CN107428113A - 用于制造聚合物泡沫复合材料的方法、由其制备的聚合物泡沫复合材料、以及由其制备的制品 - Google Patents

用于制造聚合物泡沫复合材料的方法、由其制备的聚合物泡沫复合材料、以及由其制备的制品 Download PDF

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穆拉利·塞瑟马达范
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Abstract

用于制造聚合物泡沫复合材料的方法，包括：形成至少部分未固化的聚合物泡沫；使形成的聚合物泡沫在有效地使聚合物泡沫的一部分渗入纤维垫的条件下接触所述垫以提供预制复合材料，所述纤维垫包含平均直径为100um或更小的多根非织造纤维；以及使所述预制复合材料固化以形成聚合物泡沫复合材料。预制复合材料包含聚合物泡沫层和混合层，所述混合层包含纤维垫和与所述聚合物泡沫层的聚合物相同的聚合物。聚合物泡沫复合材料包含固化的聚合物泡沫层和一体地结合至第一层的混合层，其中所述混合层包含纤维垫和固化的聚合物，所述聚合物与所述固化的聚合物泡沫层的聚合物相同。

Description

用于制造聚合物泡沫复合材料的方法、由其制备的聚合物泡 沫复合材料、以及由其制备的制品
背景技术
聚合物泡沫包含许多分散在聚合物基体中的空隙，也称为泡孔。因其吸收机械能、电能、热能和声能的能力，其低密度，其纹理的特殊表面特性、防滑且非研磨表面，以及其不同寻常的外观，聚合物泡沫具有重要性，并且已经在许多不同环境的行业中发现广泛用途。例如，机械震动等的吸收是聚合物泡沫例如在电子装置中或易碎材料(例如，蛋、电子组件、灯泡、光学仪器、珠宝、水果和蔬菜、玻璃器皿、陶瓷和许多其他材料)的包装中的用途的重要方面。
常规聚合物泡沫例如聚氨酯泡沫在以小厚度，例如厚度小于1毫米(mm)(约37密耳)浇注时通常在机械上是弱的。这对低密度聚合物泡沫更是如此。许多应用现在需要小厚度和低密度聚合物泡沫来满足新装置设计和性能标准。因此，有利的是提供具有小厚度和好的机械特性及结构完整性的聚合物泡沫以满足当前的制造需求。因此，本领域仍然需要薄的机械上稳健的聚合物泡沫组合物和制备这样的泡沫的方法。
发明内容
一种用于制造聚合物泡沫复合材料的方法，其包括：形成至少部分未固化的聚合物泡沫；使形成的聚合物泡沫在有效地使所述聚合物泡沫的一部分渗入纤维垫的条件下接触纤维垫以提供预制复合材料，所述纤维垫包含平均直径为100微米(um)或更小的多根非织造纤维，所述预制复合材料包含聚合物泡沫层和与所述聚合物泡沫层的侧面接触的混合区，所述混合区包含所述纤维垫和与所述聚合物泡沫层的聚合物相同的聚合物；以及使所述预制复合材料固化以形成聚合物泡沫复合材料，所述聚合物泡沫复合材料包含固化的聚合物泡沫层；和一体地结合至所述固化的聚合物泡沫层的混合层，所述混合层包含所述纤维垫和固化的聚合物，所述固化的聚合物与所述固化的聚合物泡沫层的聚合物相同。
还描述了根据所述方法制备的聚合物泡沫复合材料。
聚合物泡沫复合材料包含固化的聚合物泡沫层和一体地结合至所述固化的聚合物泡沫层的混合层，所述混合层包含纤维垫和固化的聚合物，所述纤维垫包含平均直径为100um或更小的多根纤维，所述固化的聚合物与所述固化的聚合物泡沫层的聚合物相同。
还描述了包含上述聚合物泡沫复合材料的制品。
上述及其他特征通过以下附图和具体实施方式来示例。
附图说明
以下附图为示例性实施方案，其中相同要素编号相同。
图1是用于生产本公开内容的聚合物泡沫复合材料的工艺的示意性描述。
图2示出使用从30.5厘米的高度落下的4.3克钢球的落球冲击试验的结果。
具体实施方式
本文描述了用于制造聚合物泡沫复合材料的方法，以及通过所述方法制备的聚合物泡沫复合材料。特别地，本发明人已经出乎意料地发现，使用整合到薄聚合物泡沫层的一部分的纤维非织造垫提供了这样的薄聚合物泡沫复合材料：具有改善的机械特性，特别是压缩力挠曲和冲击或震动吸收，而不显著影响耐压缩永久变形。因此，本文公开的方法还可以用于改善聚合物泡沫的机械特性。聚合物泡沫复合材料有利地表现出改善的机械特性，包括压缩力挠曲(CFD)、拉伸强度和撕裂强度。聚合物泡沫复合材料对需要冲击吸收材料或组件的应用特别有用，例如个人电子装置。
相应地，本公开内容的一个方面是用于制造聚合物泡沫复合材料的方法。所述方法包括由前体组合物形成至少部分未固化的聚合物泡沫。用于泡沫中的聚合物可以选自各种各样的可发泡热固性组合物。
可以使用的可发泡热固性组合物的实例包括聚氨酯、环氧类、三聚氰胺、酚醛树脂(例如，苯酚甲醛)、脲醛、乙烯基酯、聚异氰脲酸酯、丙烯酸类、聚酯、聚酰亚胺、有机硅等，或者包含前述热固性树脂中至少一者的组合。可以使用热固性聚合物的组合。用于这些热固性泡沫的前体组合物至少部分未固化，并且在一些情况下，基本上或完全未固化，以促进泡沫形成。
已知用于制造泡沫的其他添加剂可以存在于前体组合物中，例如其他填料，如增强填料，如织造网、二氧化硅、玻璃颗粒和玻璃微球；用于提供热管理的填料；或者阻燃填料或添加剂。合适的阻燃剂包括例如，包含铝、镁、锌、硼、钙、镍、钴、锡、钼、铜、铁、钛或其组合的金属氢氧化物，如氢氧化铝、氢氧化镁、氢氧化钙、氢氧化铁等；金属氧化物，如锑氧化物、三氧化锑、五氧化锑、铁氧化物、钛氧化物、锰氧化物、镁氧化物、锆氧化物、锌氧化物、钼氧化物、钴氧化物、铋氧化物、铬氧化物、锡氧化物、镍氧化物、铜氧化物、钨氧化物等；金属硼酸盐，如硼酸锌、偏硼酸锌、偏硼酸钡等；金属碳酸盐，如碳酸锌、碳酸镁、碳酸钙、碳酸钡等；三聚氰胺氰脲酸酯、三聚氰胺磷酸酯等；炭黑、可膨胀石墨片(例如可以以商品名GRAFGUARD商购自GrafTech International，Ltd.的那些)等；纳米粘土；和溴化化合物。示例性阻燃剂材料为氢氧化镁、纳米粘土和溴化化合物。在一些实施方案中，聚合物泡沫的阻燃性满足阻燃性的特定Underwriter’s Laboratories(UL)标准。例如，聚合物泡沫按UL标准94的评级为V-0。
可以存在的又一些添加剂包括染料、颜料(例如，二氧化钛和铁氧化物)、抗氧化剂、抗臭氧剂、紫外(UV)稳定剂、导电填料、聚合物固化用催化剂、交联剂等，以及包含前述添加剂中至少一者的组合。
如本领域中已知的，聚合物泡沫通常由在发泡之前或发泡同时混合的前体组合物形成。发泡可以通过机械起泡或发泡(blowing)(使用化学发泡剂或物理发泡剂或二者)，或者机械起泡和发泡(使用化学发泡剂或物理发泡剂或二者)的组合来进行。优选泡沫通过机械起泡形成，这允许对泡沫厚度的更大控制和改善的泡孔结构。用于制造泡沫的具体聚合物包括聚氨酯泡沫和有机硅泡沫。
聚氨酯泡沫由前体组合物形成，所述前体组合物包含有机聚异氰酸酯组分、能与聚异氰酸酯组分反应的含活性氢的组分、表面活性剂和催化剂。形成泡沫的过程可以使用化学发泡剂或物理发泡剂，或者泡沫可以机械起泡。例如，形成泡沫的一个过程包括通过机械敲打上述组合物的混合物使惰性气体基本上均匀地分散在混合物中，以形成基本上在结构上和化学上稳定但在环境条件下可加工的可热固化泡；以及使所述泡固化以形成固化的泡沫。在一些实施方案中，将物理发泡剂引入泡中以在交联过程期间进一步降低泡沫密度。在另一个实施方案中，聚氨酯泡沫只使用物理发泡剂或化学发泡剂而不使用任何机械起泡由反应性组合物形成。
合适的有机聚异氰酸酯包括具有通式Q(NCO)i的异氰酸酯，其中i为2或更大的整数，Q为化合价为i的有机基团，其中i的平均值大于2。Q可为经取代或未经取代的可能包含也可能不包含芳香族官能性的烃基，或者具有式Q1-Z-Q1的基团，其中Q1为C1-36亚烷基或C6-36亚芳基，Z为-O-、-O-Q2-O、-CO-、-S-、-S-Q2-S-、-SO-、-SO2-、C1-24亚烷基或C6-24亚芳基。这样的聚异氰酸酯的实例包括六亚甲基二异氰酸酯；1，8-二异氰酸根合-p-甲烷；二甲苯基二异氰酸酯；二异氰根合环己烷；亚苯基二异氰酸酯；亚苄基二异氰酸酯，包括2，4-亚苄基二异氰酸酯、2，6-亚苄基二异氰酸酯和粗亚苄基二异氰酸酯；双(4-异氰酸根合苯基)甲烷；氯亚苯基二异氰酸酯；二苯基甲烷-4，4′-二异氰酸酯(也称作4，4′-二苯基甲烷二异氰酸酯或MDI)及其加合物；萘-1，5-二异氰酸酯；三苯基甲烷-4，4′，4”-三异氰酸酯；异丙基苯-α-4-二异氰酸酯；和聚异氰酸酯，例如聚亚甲基聚苯基异氰酸酯。
Q还可以代表化合价为i的聚氨酯基团，在这种情况下Q(NCO)i为称为预聚物的组合物。这样的预聚物通过使化学计量过量的上述聚异氰酸酯与含活性氢的组分，尤其是如下所述的含多羟基物质或多元醇反应来形成。在一些实施方案中，以约30％至约200％化学计量过量的比例采用聚异氰酸酯，该化学计量基于异氰酸酯基的当量/多元醇中羟基的当量。使用的聚异氰酸酯的量将根据所制备的聚氨酯的性质略有变化。
含活性氢的组分可包含聚醚多元醇和聚酯多元醇。合适的聚酯多元醇包括多元醇与二羧酸或其成酯衍生物(例如，酸酐、酯和卤化物)的缩聚产物、可通过在多元醇的存在下内酯的开环聚合获得的聚内酯多元醇、可通过碳酸二酯与多元醇和蓖麻油多元醇的反应获得的聚碳酸酯多元醇。可用于生产缩聚聚酯多元醇的合适的二羧酸和二羧酸的衍生物为脂肪族或脂环族二羧酸，例如戊二酸、己二酸、癸二酸、富马酸和马来酸；二聚酸；芳香族二羧酸，例如但不限于邻苯二甲酸、间苯二甲酸和对苯二甲酸；三元或更高官能多元羧酸，例如均苯四酸；以及酸酐和二烷基酯，例如但不限于马来酸酐、邻苯二甲酸酐和对苯二甲酸二甲酯。
额外的含活性氢的组分为环状酯的聚合物。合适的环状酯单体包括但不限于δ-戊内酯，ε-己内酯，ζ-庚内酯，单烷基-戊内酯例如单甲基-、单乙基-和单己基-戊内酯。合适的聚酯多元醇包括基于己内酯的聚酯多元醇、芳香族聚酯多元醇、基于己二酸乙二醇酯的多元醇、和包含前述聚酯多元醇中任一者的混合物。示例性聚酯多元醇为由ε-己内酯、己二酸、邻苯二甲酸酐、对苯二甲酸或对苯二甲酸的二甲基酯制成的聚酯多元醇。
