CN101580575A - 软质聚氨酯泡沫及其制备方法 - Google Patents

Abstract

软质聚氨酯泡沫及其制备方法。该软质聚氨酯泡沫为基于异氰酸酯活性组分与异氰酸酯组分的反应产物，具有优异耐候性及耐水洗涤变形特性，特别适用于服装衬垫等用途，通过使下列物质反应来制备：(a)基本不含异氰酸酯基直接连接到芳环上的芳族异氰酸酯的异氰酸酯组分，(b)包含有聚亚氧烷基二醇的异氰酸酯活性混合物，(c)一种或多种发泡剂，(d)至少一种催化剂和(e)任选地一种或多种选自以下的物质：表面活性剂、交联剂和添加剂。本发明软质聚氨酯泡沫密度范围为8－160千克/立方米，依据ASTM D3574－03方法测得的气体流通量高于5,000立方公分/分钟，落球回弹性高于20％。

Description

软质聚氨酯泡沫及其制备方法

技术领域

本发明涉及具有优异耐候性及耐水洗涤变形特性，特别适用于服装用途的脂肪族异氰酸酯和/或脂环族异氰酸酯和/或异氰酸酯基不直接连接到芳环上的芳族异氰酸酯基聚氨酯泡沫及其制备方法。还涉及可用于所述方法中的反应体系及具体异氰酸酯活性组分组合物。

背景技术

软质聚氨酯泡沫被用于非常广泛的工业应用。它们通常通过在发泡剂、催化剂、硅氧烷基表面活性剂和其它添加剂存在下使有机多异氰酸酯与包含至少两个活泼氢原子的化合物反应来制备，所述活泼氢原子对异氰酸酯基是活泼的。所述含活泼氢的化合物通常为多元醇、多元伯胺和仲胺及水。聚氨酯泡沫制备，凝胶化和发泡过程中反应物之间的两个主要反应通过催化剂促进。该过程中这些反应必须同时且以相当平衡的速率进行以得到具有所需物理性能的聚氨酯泡沫。

甲苯二异氰酸酯(TDI)或二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)等类的芳族异氰酸酯因其较高的反应性，被广泛的使用于制备软质及硬质聚氨酯泡沫。由于脂肪族和脂环族异氰酸酯活性相对比芳族异氰酸酯低，脂肪族异氰酸酯或脂环族异氰酸酯极少被用来制备聚氨酯泡沫。

软质聚氨酯泡沫被广泛使用于服装用途，如1981年2月10日颁布给Riedler的美国专利4,250,137公开了利用华氏350-400度(摄氏176-204度)的高温模具将软质聚氨酯泡沫加热至其玻璃化转变温度(Tg)之上并压制、冷却定型，以作为内衣衬垫的方法。

使用芳族聚氨酯泡沫内衣衬垫或肩垫的主要问题在于芳族聚氨酯泡沫在照光或接触空气的光氧化过程中产生了导致变黄的二醌亚胺化合物而很快产生黄化变色，造成制造及使用的困扰。

使用芳族聚氨酯泡沫内衣衬垫的另一个挑战是其芳族胺排放问题。芳族聚氨酯泡沫在热成型过程中因受热而分解产生相应的芳族胺，而在洗涤过程中，随着水洗和烘干的过程，芳族聚氨酯泡沫亦会进行湿或热老化分解，泡沫中的氨基甲酸酯键和脲键会水解断裂形成相应的甲苯二胺(TDA)和二氨基二苯甲烷(MDA)等芳族胺。

甲苯二胺和二氨基二苯甲烷为引起公众关注的高毒性化合物和可能致癌物，IARC(国际癌症研究局)，NTP(美国国家毒性物质管制程序)，OSHA(美国劳工部的职业病害和安全健康管理局)等单位已将此类芳族胺列为致癌物质分类标准第2B类，为“已确认导致动物致癌”及“疑似或可能导致人体致癌”物质。EUROPUR(欧洲软质聚氨酯泡沫生产商协会，该协会成立于1966)于2007年宣布了一项称为“CertiPUR”的志愿项目。CertiPUR为强调该工业承诺其产品安全、健康和环境(SHE)性能的项目。为了与CertiPUR标准一致，对许多有害物质进行了限制或禁止。根据CertiPUR标准，聚氨酯泡沫中的2，4-TDA和4，4’-MDA总量和2，4-TDA和4，4’-MDA各自量的上限为5ppm，以泡沫重量计。

由于软质聚氨酯泡沫在服装应用领域具有其它材料无法替代的独特性能，因此需要开发不使用芳族异氰酸酯来制备软质聚氨酯泡沫的方法，以解决聚氨酯泡沫衬垫耐候性、耐水洗涤变形性及芳族胺安全性的顾虑。基于脂肪族和/或脂环族异氰酸酯的软质聚氨酯泡沫提供了针对这种需求的解决方法。

由于脂肪族和脂环族异氰酸酯的活性低许多，它们极少用于制备聚氨酯泡沫。集中在较强催化剂、更具活性多异氰酸酯组合物、采用高活性多元醇的多元醇组合物或其它生产方法选择上开发了仅很少几种合成方法来制备具有实用物理性能的脂肪族或脂环族异氰酸酯基聚氨酯泡沫。

1992年9月15日颁布给Morimoto等的美国专利申请5,147,897公开了采用脂肪族多异氰酸酯预聚物制备不黄变聚氨酯泡沫的两步法制程。所述方法包括在C₂-C₁₀烷酸的钾或钠盐或二氮双环烯烃催化剂存在下使脂肪族多异氰酸酯预聚物与0.4-5倍于异氰酸酯当量的水反应。所述预聚物为通过平均分子量为100-5,000的多元醇与1.4-2.6倍于羟基当量的脂肪族多异氰酸酯的加成聚合获得的脂肪族异氰酸酯封端预聚物。由于所得预聚物活性减小和粘度高，Morimoto等的方法不能用于制备密度低于80kg/m³的聚氨酯泡沫，此外，不能用于制备模塑泡沫。

2001年3月21日公开的日本专利申请JP 2001-72738A公开了具有优异耐水性且在阳光下不会变色的聚氨酯泡沫，通过在选自二氮双环烯烃及其苯基盐的催化剂和弱酸的碱金属盐存在下使脂肪族二异氰酸酯与环氧乙烷含量不到18重量份(以100重量份总多元醇环氧烷烃计)的多元醇反应来制备低吸水性聚氨酯泡沫，以改善该泡沫经反复洗涤后的老化特性。这种方法虽然改善了水洗变形及因为抗氧剂和光稳定剂溶出所导致的耐久性问题，但因所用多元醇的活性降低，需要加入更高份额的催化剂以补不足。这个方法明显的缺点是因使用的多元醇中伯羟基含量低因而反应性不足，实际应用时配方在因反应不足而塌陷或因触媒量过高而闭孔收缩之间的操作范围极窄，生产困难。

2006年9月28日公开、Kurashiki Boseki Corp.的日本专利申请JP2006-257187A公开了制备衣服、保健或化妆品用的几乎不黄变聚氨酯泡沫的方法。所述聚氨酯泡沫通过如下制备：使聚环氧乙烷-聚环氧丙烷共聚物多元醇与多异氰酸酯组合物反应，所述组合物包含(异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)和/或IPDI三聚体或其衍生物)∶(六亚甲基二异氰酸酯(HDI)的三聚体和/或HDI衍生物)质量调节到(70-30)∶(30-70)的混合物。

