组分混合在一起，然后沉积在容器中，在此泡沫起发和固化。一个例子是箱式发泡(box foam)法，其中，将化学品混合，沉积到所需尺寸的箱子中，使其自由起发，或者如果使用了顶部限制来限制起发，则起发到控制的高度。这些箱子可以具有大的截面(6英尺 x 12英尺)，或者对于特定的部件具有较小的截面。在箱式发泡和连续块料发泡中生产的大块泡沫胶块可以被切割和修整为不同的尺寸，可以按照应用的需要被切割成不同的形状。这是生产粘弹性泡沫床垫和床垫上衬优选的方法。
广泛应用的、在工业上非常重要的非连续方法是“一步”模塑发泡法，在该方法中，将测量量的成分沉积在所需形状的模具中。泡沫起发，填满模腔，产生具有预定应用所需的形状的部件。该方法常用于生产粘弹性泡沫枕头和汽车部件，如头枕。
在美国专利6,391,935中更详细地描述了依据本发明的自由起发粘弹性泡沫材料的生产方法，其内容通过参考结合于此。
已经发现，粘弹性泡沫材料广泛用于生产枕头、床垫上衬、人类工程学垫、运动设备等。出乎意料地发现，与通过常规粘弹性聚醚多元醇制备的泡沫材料相比，本发明的聚醚多元醇提供表现出慢变形回复、改善的撕裂强度和低温度敏感性的低回弹性、粘弹性泡沫材料。如上所述，本发明的低回弹性、粘弹性泡沫材料定义为回弹性数值小于25％，该数值是依据ASTM D3574-03的球回弹测试方法测量的。较佳地，泡沫材料的回弹性数值小于20％，最优选小于15％。这些泡沫材料的温度敏感性级别通常大于0.4。
依据本发明，多异氰酸酯组分与异氰酸酯-活性组分(包含任何存在的水)的相对量使得异氰酸酯指数(可用于与异氰酸酯-活性组分反应的NCO的化学计量百分数)通常至少约70，优选至少约80，更优选至少约90。多异氰酸酯组分和异氰酸酯-活性组分的相对量还通常使得异氰酸酯指数(NCO指数)小于或等于约120，优选小于或等于约115，更优选小于或等于约110。最后，多异氰酸酯组分与异氰酸酯-活性组分的相对量使得异氰酸酯指数在这些上限值和下限值的任意组合之间的范围内，包括这些上限值和下限值，例如约70-120，优选约80-115，更优选约90-110。
文中所用的术语“羟值”定义为由1克多元醇制备的完全邻苯二甲酰化衍生物完全水解所需的氢氧化钾的毫克数。羟值也可以用以下等式定义：
OH＝(56.1 x 1000xf)/摩尔重量＝56100/当量重量
其中：
OH：表示多元醇的羟值，
f：表示多元醇的标称官能度，即用于产生多元醇的每分子起始剂中羟基的平均数目，
摩尔重量：表示多元醇的数均分子量，
和
当量重量：表示每个羟基对应的平均多元醇当量重量。
以下实施例进一步详细说明本发明。在上文中陈述的本发明的精神或范围不受这些实施例的限制。本领域技术人员容易理解可以使用以下方法的已知变化的条件。除非另有说明，否则，所有温度都是℃，所有份数和百分数都分别是重量份数和重量百分数。
实施例
ISO A：甲苯二异氰酸酯，其包含80重量％的2，4-异构体和20重量％的2，6-异构体
ISO B：聚合多亚甲基多异氰酸酯，其NCO基团含量约为32.1重量％，官能度约为2.4，总单体含量约为64％，包含约45％的4，4′-异构体、约17％的2，4′-异构体、约2％的2，2′-异构体和约36重量％的MDI系列的更高分子量同系物
ISO C：聚合多亚甲基多异氰酸酯，其NCO基团含量约为32.4重量％，官能度约为2.2，总单体含量约为74％，包含约52％的4，4′-异构体、约19％的2，4′-异构体、约3％的2，2′-异构体和约26重量％的MDI系列的更高分子量同系物
多元醇A：双酚A起始的聚醚多元醇，其OH值为200，当量重量约为280，通过用PO和EO对双酚A进行烷氧基化制备。该产物含有8重量％的EO。
依据以下步骤制备多元醇A：
将双酚A(326克)和商品DMC催化剂(0.08克)加入配置了机械搅拌器的不锈钢反应器中，在搅拌下缓慢加热到165℃，使BPA熔化。在BPA熔化后，将氮气流鼓吹通过反应器对反应器进行真空汽提(0.5psia)30分钟，以除去痕量的残余水。关闭真空阀，封闭反应器，将环氧丙烷(35克)和环氧乙烷(6克)的初始进料泵送到反应器中。在几分钟后，观察到反应器中的压力迅速下降，表明催化剂开始活化，开始消耗环氧化物。将反应器温度冷却到160℃，在87分钟内以恒定的进料速率加入余下的环氧丙烷(373克)和环氧乙烷(60克)进料。在加料完成后，将反应混合物在130℃再搅拌30分钟，然后进行真空汽提(30分钟；130℃)，从反应器中排放出透明无色的液体。将BHT(0.4克；500ppm)溶解在热多元醇中。
