CN101541852B - 减少填充空腔的nvh聚氨酯泡沫材料的mdi排放 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于NVH(噪音振动和噪音刺耳性)应用领域的填充空腔的聚氨酯泡沫材料的生产中所用的反应体系，该体系显示出异氰酸酯排放减少。这些泡沫材料包含包括多亚甲基多(苯基异氰酸酯)的多异氰酸酯。

Description

减少填充空腔的NVH聚氨酯泡沫材料的MDI排放
发明背景
本发明涉及用于NVH(噪音振动和噪音刺耳性(noise vibration andharshness))应用领域的填充空腔的聚氨酯泡沫材料的生产中所用的反应体系，该体系显示出异氰酸酯排放减少。这些泡沫材料包含包括多亚甲基多(苯基异氰酸酯)的多异氰酸酯。
填充空腔的聚氨酯泡沫材料，特别是那些具有低密度的聚氨酯泡沫材料是抑制噪音穿透汽车车身结构传播的插入式隔板的合适替代品，因为这些材料在成本和性能方面具有优势。但是，可看出存在有关在应用该泡沫材料的汽车组装区域内的工作人员与来自泡沫材料反应所排放的异氰酸酯(MDI)接触的问题。MDI排放通常通过“5加仑罐测试(5 gallon can test)”测定。该测试的描述参见Brad A.Pearson的题为“在汽车工业中用于隔音应用的新的低MDI聚氨酯泡沫材料体系(New Low MDI Polyurethane FoamSystem for Acoustical B arrier Applications in the Automotive Industry)”的论文。该论文发表在1999年5月的1999年噪音和振动会议(Noise andVibration Conference)的SAE国际会议论文集(SAE International Meeting-Proceedings)中。
降低MDI基聚合物的异氰酸酯排放的最初尝试是通过MDI与异氰酸酯-活性组分形成NCO封端的预聚物来减少单体含量。
美国专利6,423,755和6,541,534揭示了聚氨酯泡沫材料和形成聚氨酯泡沫材料的反应体系。该体系包含：(1)异氰酸酯-活性组分，其包含至少一种多元醇、发泡剂和至少一种触变剂；(2)多异氰酸酯组分，其包含至少一种多异氰酸酯化合物(优选异氰酸酯预聚物或聚合MDI的准预聚物)和至少一种触变剂。异氰酸酯-活性组分和多异氰酸酯组分中的至少一种还包含空心微球，两种组分的布氏(Brookfield)粘度都至少约为50,000厘泊。在这些专利中揭示了减少游离MDI含量的预聚物方法可以明显减少或消除工程控制如向下通风的需求。
美国专利6,803,390揭示了一种由包含以下组分的反应体系制备硬质聚氨酯泡沫材料的方法：(a)含预聚物的多异氰酸酯，所述预聚物是过量异氰酸酯与至少一种多元醇和至少一种羟基官能丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯的反应产物；(b)含有效量发泡剂和异氰酸酯-活性物质的多元醇组分，该异氰酸酯-活性物质的平均官能度至少约为2.3，并包含至少一种多元醇。这些体系还具有以下特征：(c)异氰酸酯与多元醇的体积比不大于10∶1，(d)NCO与NCO-活性基团的比例约为0.8∶1-1.5∶1。该体系还需要在多异氰酸酯组分或多元醇组分中的至少一种中存在催化剂。催化剂中存在的伯胺或仲胺基团使得催化剂可以反应进入所得的聚合物结构中，因而降低了挥发性组分的含量。
U.S.6,699,916中描述了硬质混杂聚氨酯泡沫材料。这些泡沫材料需要体积比小于4∶1，由NCO封端的预聚物制得，其中该预聚物是异氰酸酯组分、多元醇组分和羟基官能丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯的反应产物。该预聚物优选包含小于25％的单体二异氰酸酯，这样明显降低了吸入接触多异氰酸酯的风险。