聚醚多元醇可通过氧化烯例如氧化乙烯、氧化丙烯及其混合物与水或多羟基有机组分的化学加成获得，所述多羟基有机组分，例如乙二醇、丙二醇、亚丙基二醇、1，2-丁二醇、1，3-丁二醇、1，4-丁二醇、1，5-戊二醇、1，2-己二醇、1，10-癸二醇、1，2-环己二醇、2-丁烯-1，4-二醇、3-环己烯-1，1-二甲醇、4-甲基-3-环己烯-1，1-二甲醇、3-亚甲基-1，5-戊二醇、二乙二醇、(2-羟基乙氧基)-1-丙醇、4-(2-羟基乙氧基)-1-丁醇、5-(2-羟基丙氧基)-1-戊醇、1-(2-羟基甲氧基)-2-己醇、1-(2-羟基丙氧基)-2-辛醇、3-烯丙氧基-1，5-戊二醇、2-烯丙氧基甲基-2-甲基-1，3-丙二醇、[4，4-戊氧基)-甲基]-1，3-丙二醇、3-(邻丙烯基苯氧基)-1，2-丙二醇、2，2′-二亚异丙基双(对亚苯基氧)二乙醇、甘油、1，2，6-己三醇、1，1，1-三羟甲基乙烷、1，1，1-三羟甲基丙烷、3-(2-羟基乙氧基)-1，2-丙二醇、3-(2-羟基丙氧基)-1，2-丙二醇、2，4-二甲基-2-(2-羟基乙氧基)-甲基戊二醇-1，5；1，1，1-三[2-羟基乙氧基)甲基]-乙烷、1，1，1-三[2-羟基丙氧基)-甲基]丙烷、二乙二醇、二丙二醇、季戊四醇、山梨醇、蔗糖、乳糖、α-甲基葡糖苷、α-羟基烷基葡糖苷、酚醛清漆树脂、磷酸、苯膦酸、聚磷酸例如三聚磷酸和四聚磷酸、三元缩合产物，等等。用于生产聚氧亚烷基多元醇的氧化烯通常具有2至4个碳原子。示例性氧化烯为氧化丙烯以及氧化丙烯和氧化乙烯的混合物。以上列出的多元醇本身可以用作活性氢组分。
合适的一类聚醚多元醇通常由下式表示：
R[(OCnH2n)zOH]a
其中R为氢或多价烃基；a为等于R的化合价的整数(即，1或2至6至8)，n每次出现时为2至4的整数，包括2和4(特别地3)，z每次出现时是值为2至约200，特别地15至约100的整数。在一些实施方案中，聚醚多元醇包括以下一者或更多者的混合物：二丙二醇、1，4-丁二醇、2-甲基-1，3-丙二醇等，或者包含前述聚醚多元醇中至少一者的组合。
可以使用的另一些类型的含活性氢的物质为通过使烯键式不饱和单体在多元醇中聚合而获得的聚合物多元醇组合物。用于生产这样的组合物的合适单体包括丙烯腈、氯乙烯、苯乙烯、丁二烯、偏氯乙烯和其他烯键式不饱和单体。聚合物多元醇组合物包含大于或等于约1重量％，特别地大于或等于约5重量％，更特别地大于或等于约10重量％的在多元醇中聚合的单体，其中重量百分比基于多元醇的总量。在一些实施方案中，聚合物多元醇组合物包含小于或等于约70重量％，特别地小于或等于约50重量％，更特别地小于或等于约40重量％的在多元醇中聚合的单体。这样的组合物通过在自由基聚合催化剂例如过氧化物、过硫酸盐/酯、过碳酸盐/酯、过硼酸盐/酯和偶氮化合物的存在下在40℃至150℃的温度下在选择的多元醇中使单体聚合来便利地制备。
含活性氢的组分还可包括含多羟基化合物，例如羟基封端的聚烃、羟基封端的聚缩甲醛、脂肪酸甘油三酯、羟基封端的聚酯、羟基甲基封端的全氟亚甲基、羟基封端的聚亚烷基醚二醇、羟基封端的聚亚烷基亚芳基醚二醇、和羟基封端的聚亚烷基醚三醇。
多元醇可具有在宽范围内变化的羟基数。通常，包含其他交联添加剂(如果采用的话)的多元醇的羟基数以约28至约1000及更高，特别地约100至约800的量存在。羟基数限定为：在有或没有其他交联添加剂的情况下用于完全中和由1克多元醇或者多元醇的混合物制备的全乙酰化衍生物的水解产物的氢氧化钾的毫克数。羟基数还可由以下等式限定：
其中OH为多元醇的羟基数；f为平均官能度，其为每分子多元醇的羟基的平均数；M.W.为多元醇的平均分子量。
在使用时，大量的发泡剂或发泡剂的混合物是合适的，特别是水。水与异氰酸酯组分反应产生提供额外发泡必需的CO2气体。在一些实施方案中，当使用水作为发泡剂时，固化反应通过选择性采用催化剂来控制。在一些实施方案中，还可以使用分解放出气体(例如，偶氮化合物)的化合物。
特别合适的发泡剂是包括含氢原子组分的物理发泡剂，其可单独使用或者作为彼此的混合物或者与另一类型的发泡剂例如水或偶氮化合物的混合物使用。这些发泡剂可以选自广范围的物质，包括烃、醚、酯和部分卤化的烃、醚和酯等。合适的物理发泡剂的沸点为约-50℃至约100℃，特别地约-50℃至约50℃。可用的含氢发泡剂选自HCFC(卤代氯氟烃)，例如1，1-二氯-1-氟乙烷、1，1-二氯-2，2，2-三氟-乙烷、一氯二氟甲烷、和1-氯-1，1-二氟乙烷；HFC(卤代氟烃)，例如1，1，1，3，3，3-六氟丙烷、2，2，4，4-四氟丁烷、1，1，1，3，3，3-六氟-2-甲基丙烷、1，1，1，3，3-五氟丙烷、1，1，1，2，2-五氟丙烷、1，1，1，2，3-五氟丙烷、1，1，2，3，3-五氟丙烷、1，1，2，2，3-五氟丙烷、1，1，1，3，3，4-六氟丁烷、1，1，1，3，3-五氟丁烷、1，1，1，4，4，4-六氟丁烷、1，1，1，4，4-五氟丁烷、1，1，2，2，3，3-六氟丙烷、1，1，1，2，3，3-六氟丙烷、1，1-二氟乙烷、1，1，1，2-四氟乙烷和五氟乙烷；HFE(卤代氟醚)，例如甲基-1，1，1-三氟乙醚和二氟甲基-1，1，1-三氟乙醚；以及烃，例如正戊烷、异戊烷和环戊烷。
在使用时，包含水的发泡剂通常包含大于或等于1重量％，特别地大于或等于5重量％的聚氨酯液相组合物。在一些实施方案中，发泡剂以小于或等于聚氨酯液相组合物的约30重量％，特别地小于或等于聚氨酯液相组合物的20重量％的量存在。当发泡剂的沸点处于或低于环境温度时，其在压力下得以保持直至与其他组分混合。
用于催化异氰酸酯组分与含活性氢的组分的反应的合适催化剂包括以下的有机和无机酸盐以及以下的有机金属衍生物：铋、铅、锡、铁、锑、铀、镉、钴、钍、铝、汞、锌、镍、铈、钼、钒、铜、锰和锆、以及膦和有机叔胺。这样的催化剂的实例为二月桂酸二丁基锡、二乙酸二丁基锡、辛酸亚锡、辛酸铅、环烷酸钴、三乙胺、三亚乙基二胺、N，N，N′，N′-四甲基乙二胺、1，1，3，3-四甲基胍、N，N，N′N′-四甲基-1，3-丁二胺、N，N-二甲基乙醇胺、N，N-二乙基乙醇胺、1，3，5-三(N，N-二甲基氨基丙基)-s-六氢三嗪、邻(二甲基氨基甲基)苯酚和对(二甲基氨基甲基)苯酚、2，4，6-三(二甲基氨基甲基)苯酚、N，N-二甲基环己胺、五甲基二亚乙基三胺、1，4-重氮二环[2.2.2]辛烷、N-羟基-烷基季铵羧酸盐和四甲基甲酸铵、四甲基乙酸铵、四甲基2-乙基己酸铵等、以及包含前述催化剂中任一者的组合物。
在一个实施方案中，催化剂包含金属乙酰丙酮酸盐。合适的金属乙酰丙酮酸盐包括基于以下金属的金属乙酰丙酮酸盐，例如：铝、钡、镉、钙、铈(III)、铬(III)、钴(II)、钴(III)、铜(II)、铟、铁(II)、镧、铅(II)、锰(II)、锰(III)、钕、镍(II)、钯(II)、钾、钐、钠、铽、钛、钒、钇、锌和锆。示例性催化剂为双(2，4-戊二酮化)镍(II)(也称作乙酰丙酮化镍或二乙酰丙酮化镍)及其衍生物，例如二乙腈二乙酰丙酮化镍、二苯腈二乙酰丙酮化镍、双(三苯基膦)二乙酰基乙酰丙酮化镍等。由于其相对稳定性、优良的催化活性以及无毒性，乙酰丙酮化铁(FeAA)也是合适的催化剂。在一些实施方案中，如下便利地添加金属乙酰丙酮化物：将其预先溶解在合适的溶剂中，例如二丙二醇或其他含羟基组分，然后所述含羟基组分将参与反应并成为最终产物的一部分。
在生产聚氨酯泡沫的一些方法中，先将用于生产泡沫的组分，即异氰酸酯组分、含活性氢的组分、表面活性剂、催化剂、任选的发泡剂和其他添加剂混合在一起，然后经历用空气机械起泡。或者，可在机械起泡过程期间将这些组分顺序添加至液相。泡的气相因其廉价和易获得性而最特别地为空气。然而，如果需要，可以使用在环境条件下为气态且基本上为惰性或不与液相的任何组分反应的其他气体。这样的其他气体包括例如，在环境温度下通常为气态的氮气、二氧化碳和氟碳化合物。惰性气体通过在高剪切设备例如Hobart混合器或Oakes混合器中机械敲打液相而并入液相中。气体可以在如Oakes混合器的惯常操作中的压力下引入，或者其可以通过如Hobart混合器中的敲打或搅打动作从上覆气氛吸入。机械敲打操作具体地在不大于7kg/cm2至14kg/cm2(100磅/平方英寸(psi)至200磅/平方英寸(psi))的压力下进行。可以使用可容易地获得的混合设备，并且通常不需要特殊设备。通过气体流量计量设备控制敲打进入液相的惰性气体的量，以生产期望密度的泡。机械敲打在Oakes混合器中在几秒的时间段内进行，或者在Hobart混合器中在约3分钟至约30分钟内进行，或者无论花费多久而在使用的混合设备中获得期望的泡密度。由机械敲打操作形成的泡基本上是化学稳定且结构稳定的，但是在环境温度例如约10℃至约40℃下可容易地加工。
包含聚硅氧烷聚合物的有机硅泡沫也可用作制备聚合物泡沫复合材料的本方法的聚合物泡沫。可以使用各种热固性或另外的可固化有机硅组合物。
在一些实施方案中，有机硅泡沫作为水与聚硅氧烷聚合物前体组合物中的氢化基团之间反应的产物的结果而生产，随后放出氢气。该反应通常由贵金属，具体地由铂催化剂催化。在一些实施方案中，聚硅氧烷聚合物在25℃下的粘度为约100泊至1,000,000泊，并且具有选自以下的链取代基：氢化基团、甲基、乙基、丙基、乙烯基、苯基和三氟丙基。聚硅氧烷聚合物上的端基可为氢化基团、羟基、乙烯基、乙烯基二有机甲硅烷氧基、烷氧基、酰氧基、烯丙基、肟、氨氧基、异丙烯氧基、环氧基、巯基、或其他已知反应性端基。合适的有机硅泡沫还可通过使用各自具有不同分子量(例如，双峰或三峰分子量分布)的数种聚硅氧烷聚合物来生产，只要组合的粘度处于上述指定值内即可。还可以具有数种带有不同官能团或反应性基团的聚硅氧烷基聚合物以生产期望泡沫。在一些实施方案中，聚硅氧烷聚合物包含约0.2摩尔氢化(Si-H)基团/摩尔水。
根据使用的聚硅氧烷聚合物的化学性质，可以使用催化剂，一般地铂或含铂催化剂来催化发泡和固化反应。催化剂可以沉积在惰性载体例如二氧化硅凝胶、氧化铝或炭黑上，或者沉积在如本文公开的可移除层上。在一些实施方案中，使用了选自以下的非负载型催化剂：氯铂酸、其六水合物形式、其碱金属盐及其与有机衍生物的络合物。示例性催化剂为氯铂酸与乙烯基聚硅氧烷例如1，3-二乙烯基四甲基二硅氧烷的反应产物，其经处理或者另外用碱性试剂部分或完全除去氯原子；氯铂酸与醇、醚和醛的反应产物；以及与膦、氧化膦以及与烯烃例如乙烯、丙烯和苯乙烯的氯化亚铂络合物和铂螯合物。还可能希望的是，根据聚硅氧烷聚合物的化学性质使用其他催化剂例如二月桂酸二丁基锡代替基于铂的催化剂。