多元醇B：双酚A起始的聚醚多元醇，其OH值为112，当量重量约为500，通过对双酚A进行丙氧基化反应制备
依据以下步骤制备多元醇B：
将双酚A(4000克)和商品DMC催化剂(0.877克)加入配置了机械搅拌器的不锈钢反应器中，在搅拌下缓慢加热到165℃，使BPA熔化。在BPA熔化后，将氮气流鼓吹通过反应器对反应器进行真空汽提(0.5psia)30分钟，以除去痕量的残余水。关闭真空阀，封闭反应器，将环氧丙烷(500克)初始进料泵送到反应器中。在几分钟后，观察到反应器中的压力迅速下降，表明催化剂开始活化，开始消耗环氧化物。在180分钟内以恒定的速率加入余下的环氧丙烷进料(13,035克)。在加料完成后，将反应混合物在130℃再搅拌30分钟，然后进行真空汽提(30分钟；130℃)，从反应器中排放出透明无色的液体。将BHT(1.75克；100ppm)溶解在热多元醇中。
多元醇C：双酚A起始的聚醚多元醇，其OH值为56，当量重量约为1000，通过对双酚A进行丙氧基化反应制备
依据以下步骤制备多元醇C：
将双酚A(2100克)和商品DMC催化剂(0.922克)加入配置了机械搅拌器的不锈钢反应器中，在搅拌下缓慢加热到165℃，使BPA熔化。在BPA熔化后，将氮气流鼓吹通过反应器对反应器进行真空汽提(0.5psia)30分钟，以除去痕量的残余水。关闭真空阀，封闭反应器，将环氧丙烷(330克)初始进料泵送到反应器中。在几分钟后，观察到反应器中的压力迅速下降，表明催化剂开始活化，开始消耗环氧化物。在222分钟内以恒定的速率加入余下的环氧丙烷进料(16,000克)。在加料完成后，将反应混合物在130℃再搅拌30分钟，然后进行真空汽提(30分钟；130℃)，从反应器中排放出透明无色的液体。将BHT(1.84克；100ppm)溶解在热多元醇中。
多元醇C2：双酚A起始的聚醚多元醇，其OH值为56，当量重量约为1000，用混合的PO/EO进料制备
依据以下步骤制备多元醇C2：
将双酚A的两摩尔丙氧基化物(3176克)和商品DMC催化剂(0.922克)加入配置了机械搅拌器的不锈钢反应器中，在搅拌下缓慢加热到165℃。将氮气流鼓吹通过反应器对反应器进行真空汽提(0.5psia)30分钟，以除去痕量的残余水。关闭真空阀，封闭反应器，将环氧丙烷(150克)初始进料泵送到反应器中。在几分钟后，观察到反应器中的压力迅速下降，表明催化剂开始活化，开始消耗环氧化物。在123分钟内以恒定的速率加入第一混合嵌段的环氧丙烷(8654克)和环氧乙烷(920克)，此时停止加入环氧化物，将反应器冷却到130℃。氮气压力增加到20psia，在79分钟内以恒定的进料速率加入第二混合嵌段的环氧丙烷(2765克)和环氧乙烷(2765克)。在加料完成后，将反应混合物在130℃再搅拌30分钟，然后进行真空汽提(30分钟；130℃)，从反应器中排放出透明无色的液体。将BHT(1.84克；100ppm)溶解在热多元醇中。
多元醇D：山梨糖醇起始的聚醚多元醇，其官能度为6，OH值为28，当量重量约为2000，通过利用KOH催化、用约92重量％的环氧丙烷和约8重量％的环氧乙烷进行烷氧基化制得。
多元醇E：多元醇混合物，其包含50重量％的聚醚单醇和50重量％的聚醚多元醇，该混合物的官能度约为2.4，OH值约为94，当量重量约为597。该单醇通过用约92重量％环氧丙烷和8重量％环氧乙烷对脂族醇进行DMC催化烷氧基化反应直到羟值约为18、当量重量约为3120来制备；聚醚多元醇通过用约82重量％环氧丙烷和18重量％环氧乙烷对丙三醇进行DMC催化烷氧基化反应直到羟值约为170、当量重量约为330来制备。
多元醇F：多元醇混合物，其包含33重量％的聚醚单醇、23重量％的聚醚二醇和45重量％的聚醚三醇，该混合物的官能度约为2.4，OH值约为120，当量重量约为470。该单醇通过用约90重量％环氧丙烷和10重量％环氧乙烷对脂族醇进行DMC催化烷氧基化反应直到羟值约为18、当量重量约为3120来制备；聚醚二醇通过用约80重量％环氧丙烷和20重量％环氧乙烷对丙二醇进行DMC催化烷氧基化反应直到羟值约为170、当量重量约为330来制备；聚醚三醇通过用约80重量％环氧丙烷和20重量％环氧乙烷对丙三醇进行DMC催化烷氧基化反应直到羟值约为170、当量重量约为330来制备。