2008年4月9日公开、中国专利公开号CN 101157747A公开了采用环氧乙烷含量为8-25重量百分比的高官能基聚环氧乙烷-聚环氧丙烷共聚物来制备聚氨酯泡沫的方法。

2003年1月15日公开的日本专利申请JP 2003-012756A公开了采用脂环族二异氰酸酯与胺封端的聚环氧丙烷共聚物多元醇反应制备的几乎不黄变聚氨酯泡沫。该申请还描述了仅由环氧丙烷单元组成的这些多元醇。这些胺封端聚环氧丙烷昂贵且仅有限供应。难以获得有用的胺封端聚环氧丙烷分子来制备软质聚氨酯泡沫。

上述制备不黄变聚氨酯泡沫的方法均使用反应性较高的高环氧乙烷含量的聚环氧乙烷-聚环氧丙烷共聚物或胺封端的聚环氧丙烷共聚物多元醇以和低反应性的脂肪族异氰酸酯或脂环族异氰酸酯进行反应。此类高环氧乙烷含量的聚环氧乙烷-聚环氧丙烷共聚物或胺封端的聚环氧丙烷共聚物多元醇非常容易氧化而变色，导致所制备的聚氨酯泡沫虽具有极佳的耐光色牢度，但却容易因暴露在空气中而逐渐氧化变黄，影响了产品的实用性。使用此种高环氧乙烷含量的聚环氧乙烷-聚环氧丙烷共聚物或胺封端的聚环氧丙烷共聚物多元醇的另一个明显缺点是其亲水性较高，在洗涤过程中非常容易吸水软化而膨润变形，导致泡沫中的安定剂会因而加速流失，因此往往限制了此类不黄变聚氨酯泡沫在服装等用途上的适用性。

因此，需要通过使脂肪族和/或脂环族二异氰酸酯与不亲水的聚醚多元醇商品反应来开发低密度、耐候性及耐水洗涤变形特性优异的软质聚氨酯泡沫。这种泡沫在其寿命周期内不会排放任何芳族胺。

2009年5月14日公开、杜邦的专利申请WO 2009/061992 A1公开了采用聚(三亚甲基醚)二醇化合物来制备闭孔的硬质、半硬质聚氨酯或聚异氰脲酸酯泡沫，并利用其闭孔的特性把作为发泡剂的气体封闭在泡孔中，进而利用该气体较低的热传导特性以改善此种聚氨酯或聚异氰脲酸酯泡沫的热绝缘性，来作为隔热保温材料。

2009年4月22日公开、中国专利公开号CN 101412798公开了使用两种具备不同异氰酸酯官能度及羟基当量的多元醇配合使用低异氰酸酯指数范围来制备低回弹泡沫的方法，并进一步描述所得的低回弹泡沫落球回弹性低于15％。

本发明通过使脂肪族异氰酸酯和/或脂环族异氰酸酯和/或异氰酸酯基不直接连接到芳环上的芳族异氰酸酯与包含聚亚氧烷基二醇化合物的异氰酸酯活性混合物、发泡剂、及催化剂反应制备软质聚氨酯泡沫。所制泡沫具有优异耐候性能及耐水洗涤变形特性，所述泡沫密度范围在8-160千克/立方米之间，落球回弹性高于20％，并在异氰酸酯指数为80-130、优选约85-125、更优选约90-120下制备。

发明内容

本发明一个目标是提供制备软质聚氨酯泡沫的方法，所述软质聚氨酯泡沫基于异氰酸酯活性组分与基本不含异氰酸酯基直接连接到芳环上的芳族异氰酸酯且仅包含脂肪族异氰酸酯和/或脂环族异氰酸酯和/或异氰酸酯基不直接连接到芳环上的芳族异氰酸酯的异氰酸酯组分的反应产物。

本发明另一目标是提供一种新型多元醇组合物，所述多元醇组合物适合与脂肪族和/或脂环族异氰酸酯和/或异氰酸酯基不直接连接到芳环上的异氰酸酯及一种或多种催化剂、发泡剂、作为泡孔调节剂的表面活性剂、交联剂和其它添加剂反应制备软质聚氨酯泡沫。

本发明另一目标是提供制备不黄变软质聚氨酯泡沫的方法。

本发明另一目标是提供制备密度较低的不黄变软质聚氨酯泡沫的一步法。

本发明另一目标是提供制备模塑软质聚氨酯泡沫的方法。

本发明另一目标是提供制备软质聚氨酯泡沫的方法，所述软质聚氨酯泡沫在热、潮湿环境下老化分解时不会产生有毒芳族胺。

本发明另一目标是提供采用可再生生物源多元醇制备生物可降解聚氨酯泡沫的方法。

本发明另一目标是提供新型的软质聚氨酯泡沫，所述聚氨酯泡沫可用于内衣垫、肩垫、床垫、枕头、家具垫和汽车座垫领域。

本发明一个实施方案公开了一种软质聚氨酯泡沫。本发明软质聚氨酯泡沫包含以下物质的反应产物：

a.异氰酸酯组分，所述异氰酸酯组分基本不含或不含异氰酸酯基直接连接到芳环上的芳族异氰酸酯；

b.异氰酸酯活性混合物，所述异氰酸酯活性混合物包含至少一种聚亚氧烷基二醇；

c.一种或多种发泡剂；

d.至少一种催化剂；和

e.任选地一种或多种选自以下的物质：表面活性剂、交联剂及添加剂；

其中所述泡沫的密度范围在8-160千克/立方米之间，并在异氰酸酯指数为80-135、优选约85-130、更优选约90-125下制备。

任选，所述异氰酸酯活性组分还包含交联剂，所述交联剂的重均分子量为60-420g/mol，并具有至少两个异氰酸酯活性官能团。在一个实施方案中所述交联剂的使用量为0.2-15重量份、最优选为1.2-12重量份，以100重量份所述异氰酸酯活性混合物计。

本发明另一实施方案涉及制备软质聚氨酯泡沫的方法。本发明方法包括制备泡沫制剂，所述制剂包含异氰酸酯活性混合物、基本不含异氰酸酯基直接连接到芳环上的异氰酸酯组分、发泡剂、至少一种催化剂以在泡沫制剂中形成氨基甲酸酯键和泡沫稳定剂/表面活性剂，然后发泡，之后将所得泡沫制剂固化。所述异氰酸酯活性共混物选自上述异氰酸酯活性组合物。

本发明另一实施方案涉及通过采用一步法制备软质聚氨酯泡沫的方法。

本发明另一实施方案涉及制备软质模塑聚氨酯泡沫的方法。

本发明另一实施方案涉及通过上述方法制备、密度为8-160千克/立方米的软质聚氨酯泡沫。

本发明异氰酸酯活性组分在较大密度和硬度范围的软质聚氨酯泡沫制备中提供更大配方组分范围。

本发明涉及新型软质聚氨酯泡沫，通过使基本不含异氰酸酯基直接连接到芳环上的芳族异氰酸酯的异氰酸酯组分与所公开异氰酸酯活性组分及至少一种催化剂、发泡剂、任选地表面活性剂、交联剂和添加剂反应来制备。

所述异氰酸酯组分选自一种或多种以下的异氰酸酯：脂肪族异氰酸酯、脂环族异氰酸酯和异氰酸酯基不直接连接到芳环上的芳族异氰酸酯。当使用脂肪族和/或脂环族和/或异氰酸酯基不直接连接到芳环上的芳族异氰酸酯时，本发明提供具有优异加工性能和良好泡沫力学性能的软质聚氨酯泡沫。此外，本发明公开了制备较宽硬度范围的软质聚氨酯泡沫、而仅使用水作为发泡剂的一步法。