还可使用各种铂催化剂抑制剂来控制发泡和固化反应的动力学，以控制有机硅泡沫的孔隙率和密度。这样的抑制剂的实例包括聚甲基乙烯基硅氧烷环状化合物和炔醇。这些抑制剂不应以破坏泡沫的方式妨碍发泡和固化。
可以使用物理发泡剂或化学发泡剂来生产有机硅泡沫，包括以上所列用于聚氨酯的物理发泡剂和化学发泡剂。化学发泡剂的其他实例包括苯甲醇、甲醇、乙醇、异丙醇、丁二醇和硅烷醇。在一些实施方案中，使用发泡的方法的组合来获得具有期望特性的泡沫。例如，可以将物理发泡剂如氯氟烃作为次级发泡剂添加至反应混合物中，其中发泡的主要模式为因水与聚硅氧烷上的氢化取代基之间的反应释放的氢气。
或者，可以通过包含液体有机硅组合物的前体组合物的反应形成软有机硅组合物，所述波体有机硅组合物包含：每分子具有至少两个烯基的聚硅氧烷；具有有效使组合物固化的量的至少两个结合硅的氢原子的聚硅氧烷；催化剂；以及任选的粘度为约100厘泊至约1000厘泊的反应性或非反应性聚硅氧烷流体。合适的反应性有机硅组合物为低硬度1∶1液体硅橡胶(LSR)或液体注塑成型(LIM)组合物。由于其低固有粘度，使用低硬度LSR或LIM导致形成软泡沫。
在一些实施方案中，有硅氧烷流体残留在固化的有机硅内未经提取或除去。因此，反应性有机硅流体成为聚合物基体的部分，导致在使用期间低脱气以及向表面少量或没有迁移。在一些实施方案中，非反应性有机硅流体的沸点足够高，使得当其分散在聚合物基体中时，其在固化期间或之后不蒸发并且不向表面迁移或脱气。
在一些实施方案中，提供LSR或LIM体系作为适用于以按体积计约1∶1的比混合的两部分制剂。制剂的“A”部分包含具有两个或更多个烯基的一种或更多种聚硅氧烷，挤出速率小于约500克每分钟(g/分钟)。合适的烯基示例为乙烯基、烯丙基、丁烯基、戊烯基、己烯基和庚烯基，并且乙烯基特别合适。烯基可以结合在分子链末端、分子链上的悬垂位置处、或者二者兼有。具有两个或更多个烯基的聚硅氧烷中其他结合硅的有机基团示例为经取代或未经取代的一价烃基，例如烷基，如甲基、乙基、丙基、丁基、戊基和己基；芳基，如苯基、甲苯基和二甲苯基；芳烷基，如苄基和苯乙基；以及卤代烷基，如3-氯丙基和3，3，3-三氟丙基。示例性取代基为甲基和苯基。
含烯基聚硅氧烷可以具有直链、部分支化的直链、支链或网状分子结构，或者可以是来自具有示例性分子结构的聚硅氧烷的两种或更多种选择的混合物。含烯基聚硅氧烷示例为三甲基甲硅烷氧基封端的二甲基硅氧烷-甲基乙烯基硅氧烷共聚物，三甲基甲硅烷氧基封端的甲基乙烯基硅氧烷-甲基苯基硅氧烷共聚物，三甲基甲硅烷氧基封端的二甲基硅氧烷-甲基乙烯基硅氧烷-甲基苯基硅氧烷共聚物，二甲基乙烯基甲硅烷氧基封端的二甲基聚硅氧烷，二甲基乙烯基甲硅烷氧基封端的甲基乙烯基聚硅氧烷，二甲基乙烯基甲硅烷氧基封端的甲基乙烯基苯基硅氧烷，二甲基乙烯基甲硅烷氧基封端的二甲基乙烯基硅氧烷-甲基乙烯基硅氧烷共聚物，二甲基乙烯基甲硅烷氧基封端的二甲基硅氧烷-甲基苯基硅氧烷共聚物，二甲基乙烯基甲硅烷氧基封端的二甲基硅氧烷-二苯基硅氧烷共聚物，包含R3SiO1/2和SiO4/2单元的聚硅氧烷，包含RSiO3/2单元的聚硅氧烷，包含R2SiO2/2和RSiO3/2单元的聚硅氧烷，包含R2SiO2/2、RSiO3/2和SiO4/2单元的聚硅氧烷，以及前述聚硅氧烷中两者或更多者的混合物。R表示经取代或未经取代的一价烃基，例如烷基，如甲基、乙基、丙基、丁基、戊基和己基；芳基，如苯基、甲苯基和二甲苯基；芳烷基，如苄基和苯乙基；以及卤代烷基，如3-氯丙基和3，3，3-三氟丙基，前提条件是每分子R基团中至少2个为烯基。
LSR或LIM体系的“B”组分包含每分子含有至少两个结合硅的氢原子的一种或更多种聚硅氧烷，挤出速率小于约500g/分钟。氢可以结合在分子链末端、分子链上的悬垂位置处、或者二者兼有。结合硅的其他基团示例为非烯基的经取代或未经取代的一价烃基的有机基团，例如烷基，如甲基、乙基、丙基、丁基、戊基和己基；芳基，如苯基、甲苯基和二甲苯基；芳烷基，如苄基和苯乙基；以及卤代烷基，如3-氯丙基和3，3，3-三氟丙基。示例性取代基为甲基和苯基。
含氢聚硅氧烷组分可以具有直链、部分支化的直链、支链、环状、网状分子结构，或者可以是来自具有示例性分子结构的聚硅氧烷的两种或更多种选择的混合物。含氢聚硅氧烷示例为三甲基甲硅烷氧基封端的甲基氢聚硅氧烷、三甲基甲硅烷氧基封端的二甲基硅氧烷-甲基氢硅氧烷共聚物、三甲基甲硅烷氧基封端的甲基氢硅氧烷-甲基苯基硅氧烷共聚物、三甲基甲硅烷氧基封端的二甲基硅氧烷-甲基氢硅氧烷-甲基苯基硅氧烷共聚物、二甲基氢甲硅烷氧基封端的二甲基聚硅氧烷、二甲基氢甲硅烷氧基封端的甲基氢聚硅氧烷、二甲基氢甲硅烷氧基封端的二甲基硅氧烷-甲基氢硅氧烷共聚物、二甲基氢甲硅烷氧基封端的二甲基硅氧烷-甲基苯基硅氧烷共聚物、和二甲基氢甲硅烷氧基封端的甲基苯基聚硅氧烷。
以足以使组合物固化的量添加含氢聚硅氧烷组分，具体地以含烯基聚硅氧烷中每烯基约0.5至约10个结合硅的氢原子的量添加。
有机硅组合物通常还包含作为组分“A”的部分的催化剂，例如铂以加速固化。可以使用称为氢化硅烷化反应催化剂的铂和铂化合物，例如铂黑、氧化铝上铂粉末、二氧化硅上铂粉末、碳上铂粉末、氯铂酸、氯铂酸的醇溶液铂-烯烃络合物、铂-烯基硅氧烷络合物，以及如上所述，在热塑性树脂例如甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚苯乙烯、有机硅等中由铂加成反应催化剂的分散体的微粒化提供的催化剂。还可以使用催化剂的混合物。基于烯基和氢组分的组合量，使本组合物固化的催化剂的有效量通常为0.1ppm(以重量计)至1,000ppm(以重量计)的铂金属。
组合物还任选地包含一种或更多种粘度小于或等于约1000厘泊，特别地小于或等于约750厘泊，更特别地小于或等于约600厘泊，最特别地小于或等于约500厘泊的聚硅氧烷流体。聚硅氧烷流体的粘度还可以大于或等于约100厘泊。添加聚硅氧烷流体组分的目的在于降低组合物的粘度，从而允许增加的填料负载、增强的填料润湿、以及增强的填料分布中的至少一者，并且产生具有较低的电阻值和电阻率值的固化的组合物。使用聚硅氧烷流体组分还可降低电阻值对温度的依赖性，和/或减小电阻值和电阻率值随时间的变化。使用聚硅氧烷流体组分避免了在加工期间对除去流体的额外步骤的需要，以及在使用期间可能的稀释剂脱气和迁移。聚硅氧烷流体不应抑制组合物的固化反应，即加成反应，但是其可在固化反应中沉淀或不沉淀。
非反应性聚硅氧烷流体的沸点大于约500°F(260℃)，并且可以是支化的或直链的。非反应性聚硅氧烷流体包含结合硅的非烯基有机基团，所述有机基团示例为经取代或未经取代的一价烃基，例如烷基，如甲基、乙基、丙基、丁基、戊基和己基；芳基，如苯基、甲苯基和二甲苯基；芳烷基，如苄基和苯乙基；以及卤代烷基，如3-氯丙基和3，3，3-三氟丙基。示例性取代基为甲基和苯基。因此，非反应性聚硅氧烷流体可包含R3SiO1/2和SiO4/2单元，RSiO3/2单元，R2SiO2/2和RSiO3/2单元，或者R2SiO2/2、RSiO3/2和SiO4/2单元，其中R表示选自以下的经取代或未经取代的一价烃基：烷基、甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、芳基、苯基、甲苯基、二甲苯基、芳烷基、苄基、苯乙基、卤代烷基、3-氯丙基和3，3，3-三氟丙基。由于非反应性聚硅氧烷为流体并且具有明显较高的沸点(大于约230℃(500°F))，因此其允许较高量的填料的并入，但是不迁移或脱气。非反应性聚硅氧烷流体的实例包括来自Dow CorningCorporation的DC 200。
反应性聚硅氧烷流体与含烯基聚硅氧烷和具有至少两个结合硅的氢原子的聚硅氧烷共固化，并因此其自身可包含烯基或结合硅的氢原子。这样的化合物可以具有与含烯基聚硅氧烷和具有至少两个结合硅的氢原子的聚硅氧烷相关的上述相同的结构，但是此外其粘度小于或等于约1000厘泊(cps)，特别地小于或等于约750cps，更特别地小于或等于约600cps，最特别地小于或等于约500cps。在一些实施方案中，反应性聚硅氧烷流体的沸点大于加成固化反应的固化温度。
有机硅泡沫还可任选地包含可固化有机硅凝胶制剂。有机硅凝胶为轻度交联的流体或欠固化(under-cured)的弹性体。其独特之处在于其触感从很软和很粘至适度软和只稍微粘的范围变化。使用凝胶制剂降低组合物的粘度。合适的凝胶制剂可以是两部分可固化制剂或一部分制剂。两部分可固化凝胶制剂的组分与上述用于LSR体系(即，每分子具有至少两个烯基的有机聚硅氧烷和每分子具有至少两个结合硅的氢原子的有机聚硅氧烷)的类似。结合硅的氢基团(Si-H)与烯基的摩尔比通常小于1，并且可以变化至产生具有固化凝胶的松散度和柔度的“欠交联”的聚合物。具体地，结合硅的氢原子与烯基之比小于或等于约1.0，特别地小于或等于约0.75，更特别地小于或等于约0.6，最特别地小于或等于约0.1。合适的两部分有机硅凝胶制剂的实例为可商购自Dow Corning Corporation的SYLGARD527凝胶。
如下文中进一步详细地描述的，在形成至少部分未固化的聚合物泡沫之后，所述方法还包括使形成的聚合物泡沫接触纤维垫。所述纤维垫包含多根非织造纤维并因此是多孔的，即包含在垫的整个厚度上延伸的连续空隙。
纤维垫包含平均直径为0.5纳米(nm)至100微米(um)、或10nm至50um、或100nm至10um的多根非织造纤维。在一些实施方案中，非织造纤维是平均直径为1um至100um、或2um至50um、或2um至10um的微纤维。在一些实施方案中，非织造纤维是平均直径为0.5nm至900nm、或10nm至800nm、或200nm至700nm、或1nm至100nm、或1nm至50nm、或10nm至50nm的纳米纤维。