多元醇G：聚醚三醇，通过丙三醇的KOH丙氧基化反应制得，OH值约为168，当量重量约为333。
多元醇H：丙三醇起始的聚醚多元醇，其官能度约为2.8，OH值约为56，当量重量约为1,000，通过用约93重量％环氧丙烷和约7重量％环氧乙烷对丙三醇和少量丙二醇进行烷氧基化反应制得。
多元醇I：丙三醇起始的聚醚多元醇，其官能度约为3，OH值约为28，当量重量约为2000，通过用100％环氧丙烷对丙三醇进行烷氧基化反应制得。
多元醇J：丙二醇起始的聚醚多元醇，其官能度约为2，OH值约为112，当量重量约为500，通过用100重量％环氧丙烷对丙二醇进行烷氧基化反应制得。
多元醇K：丙二醇起始的聚醚多元醇，其官能度约为2，OH值约为56，当量重量约为1000，通过用100重量％环氧丙烷对丙二醇进行烷氧基化反应制得。
多元醇L：SAN填充的聚合物多元醇，含有约12重量％的固体，OH值约为27。基本多元醇是聚醚三醇和六醇的混合物，通过以下方法制备：对丙三醇和山梨糖醇进行丙氧基化，然后用100％EO封端，提供伯羟基含量约为80％。基本多元醇的平均官能度约为4，平均当量重量约为1830。
多元醇M：SAN填充的聚合物多元醇，含有约43重量％的固体，OH值约为20。基本多元醇是三醇，通过以下方法制备：用约80％PO对丙三醇进行丙氧基化，然后用约20％EO封端，提供伯羟基含量约为88％。基本多元醇的官能度约为3，当量重量约为1580。
多元醇N：丙三醇起始的聚醚多元醇，其官能度约为3，OH值约为28，当量重量约为2000，通过以下方法制备：用约87重量％环氧丙烷对丙三醇进行烷氧基化，然后用约13重量％环氧乙烷封端。
多元醇O：官能度约为3、羟值约为37的聚醚多元醇，通过以下方法制备：用环氧丙烷嵌段(占全部环氧化物的4.9重量％)，然后用环氧丙烷(占全部环氧化物的22.4重量％)和环氧乙烷(占全部环氧化物的62.7重量％)的混合嵌段，最后用环氧乙烷嵌段(占全部环氧化物的10重量％)对丙三醇进行KOH催化烷氧基化反应。当量重量约为1500。
多元醇P：山梨糖醇起始的聚醚多元醇，其官能度约为6，OH值约为100，当量重量约为560，通过用约18重量％环氧丙烷和约82重量％环氧乙烷的混合物对丙三醇进行烷氧基化来制备。
多元醇Q：丙三醇起始的聚醚多元醇，其官能度约为3，OH值约为168，当量重量约为330，通过用约100重量％环氧乙烷对丙三醇进行烷氧基化反应制得。
DP-1022：二醇改性剂，OH值约为1245。
催化剂A：胺催化剂混合物，可作为Niax C-183从通用电气(OSi)购得
催化剂B：胺催化剂，可作为Niax催化剂A-33从通用电气(OSi)购得
催化剂C：胺催化剂，可作为Niax催化剂A-1从通用电气(OSi)购得
催化剂D：胺催化剂，可作为DABCO催化剂PC-77从空气产品购得
催化剂E：二月桂酸二丁基锡，可作为DABCO催化剂T-12从空气产品购得的催化剂
多元醇F：辛酸亚锡，可作为DABCO催化剂T-9从空气产品购得的催化剂
表面活性剂A：硅酮表面活性剂，可作为NIAX Silicone L-620从通用电气(OSi)购得
表面活性剂B：硅酮表面活性剂，可作为NIAX表面活性剂L-5614从通用电气(OSi)购得
表面活性剂C：硅酮表面活性剂，可作为NIAX表面活性剂L-6164从通用电气(OSi)购得
表面活性剂D：硅酮表面活性剂，可作为DABCO表面活性剂B-8715LF从空气产品购得；
多元醇E：硅酮表面活性剂，可作为NIAX表面活性剂U-2000从通用电气(OSi)购得
阻燃剂A：氯磷酸盐阻燃剂，可作为FYROL FR-38从埃左-诺贝(AKZO-Noble)购得。
用于制备本发明和对比例的粘弹性泡沫材料的配方示于下表1A、2、3、4A和5A中。所有数值都是重量份数，但NCO指数除外，该指数表示可用于反应的异氰酸酯官能团相对于可用于反应的异氰酸酯-活性基团总数目的化学计量值，以百分数表示，100％表示1:1的化学计量比。表1-4的实施例通过下文所述的自由起发方法制备。