本发明公开了一种新型脂肪族或脂环族异氰酸酯基聚氨酯材料。本发明聚氨酯材料适合制备软质聚氨酯泡沫，所述软质聚氨酯泡沫可用作内衣垫、肩垫的材料，还适用于床垫、枕头、家具垫、毡片和汽车座垫。它特别适用于内衣垫和肩垫。

本发明一步法中，将配方材料同时注入混合头，然后倒入模具内或传送带上。发泡反应进行非常快。根据所用催化剂，上升的泡沫在2-7分钟内基本完全固化。然后使所得泡沫后固化24小时以获得其最终性能。

本发明方法中，反应组合物包含异氰酸酯组分、异氰酸酯活性组分、至少一种催化剂、作为发泡剂的水、表面活性剂、交联剂和添加剂。需要的情况下，可使用的其它添加剂包括颜料/染料、抗氧剂、UV(紫外线)光稳定剂、UV光吸收剂、阻燃剂、填料、回收泡沫粉、稳定剂、抗菌化合物和抗静电剂。

所述异氰酸酯包括脂肪族和/或脂环族和/或异氰酸酯基不直接连接到芳环上的芳族二异氰酸酯单体，或脂肪族和/或脂环族和/或异氰酸酯基不直接连接到芳环上的芳族二异氰酸酯单体与三聚体的共混物，所述三聚体为脂肪族或脂环族或异氰酸酯基不直接连接到芳环的芳族二异氰酸酯三聚反应的生成产物，所述共混物中的NCO官能基含量为20.5-50.0重量份(以异氰酸酯组分中100重量份总异氰酸酯计)，计算官能度为2-3。所述脂肪族或脂环族或异氰酸酯基不直接连接到芳环上的芳族异氰酸酯可为选自但不局限于以下的至少一种：六亚甲基二异氰酸酯、双环庚烷三异氰酸酯、十一烷三异氰酸酯、十一烷二异氰酸酯、十二烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、甲基环己烷二异氰酸酯、二甲基环己烷二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯、四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯、其二聚体和三聚体。这些异氰酸酯中，特别优选六亚甲基二异氰酸酯和异佛尔酮二异氰酸酯。

除了脂肪族和/或脂环族和/或异氰酸酯基不直接连接到芳环上的芳族异氰酸酯单体和三聚体外，所述异氰酸酯组分还可任选包含至多50％重量(以异氰酸酯组分总重计)、包含2-4个异氰酸酯官能团的脂肪族或脂环族或异氰酸酯基不直接连接到芳环上的芳族异氰酸酯预聚物。

所述异氰酸酯的使用水平一般为：异氰酸酯指数为约80-135、优选为85-130、更优选为90-125。所述异氰酸酯活性混合物包含：

b.一种异氰酸酯活性混合物，所述异氰酸酯活性混合物包含至少一种聚亚氧烷基二醇；

一种或多种发泡剂(c)；

至少一种催化剂(d)；和

任选地一种或多种选自以下的物质：表面活性剂、交联剂及添加剂。

本发明的异氰酸酯活性组分包括大量化合物。它们的良好实例包括但不局限于以下：(a)聚(四亚甲基醚)二醇；(b)聚(三亚甲基醚)二醇和(c)聚(三亚甲基醚-亚乙基醚)二醇。此类多元醇中的所有羟基为高异氰酸酯活性的伯羟基，因此可满足和脂肪族异氰酸酯和/或脂环族异氰酸酯和/或异氰酸酯基不直接连接到芳环上的芳族异氰酸酯的异氰酸酯组分的反应速率需求。另一方面，这几类多元醇亲水性比聚环氧乙烷-聚环氧丙烷共聚物多元醇低许多，因而使所制备的软质聚氨酯泡沫浸入含有碱性清洁剂的水中时所产生的膨润程度大为改善，经重复洗涤后聚氨酯泡沫所含的抗氧剂、光稳定剂及光吸收剂的流失也因此大幅减少，因此特别适合用来制备具有优异耐水洗涤变形特性及耐候性的服装用软质聚氨酯泡沫。

本发明的第一类多元醇为上述聚(四亚甲基醚)二醇。聚(四亚甲基醚)二醇为四氢呋喃(THF)的开环聚合产物，如1994年12月6日颁布给Chu等的美国专利5,371,276描述的四氢呋喃经由酸催化开环聚合而得的产物。如2008年9月25日公开的专利申请WO2008/115840 A2所描述的，由使用由植物基葡萄糖经过发酵转化而制备的1，4-丁二醇作为原料，可再进一步经脱水反应转化为四氢呋喃，将此四氢呋喃进行开环聚合可以得到聚(四亚甲基醚)二醇。此种得自可再生生质材料的聚(四亚甲基醚)二醇因其碳来源为植物自空气中所吸收的碳，而不是使用来自石化原料的碳，因此不增加碳排放量，为本发明优选的聚(四亚甲基醚)二醇。聚(四亚甲基醚)二醇为聚醚多元醇，它还已知为PTMEG或聚四氢呋喃和各种商品名如“Terathane”和“PolyTHF”。所得聚合物通常数均分子量为250-6,000g/mol。这些聚(四亚甲基醚)二醇中的所有羟基为伯羟基。本发明中，平均分子量为600-6,000、更优选1,000-4,000的聚(四亚甲基醚)二醇为特别优选的聚(四亚甲基醚)二醇。分子量低于1,000的聚(四亚甲基醚)二醇将使所制备的聚氨酯泡沫硬度过高且落球回弹性偏低而不适用于本发明，分子量高于4,000的聚(四亚甲基醚)二醇则因熔点偏高，且室温下过于粘稠因而不适用于本发明。

本发明的第二类多元醇为聚(三亚甲基醚)二醇。聚(三亚甲基醚)二醇可通过1，3-丙二醇引发的氧杂环丁烷开环聚合或1，3-丙二醇的新型多步连续缩聚反应而制备，如2006年7月11日颁布给Sunkara等的美国专利7,074,968中所述。从生物质葡萄糖原料经由发酵获得的1，3-丙二醇可用作所述生产法中的进料来制备可再生、可生物降解的聚(三亚甲基醚)二醇。这些聚(三亚甲基醚)二醇具有伯羟基和低熔点及高柔顺性。聚(三亚甲基醚)二醇中，最优选重均分子量为600-4,500、特别是1,000-4,000g/mol的那些来制备软质聚氨酯泡沫。采用这种聚(三亚甲基醚)二醇的另一动机来自其可生物降解性质。

本发明的第三类多元醇为聚(三亚甲基醚-亚乙基醚)二醇(poly(trimethylene-ethylene ether)glycol)，此种聚(三亚甲基醚-亚乙基醚)二醇为特定比例的1，3-丙二醇与乙二醇在酸催化剂下进行缩聚反应所得的二元醇，如2004年2月12日公开、杜邦的专利申请US2004/0030095 A1所描述。特别适用于本发明的聚(三亚甲基醚-亚乙基醚)二醇包含亚乙基醚链段含量小于30重量份，优选为5-30重量份，更优选为5-20重量份，以100重量份聚(三亚甲基醚-亚乙基醚)二醇化合物计。低于5重量份的亚乙基醚链段含量无法帮助改善异氰酸酯组分和异氰酸酯活性混合物组分的兼容性，高于20重量份的亚乙基醚链段含量会大幅增加所制备软质聚氨酯泡沫的亲水性，因而增加该软质聚氨酯泡沫经过洗涤后的变形率。其中所述的聚(三亚甲基醚-亚乙基醚)二醇化合物的重均分子量为600-5,000g/mol，优选为1,000-4,000g/mol。亚乙基醚可结合到内部链段、作为端链段或沿着多元醇链随机分布，最优选为亚乙基醚随机分布的聚(三亚甲基醚-亚乙基醚)二醇化合物。