美国专利5,817,860和5,968,995也揭示了多异氰酸酯预聚物。这些预聚物包含下列的反应产物：(a)包含至少约20重量％二异氰酸酯单体的官能度至少为2的多异氰酸酯，(b)一元醇和(c)平均羟基官能度至少约为1.8至最多约3.2的多元醇。该预聚物的特征是：(i)足量的异氰酸酯基，其在不存在补充发泡剂的条件下与水反应制成泡沫材料；(ii)最多约10重量％的二异氰酸酯单体；和(iii)足量的多异氰酸酯，其被一元醇封端，以防止预聚物发生胶凝。
本发明的优点包括能控制和/或减少填充空腔的泡沫材料中的游离MDI的排放。本发明不需要多异氰酸酯预聚物或其它常规方法解决该问题，但是获得明显减少游离MDI的排放的效果。
发明概述
本发明涉及适用于填充空腔的聚氨酯泡沫材料的反应体系，该体系表现出减少或降低的异氰酸酯排放。所得的聚氨酯泡沫材料可以是低密度吸声型泡沫材料或高密度结构泡沫材料，以及介于这两者之间的任何类型的泡沫材料。本发明所需的反应体系包含多异氰酸酯组分和异氰酸酯-活性组分，并且存在至少一种催化剂和水，其中异氰酸酯指数小于100。这些体系的多异氰酸酯包括多亚甲基多(苯基异氰酸酯)。
发明详述
适用于本发明反应体系的多异氰酸酯组分包括多亚甲基多(苯基异氰酸酯)。本发明的合适的多亚甲基多(苯基异氰酸酯)包括具有以下特点的多亚甲基多(苯基异氰酸酯)：(i)聚合物含量大于或等于55重量％；(ii)单体MDI含量小于或等于45重量％；聚合物含量和单体MDI含量之和为多异氰酸酯的100重量％。
依据本发明，优选本发明的多亚甲基多(苯基异氰酸酯)的聚合异氰酸酯含量大于或等于约60重量％，单体异氰酸酯含量小于或等于约40重量％，更优选聚合异氰酸酯含量大于或等于约65重量％，单体异氰酸酯含量小于或等于35重量％，最优选聚合异氰酸酯含量大于或等于70重量％，单体异氰酸酯含量小于或等于约30重量％，最特别优选聚合异氰酸酯含量大于或等于约75重量％，单体异氰酸酯含量小于或等于约25重量％。如本领域普通技术人员所理解的，聚合物异氰酸酯含量和单体异氰酸酯含量之和总是等于多亚甲基多(苯基-异氰酸酯)组分的100重量％。
另外，以多亚甲基多(苯基异氰酸酯)的100重量％为基准计，多亚甲基多(苯基异氰酸酯)组分应含有小于或等于10重量％的二苯基甲烷二异氰酸酯的2，4’-异构体。较佳地，以多亚甲基多(苯基异氰酸酯)的100重量％为基准计，2，4’-异构体的含量小于或等于8重量％，更优选小于或等于5重量％，最优选小于或等于3重量％。
以多亚甲基多(苯基异氰酸酯)的100重量％为基准计，本发明的多亚甲基多(苯基异氰酸酯)组分应该含有小于或等于42重量％的4，4’-异构体，优选小于或等于35重量％的4，4’-异构体，更优选小于或等于30重量％的4，4’-异构体，最优选小于或等于25重量％的4，4’-异构体。
在本发明任何给定的实施方式中，多亚甲基多(苯基异氰酸酯)中2，2’-异构体的含量通常小于或等于6重量％，优选小于或等于4重量％，更优选小于或等于2重量％，最优选小于或等于1重量％。
依据本发明，聚合异氰酸酯的重量百分数和单体异氰酸酯的重量百分数之和总是等于多亚甲基多(苯基异氰酸酯)的100重量％。而且，单体异氰酸酯的各异构体(即2，2’-、2，4’-和/或4，4’-异构体)的重量百分数与聚合异氰酸酯的重量百分数之和总是等于多亚甲基多(苯基异氰酸酯)的100重量％。因此，显然各异构体(即2，2’-、2，4’-和/或4，4’-异构体)的重量百分数之和等于单体异氰酸酯的重量百分数。例如，当单体异氰酸酯含量为40重量％时，4，4’-异构体的重量百分数、2，4’-异构体的重量百分数和2，2’-异构体的重量百分数之和等于40重量％。
本发明的优选的多亚甲基多(苯基异氰酸酯)具有以下特点：(i)聚合异氰酸酯含量大于或等于55重量％；(ii)单体MDI含量小于或等于45重量％；聚合物含量和单体含量之和为多异氰酸酯的100重量％。在该优选的多异氰酸酯中，MDI的4，4’-异构体的量小于或等于42重量％，2，4’-异构体的量小于或等于3重量％，2，2’-异构体的量小于或等于1重量％，4，4’-异构体、2，4’-异构体和2，2’-异构体的重量百分数之和等于45重量％，即单体异氰酸酯的总重量百分含量。