将多元醇、水、硅酮表面活性剂、胺催化剂、锡催化剂E和其它非异氰酸酯添加剂(如果使用)加入到半加仑或1加仑装有挡板的圆柱形容器中。用具有双涡轮桨的搅拌器将内容物在2400rpm的转速下混合60秒。然后将混合物脱气15秒。如果使用锡催化剂F，在此时加入该催化剂。在脱气后，将内容物以2400rpm的转速混合15秒，在此过程中，在剩余约7秒混合时间的时候加入异氰酸酯。然后将混合物倒入14×14x6英寸的纸板盒中，在此混合物自由起发直到反应完成。使用足以得到至少6英寸高的泡沫胶块(bun)的批量大小。将新鲜制备的泡沫胶块在120℃的烘箱中固化5分钟，然后在环境条件下至少固化2天。在起泡和固化期间观察的结果示于表1C、2、3和4B中。然后将泡沫胶块切割为12 x 12 x 4英寸，辊轮碾压三次至最小厚度约0.5英寸。然后将这些样品在标准温度(～23℃)和湿度(～50％)下调理至少16小时，然后进行测试。
通过下文所述的模塑发泡法制备表5的实施例。将多元醇、水、硅酮表面活性剂、胺催化剂、和其它任选的组分加入半加仑装有挡板的圆柱形容器中。用具有双涡轮桨的搅拌器将内容物在3700rpm的转速下混合60秒。然后将混合物脱气60秒。将异氰酸酯加入容器中，将内容物混合5秒。然后将混合物倒入预调节过的模具中，预热到65℃，同时摇晃混合容器，以确保所需的量被转移到模具中。立即将模具夹紧和密封。进行发泡反应，预定的脱模时间为5-7分钟，然后将泡沫材料脱模。实施例23-26在15英寸 x 15英寸 x 2英寸厚的模具中制备，而实施例27-29在15英寸 x 15英寸 x 4英寸厚的模具中制备。使泡沫材料在室温下老化7天，然后测量泡沫材料性质。
泡沫材料的性质示于表1B、2、3、4B和5B中。除非另有指示，否则，依据ASTM D3574-03所描述的方法测量回弹性和撕裂强度以及其它标准物理或机械性质。通过以下方法确定湿压缩形变(50％)：测量每种样品的三个2 x 2 x 1”测试样的高度，将它们压缩到50％高度，在50℃和95％相对湿度下保持压缩状态22小时，从压缩固定装置上取下测试样，使测试样在室温下回复30分钟，重新测量高度，然后确定相对于原始高度的平均高度损失百分数。
依据以下所述，使用标准IFD测试装置，通常使用12 x 12 x 4英寸测试样测量粘弹性泡沫材料的回复性质。通过降低IFD压缩底座直到泡沫材料将1磅的力施加到压缩底座上，来确定泡沫材料样品的高度。然后将样品压缩到该高度的95％(5％压缩)，保持1分钟，然后获取5％IFD读数。然后将样品压缩到其原始高度的25％(75％压缩)，保持1分钟。将底座尽可能快地返回到5％高度，根据具体测试，记录1分钟或5分钟的由于泡沫材料回复而施加给底座的力。确定以下参数中的一个或多个，以比较样品的回复。
70％力回复时间，秒＝泡沫材料回复到将原始5％IFD力的70％施加给底座所需的时间
95％高度回复时间，秒＝泡沫材料回复到在5％高度将1磅的力施加给IFD底座所需的时间
使用泡沫材料测试样(通常5 x 5 x 4英寸)和标准IFD测试装置确定温度敏感性比值。将泡沫材料测试样分别在预定的热和冷的温度(通常为+20℃和-20℃)下调理至少16小时，并迅速转移到IFD装置中，立即进行测试。确定在1磅力下的高度，然后立即以20英寸/分钟将样品压缩到其高度的75％(25％压缩)，在1秒后获取力的读数。对于在各温度下调节的测试样重复该测试步骤。温度敏感性比值的计算如下：
温度敏感性比值＝高温时的力/低温时的力
温度敏感性比值接近1表示较低的温度敏感性。
表1A-1C的实施例表明与对比泡沫材料(实施例1、4、5、6、9和10)相比，通过使用较低含量的指定聚醚多元醇制得的本发明的低回弹性、粘弹性泡沫材料(实施例2、3、7、8)提供了改善的撕裂强度和较慢的回复。
表1A：泡沫材料实施例1-10
 
实施例 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
多元醇E 79 75 70 80 80
多元醇H 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20
多元醇G 80 75 70 80 79.8
多元醇A 5 10 5 10
DP-1022 0.2 1
水 1.15 1.15 1.15 1.15 1.15 2.2 2.2 2.2 2.2 2.2
催化剂A 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6
催化剂E 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1
表面活性剂A      0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4