在一个实施方案中，异氰酸酯活性组分(b)为式I的聚亚氧烷基二醇化合物

H-[O-(CH₂)_m-]_nOH           (式I)

其中，每个单元中的亚甲基数m独立地为2、3或4，或为3或4，单元数n为14-90之间的整数。

交联剂组分可为带OH、NH或NH₂基，更具体地脂肪族或脂环族OH、NH或NH₂基、具有至少两个异氰酸酯活性官能团的交联剂。用于制备本发明软质聚氨酯泡沫的交联剂的典型实例为：甘油、1，1，1-三羟甲基乙烷、1，1，1-三羟甲基丙烷、1，2，3-三羟甲基己烷、聚(环氧丙烷-环氧乙烷)、聚(环氧丙烷)、聚(环氧乙烷)、单乙醇胺、二乙醇胺、2-氨基-2-甲基-1-丙醇和肼。如果需要，还可使用几种交联剂的混合物。

所述交联剂的重均分子量为60-420g/mol，并具有至少两个异氰酸酯活性官能团。在一个实施方案中，交联剂的使用量为0.2-15重量份、最优选为1.2-12重量份，以100重量份所述异氰酸酯活性混合物计。

意外的发现这些交联剂中，分子结构如式II的胺类交联剂特别可用于制备本发明聚氨酯泡沫。

H_(3-x)-N-[(CH₂)₂-OH]_x         (式II)

其中x为1-3的整数。

所述胺类交联剂的使用量为0.2-8.0重量份、优选0.4-6.0重量份、更优选为0.5-5.0重量份，以100重量份所述异氰酸酯活性混合物计。

许多聚氨酯催化剂商品可用于制备本发明软质聚氨酯泡沫。催化剂的通常使用水平为0.05-2.5php(每100重量份多元醇的重量份数)。代表性催化剂包括：(1)叔胺如二(2，2’-二甲氨基)乙醚、二(二甲氨基乙基)醚、N-甲基吗啉、N-乙基吗啉、N，N-二甲基苄胺、N，N-二甲基乙醇胺、N，N，N’，N’-四甲基-1，3-丁二胺、五甲基二亚丙基三胺、三甲胺、三乙胺、三乙醇胺、三亚乙基二胺和氧化吡啶；(2)含有＞N-C＝N-结构的化合物如二氮双环烯或胍类化合物，可用的化合物有1，5-二氮双环-(4，3，0)壬烯-5、1，8-二氮双环-(5，4，0)十一烯-7、1，8-二氮双环-(5，3，0)癸烯-7、1，5-二氮双环-(5，4，0)十一烯-5、1，4-二氮双环-(3，3，0)辛烯-4、胍、1，3-二苯胍、1，1，3，3-四甲基胍、环己基四甲基胍、N-十二烷基四甲基胍、胍硫氰酸盐、1，3-二(叔丁氧基羰基)胍、1，3-二叔丁氧基羰基-2-(2-羟乙基)胍、1，3-二叔丁氧基羰基-2-(羰甲基)胍、1，8-二(四甲基胍基)萘、1-(2，2-二乙氧基乙基)胍、1-(4-甲氧苯基)胍和二氮双环烯烃或胍类化合物的有机盐如酚盐、蚁酸盐、醋酸盐和碳酸盐；(3)强碱如碱和碱土金属醇盐、氢氧化物和酚盐；(4)虽酸的酸性金属盐如氯化亚锡、氯化铁、三氯化锑、氯化铋和硝酸盐；(5)各种金属的螯合物如采用乙酰丙酮、苯甲酰丙酮、三氟乙酰丙酮、乙酰乙酸乙酯、水杨醛、环戊酮-2-羧酸酯、乙酰丙酮亚胺、二乙酰丙酮-亚烷基二亚胺和水杨醛亚胺和各种金属如Be、Mg、Zn、Pb、Ti、Zr、Sn、Bi、Mo、Mn、Fe、Co和Ni获得的那些；(6)各种金属的醇盐和酚盐如Sn(OR)₄、Sn(OR)₂、Ti(OR)₄和Al(OR)₃，其中R为烷基或芳基，和醇盐与羧酸、β-二酮和2-(N，N-二烷氨基)烷醇的反应产物，如通过这样或类似步骤获得的钛螯合物；(7)有机酸与各种金属如碱金属和碱土金属的盐如己酸钙、醋酸亚锡、辛酸亚锡和油酸亚锡；(8)四价锡、三价和五价As、Sb和Bi的有机金属衍生物，和铁和钴的金属羰基化合物。

上述催化剂中，发现有机锡化合物和有机亚锡化合物特别可用于制备本发明软质聚氨酯泡沫。优选的有机锡化合物为羧酸的二烷基锡盐，如二醋酸二丁基锡、二月桂酸二丁基锡、二月桂酸二甲基锡、马来酸二丁基锡、二醋酸二月桂基锡和二醋酸二辛基锡。其它有用有机锡化合物为氢氧化三烷基锡、氧化二烷基锡、二烷氧基二烷基锡、二氯化二烷基锡和二硫醇二烷基锡。这些化合物的实例包括氢氧化三甲基锡、氢氧化三丁基锡、氢氧化三辛基锡、氧化二丁基锡、氧化二辛基锡、氧化二月桂基锡、二氯二丁基锡、二氯化二辛基锡、二硫醇二丁基锡和二硫醇二甲基锡。优选的有机亚锡化合物为羧酸的亚锡盐，如醋酸亚锡、辛酸亚锡和油酸亚锡。所述有机锡化合物或有机亚锡化合物的使用量一般为异氰酸酯活性混合物(b)的约0.05-1.5％重量，优选为0.15-1.0％重量。

含有＞N-C＝N-结构的化合物，如二氮双环烯烃和二氮双环烯烃的有机盐如酚盐、蚁酸盐、醋酸盐和碳酸盐亦对制备本发明软质聚氨酯泡沫的催化剂有适合的催化作用，特别有效的是1，8-二氮双环-(5，4，0)-十一碳烯-5(DBU)及DBU的酚盐，所述二氮双环烯烃和二氮双环烯烃的有机盐的使用量一般为异氰酸酯活性混合物(b)的约0.05-2.5％重量，优选为0.1-1.5％重量。

另一可用于本发明软质聚氨酯泡沫制备中的催化剂为布朗斯台德酸与各种碱金属的盐。发现碳酸氢钠或碳酸钠特别可用于制备本发明软质聚氨酯泡沫。所述碱金属布朗斯台德酸盐的使用量一般为异氰酸酯活性混合物(b)的0.01-1.5％重量，优选为0.05-1.0％重量。