本发明的另一种优选的多亚甲基多(苯基异氰酸酯)具有以下特点：(i)聚合异氰酸酯含量大于或等于65重量％，(ii)单体MDI含量小于或等于35重量％。另外，MDI的4，4’-异构体的量小于或等于约30重量％，MDI的2，4’-异构体的量小于或等于4重量％，2，2’-异构体的量小于或等于2重量％，4，4’-异构体、2，4’-异构体和2，2’-异构体的重量百分数之和等于35重量％，即单体异氰酸酯的总重量百分含量。
可用于本发明的另一种优选的多亚甲基多(苯基异氰酸酯)具有以下特点：(i)聚合异氰酸酯含量大于或等于70重量％，(ii)单体异氰酸酯含量小于或等于30重量％。另外，MDI的4，4’-异构体的量小于或等于约25重量％，MDI的2，4’-异构体的量小于或等于5重量％，2，2’-异构体的量小于或等于1重量％，4，4’-异构体、2，4’-异构体和2，2’-异构体的重量百分数之和等于30重量％，即单体异氰酸酯的总重量百分含量。
适合用作依据本发明的组分(B)异氰酸酯-活性组分包括例如含有至少两个对异氰酸酯基具有活性的氢原子的化合物，通常称为多元醇组分。实际上任何已知适合制备聚氨酯泡沫材料的异氰酸酯-活性组分在本发明中都是合适的。这类异氰酸酯-活性组分包括例如但不限于聚醚多元醇、聚酯多元醇、聚硫醚多元醇、聚合物多元醇、PHD多元醇、聚碳酸酯多元醇、聚氧化烯聚醚、交联剂、增链剂等。
适用于生产低MDI排放水平的泡沫材料的优选的异氰酸酯-活性组分包括(1)至少一种填充多元醇(filled polyol)或聚合物多元醇组分，和(2)至少一种胺起始的多元醇。
填充多元醇或聚合物多元醇组分包含一种或多种在基本多元醇中的自由基聚合的烯键式不饱和单体。这些聚合物多元醇的特点是官能度约为2-6，优选约为2-4，分子量约为1000-10,000，优选约为2000-8500，含有约20-60重量％的固体，优选约25-45重量％的固体。依据本发明，优选用于制备聚合物多元醇组分的基本多元醇不是胺起始多的元醇。
胺起始的多元醇组分包含一种或多种羟基官能度约为2-6、优选约2-4的胺起始多元醇。胺起始的多元醇组分通常具有以下特点：分子量至少约为100，优选至少约为150，更优选至少约为200。胺起始的多元醇组分的分子量还通常小于或等于约4500，优选小于或等于约4000，更优选小于约1000，最优选小于或等于约400。例如，胺起始的多元醇组分的分子量为至少约100至小于或等于约4500，优选至少约150至小于或等于约4000，更优选至少约200至小于约1000，最优选至少约200至小于或等于约400。
适合用作本发明的组分(C)的催化剂包括例如在本领域中已知的适用于生产聚氨酯泡沫材料的胺催化剂和金属催化剂。合适的催化剂包括但不限于酸封端的胺(即延迟作用催化剂)，胺凝胶催化剂，有机酸封端的叔胺，有机金属化合物，特别是有机锡、有机铋和有机锌化合物，包括那些含硫的催化剂，等等。
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[2.2.1]辛烷、N-甲基-N’-(二甲基氨基乙基)哌嗪、二-(二甲基氨基烷基)哌嗪、N，N-二甲基环己胺、N，N-二乙基苄胺、二(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-苯基乙基胺、1，2-二甲基咪唑、2-甲基咪唑、单环和双环脒、二(二烷基氨基)烷基酯、和含酰氨基(优选甲酰氨基)的叔胺。使用的催化剂还可以是已知的仲胺(例如二甲胺)和醛(优选甲醛)或酮(例如丙酮)和酚的曼尼期(Mannich)碱。
合适的催化剂还包括某些含异氰酸酯-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、它们与环氧烷烃(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)。酸封端的胺催化剂的例子包括：基于1，4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷的DABCO
Figure G2007800436894D00061
8154催化剂和基于二(N，N-二甲基氨基乙基)醚的DABCO