纤维垫的纤维之间的平均孔(空隙)直径可为0.05nm至50毫米(mm)、或0.1nm至1mm、或1nm至500um。在一些实施方案中，孔或空隙的平均直径可为0.05nm至900nm、或0.1nm至800nm、或1nm至800nm、或10nm至700nm、或200nm至700nm。在一些实施方案中，孔或空隙的平均直径可为1um至50mm、或5um至1000um、或10um至800um、或10um至500um、或100um至900um、或200um至700um。
纤维垫的厚度可为1um至12mm、或10um至10mm、或100um至8mm、或100um至5mm、或100um至2mm、或100um至1mm、或100um至500um、或100um至250um。
非织造纤维可以具有多种规则或不规则形状的截面，所述形状包括但不限于圆形、椭圆形、正方形、矩形、三角形、菱形、梯形和多边形。多边形截面的边数可为3至16不等。在一些实施方案中，纤维优选地具有基本上圆形的圆形截面。
在一个实施方案中，纤维包含热塑性聚合物。可以使用的热塑性聚合物包括可以纺成纤维形式的聚合物，例如共轭聚合物、生物聚合物、水溶性聚合物和颗粒注入的聚合物。如本文中所使用的，术语“热塑性”是指这样的材料，其是塑性或可变形的，在加热时熔化成液体，并且在充分冷却时冷冻成脆玻璃态。热塑性塑料通常是高分子量聚合物。
可以使用的热塑性聚合物的实例包括聚缩醛(例如，聚氧乙烯和聚甲醛)、聚(C1-6烷基)丙烯酸酯、聚丙烯酰胺(包括未经取代的和单-N-(C1-8烷基)丙烯酰胺和二-N-(C1-8烷基)丙烯酰胺)、聚丙烯腈、聚酰胺(例如，脂肪族聚酰胺、聚邻苯二甲酰胺和聚芳酰胺)、聚酰胺酰亚胺、聚酐、聚亚芳基醚(例如，聚苯醚)、聚亚芳基醚酮(例如，聚醚醚酮(PEEK)和聚醚酮酮(PEKK)、聚亚芳基酮、聚亚芳基硫醚(例如，聚苯硫醚)、聚亚芳基砜(例如，聚醚砜(PES)、聚苯砜(PPS)等)、聚苯并噻唑、聚苯并唑、聚苯并咪唑、聚碳酸酯(包括均聚碳酸酯和聚碳酸酯共聚物，例如聚碳酸酯-硅氧烷、聚碳酸酯-酯和聚碳酸酯-酯-硅氧烷)、聚酯(例如，聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚芳酯、和聚酯共聚物如聚酯-醚)、聚醚酰亚胺(包括共聚物，例如聚醚酰亚胺-硅氧烷共聚物)、聚酰亚胺(包括共聚物，例如聚酰亚胺-硅氧烷共聚物)、聚(C1-6烷基)甲基丙烯酸酯、聚甲基丙烯酰胺(包括未经取代的和单-N-(C1-8烷基)丙烯酰胺和二-N-(C1-8烷基)丙烯酰胺)、环烯烃聚合物(包括聚降冰片烯和包含降冰片烯基单元的共聚物例如环状聚合物(如降冰片烯)和无环烯烃(如乙烯或丙烯)的共聚物)、聚烯烃(例如，聚乙烯、聚丙烯及其卤代衍生物(例如聚四氟乙烯))及其共聚物例如乙烯-α-烯烃共聚物、聚二唑、聚甲醛、聚苯酞、聚硅氮烷、聚硅氧烷(有机硅)、聚苯乙烯(包括共聚物，例如丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)和甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯(MBS))、聚硫化物、聚磺酰胺、聚磺酸酯、聚砜、聚硫酯、聚三嗪、聚脲、聚氨酯、乙烯基聚合物(包括聚乙烯醇、聚乙烯基酯、聚乙烯基醚、聚卤乙烯(例如，聚氟乙烯)、聚乙烯基酮、聚乙烯基腈、聚乙烯基硫醚、和聚偏氟乙烯)，等。可以使用包含前述热塑性聚合物中至少一者的组合。
热塑性聚合物的重均分子量(Mw)可为约1,000g/mol至约200,000g/mol、或约1,000g/mol至约10,000g/mol。热塑性聚合物根据ASTM D 1283在316℃下在5kg负载下各自测定的熔体流量可为1g/10分钟或更高，优选10g/10分钟或更高，高至7,500g/10分钟，并且在另一个实施方案中大于约50g/10分钟。
在一些实施方案中，一些优选聚合物是表现出α转变温度(T[α])的那些，并且包括例如：高密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、乙烯α-烯烃共聚物、聚丙烯、聚(偏氟乙烯)、聚(氟乙烯)、聚(乙烯氯三氟乙烯)、聚甲醛、聚(氧化乙烯)、乙烯-乙烯醇共聚物、及其共混物。
有用的聚酰胺包括但不限于合成线性聚酰胺，例如尼龙-6，6、尼龙-6，9、尼龙-6，10、尼龙-6，12、尼龙-11、尼龙-12和尼龙-4，6，优选尼龙6和尼龙6，6，或包含前述至少一者的组合。可以使用的聚氨酯包括脂肪族聚氨酯、脂环族聚氨酯、芳香族聚氨酯和多环聚氨酯，包括上述那些。还有用的是聚丙烯酸酯和聚甲基丙烯酸酯，仅举几例，其包括例如丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酰胺、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸正丁酯和丙烯酸乙酯的聚合物。其他有用的烃聚合物包括聚酯、聚碳酸酯、聚酮和聚脲。
有用的含氟热塑性聚合物包括结晶或部分结晶聚合物，例如四氟乙烯和一种或更多种其他单体如全氟(甲基乙烯基)醚、六氟丙烯、全氟(丙基乙烯基)醚的共聚物；四氟乙烯和烯键式不饱和烃单体如乙烯和丙烯的共聚物。
作为热塑性聚合物的聚烯烃的代表性实例为聚乙烯，聚丙烯，聚丁烯，聚甲基戊烯(及其共聚物)，聚降冰片烯(及其共聚物)，聚1-丁烯，聚(3-甲基丁烯)，聚(4-甲基戊烯)以及乙烯与丙烯、1-丁烯、1-己烯、1-辛烯、1-癸烯、4-甲基-1-戊烯和1-十八烯的共聚物。聚烯烃的代表性组合为包含以下的组合：聚乙烯和聚丙烯、低密度聚乙烯和高密度聚乙烯、以及包含可共聚单体的聚乙烯和烯烃共聚物，上文描述了所述共聚物中的一些，例如乙烯和丙烯酸共聚物；丙烯酸乙酯和丙烯酸甲酯共聚物；乙烯和丙烯酸乙酯共聚物；乙烯和乙酸乙烯酯共聚物；乙烯、丙烯酸和丙烯酸乙酯共聚物；以及乙烯、丙烯酸和乙酸乙烯酯共聚物。
可以使用热塑性弹性体(TPE)，其有时称作热塑性橡胶。TPE可以是共聚物或包含橡胶的聚合物的物理混合物。可以使用的TPE的实例包括苯乙烯嵌段共聚物(TPE-s)、某些聚烯烃共混物(TPE-o)、弹性体合金(TPE-v或TPV)、热塑性聚氨酯(TPU)、某些共聚酯、和某些聚酰胺。
在一些实施方案中，热塑性聚合物是包括聚(醚-酯)嵌段共聚物的热塑性聚酯弹性体(TPEE)。聚(醚-酯)嵌段共聚物基本上由式(1)的“软嵌段”长链酯单元组成
其中G衍生自数均分子量为400至6000的聚(C1-C4氧化烯)二醇，R20衍生自C4-C24脂肪族或芳香族二羧酸，优选芳香族二羧酸；和式(2)的“硬嵌段”短链酯单元
其中D为衍生自分子量小于或等于300的对应二醇的C1-C10亚烷基或亚环烷基；R20衍生自C8-C24脂环族或芳香族二羧酸，优选芳香族二羧酸；前提条件是短链酯单元构成聚(醚-酯)嵌段共聚物的约40重量％至约90重量％，而长链酯单元构成聚(醚-酯)嵌段共聚物的约10重量％至约60重量％。
在一些实施方案中，热塑性聚酯弹性体的硬链段包括聚(对苯二甲酸亚烷基酯)、聚(间苯二甲酸亚烷基酯)、1，4-环己烷-二甲醇-1，4-环己烷二羧酸酯、或包含前述至少一者的组合。在一些实施方案中，热塑性聚酯弹性体的软链段包括聚亚丁基醚、聚亚丙基醚、聚亚乙基醚、四氢呋喃、或包含前述至少一者的组合。在一些实施方案中，热塑性聚酯弹性体的软链段包含聚亚丁基醚。
多种聚(醚-酯)共聚物例如可以以商品名ARNITEL EM400和ARNITEL EL630聚(醚-酯)共聚物从DSM商购获得；以HYTREL 3078、HYTREL 4056、HYTREL 4556和HYTREL 6356聚(醚-酯)共聚物商购自DuPont；以及以ECDEL 9966聚(醚-酯)共聚物商购自Eastman Chemical。在所有情况下，软嵌段衍生自四氢呋喃。在HYTREL 4556、HYTREL 6356、ARNITELEM400和ARNITEL EL630聚(醚-酯)共聚物中，硬嵌段基于聚(对苯二甲酸丁二醇酯)(PBT)。在HYTREL 4056聚(酯-醚)共聚物中，硬嵌段包含除对苯二甲酸酯单元以外的间苯二甲酸酯单元。在ECDEL 9966聚(醚-酯)共聚物中，硬嵌段基于聚(1，4-环己烷-二甲醇-1，4-环己烷二羧酸酯)(PCCD)单元。
在一些实施方案中，热塑性聚合物根据ASTM D638测量的断裂拉伸伸长率大于100％，优选大于150％，更优选大于300％。在一些实施方案中，热塑性弹性体根据ASTMD4964测量的回弹性大于50％，优选至少60％，更优选至少65％。在一些实施方案中，热塑性聚合物可以具有有效允许所述热塑性聚合物的熔喷而形成多种聚合物纤维的熔体流动指数。例如，热塑性聚合物根据ASTM D1238或ISO 1133测量的熔体流动指数可以大于5克/10分钟。在一些实施方案中，非织造纤维包含有效提供所有上述特性的热塑性聚合物或热塑性聚合物的组合。
在一些实施方案中，多根非织造纤维可以不包含玻璃(即，不有意向非织造纤维添加玻璃)。
热塑性聚合物可以包含均聚物和共聚物的共混物，以及两种或更多种均聚物或共聚物的共混物。通过热力学和动力学因素二者确定聚合物的混溶性和相容性。选择使用的特定热塑性聚合物取决于最终产品的应用或期望特性。热塑性聚合物可以与常规添加剂例如光稳定剂、填料、短纤维、防粘连剂、抗氧化剂和颜料组合。
在另一个实施方案中，纤维可包含基于金属、陶瓷或碳的材料。纤维生产中采用的金属包括但不限于铋、锡、锌、银、金、镍、铝、包含前述至少一者的组合。用于形成纤维的材料可以是陶瓷，例如氧化铝、氧化钛、氧化硅、氧化锆、或包含前述至少一者的组合。用于形成纤维的材料可为不同金属的复合材料(例如，合金如镍钛诺)、金属/陶瓷复合材料、或陶瓷氧化物(例如，PVP和锗/钯/铂)。在一个实施方案中，纤维包含碳。