意外的发现分子结构如式II的胺类交联剂搭配本发明的异氰酸酯活性混合物(b)，可以有效的降低催化剂的需求量，由于这些非异氰酸酯活性催化剂的沸点低，如1，8-二氮双环-(5，4，0)-十一碳烯-5的沸点在532Pa的气压下仅为100℃，这种催化剂将保留在成品泡沫中并逐渐从泡沫中排放出来。从而，制备的聚氨酯泡沫具有大量挥发性有机化学物质(VOC)排放。降低催化剂的需求量，可因此大幅度的减少本发明软质聚氨酯泡沫的挥发性有机化合物(VOC)排放量。此种低VOC聚氨酯泡沫符合环境保护的潮流，并使产品的使用安全性更臻完善。

一种或多种表面活性剂也可用于发泡组合物。表面活性剂降低本体表面张力，促进气泡的成核，使起的泡稳定并使不相容成分乳化。适用于制备本发明聚氨酯泡沫的表面活性剂为聚硅氧烷-聚环氧烷烃共聚物，一般的聚硅氧烷-聚环氧烷烃共聚物具有HLB值介于3-33之间，本发明优选HLB值介于6-20之间的聚硅氧烷-聚环氧烷烃共聚物。其它可使用的表面活性剂还包括具有HLB值介于1-20之间，优选介于6-20之间的不含硅的非离子型表面活性剂、阳离子型表面活性剂和阴离子型表面活性剂以及相对分子量高于1,000的高分子表面活性剂。HLB值表示表面活性剂亲油性和亲水性间的比值，HLB值越低，代表该表面活性剂亲油性越强，相反的，HLB值越高，代表所使用的表面活性剂亲水性越强。本发明优选使用聚硅氧烷-聚环氧烷烃共聚物表面活性剂，通常使用水平为0.1-3重量份，优选0.5-2.5重量份，以100重量份总异氰酸酯活性混合物计。

使用0.5-6.5重量份(以100重量份异氰酸酯活性混合物计)水，以通过与所述异氰酸酯反应产生二氧化碳，作为发泡反应的发泡剂。可以得到密度范围从8-160千克/立方米的软质聚氨酯泡沫。使用较高的水份额，可以产生较多的二氧化碳，因而可得到较低密度的软质聚氨酯泡沫。此外，如果需要，可使用水和其它已知辅助发泡剂，如氟氯碳化物(HCFC，hydrochloroflurocarbons)或二氧化碳的组合物。特别优选直接使用二氧化碳(气体或液体)作为除了水以外的辅助发泡剂。还发现发泡反应过程中调节气压和/或采用机械起泡技术，如1993年12月9日颁布的WO 93/24304和1993年3月16日颁布的美国专利5,194,453中所述，可用来改变泡沫密度。

其它添加剂可任选结合到本发明发泡组合物中。这些其它添加剂包括但不局限于：颜料、抗氧剂、UV光吸收剂、UV光稳定剂、阻燃剂、填料、回收泡沫粉、稳定剂、抗微生物化合物和抗静电剂。这种添加剂不应对软质聚氨酯泡沫的性能有不利影响。

尽管脂肪族和/或脂环族异氰酸酯基聚氨酯泡沫受紫外线(UV)辐射并不易变色，但脂肪族和/或脂环族异氰酸酯基聚氨酯泡沫也会发生光降解。为了提高聚氨酯泡沫的光稳定性，可在本发明的聚氨酯泡沫中加入添加剂。添加剂通常分为三类：受阻胺系UV稳定剂、UV吸收剂或抗氧剂。通过选择这些添加剂的正确配合比例，即可大大提高聚氨酯泡沫的抗UV稳定性，这是源于此三类稳定剂间的协同作用得以显现的结果。

可用于本发明中的抗氧剂可为两大类，一类是自由基链封闭剂，如受阻酚系列抗氧剂，另一类是过氧化物分解剂，如硫酯类和亚磷酸酯类。所述抗氧剂的使用量一般为异氰酸酯活性混合物(b)的0.1-1.0％重量，优选为0.3-0.6％重量。

本发明中可使用的UV吸收剂主要有水杨酸酯类、苯并三唑类和二苯甲酮类。适用的水杨酸酯类有水杨酸苯酯和水杨酸叔丁基苯酯。适用的苯并三唑类有2-(2′-羟基-3′，5′-二异戊基苯基)苯并三唑、2-(2′-羟基-3′-叔丁基-5′-甲基苯基)-5-氯苯并三唑、2-(2′-羟基-3′，5′-二叔丁基苯基)-5-氯苯并三唑及2-(2′-羟基-3′，5′-二叔丁基苯基)苯并三唑等。适用的二苯甲酮类的有2，2′-二羟基-4，4′-二甲氧基二苯酮、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、2，2′-二羟基-4-甲氧基二苯甲酮及2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮等。紫外光吸收剂的添加量一般为异氰酸酯活性混合物(b)的0.1-3.0％重量，优选为0.5-2.0％重量。

另一类可用于本发明的添加剂为受阻胺系UV稳定剂，优选的受阻胺UV稳定剂为二(2，2，6，6-四甲基哌啶基)癸二酸酯、聚[[6-[(1，1，3，3-四甲基丁基)氨基]-s-三嗪-2，4-二基]-[(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)亚氨基]-六亚甲基-[(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)亚氨基]](化学文摘号71878-19-8)、二(1，2，2，6，6-五甲基-4-哌啶基)-[[3，5-二(1，1-二甲基乙基)-4-羟苯基]甲基]丁基丙二酸酯及4-苯甲酰氧基-2，2，6，6-四甲基呱啶。受阻胺类光稳定剂的添加量一般为异氰酸酯活性混合物(b)的0.1-6.0％重量，优选为0.5-4.0％重量。

本发明软质聚氨酯泡沫可采用模塑法和/或块料法制备。模塑法是其中注入活性混合物，发泡并在密闭模具中模塑的方法。块料法是指将活性混合物倒在传送带上并在开放系统中发泡。

本发明软质聚氨酯泡沫的硬度可藉由选用适当的异氰酸酯指数、或选用适当的异氰酸酯组成而加以调整。使用较高异氰酸酯官能基的异氰酸酯，并配合高于120的异氰酸酯指数，本发明的软质聚氨酯泡沫的IFD40％硬度可调高至200N/314cm²。使用低于100的异氰酸酯指数、并配合使用较低异氰酸酯官能基的异氰酸酯，本发明的软质聚氨酯泡沫的IFD40％硬度可调低至30N/314cm²。IFD40％硬度的测定依据ASTM D3574-03方法确定。

本发明软质聚氨酯泡沫的落球回弹性可藉由调整异氰酸酯活性组份(b)中的聚亚氧烷基二醇分子量、及所搭配使用的异氰酸酯指数而调整。使用分子量高于1,600的聚亚氧烷基二醇，及不高于115的异氰酸酯指数，可得到落球回弹性高于60％的高回弹软质聚氨酯泡沫。此类高回弹软质聚氨酯泡沫因其具备较佳的弹性，适合用于汽车座垫、家具座垫以及床垫等用途。

具体实施方式

以下详细说明中，使用的符号、术语和缩写将具有以下定义：

ISO 1是异佛尔酮二异氰酸酯，产自Bayer AG(拜耳)的DesmodurI商品。

ISO 2是40％重量六亚甲基二异氰酸酯(Desmodur H)和60％重量六亚甲基二异氰酸酯三聚体(Desmodur N3600商品)的混合物，两者都产自Bayer AG.(拜耳)。