Figure G2007800436894D00062
BL-17催化剂(可购自美国宾夕法尼亚州阿伦敦的空气产品和化学品公司(Air Products and Chemicals，Inc.，Allentown，Pa.)和基于POLYCAT
Figure G2007800436894D00063
DBU胺催化剂的POLYCAT
Figure G2007800436894D00064
SA-1、POLYCATSA-102和POLYCATSA-610/50催化剂(可购自空气产品和化学品公司)，它们是已知的，其描述参见例如U.S.5,973,099，其内容通过参考结合于此。
可使用的合适的有机酸封端的胺凝胶催化剂包括以下化合物的酸封端胺：三亚乙基二胺、N-乙基或甲基吗啉、N，N-二甲基胺、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。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。可以采用任何化学计量比，优选的是一当量的酸封闭一当量的胺基。有机羧酸的叔胺盐可以原位形成，或者可作为盐加入到多元醇组合物组分中。为此目的，特别有用的是季铵盐。
其它合适的胺催化剂包括有机酸封端的叔胺。如果需要提供时间延迟作用，用于封闭叔胺凝胶催化剂的合适的有机羧酸包括具有1-20个碳原子的一元羧酸或二元羧酸，例如甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、己酸、2-乙基-己酸、辛酸、氰基乙酸、丙酮酸、苯甲酸、草酸、丙二酸、琥珀酸和马来酸，优选的是甲酸。
延迟作用凝胶催化剂可以被有机羧酸完全封端或部分封端，分别产生有机羧酸完全封端的叔胺盐或有机羧酸部分封端的叔胺盐。与叔胺凝胶催化剂反应的有机羧酸的量取决于叔胺催化活性所需的延迟程度。
适用于本发明的其它酸封端胺催化剂包括例如美国专利4,219,624、5,112,878、5,183,583、6,395,796、6,432,864和6,525,107中描述的那些催化剂，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，如硫醇二辛基锡；优选羧酸的锡(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，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。
其它根据本发明可使用的代表性催化剂和有关它们作用方式的细节的描述参见Kunststoff Handbuch，第VII卷，Vieweg和Hochtlen出版，Carl-Hanser-Verlag，Munich，1966，例如，第96-102页。
本发明的发泡剂包含水。根据要制备的泡沫材料的类型，水的量可以变化。例如，在制备结构泡沫材料(structural foam)时，以异氰酸酯-活性组分(B)的100重量％为基准计，水的重量百分数通常约为0.1-1.1重量％。在制备吸声型泡沫材料(acoustic foams)时，以异氰酸酯-活性组分(B)的100重量％为基准计，水的重量百分数可以约在1.5重量％至10重量％之间，优选约2.5重量％至7重量％，更优选约4重量％至6重量％。
依据本发明，通常合适的异氰酸酯指数为小于100，优选小于或等于90。术语“异氰酸酯指数”，通常也称为“NCO指数”，在本文中定义为异氰酸酯的当量数除以含异氰酸酯-活性氢的物质的总当量数再乘以100。优选异氰酸酯指数小于或等于90，更优选小于或等于80，最优选小于或等于75。
本发明的反应体系适用于生产泡沫材料，生产步骤包括将多异氰酸酯组分与异氰酸酯-活性组分混合，然后使反应物反应完全，形成泡沫材料。本发明的优点是是在各组分在环境温度至中等升高的温度，例如约25℃至45℃、优选约30℃至35℃的温度下混合时，反应迅速进行。这样简化了泡沫材料的操作和应用。本发明的另一个优点是因为异氰酸酯和多元醇组分的体积比较低，所以可以使用各种通常可得到的混合和分散设备。