纤维垫的纤维可以通过本领域一般已知的任何方法来制备。例如，本文中论述的纤维可以使用溶液纺丝法或熔融纺丝法生产。在熔融纺丝法和溶液纺丝法二者中，可将材料放入纤维生产装置中，所述装置以多种速度纺丝直至制出合适尺寸的纤维。所述材料可以例如通过将溶质熔化来形成，或者可以是通过将溶质和溶剂的混合物溶解而形成的溶液。可以采用本领域普通技术人员熟悉的任何溶液或熔体。对于溶液纺丝，材料可以设计成获得期望粘度，或者可以添加表面活性剂以改善流动，或者可以添加增塑剂以软化刚性纤维。在熔融纺丝中，固体颗粒可以包含例如金属或聚合物，其中聚合物添加剂可以与后者组合。
在一些实施方案中，纤维可以通过离心纺丝来形成。在一个优选实施方案中，纤维垫包含多根离心纺丝纤维。此外在另一些实施方案中，纤维垫包含由热塑性聚合物形成的多根离心纺丝纤维。
离心纺丝可由宽范围的材料生产微纤维和纳米纤维。如本领域技术人员已知的，离心纺丝采用离心力而不是静电力来纺制纤维。在离心纺丝中，可以将溶液或固体材料溶液纺制或熔融纺制成纤维。控制纤维的几何形状和形态的关键参数包括喷丝头的转动速度、收集系统和温度。喷丝头的孔口可以具有任意几何形状以提供对应的纤维截面。在一个优选实施方案中，离心纺丝生产微纤维和/或纳米纤维，优选纳米纤维。例如US3388194、US4790736、US 7786034、US8647540、US8647541、US8658067、US8709309和US8721319中描述了离心纺丝。纳米纤维垫可通过FibeRio Technology Corporation(McAllen，TX)的商品名Forcespinning获得。
在溶液或熔融离心纺丝法中，当材料从纺丝纤维生产装置中喷出时，材料的细喷流在周围环境中被同时拉伸并干燥或者拉伸并冷却。高应变速率(由于拉伸)下材料和环境之间的相互作用导致材料凝固成纤维，这可能伴随有溶剂的蒸发。可以使用的溶剂的非限制性实例包括油，脂质和有机溶剂例如DMSO、甲苯和醇。还可以使用水，例如去离子水作为溶剂。通过操控温度和应变速率，可以控制材料的粘度以操控产生的纤维的尺寸和形态。使用熔融离心纺丝法制成的纤维的非限制性实例包括聚丙烯纤维、丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)纤维和尼龙纤维。使用溶液离心纺丝法制成的纤维的非限制性实例包括聚氧化乙烯(PEO)纤维和β-内酰胺纤维。
纤维的生产可以以分批模式或连续模式进行。在后者的情况下，材料可以连续进料至纤维生产装置中，并且过程可以在数天(例如，1至7天)并且甚至数周(例如，1至4周)内持续。
在一个实施方案中，生产纤维(例如，微纤维和/或纳米纤维)的方法包括：加热材料；将所述材料放入经加热的纤维生产装置中；以及，在将经加热的材料放入所述经加热的纤维生产装置中之后，使所述纤维生产装置转动以喷出材料而由所述材料产生纳米纤维。在一些实施方案中，纤维可以是微纤维和/或纳米纤维。经加热的纤维生产装置是温度大于环境温度的结构。“加热材料”限定为将材料的温度升高至环境温度以上的温度。“熔化材料”在本文中限定为将材料的温度升高至大于材料的熔点的温度，或者，对于包含热塑性聚合物的聚合物材料，将温度升高至聚合物材料的玻璃化转变温度以上。在一些备选实施方案中，纤维生产装置不经加热。实际上，对于采用可以加热的纤维生产装置的任何实施方案，纤维生产装置可以在不加热的情况下使用。在一些实施方案中，纤维生产装置经加热但材料未经加热。材料一经放置成与经加热的纤维生产装置相接触就被加热。在一些实施方案中，材料经加热而纤维生产装置未经加热。纤维生产装置一经与经加热的材料接触就被加热。
然后可以收集纺丝纤维。本文中纤维的“收集”是指纤维抵靠在纤维收集装置上。在收集纤维后，可由人或机器人将纤维从纤维收集装置中移除。可以使用各种方法和纤维(例如，纳米纤维)收集装置收集纤维。对于所收集的纤维，在某些实施方案中，收集的纤维中至少一些是连续的、不连续的、垫、织造的、非织造的、或这些构造的混合物，优选非织造的。
在一些实施方案中，纤维的至少一部分在纤维之间的接触点处交联。可以在纤维制造期间或之后发生交联。可以使用交联剂来实现聚合物链之间的交联，并且交联剂可以包含在热塑性聚合物组合物中。示例性交联剂包括碳二亚胺、异氰酸酯、具有多于一个烯键式不饱和的化合物等。在一些实施方案中，交联剂是可以通过光引发交联的包含两个或更多个乙烯基的单体或低聚物，例如多官能(C1-20烷基)(甲基)丙烯酸酯，如乙二醇二甲基丙烯酸酯、二乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、三乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、四乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、1，3-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、1，4-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、1，4-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、1，6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化双酚A二(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯等；聚合的二(甲基)丙烯酸酯，如聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯；以及包含前述至少一者的组合。交联引发剂例如光引发剂、交联促进剂、或包含前述至少一者的组合可以包含在热塑性组合物中。
如上所述以及在图1中示意性示出的，在形成至少部分未固化的聚合物泡沫之后，所述方法还包括使形成的聚合物泡沫接触包含孔或空隙的纤维垫。图1A示出包含聚合物泡沫层(1)的双层(5)，所述聚合物泡沫层(1)包含多个具有由包含前体聚合物组合物(3)的泡孔壁限定的第一形状的泡孔(4)。聚合物泡沫层(1)布置在其中具有贯穿纤维垫厚度的连续空隙的纤维垫(2)的表面上，并且与其密切接触。
发泡可在接触之前基本上完成，或者在接触之后继续。在一些实施方案中，接触包括将形成的聚合物泡沫浇注到纤维垫上以形成浇注聚合物泡沫层。例如，在机械起泡之后，聚合物泡沫可以接触纤维垫，并且可以通过刮刀或其他合适的铺展装置将聚合物泡沫铺成期望厚度的层。可以使覆盖层(未示出)在与纤维垫(2)相反的侧面上接触形成的聚合物泡沫层，以控制聚合物泡沫层的厚度或泡孔尺寸，或者可以使图案化(例如，压印)的覆盖层(未示出)接触聚合物泡沫层(1)以在固化的泡沫层上提供图案化。
不受理论约束并且如图1B中所示，认为接触纤维垫(2)的形成的聚合物泡沫的泡孔结构可改变，例如泡孔(16)可塌缩或合并。如图1C中所示，接触在有效地使来自聚合物泡沫层(1)的聚合物的至少一部分渗入纤维垫(2)的空隙而形成混合聚合物纤维垫区(6)的条件下进行。再次不受理论约束，泡沫层(1)中合并或塌缩的泡孔(16)可能引起空气(7)向上渐进并进入其他泡孔和/或逸出泡沫。以这种方式，纤维垫吸收聚合物泡沫的一部分。纤维垫的厚度的一部分可以如图1C中所示在(6)处渗入以提供预制复合材料(12)，或者所述垫的整个厚度可以如图1D中所示渗入而形成预制复合材料(14)的混合区(9)。存在于区(6)或(9)中的聚合物可以以纤维上的全部或部分涂层或者作为由纤维形成的孔内的池的形式存在。一些残留泡孔可存在于聚合物中。
重要地，不是所有泡沫渗入垫中，使得聚合物泡沫层(1)仍然布置在混合区(6)或(9)上且与其接触。接着使泡沫层(1)和预制复合材料(12)或(14)的混合区(6)或(9)中的聚合物前体固化，以形成一体地结合至包含纤维垫和固化的聚合物的混合层的聚合物泡沫层，所述固化的聚合物与固化的聚合物泡沫层的聚合物相同。在一些实施方案中，固化的聚合物泡沫层包含具有第二形状的泡孔，所述第二形状不同于由包含至少部分未固化的聚合物的泡孔壁限定的第一形状(4)。例如，第一形状可以基本上是圆形的，第二形状可以更细长。在一些实施方案中，固化的聚合物泡沫层包含具有第二平均直径的泡孔，所述第二平均直径不同于聚合物泡沫层的泡孔的第一平均直径。
在一些实施方案中，固化的聚合物泡沫层可以薄于聚合物泡沫层，薄于预制复合材料的聚合物泡沫层，或者二者兼具。或者，在泡沫于接触纤维垫之前只部分发泡的情况下，固化的聚合物泡沫层可以厚于聚合物泡沫层，或厚于预制复合材料的聚合物泡沫层，或二者兼具。
在一个具体实施方案中，制造聚氨酯泡沫复合材料的方法包括：对包含聚异氰酸酯组分、与所述聚异氰酸酯组分反应的含活性氢的组分、表面活性剂和催化剂的液体组合物进行机械起泡；将形成的聚合物泡沫浇注在纤维垫上，具体地尼龙纤维垫上，以形成包含聚合物泡沫层和混合区的预制复合材料，所述混合区布置在所述聚合物泡沫层上且与其密切接触；以及使所述预制复合材料固化以形成聚合物泡沫复合材料。本发明人已经发现，使用与尼龙纤维垫组合的聚氨酯泡沫产生特别好的结果，包括更低的泡沫密度和改善的机械稳健性。不受理论约束，认为尼龙影响泡沫中水的移动，这导致降低固化的泡沫的密度，并且纤维垫的存在改善泡沫的机械特性。
本公开内容的另一个方面是通过本文中公开的方法形成的聚合物泡沫复合材料。聚合物泡沫复合材料包含固化的聚合物泡沫层和一体地结合至所述固化的聚合物泡沫层的混合层。如上所述，混合层包含纤维垫和固化的聚合物，所述纤维垫包含平均直径小于1mm的多根纤维，所述固化的聚合物与固化的聚合物泡沫的聚合物相同。一些特定实施方案包含固化的聚氨酯泡沫层和一体地结合至所述固化的聚氨酯泡沫层的混合层，其中所述混合层包含尼龙纤维垫和固化的聚氨酯，所述尼龙纤维垫包含平均直径小于100um的多根纤维。在一些实施方案中，混合层包含其中多根纤维的至少一部分涂覆有聚合物的纤维垫。在一些实施方案中，纤维垫的至少一部分保持孔隙率。
固化的泡沫可以具有开放或封闭的多孔结构，并且密度可为2磅/立方英尺(pcf)至150磅/立方英尺(pcf)(80千克/立方米(kcm)至2402千克/立方米(kcm))，特别地2pcf至125pcf(2002kcm)，更特别地至100pcf(1601kcm)，更特别地2pcf至60pcf、或2pcf至20pcf、或5pcf至60pcf(160kcm至961kcm)、或5pcf至20pcf(160kcm至641kcm)。这样的泡沫的空隙或多孔含量为20％至99％，特别地大于或等于30％，并且更特别地大于或等于50％，各自基于泡沫的总体积。