ISO 3是六亚甲基二异氰酸酯，产自Bayer AG(拜耳)的DesmodurH产品。

ISO 4是苯二亚甲基二异氰酸酯，产自Mitsui-Takeda ChemicalsInc.(三井-武田化学)的Takenate 500商品。

P1是聚(四亚甲基醚)二醇，羟基当量为约900，产自台湾大连化学公司。

P2是由1，3-丙二醇和乙二醇共聚缩合制备的聚(三亚甲基醚-亚乙基醚)二醇，亚乙基醚含量为总聚(三亚甲基醚-亚乙基醚)二醇的约20重量份，平均羟基当量为约1,000，APHA色度大约30。

P3是由生物基1，3-丙二醇制备的聚(三亚甲基醚)二醇，平均羟基当量为约1,070，APHA色度大约25，产自E.I.du Pont(杜邦)的Cerenol^TM H-2000。

P4为聚醚多元醇，通过采用氢氧化钾催化剂使环氧丙烷加成聚合到丙三醇引发剂，然后用环氧乙烷封端而制备，平均分子量为4,800g/mol，羟基值为约27mg KOH/g，伯羟基官能团含量为总羟基重量的约18％重量，名义官能度为3，售自Bayer AG(拜耳)的ARCOLPOLYOL 34-28。

DEOA是二乙醇胺，纯度超过99％重量，购自Sigma-Aldrich(西格玛奥德里奇)。

甘油为纯度超过99％重量，购自Sigma-Aldrich(西格玛奥德里奇)。

DC5950为聚硅氧烷-聚环氧烷烃共聚物表面活性剂，产自AirProducts and Chemicals Inc.(美国空气化工产品有限公司)的DABCODC 5950。

DC5526为聚硅氧烷共聚物表面活性剂，产自美国空气化工产品有限公司的DABCO DC 5526。

DC5179为低VOC排放型聚硅氧烷-聚环氧烷烃共聚物表面活性剂，产自美国空气化工产品有限公司的DABCO DC 5179。

DBU为1，8-二氮双环-(5，4，0)十一烯-7，产自美国空气化工产品有限公司的Polycat DBU。

DBU-Ph为1，8-二氮双环-(5，4，0)十一烯-7的酚盐，产自美国空气化工产品有限公司的Polycat SA-1。

DBTDL是指二月桂酸二丁基锡，产自美国空气化工产品有限公司的DABCO T-12。

SO是指辛酸亚锡，产自美国空气化工产品有限公司的DABCOT-9。

MB是指癸酸铋，产自美国空气化工产品有限公司的DABCOMB-20，其中癸酸含有量不高于20重量份。

SBC为碳酸氢钠，纯度超过99％，购自Sigma-Aldrich(西格玛奥德里奇)。

MPGC为1-(4-甲氧基苯基)胍碳酸盐，化学文摘号112677028，购自Sigma-Aldrich(西格玛奥德里奇)。

33LV为一种由33％重量份三亚乙基二胺的一缩二丙二醇溶液，产自美国空气化工产品有限公司的DABCO 33LV。

BTA是2-(2’-羟基-3’，5’-二叔戊基苯基)苯并三唑，化学文摘号25973-55-1，产自台湾永光化学股份有限公司。

PS是水杨酸苯酯，化学文摘号118-58-1，纯度超过99％重量，购自Sigma-Aldrich(西格玛奥德里奇)。

AO为3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八烷醇酯，化学文摘号2082-79-3，产自Ciba Geigy(汽巴-嘉基)的Irganox 1076。

“指数”是指反应混合物中活性异氰酸酯基的总数目除以反应混合物中异氰酸酯活性基的总数目之比乘以100。

“pbw”是指重量份。

以下详细说明中，实施例中给出的聚氨酯泡沫性能按照以下测试方法确定：

“芯密度”按照ASTM D3574-03方法确定。

“IFD(Indentation Force Deflection，压陷力变形)硬度40％”是指按照ASTM D3574-03方法采用40％压缩负荷确定。

“拉伸强度”按照ASTM D3574-03方法确定。

“伸长”按照ASTM D3574-03方法确定。

“撕裂强度”按照ASTM D3574-03方法确定。

芯的“落球回弹性”按照ASTM D3574-03方法确定。

“气体流通量”是指按照ASTM D3574-03，Test G方法测得的气体流通量，以立方公分/分钟表示。测试仪器为Frazier(美国马里兰州)所制造。

“UV稳定性”值是按照AATCC(美国纺织化学师与印染师协会AMERICAN ASSOCIATION OF TEXTILE CHEMISTS ANDCOLORISTS)测试标准16-1990，选项E方法获得的色牢度测量。将泡沫样品放在UV灯下并暴露于紫外光20小时。与标准灰度卡对比，结果表示为1-5的等级。等级5是指根本没有颜色变化，等级1是指几乎为深色。等级4及以上的值表明没有裸眼可辨别的目视变化。

“湿膨润率”值是将长、宽均为5公分，厚度为0.5公分的聚氨酯泡沫样品，以不锈钢滚轮辗压两次，以使所有泡孔进一步完全打开。将样品浸泡在温度维持为摄氏25度，浓度为0.5％重量(以全部溶液为100％重量)的AATCC 1993标准洗涤剂WOB(不含荧光增白剂及磷酸盐)水溶液中，并将盛有样品及溶液的容器置入3毫米汞柱压力真空箱中，使溶液完全进入泡沫样品中，盛有样品及溶液的容器随后移出真空箱。24小时后取出，测量长度和宽度的变化，以公式“湿膨润率＝(膨润后长度-原长度)/原长度“表示。取三个样品的长及宽共六个数值之平均值，以百分比表示。

“干燥后膨润率”值是将长、宽均为5公分，厚度为0.5公分的聚氨酯泡沫样品，以不锈钢滚轮辗压两次，以使所有泡孔进一步完全打开。将样品浸泡在温度维持为摄氏25度，浓度为0.5％重量(以全部溶液为100％重量)的AATCC 1993标准洗涤剂WOB(不含荧光增白剂及磷酸盐)水溶液中，并将盛有样品及溶液的容器置入3毫米汞柱压力真空箱中，使溶液完全进入泡沫样品中，盛有样品及溶液的容器随后移出真空箱。24小时后取出，并经水洗，室温下自然干燥120小时后，测量长度和宽度的变化，以公式“干燥后膨润率＝(干燥后长度-原长度)/原长度“表示。取三个样品的长及宽共六个数值之平均值，以百分比表示。

“加速洗涤和干燥试验”为将长、宽均为25公分，厚度为5公分的聚氨酯泡沫样品，浸泡在温度为摄氏50度，浓度为0.5％重量(以全部溶液为100％重量)的AATCC 1993标准洗涤剂WOB(不含荧光增白剂及磷酸盐)水溶液中16小时，取出后水洗，并置于摄氏80度的烘箱中干燥8小时。如此进行反复20次浸泡、水洗及烘干程序。

“水洗后拉伸强度”是指将经过“加速洗涤和干燥试验”后的泡沫样品，按照ASTM D3574-03方法裁切成适当试片，依ASTM D3574-03方法测量拉伸强度。

“水洗后伸长”是指将经过“加速洗涤和干燥试验”后的泡沫样品，按照ASTM D3574-03方法裁切成适当试片，依ASTM D3574-03方法测量伸长。

“水洗后撕裂强度”是指将经过“加速洗涤和干燥试验”后的泡沫样品，按照ASTM D3574-03方法裁切成适当试片，依ASTM D3574-03方法测量撕裂强度。

“模压加工性”是模塑评估，发泡后具有好的表层且无收缩的泡沫评定为“良好”，发泡后有收缩但经以辊式辗轧压机连续辗轧两次后恢复的，则评定为“可辗轧的”，有收缩且辗轧两次后不恢复的则评定为“差”。

