CN107428901B - 聚醚多元醇组合物 - Google Patents

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Abstract

本公开的实施例涉及可用于形成半刚性泡沫的聚醚多元醇组合物。作为实例，聚醚多元醇组合物可包括平均标称羟基官能度为2到4并且数均当量为120到1500的第一聚醚多元醇、平均标称羟基官能度为4到8并且数均当量为120到800的第二聚醚多元醇以及平均标称羟基官能度为2到4、数均当量为200到500的第三聚醚多元醇。

Description

聚醚多元醇组合物
技术领域
本公开的实施例涉及聚醚多元醇组合物，更具体地说，实施例涉及可用于形成半刚性泡沫的聚醚多元醇组合物。
背景技术
泡沫是其中气体分散在液体材料、固体材料或凝胶材料中的分散体。可通过多元醇和异氰酸酯的化学反应形成泡沫。泡沫可用于多种应用，包括寝具、家具、车座和地毯底布等等。
发明内容
本公开提供聚醚多元醇组合物，所述聚醚多元醇组合物包括：平均标称羟基官能度为2到4并且数均当量为120到1500的第一聚醚多元醇，其中第一聚醚多元醇包括具有0重量％到15重量％的衍生自环氧乙烷的结构单元和85重量％到100重量％的衍生自环氧丙烷的结构单元的聚合物链；平均标称羟基官能度为4到8并且数均当量为120到800的第二聚醚多元醇，其中第二聚醚多元醇包括聚环氧丙烷聚合物链；以及平均标称羟基官能度为2到4、数均当量为200到500的第三聚醚多元醇，其中第三聚醚多元醇包括具有40重量％到85重量％的衍生自环氧乙烷的结构单元和15重量％到60重量％的衍生自环氧丙烷的结构单元的聚合物链，其中聚醚多元醇组合物为20重量％到50重量％的衍生自环氧乙烷的结构单元，聚醚多元醇组合物的总平均标称羟基官能度为3.05到4.1，并且聚醚多元醇组合物的总数均当量为250到400。
本公开提供一种半刚性泡沫配制物，所述半刚性泡沫配制物包括聚醚多元醇组合物和异氰酸酯，其条件是异氰酸酯不为甲苯二异氰酸酯。
本公开提供通过固化半刚性泡沫配制物形成的半刚性泡沫。
本公开提供形成半刚性泡沫的方法，所述方法包括将聚醚多元醇组合物与异氰酸酯组合以形成半刚性泡沫配制物，并且固化半刚性泡沫配制物。
本公开的以上概述并不旨在描述每个公开的实施例或本公开的每一种实施方案。随后的描述更具体地例示说明性实施例。在本申请通篇中的若干位置中，通过实例的列举提供指导，所述实例可以不同的组合形式使用。在每种情况下，所叙述的列举仅充当代表性组而不应解释为排它性的列举。
具体实施方式
本文公开聚醚多元醇组合物、包括聚醚多元醇组合物的半刚性泡沫配制物以及由其形成的半刚性泡沫。多元醇，例如本文公开的聚醚多元醇组合物可与异氰酸酯组合以形成半刚性泡沫配制物可固化半刚性泡沫配制物以形成可被称为聚氨酯的半刚性泡沫。聚氨酯为包括通过可被称为氨酯键的氨基甲酸酯键连接的链单元的聚合物。
如所提及，本文公开的半刚性泡沫配制物可用于形成半刚性泡沫。这些半刚性泡沫可具有各种应用所期望的特性。举例来说并且与先前半刚性泡沫相比，本文公开的半刚性泡沫具有多种粘弹性特性。举例来说，本文公开的半刚性泡沫的密度可为35kg/m3到80kg/m3，回弹性可为2％到20％，95％恢复时间在3秒和200秒之间，和/或在40％下的压缩荷载挠度(compression load deflection)为3.5千帕到30.0千帕，如根据ISO 3386所测量，其条件是在第一循环期间测量硬度。出人意料地，包括本文公开的聚醚多元醇组合物的半刚性泡沫配制物可用于提供半刚性泡沫，所述半刚性泡沫具有所提及的密度、回弹性、恢复时间和压缩荷载挠度，同时提供多种其它期望的特性。
本文公开聚醚多元醇组合物。如本文所使用，“多元醇”是指每分子具有平均大于1.0个羟基的有机分子，例如，聚醚。