在特别关注的应用中，混合的多元醇和异氰酸酯组分被分配到需要局部增强、防腐蚀、隔音或减振的部件或组件上。然后配方料原地固化，通常不需要再加热或施加能量来固化。但是，可以使用加热来加快固化，前提是加热不会对终产物造成不良影响。
对于隔音应用，泡沫材料的密度小于或等于约4.0磅/英尺3(pcf)，优选小于或等于约2.3磅/英尺3。泡沫材料的密度通常还大于或等于约1.2磅/英尺3，优选大于或等于约1.6磅/英尺3。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，例如约1.2-4.0磅/英尺3，优选约1.6-2.3磅/英尺3。
对于结构应用，泡沫材料的密度可以高达30磅/英尺3。
本发明的泡沫材料可用于各种应用，以在结构上加强或增强应用了该泡沫材料的区域。承重梁、柱、门槛、顶盖纵梁和顶盖、横梁等是得益于本发明泡沫材料的增强作用的汽车车身结构部件的例子。这些部件多数是空心的，或限定了一个空腔。在一些情况中，整个空腔都由该泡沫材料填充。在其它情况中，空腔只是部分填充，以在某些局部区域提供增加的刚性或增强。在其它情况中，本发明的泡沫材料将施加于两个结构元件接合水平结构元件的区域。
由本发明反应体系形成的聚氨酯泡沫材料应该能够粘附在各种表面上，包括由一种或多种金属、碳纤维、塑料和/或聚合物组成的那些表面。
因为由本发明的反应体系制备的聚氨酯泡沫材料通常是填充空腔的泡沫材料，用于填充特定空腔的反应物的量应该足以完全填充空腔。通常会有一些收缩现象存在。收缩在本发明中是可接受的，前提是所制备的泡沫材料的表面保持与形成空腔的表面接触。在本发明中，以空腔的总体积为基准计，该收缩应该小于约1体积％。
通常，适用于吸声型泡沫材料的本发明反应体系的反应性应该较快。当泡沫材料是填充空腔的泡沫材料时，尤其是这种情况。更具体地，这些体系应该在小于约20秒的时间内反应。另一方面，用于结构泡沫材料的反应性并不特别重要。
文中所用的术语分子量指数均分子量(Mn)，通过端基分析(OH值)来确定。
文中所用的术语“异氰酸酯排放减少或降低”是指与其它体系相比，本发明体系显示游离MDI的量减少，所述其它体系与本发明体系基本相同，不同的是其它体系中的多亚甲基多(苯基异氰酸酯)或二苯基甲烷二异氰酸酯组分不满足本发明所需的异氰酸酯组分的要求。
以下实施例进一步详细说明本发明组合物的制备和应用。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，可用以下制备步骤的条件和过程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重量份数和重量百分数。
实施例
以下组分用在本发明的工作实施例中：
异氰酸酯A：多亚甲基多(苯基异氰酸酯)，其NCO基团含量约为31.5％，聚合物含量约为56重量％，单体含量约为44重量％，其中单体由约2重量％的2，4′-异构体和约42重量％的4，4′-异构体组成。
异氰酸酯B：多亚甲基多(苯基异氰酸酯)，其NCO基团含量约为30.5％，聚合物含量约为70重量％，单体含量约为30重量％，其中单体由约5重量％的2，4′-异构体和约25重量％的4，4′-异构体组成。
在所有工作实施例中使用平均分子量约6425、平均官能度约3.1的多元醇混合物(多元醇混合物A)。该多元醇混合物包含至少一种含约43重量％固体(即SAN)的聚合物多元醇和至少一种胺起始的聚醚多元醇。
由上述异氰酸酯和多元醇混合物A制备两种不同类型的泡沫材料(即吸声型泡沫材料和结构泡沫材料)。
对于吸声型泡沫材料，将4.9重量％的水与100重量％的多元醇混合物A混合。然后将该混合物与表1所示的异氰酸酯组分以各种指数混合，进行反应，从而形成吸声型泡沫材料。
对于结构泡沫材料，将约0.9重量％的水加入100重量％的多元醇混合物A中。然后将该混合物与表2所示的异氰酸酯组分以各种指数混合，进行反应，从而形成结构泡沫材料。
使用典型的高压聚氨酯计量设备以下文所述的各种比例将各异氰酸酯与多元醇混合物A混合。混合压力约为2000磅/英寸2(对于A部分和B部分均如此)，工艺物料温度约35℃(即95°F)。