表面活性剂B      0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
阻燃剂A 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3
Iso A 27.62 27.76 27.9 27.96 27.9 34.62 33.64 34.35 33.63 32.93
NCO指数 82 82 82 83 82 95 95 95 97 95
表1B：泡沫材料实施例1-10的性质
 
实施例 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
密度，pcf 4.58 4.77 5.12 4.92 4.8 2.66 2.57 2.57 2.55 2.64
回弹性，％ 3 3 3 4 3 14 13 12 15 14
空气流量(scfm)   0.38 0.31 0.1 0.13 0.39 3.73 2.25 1.04 3.55 3.72
IFD高度(Ht)，英寸          4.12 4.07 3.97 4.08 4.13 4.13 4.16 4.12 4.18 4.18
25％IFD，磅 10.76 9.75 8.05 11.56 10.28 9.53 12.86 12.96 13.57 12.52
65％IFD，磅 25.85 23.76 20.53 27.29 24.84 20.34 26.35 27.34 27 25.03
25％回复，％ 90.15 87.44 82.24 88.49 88.68 70.62 68.35 65.35 72.22 71.81
支承因数(SupportFactor)  2.4 2.44 2.55 2.36 2.42 2.13 2.05 2.11 1.99 2
拉伸，psi 5.67 5.68 6.04 5.71 5.13 7.9 7.63 9.31 7.78 7.34
伸长，％ 201 229 265 199 196 182 168 204 163 161
撕裂强度，pli 0.77 0.85 0.98 0.77 0.79 0.76 0.94 0.99 0.8 0.72
50％湿形变，％           4.49 6.32 10.82 3.95 5 12.33 16.24 29.66 10.85 10.9
70％力回复时间(ForceRec.Time)，秒          11 33 65 11 20 ≥300 ≥300 ≥300 175 94
95％高度回复，秒     0 5 20 0 0 1 3 9 1 1
表1C：实施例1-10的泡沫材料性质
 
实施例 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
％沉降 1.65 1.54 1.51 1.64 1.59 4.51 1.43 0.38 2.25 1.58
收缩 无 无 无 无 无 无 无 无 无 无
固化 良好 良好 良好 良好 良好 良好 良好 良好 良好 良好
表2的实施例表明与对比泡沫材料(实施例13)相比，通过使用较高含量的指定聚醚多元醇制得的本发明的泡沫材料(实施例11、12)提供了改善的撕裂强度和较慢的回复。
表2：泡沫材料实施例11-13
 
实施例 11 12 13
多元醇C 63 70
多元醇H 27 30 27
多元醇K 73
水 1 1 1
催化剂A 0.6 0.6 0.6
催化剂F 0.3 0.3 0.3
表面活性剂B 0. 5 0.5
阻燃剂A 3 3 3
异氰酸酯A 17.43 17.43 17.43
异氰酸酯指数 95 95 95
泡沫材料性质
密度，pcf 5.27 5.14 5.54
回弹性，％ 17 16 20
空气流量(scfm) 4.36 0.46 1.93
IFD高度，英寸 3 2.98 3.07
25％IFD，磅 7.54 8.03 6.81
65％IFD，磅 19.45 20.72 17.4
25％回复，％ 83.17 81.6 85.53
支承因数 2.58 2.58 2.56
拉伸，psi 4.32 9.06 4.62
伸长，％ 305 493 287
撕裂强度，pli 1.24 1.65 0.89
50％湿形变，％ 35.91 34.02 39.04
70％力回复时间，秒 49 66 10
95％高度回复，秒 n.d. n.d. n.d.