聚合物泡沫复合材料的泡孔的平均直径可为10um至1000um，例如20um至500um、或20um至200um。
在一个优选实施方案中，聚合物泡沫复合材料是薄的，总厚度为150um至12.5mm，例如200um至10mm、或250um至5mm、或300um至2mm。在一些实施方案中，聚合物泡沫复合材料的总厚度为150um至12.5mm、或150um至10mm、或150um至5mm、或150um至3mm、或150um至2mm、或150um至1mm。在一些实施方案中，聚合物泡沫复合材料的厚度为1毫米或更小、或10微米至750微米、或25微米至500微米、或50微米至500微米。在一些实施方案中，聚合物泡沫复合材料的总厚度为0.25mm或更小，优选0.1mm至0.25mm，更优选0.15mm至0.2mm。关于该厚度，固化的聚合物泡沫层、混合层和纤维垫层(如果存在)各自的相对厚度可以根据聚合物复合材料的期望性质广泛地变化。例如，固化的聚合物泡沫层可以包含聚合物复合材料的总厚度的10％至90％、或者聚合物复合材料的总厚度的20％至80％、或者聚合物复合材料的总厚度的25％至70％。
在一个实施方案中，与不包含混合层的聚合物泡沫层相比，聚合物泡沫复合材料具有改善的机械特性。例如，与相同密度和厚度而无混合层的聚合物泡沫层相比，聚合物泡沫复合材料可以具有更低的压缩力挠曲，优选至少低5％、或至少低10％、或至少低20％、或至少低30％。
在一些实施方案中，与相同密度和厚度而无混合层的聚合物泡沫层相比，聚合物泡沫复合材料可以具有更高的耐压缩永久变形，优选至少高5％、或至少高10％、或至少高20％、或至少高30％。
在一些实施方案中，与相同密度和厚度而无混合层的聚合物泡沫层相比，聚合物泡沫复合材料可以具有更高的拉伸强度，优选至少高5％、或至少高10％、或至少高20％、或至少高30％。例如，纤维垫增强聚合物泡沫的拉伸强度可以大于或等于150磅/平方英寸(psi)(10.5kg/cm2)，例如150psi至500psi(10.5kg/cm2至35.1kg/cm2)，例如200psi至400psi(14kg/cm2至28kg/cm2)，例如300psi至400psi(21.1kg/cm2至28kg/cm2)。
在一些实施方案中，与相同密度和厚度而无混合层的聚合物泡沫层相比，聚合物泡沫复合材料可以具有更高的撕裂强度，优选至少高5％、或至少高10％、或至少高20％、或至少高30％。例如，聚合物泡沫复合材料的撕裂强度可以大于或等于15psi(1.05kg/cm2)，例如15psi至100psi(1.05kg/cm2至7kg/cm2)，例如20psi至75psi(1.4kg/cm2至5.3kg/cm2)，例如25psi至50psi(1.75kg/cm2至3.5kg/cm2)。
在一些实施方案中，与相同密度和厚度而无混合层的聚合物泡沫层相比，聚合物泡沫复合材料可以具有更高的冲击降低，优选至少高10％、或至少高15％、或至少高20％、或至少高30％。在一些实施方案中，冲击降低为10％至100％。
本公开内容的另一个方面是包含聚合物泡沫复合材料的制品。可得益于聚合物泡沫复合材料的制品是需要冲击吸收组分的那些，特别是冲击吸收组分需要薄的那些。具体制品可以包含电子装置的组件、基于接触的装置、包装材料、打印装置的背衬材料等。在一些实施方案中，聚合物泡沫复合材料可以布置在电子装置的内部组件上。
在一些实施方案中，制品可以包含聚合物泡沫复合材料与电子装置的内部组件之间的一个或更多个中间层，例如粘合层。在一些实施方案中，粘合层可为压敏粘合剂。本文中使用的压敏粘合剂(PSA)是以与指压一样小的压力粘附的压敏粘合剂。粘合剂可以任选地例如通过在光引发剂的存在下暴露于紫外光而进一步固化，例如某些可辐射固化丙烯酸酯/有机硅PSA。PSA可以包含粘合弹性体作为主要基体材料和任选的增粘剂。弹性体的实例包括(C1-6烷基)聚(甲基)丙烯酸酯，包括其与(甲基)丙烯酸的共聚物，聚乙烯醇，聚乙酸乙烯酯，聚乙烯醚，天然橡胶例如丁基橡胶，合成橡胶例如苯乙烯嵌段共聚物，硅橡胶和腈橡胶。增粘剂的实例包括多种萜烯树脂、芳香族树脂和氢化烃聚合物。在一些实施方案中，PSA包含(C1-6烷基)聚(甲基)丙烯酸酯。
提供的聚合物泡沫复合材料显示改善的物理性质，包括压缩力挠曲、拉伸强度、撕裂强度和冲击吸收。聚合物泡沫复合材料还表现出比在相同浇注条件下制备的常规聚合物泡沫更低的密度和厚度。因此，提供了聚合物泡沫复合材料的显著改善。
在一个优选实施方案中，用于制造聚合物泡沫复合材料的方法包括：对聚氨酯泡沫前体组合物进行机械起泡，所述聚氨酯泡沫前体组合物包含异氰酸酯组分、能与所述异氰酸酯组分反应的含活性氢的组分、表面活性剂和催化剂；在有效地使起泡的泡沫的一部分渗入纤维垫的条件下将机械起泡的泡沫浇注到纤维聚酰胺垫上，所述纤维聚酰胺垫包含平均直径为100um或更小的多根非织造纤维，以提供包含含有起泡的聚氨酯前体组合物的层和混合区的预制复合材料，所述混合区接触泡沫层的侧面，所述混合区包含所述纤维垫和所述聚氨酯前体组合物的布置在所述纤维内的部分；以及使所述预制复合材料固化形成聚合物泡沫复合材料，所述聚合物泡沫复合材料包含固化的聚氨酯泡沫层和一体地结合至所述固化的聚氨酯泡沫层的混合层，所述混合层包含所述纤维垫和固化的聚氨酯，所述固化的聚氨酯与所述固化的聚氨酯泡沫层的聚氨酯相同。
包含通过该方法形成的聚合物泡沫复合材料。因此，在优选实施方案中，聚合物泡沫复合材料包含固化的聚氨酯泡沫层；和一体地结合至所述固化的聚氨酯泡沫层的混合层，所述混合层包含纤维垫和固化的聚氨酯，所述纤维垫包含平均直径为100um或更小的多根尼龙纤维，所述固化的聚氨酯与所述固化的聚氨酯泡沫层的聚氨酯相同。聚合物泡沫复合材料可以具有以下至少一者：比相同密度和厚度而无混合层的聚合物泡沫层更低的压缩力挠曲，优选至少低5％、或至少低10％、或至少低20％、或至少低30％；比相同密度和厚度而无混合层的聚合物泡沫层更高的耐压缩永久变形，优选至少高5％、或至少高10％、或至少高20％、或至少高30％；比相同密度和厚度而无混合层的聚合物泡沫层更高的拉伸强度，优选至少高5％、或至少高10％、或至少高20％、或至少高30％；比相同密度和厚度而无混合层的聚合物泡沫层更高的撕裂强度，优选至少高5％、或至少高10％、或至少高20％、或至少高30％；或者比相同密度和厚度而无混合层的聚合物泡沫层更高的冲击降低，优选至少高10％、或至少高15％、或至少高20％、或至少高30％。聚合物泡沫复合材料的总厚度可为150um至12.5mm，密度可为2pcf至60pcf。这样的复合材料在电子装置，例如蜂窝电话、智能电话、便携式计算机或平板计算机中尤为有用。
实施例
实施例1和比较例1
以下实施例说明了制备聚合物泡沫复合材料的过程。使用辊衬刀(knife-over-roll)工艺将聚氨酯泡沫浇注在包含尼龙的纤维垫上。用于本实施例的泡沫的刀设置为28密耳(0.1mm)。所得聚合物泡沫(比较例1)和对应的聚合物泡沫复合材料(实施例1)的性质汇总在下表1中。
如表1中所示，E1的泡沫(0.016英寸；0.4mm)基本上薄于CE1的泡沫(0.028英寸；0.7mm)。此外，E1的泡沫还表现出改善的机械特性，包括与CE1的7.77psi(0.55kg/cm2)相比，1.1psi(0.08kg/cm2)的降低的压缩力挠曲(CFD))；与CE1的143.2psi(10.1kg/cm2)相比，366.9psi(25.8kg/cm2)的增加的拉伸强度；以及与CE1的11.744psi(0.82kg/cm2)相比，40.656psi(2.85kg/cm2)的增加的撕裂强度。
因此，本文中所述的方法可以提供具有改善的结构完整性的薄聚合物泡沫复合材料。
表1
实施例2至3和比较例2至12
对于多种泡沫材料测定聚合物泡沫复合材料的冲击性能。为了确定冲击性能，使用落球试验，其中使重量为4.3克的钢球从30.5厘米的高度落在置于压力传感器上的材料上。每个冲击试验重复进行三次，并对结果进行平均以获得报告的值。通过对每种材料的测量的冲击力与不包含泡沫或聚合物泡沫复合材料的对照落下进行比较，将结果报告为测量的冲击力的百分比降低(“降低百分比”)。
如上所述制备聚合物泡沫复合材料，其中将聚氨酯泡沫浇注在包含聚丙烯的基重为10克/平方米(gsm)的纤维垫上。聚合物泡沫复合材料制备成厚度为0.2毫米和0.15毫米。对于每个厚度，还测试多种泡沫的冲击性能以用于比较。表2中提供了测试的材料的总结。每个实施例的冲击测试的结果在图2中示出。
表2
从图2可以看出，与单独的泡沫(即，无纤维垫；CE2至CE12)相比，聚合物泡沫复合材料(E2和E3)表现出冲击降低增加。厚度为0.2毫米的聚合物泡沫复合材料显示出15％至20％的冲击降低；而厚度为0.15毫米的聚合物泡沫复合材料表现出10％至15％的冲击降低。
通过以下非限制性实施方案进一步说明本文所述的聚合物泡沫复合材料、制品和方法。
实施方案1：一种用于制造聚合物泡沫复合材料的方法，所述方法包括：形成至少部分未固化的聚合物泡沫；使形成的聚合物泡沫在有效地使所述聚合物泡沫的一部分渗入纤维垫的条件下接触纤维垫以提供预制复合材料，所述纤维垫包含平均直径为100um或更小的多根非织造纤维，所述预制复合材料包含聚合物泡沫层和接触所述聚合物泡沫层的侧面的混合区，所述混合区包含所述纤维垫和所述聚合物泡沫层的聚合物的布置在所述纤维垫内的部分；以及使所述预制复合材料固化以形成聚合物泡沫复合材料，所述聚合物泡沫复合材料包含固化的聚合物泡沫层和一体地结合中所述固化的聚合物泡沫层的混合层，所述混合层包含所述纤维垫和固化的聚合物，所述固化的聚合物与所述固化的聚合物泡沫层的聚合物相同。
实施方案2：实施方案1所述的方法，其中形成所述聚合物泡沫包括对未固化的预聚物组合物进行机械起泡。