依据“5加仑罐测试”测量以下实施例中来自各异氰酸酯的游离MDI(即4，4’-MDI异构体)的量。Brad A.Pearson在“汽车工业中用于隔音应用的新的低MDI聚氨酯泡沫材料体系(New Low MDI Polyurethane Foam Systemfor Acoustical Barrier Applications in the Automotive Industry)”(噪音和振动会议和展览，1999年5月，SAE技术论文系列号1999-01-1671(Noise andVibration Conference & Exposition，1999年5月，SAE Technical Paper SeriesNo.1999-01-1671))中描述了所用的“5加仑罐测试”。该测试的说明如下。
5加仑罐测试：该测试包括用泡沫(300克)填充5加仑金属罐的大约一半空间。测试设备是封闭环，带有放置在接近罐顶部中央的位置的MDI过滤盒。之前发现监测时间对该类测试的ppb值具有直接影响。为了消除该因素，选择在13毫米过滤器上收集的MDI物质(毫克)作为关键性测试结果。在泡沫分配后，监测罐的液面上空间10分钟。
平均流量：    1.500升/分钟
样品时间：    10分钟
样品体积：    15.00升
定量下限：    0.1微克
使用上述5加仑测试方法，在不同异氰酸酯指数测量游离MDI。
吸声型泡沫材料的结果示于表1，结构泡沫材料的结果示于表2。表中各实施例的结果是10次测试的平均值。
表1：吸声型泡沫材料
异氰酸酯指数(异氰酸酯与多元醇混合物A的比例) 微克，4，4’-MDI，来自异氰酸酯A制备的泡沫材料 微克，4，4’-MDI，来自异氰酸酯B制备的泡沫材料
60(0.6∶1.0) ＜0.1 ＜0.1
80(0.8∶1.0) 0.668 0.216
100(1.0∶1.0) 1.277 0.875
表2：结构泡沫材料
异氰酸酯指数(异氰酸酯与多元醇混合物A的比例) 微克，4，4’-MDI，来自异氰酸酯A制备的泡沫材料 微克，4，4’-MDI，来自异氰酸酯B制备的泡沫材料
60(0.6∶1.0) 0.56 0.43
80(0.8∶1.0) 无(NA) 1.25
100(1.0∶1.0) 16.42 8.92
从上表1和2的结果容易看出，对于含有本发明所需的多异氰酸酯组分的给定体系而言，降低异氰酸酯指数(即降低异氰酸酯与多元醇的比例)结果造成减少游离MDI的排放。这些结果也证实在给定异氰酸酯指数下由两种异氰酸酯组分产生的游离MDI随着异氰酸酯组分的单体含量而变化。
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，这些详细描写仅仅是为了说明，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 (18)

1.一种适用于生产异氰酸酯排放量减少的聚氨酯泡沫材料的反应体系，其包含：
(A)多异氰酸酯组分，其包含聚合异氰酸酯含量大于或等于55重量％和单体异氰酸酯总含量小于或等于45重量％的多亚甲基多(苯基异氰酸酯)，聚合异氰酸酯含量和单体异氰酸酯含量之和等于多亚甲基多(苯基异氰酸酯)的100重量％；
和
(B)异氰酸酯-活性组分；
并且存在
(C)至少一种催化剂，
和
(D)水，
其中异氰酸酯指数小于100，所述的异氰酸酯指数定义为异氰酸酯的当量数除以含异氰酸酯-活性氢的物质的总当量数再乘以100。
2.如权利要求1所述的反应体系，其特征在于，(A)所述多亚甲基多(苯基异氰酸酯)的聚合异氰酸酯含量大于或等于60重量％，单体异氰酸酯含量小于或等于40重量％，聚合异氰酸酯含量和单体异氰酸酯含量之和等于多亚甲基多(苯基异氰酸酯)的100重量％。
3.如权利要求1所述的反应体系，其特征在于，该单体异氰酸酯含量含有小于10重量％的二苯基甲烷二异氰酸酯的2，4’-异构体，2，2’-异构体、2，4’-异构体和4，4’-异构体的重量百分数之和等于单体异氰酸酯的含量。