泡沫材料性质
％沉降 0.05 0.98 0.08
收缩 无 无 无
固化 良好 良好 良好
n.d.＝未测定
表3：泡沫材料实施例14-16
 
实施例 14 15 16
多元醇L 32 32 32
多元醇B 65
多元醇C 65 65
多元醇O 3 3 3
水 1 1.8 1.8
催化剂A 0.8 0.4 0.4
催化剂F 0.2 0.2 0.3
表面活性剂E 1 1 1
阻燃剂A 3 3 3
异氰酸酯B 25.17 45.17 37.01
异氰酸酯指数 100 100 100
泡沫材料性质
密度，pcf 5.96 3.44 3.32
回弹性，％ 22 11 30
空气流量(scfm) 1.16 0.03 0.95
IFD高度，英寸 3.02 3.11 3.09
25％IFD，磅 13.78 26.78 14.46
65％IFD，磅 37.67 58.91 35.28
25％回复，％ 92.85 67.5 89.89
支承因数 2.73 2.2 2.44
拉伸，psi 8.95 19.56 11.6
伸长，％ 190 131 165
撕裂强度，pli 1.01 1.93 0.73
50％湿形变，％ 1.46 2.97 2.9
70％力回复时间，秒 2 >300 4
95％高度回复，秒 n.d. n.d. n.d.
泡沫材料性质
％沉降 4.5 0.05 0.03
收缩 无 轻微 轻微
固化 良好 良好 良好
n.d.＝未测定
表4A-4B的实施例表明与对比泡沫材料(实施例18、20、21)相比，通过使用不同的指定聚醚多元醇制得的本发明的泡沫材料(实施例17、19、22)提供了改善的撕裂强度和较慢的回复。
表4A：泡沫材料实施例17-22
 
实施例 17 18 19 20 21 22
多元醇C 70
多元醇B 40 70
多元醇I 30 30 58 58
多元醇J 40 70
多元醇K 70
多元醇P 2 2
多元醇Q 30 30
水 1 1 1.8 1.8 1.8 1.8
催化剂A 0.6 0.6 0.35 0.35 0.4 0.4
催化剂F 0.3 0.3 0.3 0.3 0.1 0.1
表面活性剂A 0.5 0.5 1 1
表面活性剂B 0.5 0.5 0.5 0.5
阻燃剂A 3 3 3 3 3 3
异氰酸酯A 17.05 17.05 25.82 25.82 37.46 37.46
异氰酸酯指数 100 100 95 95 100 100
表4B：泡沫材料实施例17-22的性质和特征
 
实施例 17 18 19 20 21 22
泡沫材料性质
密度，pcf 4.88 4.51 3.43 3.24 3.21 3.09
回弹性，％ 20 25 17 23 10 3
空气流量(scfm) n.d. n.d. 1.89 1.81 0.01 0.4
IFD高度，英寸 2.97 3.07 3.06 3.04 3.09 3.11
25％IFD，磅 9.67 9.36 9.91 8.88 9.74 11.86
65％IFD，磅 24.84 21.78 22.18 19.7 19.85 23.7
25％回复，％ 81.94 83.41 77.56 78.82 88.6 84.74
支承因数 2.57 2.33 2.24 2.22 2.04 2
拉伸，psi 7.21 4.07 9.59 5.85 6.93 13.9
伸长，％ 406 218 334 326 221 315
撕裂强度，pli 2 0.93 2.18 0.84 0.62 1.3
50％湿形变，％ 41.7 39.53 41.37 35.6 n.d. n.d.
70％力回复时间，秒               91 18 193 113 19 36
95％高度回复，秒 n.d. n.d. n.d. n.d. n.d. n.d.