实施方案3：实施方案1或2所述的方法，其中所述接触包括将形成的聚合物泡沫浇注到所述纤维垫上以形成浇注聚合物泡沫层，其中所述浇注聚合物泡沫层厚于固化前的所述聚合物泡沫层。
实施方案4：实施方案1至3中任一项或更多项所述的方法，其中所述聚合物泡沫层包含具有第一形状的泡孔，所述固化的聚合物层包含具有不同于所述第一形状的第二形状的泡孔。
实施方案5：实施方案1至4中任一项或更多项所述的方法，其中所述聚合物泡沫层包含具有第一平均直径的泡孔，所述固化的聚合物层包含具有不同于所述第一直径的第二直径的泡孔。
实施方案6：一种聚合物泡沫复合材料，其通过实施方案1至5中任一项或更多项所述的方法形成。
实施方案7：一种聚合物泡沫复合材料，包含：固化的聚合物泡沫层；和一体地结合至所述固化的聚合物泡沫层的混合层，所述混合层包含纤维垫和固化的聚合物，所述纤维垫包含平均直径为100um或更小的多根纤维，所述固化的聚合物与所述固化的聚合物泡沫层的聚合物相同。
实施方案8：实施方案6或7所述的聚合物泡沫复合材料，其中所述多根纤维的至少一部分涂覆有所述固化的聚合物。
实施方案9：实施方案6至8中任一项或更多项所述的聚合物泡沫复合材料，其中所述纤维垫的至少一部分保持孔隙率。
实施方案10：实施方案6至9中任一项或更多项所述的聚合物泡沫复合材料，其中所述聚合物泡沫复合材料具有以下中的至少一者：比相同密度和厚度而无所述混合层的聚合物泡沫层更低的压缩力挠曲，优选至少低5％、或至少低10％、或至少低20％、或至少低30％；比相同密度和厚度而无所述混合层的聚合物泡沫层更高的耐压缩永久变形，优选至少高5％、或至少高10％、或至少高20％、或至少高30％；比相同密度和厚度而无所述混合层的聚合物泡沫层更高的拉伸强度，优选至少高5％、或至少高10％、或至少高20％、或至少高30％；比相同密度和厚度而无所述混合层的聚合物泡沫层更高的撕裂强度，优选至少高5％、或至少高10％、或至少高20％、或至少高30％；或者比相同密度和厚度而无所述混合层的聚合物泡沫层更高的冲击降低，优选至少高10％、或至少高15％、或至少高20％、或至少高30％。
实施方案11：实施方案6至10中任一项或更多项所述的聚合物泡沫复合材料，其中所述复合材料的总厚度为150um至12.5mm、或150um至10mm、或150um至5mm、或150um至3mm、或150um至2mm、或150um至1mm。
实施方案12：实施方案6至10中任一项或更多项所述的聚合物泡沫复合材料，其中所述复合材料的厚度为1毫米或更小、或10微米至750微米、或25微米至500微米、或50微米至500微米。
实施方案13：实施方案6至12中任一项或更多项所述的聚合物泡沫复合材料，其中所述聚合物泡沫包含热固性聚合物。
实施方案14：实施方案6至13中任一项或更多项所述的聚合物泡沫复合材料，其中所述聚合物泡沫包含聚氨酯、环氧类、三聚氰胺、酚醛树脂(例如，苯酚甲醛)、脲醛、乙烯基酯、聚异氰脲酸酯、丙烯酸类、聚酯、聚酰亚胺、有机硅、或包含前述至少一者的组合，优选聚氨酯、有机硅、或包含前述至少一者的组合。
实施方案15：实施方案6至14中任一项或更多项所述的聚合物泡沫复合材料，其中所述聚合物泡沫包含添加剂，所述添加剂包含增强填料、阻燃剂、染料、颜料(例如，二氧化钛和铁氧化物)、抗氧化剂、抗臭氧剂、紫外稳定剂、热稳定剂、导电填料、聚合物固化用催化剂、交联剂、发泡剂、或包含前述至少一者的组合。
实施方案16：实施方案：6至15中任一项或更多项所述的聚合物泡沫复合材料，其中所述纤维包含热塑性聚合物。
实施方案17：实施方案6至16中任一项或更多项所述的聚合物泡沫复合材料，其中所述纤维包含热塑性弹性体、聚缩醛、聚(C1-6烷基)丙烯酸酯、聚丙烯酰胺、聚丙烯腈、聚酰胺、聚酰胺酰亚胺、聚酸酐、聚亚芳基醚、聚亚芳基醚酮、聚亚芳基酮、聚亚芳基硫醚、聚亚芳基砜、聚苯并噻唑、聚苯并唑、聚苯并咪唑、聚碳酸酯、聚酯、聚醚酰亚胺、聚酰亚胺、聚(C1-6烷基)甲基丙烯酸酯、聚甲基丙烯酰胺、环烯烃聚合物、聚烯烃、聚二唑、聚甲醛、聚苯酞、聚硅氮烷、聚硅氧烷、聚苯乙烯、聚硫化物、聚砜酰胺、聚磺酸酯、聚硫酯、聚三嗪、聚脲、聚氨酯、乙烯基聚合物、或包含前述热塑性聚合物中至少一者的组合；优选聚烯烃、热塑性弹性体、或聚酰胺；更优选聚丙烯，或包含硬链段和软链段的热塑性弹性体，所述硬链段包含聚酯嵌段，所述软链段包含聚醚嵌段，或尼龙-6，或尼龙-6，6。
实施方案18：实施方案16或17所述的聚合物泡沫复合材料，其中所述热塑性聚合物为热塑性弹性体。
实施方案19：实施方案16至18中任一项或更多项所述的聚合物泡沫复合材料，其中所述热塑性聚合物具有允许所述热塑性聚合物的熔喷的熔体流动指数，优选其中所述热塑性聚合物根据ASTM D1238或ISO 1133测量的熔体流动指数大于5克/10分钟。
实施方案20：实施方案18至19中任一项或更多项所述的聚合物泡沫复合材料，其中所述热塑性弹性体包含硬链段和软链段，所述硬链段包含聚酯嵌段，所述软链段包含聚醚嵌段。
实施方案21：实施方案20所述的聚合物泡沫复合材料，其中热塑性聚酯弹性体的硬链段包括聚(对苯二甲酸亚烷基酯)、聚(间苯二甲酸亚烷基酯)、或包含前述至少一者的组合；而所述热塑性聚酯弹性体的软链段包括聚醚，包括聚亚丁基醚、聚亚丙基醚、聚亚乙基醚、或包含前述至少一者的组合，优选聚亚丁基醚。
实施方案22：实施方案16至21中任一项或更多项所述的聚合物泡沫复合材料，其中所述热塑性聚合物包含聚烯烃，优选聚丙烯。
实施方案23：实施方案6至22中任一项或更多项所述的聚合物泡沫复合材料，其中所述多根非织造纤维还包含交联剂。
实施方案24：实施方案6至23中任一项或更多项所述的聚合物泡沫复合材料，其中所述多根纤维的至少一部分在所述纤维之间的接触点处交联。
实施方案25：实施方案23或24所述的聚合物泡沫复合材料，其中所述交联在纤维制造期间或之后发生。
实施方案26：实施方案6至25中任一项或更多项所述的聚合物泡沫复合材料，其中所述多根非织造纤维不含玻璃。
实施方案27：实施方案6至26中任一项或更多项所述的聚合物泡沫复合材料，其中所述纤维垫的厚度为1um至12mm、或10um至10mm、或100um至8mm、或100um至5mm、或100um至2mm、或100um至1mm、或100um至500um、或100um至250um。
实施方案28：实施方案6至27中任一项或更多项所述的聚合物泡沫复合材料，其中所述多根纤维的平均直径为0.5nm至100um、或10nm至50um、或100nm至10um；或者平均直径为1um至100um、或2um至50um、或10um至500um、或100um至900um、或200nm至770nm；或者平均直径为0.5nm至900nm、或10nm至800nm、或200nm至700nm、或1 nm至100nm、或10nm至50nm。
实施方案29：实施方案6至28中任一项或更多项所述的聚合物泡沫复合材料，其中所述纤维垫的纤维之间的平均孔径为0.05nm至50mm、或0.1nm至1mm、或1nm至500um的纤维。
实施方案30：实施方案6至29中任一项或更多项所述的聚合物泡沫复合材料，其中所述纤维具有规则或不规则截面，优选圆形、椭圆形、正方形、矩形、三角形、菱形、梯形或多边形，最优选圆形或基本上圆形的。
实施方案31：一种制品，包含实施方案6至30中任一项或更多项所述的聚合物泡沫复合材料。
实施方案32：实施方案31所述的制品，其中所述制品为电子装置，例如蜂窝电话、智能电话、便携式计算机或平板计算机。
实施方案33：一种用于制造聚合物泡沫复合材料的方法，包括对聚氨酯泡沫前体组合物进行机械起泡，所述聚氨酯泡沫前体组合物包含异氰酸酯组分、能与所述异氰酸酯组分反应的含活性氢的组分、表面活性剂和催化剂；在有效地使起泡的泡沫的一部分渗入纤维垫的条件下将机械起泡的泡沫浇注到纤维聚酰胺垫上，所述纤维聚酰胺垫包含平均直径为100um或更小的多根非织造纤维，以提供包含含有起泡的聚氨酯前体组合物的层和混合区的预制复合材料，所述混合区接触泡沫层的侧面，所述混合区包含所述纤维垫和所述聚氨酯前体组合物的布置在所述纤维内的部分；以及使所述预制复合材料固化以形成聚合物泡沫复合材料，所述聚合物泡沫复合材料包含固化的聚氨酯泡沫层和一体地结合至所述固化的聚氨酯泡沫层的混合层，所述混合层包含所述纤维垫和固化的聚氨酯，所述固化的聚氨酯与所述固化的聚氨酯泡沫层的聚氨酯相同。
实施方案34：一种聚合物泡沫复合材料，通过实施方案33所述的方法来形成。
实施方案35：一种聚合物泡沫复合材料，包含：固化的聚氨酯泡沫层；和一体地结合至所述固化的聚氨酯泡沫层的混合层，所述混合层包含纤维垫和固化的聚氨酯，所述纤维垫包含平均直径为100um或更小的多根尼龙纤维，所述固化的聚氨酯与所述固化的聚氨酯泡沫层的聚氨酯相同。
实施方案36：实施方案34至35中任一项或更多项所述的聚合物泡沫复合材料，其中所述聚合物泡沫复合材料具有以下中的至少一者：比相同密度和厚度而无所述混合层的聚合物泡沫层更低的压缩力挠曲，优选至少低5％、或至少低10％、或至少低20％、或至少低30％；比相同密度和厚度而无所述混合层的聚合物泡沫层更高的耐压缩永久变形，优选至少高5％、或至少高10％、或至少高20％、或至少高30％；比相同密度和厚度而无所述混合层的聚合物泡沫层更高的拉伸强度，优选至少高5％、或至少高10％、或至少高20％、或至少高30％；比相同密度和厚度而无所述混合层的聚合物泡沫层更高的撕裂强度，优选至少高5％、或至少高10％、或至少高20％、或至少高30％；或者比相同密度和厚度而无所述混合层的聚合物泡沫层更高的冲击降低，优选至少高10％、或至少高15％、或至少高20％、或至少高30％。
实施方案37：实施方案34至36中任一项或更多项所述的聚合物泡沫复合材料，其中所述复合材料的总厚度为150um至12.5mm。
实施方案38：实施方案34至37中任一项或更多项所述的聚合物泡沫复合材料，其中所述复合材料的总厚度为0.25mm或更小，优选0.1mm至0.25mm，更优选0.15mm至0.2mm。
实施方案39：实施方案34至38中任一项或更多项所述的聚合物泡沫复合材料，其中所述聚氨酯泡沫层的密度为2pcf至60pcf。