4.如权利要求2所述的反应体系，其特征在于，所述单体异氰酸酯由以下异构体组成：小于或等于30重量％的4，4’-异构体、小于或等于10重量％的2，4’-异构体和小于2重量％的2，2’-异构体，2，2’-异构体、2，4’-异构体和4，4’-异构体的重量百分数之和等于单体异氰酸酯的含量。
5.如权利要求1所述的反应体系，其特征在于，(A)多亚甲基多(苯基异氰酸酯)的聚合异氰酸酯含量大于或等于70重量％，单体异氰酸酯含量小于或等于30重量％，其中所述单体异氰酸酯由以下异构体组成：小于或等于25重量％的4，4’-异构体、小于或等于5重量％的2，4’-异构体和小于或等于2重量％的2，2’-异构体，2，2’-异构体、2，4’-异构体和4，4’-异构体的重量百分数之和等于单体异氰酸酯的含量。
6.如权利要求1所述的反应体系，其特征在于，所述异氰酸酯指数小于或等于90。
7.如权利要求1所述的反应体系，其特征在于，所述异氰酸酯指数小于或等于80。
8.如权利要求1所述的反应体系，其特征在于，所述聚氨酯泡沫材料是密度为1.2-4.0磅/英尺3的吸声型泡沫材料。
9.如权利要求1所述的反应体系，其特征在于，所述聚氨酯泡沫材料是密度小于30磅/英尺3的结构泡沫材料。
10.一种生产异氰酸酯排放量减少的聚氨酯泡沫材料的方法，其包括使(A)与(B)在(C)和(D)存在下反应：
(A)多异氰酸酯组分，其包含聚合异氰酸酯含量大于或等于55重量％和单体异氰酸酯总含量小于或等于45重量％的多亚甲基多(苯基异氰酸酯)，聚合异氰酸酯含量和单体异氰酸酯含量之和等于多亚甲基多(苯基异氰酸酯)的100重量％；
(B)异氰酸酯-活性组分；
(C)至少一种催化剂；
(D)水；
其中异氰酸酯指数小于100，所述的异氰酸酯指数定义为异氰酸酯的当量数除以含异氰酸酯-活性氢的物质的总当量数再乘以100。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，(A)所述多亚甲基多(苯基异氰酸酯)的聚合异氰酸酯含量大于或等于60重量％，单体含量小于或等于40重量％，聚合异氰酸酯含量和单体异氰酸酯含量之和等于多亚甲基多(苯基异氰酸酯)的100重量％。
12.如权利要求10所述的方法，其特征在于，该单体异氰酸酯含有小于10重量％的二苯基甲烷二异氰酸酯的2，4’-异构体，2，2’-异构体、2，4’-异构体和4，4’-异构体的重量百分数之和等于单体异氰酸酯的含量。
13.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述单体异氰酸酯由以下异构体组成：小于或等于30重量％的4，4’-异构体、小于或等于10重量％的2，4’-异构体和小于2重量％的2，2’-异构体，2，2’-异构体、2，4’-异构体和4，4’-异构体的重量百分数之和等于单体异氰酸酯的含量。
14.如权利要求10所述的方法，其特征在于，(A)多亚甲基多(苯基异氰酸酯)的聚合异氰酸酯含量大于或等于70重量％，单体异氰酸酯含量小于或等于30重量％，其中所述单体异氰酸酯由以下异构体组成：小于或等于25重量％的4，4’-异构体、小于或等于5重量％的2，4’-异构体和小于或等于2重量％的2，2’-异构体，2，2’-异构体、2，4’-异构体和4，4’-异构体的重量百分数之和等于单体异氰酸酯的含量。
15.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述异氰酸酯指数小于或等于90。
16.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述异氰酸酯指数小于或等于80。
17.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述聚氨酯泡沫材料是密度为1.2-4.0磅/英尺3的吸声型泡沫材料。
18.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述聚氨酯泡沫材料是密度小于30磅/英尺3的结构泡沫材料。
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