泡沫材料性质
％沉降 0.91 1.97 3.37 9.98 0.18 1.76
收缩 无 无 无 无 轻微 无
固化 轻微未熟化       轻微未熟化       良好 良好 良好 良好
n.d.＝未测定
表5A：
 
实施例 23 24 25 26 27 28 29
多元醇F 70 60
多元醇E 60
多元醇C2 70 70 60
多元醇B 50
多元醇L 27 27 47
多元醇M 10 40 40 40
多元醇N 17
多元醇D 3 3 3
多元醇O 3 3 3 3 3 3 3
水 1.45 1.45 1.45 1.45 2.5 2.5 2.5
催化剂B 0.8 0.8 0.8 0.8 1 1 1
催化剂C 0.25 0.25 0.25 0.25 0.1 0.1 0.1
催化剂D 0.5 0.5 0.5
表面活性剂C 2 1.5 1.5 1.5
表面活性剂A 0.2 0.2 0.2
表面活性剂D 0.5 0.5 0.5
异氰酸酯C 27.89 27.89 32.01 34.62
异氰酸酯A 32.1 35.6 38
异氰酸酯指数 84 84 84 80 100 100 100
实施例5B：实施例23-29的性质
 
实施例 23 24 25 26 27 28 29
密度，pcf 4.8 4.82 5.03 5.3 3.28 3.31 3.38
回弹性，％ 1 12 9 9 23 15 15.5
空气流量(scfm) 0.05 0.79 0.62 1.21 0.03 0.04 0.03
IFD高度，英寸 2.71 2.14 2.59 2.7 3.95 3.94 3.95
25％IFD，磅 10.51 10.19 15.25 10.81 57.64 43.35 53.68
65％IFD，磅 25.25 n.d. 41.46 31.96 131.4 112.57 132.21
25％回复，％ 84.09 n.d. 80.23 79.01 77.9 59.35 53.59
支承因数(65％/25％) 2.4 n.d. 2.72 2.96 2.28 2.6 2.46
50％CFD，psi 0.11 0.12 0.15 0.11 0.47 0.36 0.44
拉伸，psi 6.99 9.597 13.15 11.46 28.1 15.95 22.91
伸长，％ 158 200 209 192 179 86 113
撕裂强度，pli 0.71 0.887 1.2 0.66 2.49 0.99 1.65
50％压缩形变，％             15.43 68.86 17.45 8.25 13.2 21.84 19.78
75％HACS，％ 11.95 43.55 13.13 5.6 13.34 23.81 17.89
50％湿形变，％ 4.56 6.157 1.66 1.7 9.8 11.53 5.28
95％高度回复，秒             24 17 31 16 n.d. n.d. n.d.
温度敏感性级别*              0.43 0.44 0.11 0.12 n.d. n.d. n.d.
*力(+20℃)/力(-20℃)，1秒
n.d.＝未测定
表5A-5B的实施例表明与对比泡沫材料(实施例26、28、29)相比，通过使用指定聚醚多元醇制得的本发明的模塑泡沫材料(实施例23、24、25、27)提供了改善的撕裂强度和较慢的回复。实施例23和24表明相对于具有类似的坚固性和略快的回复时间的对比泡沫材料(实施例26)，本发明的泡沫材料表现出改善的温度敏感性。
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 (20)

1.一种生产低回弹性、粘弹性泡沫材料的方法，其包括：
(A)在异氰酸酯指数约为70-120的情况下，使(1)与(2)在(3)、(4)和(5)存在下反应，其中：
(1)至少一种多异氰酸酯组分；
(2)异氰酸酯-活性组分，其包含：
(a)以组分(2)的100重量％为基准计，5-100重量％的至少一种聚醚多元醇，该聚醚多元醇每分子含有约2-4个活性羟基，当量重量约为280-2000，所述聚醚多元醇是一种或多种每个化合物含有至少两个芳环、平均含有约2-4个泽瓦夫活性氢原子、平均当量重量约为100-575的有机化合物的烷氧基化产物，
和任选的
(b)以组分(2)的100重量％为基准计，0-95重量％的一种或多种异氰酸酯-活性化合物，前提是该化合物不同于聚醚多元醇(a)；
(3)一种或多种发泡剂；
(4)一种或多种表面活性剂；