以下实施例用来说明本发明，而不应理解为以任何方式对本发明范围进行任何限定。除非另有说明，所有份和百分比为重量份和重量百分比。

实施例1-25和对比实施例C1-C5

实施例1-7和对比实施例C1-C5

通过将表1中所示的组分混合制备实施例1-7和对比实施例C1-C5的软质聚氨酯泡沫。制备之前，将选定的所有成分在温度控制在26±1℃的恒温箱内调节至少24小时。加入有机锡化合物之前，在1.5升不锈钢杯内采用旋转速度设定为1,500rpm的Cowles型混合器在40秒内将除了有机锡化合物和异氰酸酯外的成分预混和在一起。预混合后，接着将有机锡化合物加入杯中，再混合20秒，旋转速度设定为1,500rpm。然后将选定异氰酸酯化合物加入所得混合物并以3,000rpm与所得组合物混合5秒。然后将混合物倒入顶部打开的45公分(长)*45公分(宽)*45公分(高)纸衬木盒并发泡。泡沫达到其最终高度后，让之在盒中静止另外10分钟，然后从盒中移出来。然后将所制泡沫保存在通风且温度控制在27±2℃的储存室内至少72小时。

然后根据ASTM D3574-03方法中描述的样品尺寸，采用实验室规模电动锯机从所制泡沫芯切割出泡沫样品。接着根据ASTMD3574-03方法中描述的样品尺寸，从指定厚度的泡沫板模切出用于测试膨润率、撕裂强度、拉伸强度和伸长的样品。在物理性能测试之前，使所有样品在温度控制在23±1℃、湿度为50％的房间内调节至少24小时。

表1

^(*)：来自碾压破泡的泡沫样品的结果。

实施例5及对比实施例C3和C4中得到闭孔泡沫，当内部温度开始下降时，泡沫开始收缩。通过使泡沫通过一对电动不锈钢辊式破泡机两次将泡孔辗轧破泡，以防止其进一步收缩。在进一步物理性能测试之前，使经辗轧破泡泡沫在温度控制在23±1℃的房间内调节至少72小时。实施例5及对比实施例C3和C4中说明的物理性能采用从辗压破泡后的泡沫芯切出的样品测定。

实施例1-7说明了本发明软质聚氨酯泡沫制备中的加工性能、泡沫力学性能和配制灵活性。

实施例8-19

采用实施例1-7制备中所用的相同步骤制备表2实施例8-19，制备之前在温度控制在26±1℃的恒温箱内将选定的所有成分进行温度调节至少24小时。

然后根据ASTM D3574-03方法中描述的样品尺寸，采用实验室规模电动锯机从所制泡沫芯切割出泡沫样品。接着根据ASTMD3574-03方法中描述的样品尺寸，从指定厚度的泡沫板模切出用于测试的样品。在进一步物理性能测试之前，使所有样品在温度控制在23±1℃、湿度为50％的房间内调节至少24小时。

除了UV稳定性测试外，按照实施例1-7中所示相同步骤进行实施例8-19的泡沫物理性能测试。UV稳定性测试中，将5cm(宽度)*10cm(长度)*0.5cm(厚度)的样品放入内部温度设定为80±1℃的烘箱内，OSRAM ULTRA-VITALUX 300瓦UV灯泡安装在泡沫样品正上方30cm处。样品暴露在紫外光下20小时。与标准灰度卡对比，结果表示为1-5的等级。等级5是指根本没有颜色变化，等级1是指几乎为深色。等级4及以上的值表明没有裸眼可辨别的目视变化。

实施例10及16中得到闭孔泡沫，当内部温度开始下降时，泡沫开始收缩。通过使泡沫通过一对电动不锈钢辊式破泡机两次将泡孔辗轧破泡，以防止其进一步收缩。在进一步物理性能测试之前，使经辗轧破泡后的泡沫在温度控制在23±1℃的房间内调节至少72小时。实施例10及16中说明的物理性能采用从经辗轧破泡后的泡沫芯切出的样品测定。

实施例20-21

采用实施例1-7制备中所用的相同步骤制备表3实施例20-21，混合完成后，立即将混合物倒入内部尺寸为40公分(长度)*40公分(宽度)*10公分(高度)且预热至60℃铝模具内，模具上盖顶端留有4个小孔，将模具温度维持60℃并盖上上盖。将模具温度保持在60℃、10分钟后，将软质聚氨酯泡沫从模具中取出来。然后将所制泡沫保存在通风且温度控制在27±2℃的储存室内至少72小时。

然后根据ASTM D3574-03方法中描述的样品尺寸，采用实验室规模电动锯机从所制泡沫芯切割出泡沫样品。接着根据ASTMD3574-03方法中描述的样品尺寸，从指定厚度的泡沫板模切出用于测试的样品。在物理性能测试之前，使所有样品在温度控制在23±1℃、湿度为50％的箱内调节至少24小时。

表3

^(*)：来自辗压破泡后的泡沫样品的结果。

实施例21中得到闭孔泡沫，当内部温度开始下降时，泡沫开始收缩。通过使泡沫通过一对电动不锈钢辊式破泡机两次将泡孔压破，以防止其进一步收缩。在进一步物理性能测试之前，使压破泡沫在温度控制在23±1℃的房间内调节至少72小时。实施例21中说明的物理性能采用从辗压破泡后的泡沫芯切出的样品测定。

实施例22-25

采用实施例1-7制备中所用的相同步骤制备表4实施例22-25。混合完成后，将混合物倒入顶部打开的45公分(长)*45公分(宽)*45公分(高)纸衬木盒，随即将该木盒移入压力槽(Autoclave)内，并在混合物体积开始起泡膨胀前，迅速将压力槽内部气压调整至如表4中所示压力。泡沫膨胀过程中，控制压力槽内部气压维持在该压力水平。泡沫达到其最终高度后，让之在盒中静止另外15分钟，然后将压力槽打开，把泡沫自盒中取出。然后将所制泡沫保存在通风且温度控制在27±2℃的储存室内至少72小时。

根据ASTM D3574-03方法中描述的样品尺寸，采用实验室规模电动锯机从所制泡沫芯切割出泡沫样品。接着根据ASTM D3574-03方法中描述的样品尺寸，从指定厚度的泡沫板模切出用于测试的样品。在物理性能测试之前，使所有样品在温度控制在23±1℃、湿度为50％的箱内调节至少24小时。

表4

^(*)：来自辗压破泡后的泡沫样品的结果。

工业适用性

本发明软质聚氨酯泡沫具有优异耐候性及耐水洗涤变形特性，特别适用于服装用途。在热、潮湿环境中长时间洗涤后不会排放任何芳族胺，适用作内衣垫、肩垫的填充材料，还适用于床垫、枕头、家具垫和汽车座垫。它特别适用于内衣垫和肩垫。

Claims (22)

1.一种软质聚氨酯泡沫，所述软质聚氨酯泡沫包含以下物质的反应产物：

a.异氰酸酯组分，所述异氰酸酯组分基本不含或不含异氰酸酯基直接连接到芳环上的芳族异氰酸酯；

b.异氰酸酯活性混合物，所述异氰酸酯活性混合物包含至少一种聚亚氧烷基二醇；

c.一种或多种发泡剂；

d.至少一种催化剂；和

e.任选地一种或多种选自以下的物质：表面活性剂、交联剂及添加剂；

其中所述泡沫的密度范围在8-160千克/立方米之间，依据ASTM D3574-03方法测得的气体流通量高于5,000立方公分/分钟，落球回弹性高于20％，并在异氰酸酯指数为80-135、优选约85-130、更优选约90-125下制备。