本文公开的聚醚多元醇组合物可包括第一聚醚多元醇。第一聚醚多元醇可包括一种或多种多元醇，例如，第一聚醚多元醇可为多元醇的共混物。第一聚醚多元醇的平均标称羟基官能度可为2到4。如本文所使用，“平均标称羟基官能度”是指基于用于制备的一种或多种引发剂的数均官能度(例如，每分子活性氢原子的数量)的多元醇或多元醇组合物的数均官能度，例如，每分子羟基的数量。如本文所使用，除非另外指示，否则“平均”是指数均。
第一聚醚多元醇的数均当量可为120到1500。包括120到1500的所有个别值和子范围；例如第一聚醚多元醇的数均当量可为从下限120、130或140到上限1500、1450或1400。本公开的一些实施例提供的是，第一聚醚多元醇名义上为三元醇。
本公开的实施例提供的是，第一聚醚多元醇包括具有0重量％到15重量％的衍生自环氧乙烷的结构单元和85重量％到100重量％的衍生自环氧丙烷的结构单元的聚合物链。包括0重量％到15重量％的衍生自环氧乙烷的结构单元的所有个别值和子范围；例如第一聚醚多元醇可包括具有从下限0重量％、3重量％或5重量％到上限15重量％、12重量％或10重量％的衍生自环氧乙烷的结构单元的聚合物。对应地，包括85重量％到100重量％的衍生自环氧丙烷的结构单元的所有个别值和子范围；例如第一聚醚多元醇可包括具有从下限85重量％、87重量％或90重量％到上限100重量％、97重量％或95重量％的衍生自环氧丙烷的结构单元的聚合物链。
本文公开的聚醚多元醇组合物可包括第二聚醚多元醇。第二聚醚多元醇可包括一种或多种多元醇，例如，第二聚醚多元醇可为多元醇的共混物。第二聚醚多元醇的平均标称羟基官能度可为4到8。本公开的一些实施例提供的是，第二聚醚多元醇的标称官能度为4.7。第二聚醚多元醇的数均当量可为120到800。包括120到800的所有个别值和子范围；例如第二聚醚多元醇的数均当量可为从下限120、135或150到上限800、750或700。第二聚醚多元醇可包括聚环氧丙烷聚合物链。
本文公开的聚醚多元醇组合物可包括第三聚醚多元醇。第三聚醚多元醇可包括一种或多种多元醇，例如，第三聚醚多元醇可为多元醇的共混物。第三聚醚多元醇的平均标称羟基官能度可为2到4。第三聚醚多元醇的数均当量可为200到500。包括200到500的所有个别值和子范围；例如第三聚醚多元醇的数均当量可为从下限200、220或250到上限500、470或450。本公开的一些实施例提供的是，第三聚醚多元醇名义上为三元醇。
本公开的实施例提供的是，第三聚醚多元醇包括具有30重量％到85重量％的衍生自环氧乙烷的结构单元和15重量％到70重量％的衍生自环氧丙烷的结构单元的聚合物链。包括30重量％到85重量％的衍生自环氧乙烷的结构单元的所有个别值和子范围均被；例如第三聚醚多元醇可包括具有从下限30重量％、35重量％或40重量％到上限85重量％、83重量％或80重量％的衍生自环氧乙烷的结构单元的聚合物链。对应地，包括15重量％到70重量％的衍生自环氧丙烷的结构单元的所有个别值和子范围；例如第三聚醚多元醇可包括具有从下限15重量％、17重量％或20重量％到上限70重量％、65重量％或60重量％的衍生自环氧丙烷的结构单元的聚合物链。
本公开的一些实施例提供的是，聚醚多元醇组合物基于具有不同官能度的多元醇的共混物。举例来说，如先前所提及，第一聚醚多元醇和第三聚醚多元醇可名义上为三元醇，而第二聚醚多元醇的标称官能度可为4.7。
本公开的一些实施例提供的是，聚醚多元醇中的一种或多种为混合进料的环氧乙烷和环氧丙烷类多元醇。举例来说，聚醚多元醇中的一种或多种可含有组合的环氧乙烷和环氧丙烷的聚合物链。
可使用已知方法制备第一聚醚多元醇、第二聚醚多元醇和第三聚醚多元醇。举例来说，可经由碱催化的烷氧基化来制备聚醚多元醇。对于碱催化的烷氧基化，含氢低分子量起动分子(如丙二醇或丙三醇或山梨醇)可与一种或多种环氧烷(如环氧乙烷或环氧丙烷)反应，以形成聚醚多元醇，例如，第一聚醚多元醇、第二聚醚多元醇和第三聚醚多元醇。另一种制造方法可利用DMC催化剂。在可用于制备第一聚醚多元醇、第二聚醚多元醇和第三聚醚多元醇的方法之中，为在美国专利3,728,308、美国专利5,158,922；美国专利5,470,813；美国专利5,689,012；美国专利6,077,978；以及美国专利7,919,575等中讨论的那些。第一聚醚多元醇、第二聚醚多元醇和第三聚醚多元醇可商业地获得，如以商品名称VORANOLTM、TERCAROLTM、VORALUXTM和SPECFLEXTM购自陶氏化学公司(Dow Chmical Company)等等。