(5)一种或多种催化剂。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，(2)(a)所述聚醚多元醇平均每分子含有约2-3个活性羟基，平均当量重量约为470-1600。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述聚醚多元醇(2)(a)是一种或多种每个化合物含有2-4个芳环、平均含有约2-3个泽瓦夫活性氢原子、平均当量重量约为110-400的有机化合物的烷氧基化产物。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述一种或多种有机化合物中的泽瓦夫活性氢原子来自羟基官能团。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，用于所述聚醚多元醇(2)(a)的起始剂选自下组：双酚A、双酚A烷氧基化物和它们的混合物。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，(2)所述异氰酸酯-活性组分包含：
(a)40-100重量％的至少一种聚醚多元醇，和
(b)0-60重量％的至少一种异氰酸酯-活性化合物，
(a)和(b)的重量百分数之和等于(2)异氰酸酯-活性组分的100重量％。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，(2)(b)所述异氰酸酯-活性化合物选自下组：聚醚多元醇、交联剂、增链剂和它们的混合物。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，(2)所述异氰酸酯-活性组分的平均当量重量约为200-2000，平均官能度约为2-4；(2)(b)所述异氰酸酯-活性化合物的平均当量重量约为30-6000，平均官能度约为2-6。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，(2)(a)所述聚醚多元醇是一种或多种有机化合物在一种或多种双金属氰化物催化剂存在下的烷氧基化产物。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将烷氧基化形成所述聚醚多元醇(2)(a)的、每个化合物含有至少两个芳环、平均含有约2-4个泽瓦夫活性氢原子、平均当量重量约为100-575的一种或多种有机化合物选自下组：双酚A、双酚A烷氧基化物和它们的混合物。
11.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述聚醚多元醇(2)(a)和所述异氰酸酯-活性化合物(2)(b)的至少一部分同时通过以下步骤制备：对作为用于所述聚醚多元醇(2)(a)的起始剂和用于所述异氰酸酯-活性化合物(2)(b)的合适起始剂的至少一部分的一种或多种有机化合物进行烷氧基化。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述烷氧基化反应在至少一种双金属氰化物催化剂存在下进行。
13.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述泡沫材料的回弹性小于20％。
14.一种低回弹性、粘弹性泡沫材料，其包含在异氰酸酯指数约为70-120的情况下，(1)与(2)在(3)、(4)和(5)存在下的反应产物，其中：
(1)至少一种多异氰酸酯组分；
(2)异氰酸酯-活性组分，其包含：
(a)以组分(2)的100重量％为基准计，5-100重量％的至少一种聚醚多元醇，该聚醚多元醇每分子含有约2-4个活性羟基，当量重量约为280-2000，所述聚醚多元醇是一种或多种每个化合物含有至少两个芳环、平均含有约2-4个泽瓦夫活性氢原子、平均当量重量约为100-575的有机化合物的烷氧基化产物，
和任选的
(b)以组分(2)的100重量％为基准计，0-95重量％的一种或多种异氰酸酯-活性化合物，前提是该化合物不同于聚醚多元醇(a)；
(3)一种或多种发泡剂；
(4)一种或多种表面活性剂；
(5)一种或多种催化剂。
15.如权利要求14所述的泡沫材料，其特征在于，(2)(a)所述聚醚多元醇平均每分子含有约2-3个活性羟基，平均当量重量约为470-1600。
16.如权利要求14所述的泡沫材料，其特征在于，所述聚醚多元醇(2)(a)是一种或多种每个化合物含有2-4个芳环、平均含有约2-3个泽瓦夫活性氢原子、平均当量重量约为110-400的有机化合物的烷氧基化产物。
17.如权利要求14所述的泡沫材料，其特征在于，用于所述聚醚多元醇(2)(a)的起始剂选自下组：双酚A、双酚A烷氧基化物和它们的混合物。
18.如权利要求14所述的泡沫材料，其特征在于，(2)所述异氰酸酯-活性组分的平均当量重量约为200-2000，平均官能度约为2-4；(2)(b)所述异氰酸酯-活性化合物的平均当量重量约为30-6000，平均官能度约为2-6。
19.如权利要求14所述的泡沫材料，其特征在于，所述聚醚多元醇(2)(a)和所述异氰酸酯-活性化合物(2)(b)的至少一部分同时通过以下步骤制备：对作为用于所述聚醚多元醇(2)(a)的起始剂和用于所述异氰酸酯-活性化合物(2)(b)的合适起始剂的至少一部分的一种或多种有机化合物进行烷氧基化。
20.如权利要求19所述的泡沫材料，其特征在于，所述烷氧基化反应在至少一种双金属氰化物催化剂存在下进行。
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