实施方案40：一种制品，包含实施方案34至39中任一项或更多项所述的聚合物泡沫复合材料。
实施方案41：实施方案40所述的制品，其中所述制品为电子装置，例如蜂窝电话、智能电话、便携式计算机或平板计算机。
通常，所述方法、聚合物泡沫复合材料和制品可以可替选地包含本文中公开的任何合适组分，由其组成，或基本上由其组成。所述方法、聚合物泡沫复合材料和制品可以额外地或可替选地配制成没有或基本上不含现有技术组合物中使用或者另外对实现本发明的功能和/或目的不必要的任何组分、材料、成分、佐剂或物类。
本文公开的所有范围包括端点，并且端点可彼此独立地组合。“组合”包括共混物、混合物、合金、反应产物等。除非本文中另外说明或与上下文明显矛盾，否则本文中的冠词不表示量的限制，并且应解释为涵盖单数和复数二者。“或”意指“和/或”。在整个说明书中对“一些实施方案”、“另一个实施方案”，“一个实施方案”等的引用意味着结合实施方案描述的特定要素包含在本文所述的至少一些实施方案中，并且可以存在或不存在于另一些实施方案中。“任选的”或“任选地”意指随后描述的事件或情况可能发生或不发生，并且该描述包括事件发生的情况和事件不发生的情况。除非另外限定，否则本文使用的技术和科学术语具有与本发明所属领域的技术人员通常理解的相同的含义。此外，应理解，所描述的要素可以以多个实施方案中的任何合适方式组合。
所有引用的专利、专利申请和其他参考文献均通过全文引用并入本文。然而，如果本申请中的术语与所并入的参考文献中的术语相矛盾或冲突，则来自本申请的术语优先于来自所并入的参考文献的冲突术语。
虽然已经描述了特定实施方案，但是对本申请人或本领域技术人员来说，可能会出现或可能目前无法预见的替代方案、修改、变化、改进和实质等同物。因此，提交的以及可能被修改的所附权利要求旨在包括所有这样的替代方案、修改、变化、改进和实质等同物。

Claims (24)

1.一种用于制造聚合物泡沫复合材料的方法，所述方法包括：
形成至少部分未固化的聚合物泡沫；
使形成的聚合物泡沫在有效地使所述聚合物泡沫的一部分渗入纤维垫的条件下接触所述纤维垫以提供预制复合材料，所述纤维垫包含平均直径为100um或更小的多根非织造纤维，所述预制复合材料包含：
聚合物泡沫层，和
接触所述聚合物泡沫层的侧面的混合区，所述混合区包含：
所述纤维垫，和
所述聚合物泡沫层的聚合物的布置在所述纤维垫内的部分；和
使所述预制复合材料固化以形成聚合物泡沫复合材料，所述聚合物泡沫复合材料包含：
固化的聚合物泡沫层；和
一体地结合至所述固化的聚合物泡沫层的混合层，所述混合层包含：
所述纤维垫，和
固化的聚合物，所述固化的聚合物与所述固化的聚合物泡沫层的聚合物相同。
2.根据权利要求1所述的方法，其中形成所述聚合物泡沫包括对未固化的预聚物组合物进行机械起泡。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述接触包括将所形成的聚合物泡沫浇注到所述纤维垫上以形成浇注聚合物泡沫层，其中所述浇注聚合物泡沫层厚于固化前的所述聚合物泡沫层。
4.根据权利要求1至3中任一项或更多项所述的方法，其中所述聚合物泡沫层包含具有第一形状的泡孔，所述固化的聚合物层包含具有不同于所述第一形状的第二形状的泡孔。
5.根据权利要求1至4中任一项或更多项所述的方法，其中所述聚合物泡沫层包含具有第一平均直径的泡孔，所述固化的聚合物层包含具有不同于所述第一直径的第二直径的泡孔。
6.根据权利要求1所述的方法，其中
形成聚合物泡沫层包括对聚氨酯泡沫前体组合物进行机械起泡，所述聚氨酯泡沫前体组合物包含异氰酸酯组分、能与所述异氰酸酯组分反应的含活性氢的组分、表面活性剂和催化剂；
使所形成的聚合物泡沫在所述纤维垫上接触所述纤维垫以提供所述预制复合材料，优选通过将所述泡沫浇注到所述垫上，其中所述纤维垫为纤维聚酰胺垫，所述预制复合材料包含：
所述纤维垫，和
所述聚氨酯前体组合物的布置在所述纤维垫内的部分；和
使所述预制复合材料固化形成所述聚合物泡沫复合材料，所述聚合物泡沫复合材料包含：
固化的聚氨酯泡沫层；和
一体地结合至所述固化的聚氨酯泡沫层的混合层，所述混合层包含：
所述纤维垫，和
固化的聚氨酯，所述固化的聚氨酯与所述固化的聚氨酯泡沫层的聚氨酯相同。
7.一种聚合物泡沫复合材料，其通过根据权利要求1至6中任一项或更多项所述的方法形成。
8.一种聚合物泡沫复合材料，包含：
固化的聚合物泡沫层；和
一体地结合至所述固化的聚合物泡沫层的混合层，所述混合层包含：
纤维垫，其包含平均直径为100um或更小的多根纤维；和
固化的聚合物，所述固化的聚合物与所述固化的聚合物泡沫层的聚合物相同。
9.根据权利要求7或8所述的聚合物泡沫复合材料，其中所述多根纤维的至少一部分涂覆有所述固化的聚合物。
10.根据权利要求7至9中任一项或更多项所述的聚合物泡沫复合材料，其中所述纤维垫的纤维之间的平均孔径为0.05nm至50mm、或0.1nm至1mm、或1nm至500um，并且其中所述纤维垫的至少一部分保持孔隙率。
11.根据权利要求7至10中任一项或更多项所述的聚合物泡沫复合材料，其中所述聚合物泡沫复合材料具有以下至少一者：
比相同密度和厚度而无所述混合层的聚合物泡沫层更低的压缩力挠曲，优选至少低5％、或至少低10％、或至少低20％、或至少低30％；
比相同密度和厚度而无所述混合层的聚合物泡沫层更高的耐压缩永久变形，优选至少高5％、或至少高10％、或至少高20％、或至少高30％；
比相同密度和厚度而无所述混合层的聚合物泡沫层更高的拉伸强度，优选至少高5％、或至少高10％、或至少高20％、或至少高30％；
比相同密度和厚度而无所述混合层的聚合物泡沫层更高的撕裂强度，优选至少高5％、或至少高10％、或至少高20％、或至少高30％；或者
比相同密度和厚度而无所述混合层的聚合物泡沫层更高的冲击降低，优选至少高10％、或至少高15％、或至少高20％、或至少高30％。
12.根据权利要求7至11中任一项或更多项所述的聚合物泡沫复合材料，其中所述复合材料的总厚度为：
150um至12.5mm、或150um至10mm、或150um至5mm、或150um至3mm、或150um至2mm、或150um至1mm；或者
1毫米或更小、或10微米至750微米、或25微米至500微米、或50微米至500微米；或者
0.25毫米或更小、或0.1毫米至0.25毫米、或0.15毫米至0.2毫米。
13.根据权利要求7至12中任一项或更多项所述的聚合物泡沫复合材料，其中所述聚合物泡沫包含热固性聚合物，优选聚氨酯、环氧类、三聚氰胺、酚醛树脂、脲醛、乙烯基酯、聚异氰脲酸酯、丙烯酸类、交联聚酯、聚酰亚胺、有机硅、或包含前述至少一者的组合。
14.根据权利要求7至13中任一项或更多项所述的聚合物泡沫复合材料，其中所述纤维包含热塑性聚合物，
优选热塑性弹性体、聚缩醛、聚(C1-6烷基)丙烯酸酯、聚丙烯酰胺、聚丙烯腈、聚酰胺、聚酰胺酰亚胺、聚酸酐、聚亚芳基醚、聚亚芳基醚酮、聚亚芳基酮、聚亚芳基硫醚、聚亚芳基砜、聚苯并噻唑聚苯并唑、聚苯并咪唑、聚碳酸酯、聚酯、聚醚酰亚胺、聚酰亚胺、聚(C1-6烷基)甲基丙烯酸酯、聚甲基丙烯酰胺、环烯烃聚合物、聚烯烃、聚二唑、聚甲醛、聚苯酞、聚硅氮烷、聚硅氧烷、聚苯乙烯、聚硫化物、聚砜酰胺、聚磺酸酯、聚硫酯、聚三嗪、聚脲、聚氨酯、乙烯基聚合物、或包含前述热塑性聚合物中至少一者的组合；
更优选聚烯烃、热塑性弹性体、或聚酰胺；
甚至更优选聚丙烯；或包含硬链段和软链段的热塑性弹性体，所述硬链段包含聚酯嵌段，所述软链段包含聚醚嵌段；或尼龙-6；或尼龙-6，6。
15.根据权利要求14所述的聚合物泡沫复合材料，其中所述热塑性聚合物具有允许所述热塑性聚合物的熔喷的熔体流动指数，优选其中所述热塑性聚合物的根据ASTM D1238或ISO 1133测量的熔体流动指数大于5克/10分钟。
16.根据权利要求7至15中任一项或更多项所述的聚合物泡沫复合材料，其中所述多根非织造纤维还包含交联剂。
17.根据权利要求7至16中任一项或更多项所述的聚合物泡沫复合材料，其中所述多根纤维的至少一部分在所述纤维之间的接触点处交联，优选其中在纤维制造期间或之后发生所述交联。
18.根据权利要求7至17中任一项或更多项所述的聚合物泡沫复合材料，其中所述多根非织造纤维不含玻璃。
19.根据权利要求7至18中任一项或更多项所述的聚合物泡沫复合材料，其中所述纤维垫的厚度为1um至12mm、或10um至10mm、或100um至8mm、或100um至5mm、或100um至2mm、或100um至1mm、或100um至500um、或100um至250um。
20.根据权利要求7至19中任一项或更多项所述的聚合物泡沫复合材料，其中所述多根纤维具有：
0.5nm至100um、或10nm至50um、或100nm至10um的平均直径；或者
1um至100um、或2um至50um、或10um至500um、或100um至900um、或200nm至770nm的平均直径；或者
0.5nm至900nm、或10nm至800nm、或200nm至700nm、或1nm至100nm、或10nm至50nm的平均直径。
21.根据权利要求7至20中任一项或更多项所述的聚合物泡沫复合材料，其中所述纤维具有规则或不规则截面，优选圆形、椭圆形、正方形、矩形、三角形、菱形、梯形或多边形，最优选圆形或基本上圆形的。
22.根据权利要求7至21中任一项所述的聚合物泡沫复合材料，其中
所述固化的聚合物泡沫层为固化的聚氨酯泡沫层；和
所述混合层一体地结合至所述固化的聚氨酯泡沫层，所述混合层包含：
纤维垫，其包含平均直径为100um或更小的多根尼龙纤维；和
固化的聚氨酯，所述固化的聚氨酯与所述固化的聚氨酯泡沫层的聚氨酯相同；
优选地，其中所述聚氨酯泡沫层的密度为2pcf至60pcf。
23.一种制品，包含根据权利要求7至22中任一项或更多项所述的聚合物泡沫复合材料。
24.根据权利要求23所述的制品，其中所述制品为电子装置，例如蜂窝电话、智能电话、便携式计算机或平板计算机。
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