2.权利要求1的泡沫，其中所述异氰酸酯组分选自一种或多种以下的异氰酸酯：脂肪族异氰酸酯、脂环族异氰酸酯和异氰酸酯基不直接连接到芳环上的芳族异氰酸酯。

3.权利要求1或2的泡沫，其中所述脂肪族异氰酸酯包含脂肪族多异氰酸酯单体或脂肪族多异氰酸酯单体和三聚体的共混物，所述三聚体为脂肪族或脂环族或异氰酸酯基不直接连接到芳环上的芳族多异氰酸酯三聚反应的产物，所述共混物中的NCO官能基含量为20.5-50.0重量份，以异氰酸酯组分中100重量份总异氰酸酯计，平均计算官能度为2-3，优选所述脂肪族多异氰酸酯为六亚甲基二异氰酸酯，所述三聚体为六亚甲基二异氰酸酯三聚反应的产物。

4.权利要求1-3任何一项的泡沫，其中所述脂环族异氰酸酯包含脂环族多异氰酸酯单体或脂环族多异氰酸酯单体和三聚体的共混物，所述三聚体为脂肪族或脂环族或异氰酸酯基不直接连接到芳环上的芳族多异氰酸酯三聚反应的生成产物，所述共混物中的NCO官能基含量为20.5-38.0重量份，以异氰酸酯组分中100重量份总异氰酸酯计，平均计算官能度为2-3，优选所述脂环族多异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯，所述三聚体为六亚甲基二异氰酸酯三聚反应的产物。

5.权利要求1-4任何一项的泡沫，其中所述异氰酸酯基不直接连接到芳环上的芳族异氰酸酯包含异氰酸酯基不直接连接到芳环上的芳族多异氰酸酯单体或异氰酸酯基不直接连接到芳环上的芳族多异氰酸酯单体和三聚体的共混物，所述三聚体为脂肪族或脂环族或异氰酸酯基不直接连接到芳环上的芳族多异氰酸酯三聚反应的生成产物，所述共混物中的NCO官能基含量为20.5-44.0重量份，以异氰酸酯组分中100重量份总异氰酸酯计，平均计算官能度为2-3，优选所述异氰酸酯基不直接连接到芳环上的芳族多异氰酸酯为苯二亚甲基二异氰酸酯或四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯，所述三聚体为六亚甲基二异氰酸酯三聚反应的产物。

6.权利要求1-5任何一项的泡沫，其中所述脂肪族异氰酸酯包含选自以下的至少一种：六亚甲基二异氰酸酯、六亚甲基三异氰酸酯、十一烷三异氰酸酯、十一烷二异氰酸酯、十二烷二异氰酸酯、其二聚体和三聚体。

7.权利要求1-6任何一项的泡沫，其中所述脂环族异氰酸酯包含选自以下的至少一种：双环庚烷三异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、甲基环己烷二异氰酸酯、二甲基环己烷二异氰酸酯、其二聚体和三聚体。

8.权利要求1-7任何一项的泡沫，其中所述异氰酸酯基不直接连接到芳环上的芳族异氰酸酯为选自以下的至少一种：苯二亚甲基二异氰酸酯、四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯、其二聚体和三聚体。

9.权利要求1-8任何一项的泡沫，其中所述异氰酸酯活性组分(b)为式I的聚亚氧烷基二醇化合物

H-[O-(CH₂)_m-]_nOH     (式I)

其中，每个单元中的亚甲基数m独立地为2、3或4，或为3或4，单元数n为14-90之间的整数。

10.权利要求1-9任何一项的泡沫，其中所述异氰酸酯活性组分(b)为1，3-丙二醇和乙二醇进行缩聚反应所得的聚(三亚甲基醚-亚乙基醚)二醇化合物；优选地，亚乙基醚链段含量小于30重量份，优选为5-30重量份，更优选为5-20重量份，以100重量份聚(三亚甲基醚-亚乙基醚)二醇化合物计；并且/或者所述的聚(三亚甲基醚-亚乙基醚)二醇化合物的重均分子量为600-5,000g/mol，优选为1,000-4,000g/mol。

11.权利要求1-10任何一项的泡沫，其中所述异氰酸酯活性组分(b)为1，3-丙二醇或1，4-丁二醇所制备的聚亚氧烷基二醇化合物和/或聚(三亚甲基醚-亚乙基醚)二醇化合物，优选为聚(三亚甲基醚)二醇、聚(四亚甲基醚)二醇和聚(三亚甲基醚-亚乙基醚)二醇中的一种或多种，更优选为得自可再生植物性原料经过发酵所制备的1，3-丙二醇或1，4-丁二醇的聚亚氧烷基二醇化合物和/或聚(三亚甲基醚-亚乙基醚)二醇化合物。

12.权利要求1-11任何一项的泡沫，其中所述发泡剂(c)选自以下的至少一种：水、氟氯碳化物(HCFC)和二氧化碳。

13.权利要求1-12任何一项的泡沫，其中所述催化剂(d)为选自以下的至少一种：(1)布朗斯台德酸与碱金属或碱土金属的盐、(2)分子结构中含有＞N-C＝N-链接的化合物、(3)分子结构中含有＞N-C＝N-链接的化合物的有机盐和(4)有机金属催化剂。

14.权利要求13的泡沫，其中所述布朗斯台德酸与碱金属或碱土金属的盐为碳酸钠或碳酸氢钠。

15.权利要求13的泡沫，所述分子结构中含有＞N-C＝N-链接的化合物(2)为选自以下的至少一种：二氮双环烯烃或胍类化合物及其衍生物；所述分子结构中含有＞N-C＝N-链接的化合物的有机盐(3)为选自以下的至少一种：二氮双环烯烃或胍类化合物及其衍生物的有机盐。

16.权利要求15的泡沫，所述分子结构中含有＞N-C＝N-链接的化合物(2)为1，8-二氮双环-(5，4，0)-十一碳烯-5，所述分子结构中含有＞N-C＝N-链接的化合物的有机盐(3)为1，8-二氮双环-(5，4，0)-十一碳烯-5的酚盐。

17.权利要求13的泡沫，所述有机金属催化剂(4)为选自以下的至少一种：有机锡化合物、有机亚锡化合物和有机铋化合物。

18.权利要求1-17任何一项的泡沫，其中所述表面活性剂为HLB值6-20的非离子型表面活性剂。

19.权利要求1-18任何一项的泡沫，其中所述交联剂的重均分子量为60-420g/mol，并具有至少两个异氰酸酯活性官能团；并且/或者所述交联剂的使用量为0.2-15重量份、最优选为1.2-12重量份，以100重量份所述异氰酸酯活性混合物计。

20.权利要求1-19任何一项的泡沫，其中所述交联剂如式II所示

H_(3-x)-N-[(CH₂)₂-OH]_x    (式II)

其中x代表一个从1到3的整数。

21.权利要求1-20任何一项的泡沫，其中所述交联剂为二乙醇胺。

22.制备权利要求1-21任何一项的泡沫的方法，包括将权利要求1-21任何一项中所定义的组分a-e在异氰酸酯指数为80-135、优选约85-130、更优选约90-125下反应。