本公开的实施例提供的是，聚醚多元醇组合物的平均标称羟基官能度可为3.05到4.1。举例来说，形成聚醚多元醇组合物的聚醚多元醇的组合标称羟基官能度可为3.05到4.1。
本公开的实施例提供的是，聚醚多元醇组合物的总数均当量可为250到400。举例来说，形成聚醚多元醇组合物的聚醚多元醇的组合数均当量可为250到400。包括250到400的所有个别值和子范围；例如聚醚多元醇组合物的总数均当量可为从下限250、255或260到上限400、380或360。
本公开的实施例提供的是，聚醚多元醇组合物可为20重量％到50重量％的衍生自环氧乙烷的结构单元。举例来说，形成聚醚多元醇组合物的聚醚多元醇可具有共计为聚醚多元醇组合物总重量的20重量％到50重量％的衍生自环氧乙烷的结构单元。包括20重量％到50重量％的衍生自环氧乙烷的结构单元的所有个别值和子范围；例如聚醚多元醇组合物可为从下限20重量％、23重量％或25重量％到上限50重量％、47重量％或45重量％的衍生自环氧乙烷的结构单元。本公开的实施例提供的是，聚醚多元醇组合物可为50重量％到80重量％的衍生自环氧丙烷的结构单元。包括50重量％到80重量％的衍生自环氧丙烷的结构单元的所有个别值和子范围；例如聚醚多元醇组合物可为从下限50重量％、53重量％或55重量％到上限80重量％、77重量％或75重量％的衍生自环氧丙烷的结构单元。
本文公开的聚醚多元醇组合物由多元醇(例如第一聚醚多元醇、第二聚醚多元醇和第三聚醚多元醇)形成。举例来说，第一聚醚多元醇、第二聚醚多元醇和第三聚醚多元醇可彼此共混。共混可例如通过静态混合器在起泡之前进行或可在流水线上实行。本公开的实施例提供的是，聚醚多元醇组合物可包括总共100份多元醇，例如，第一聚醚多元醇、第二聚醚多元醇和第三聚醚多元醇的组合总计100份。
本公开的实施例提供的是，第一聚醚多元醇可为每100份第一聚醚多元醇、第二聚醚多元醇和第三聚醚多元醇的组合10份到60份。包括10份到60份的所有个别值和子范围；例如第一聚醚多元醇可为每100份第一聚醚多元醇、第二聚醚多元醇和第三聚醚多元醇的组合从下限10份、12份或15份到上限60份、57份或55份。
本公开的实施例提供的是，第二聚醚多元醇可为每100份第一聚醚多元醇、第二聚醚多元醇和第三聚醚多元醇3份到40份。包括3份到40份的所有个别值和子范围；例如第二聚醚多元醇可为每100份第一聚醚多元醇、第二聚醚多元醇和第三聚醚多元醇的组合从下限3份、5份或7份到上限40份、37份或35份。
本公开的实施例提供的是，第三聚醚多元醇可为每100份第一聚醚多元醇、第二聚醚多元醇和第三聚醚多元醇的组合30份到70份。包括30份到70份的所有个别值和子范围；例如第三聚醚多元醇可为每100份第一聚醚多元醇、第二聚醚多元醇和第三聚醚多元醇的组合从下限30份、33份或35份到上限70份、67份或65份。
本公开的一些实施例提供的是，本文公开的聚醚多元醇组合物的聚醚多元醇中的一种或多种可包括例如SAN或苯乙烯和丙烯腈聚合物，或PHD或聚脲聚合物。这类聚合物多元醇可用于打开泡沫泡孔和/或增加泡沫承载。
本文公开的聚醚多元醇组合物可包括于半刚性泡沫配制物(例如，可固化成例如具有多种粘弹性特性的半刚性泡沫的泡沫配制物)中。如本文所公开，半刚性泡沫配制物可包括异氰酸酯，其条件是异氰酸酯不为甲苯二异氰酸酯。
本公开的一些实施例提供的是，异氰酸酯为聚异氰酸酯。如本文所使用，“聚异氰酸酯”是指每分子具有平均大于1.0个异氰酸酯基的分子。
聚异氰酸酯的实例包括(但不限于)亚烷基二异氰酸酯，如1,12-十二烷二异氰酸酯；2-乙基四亚甲基1,4-二异氰酸酯；2-甲基-五亚甲基1,5-二异氰酸酯；2-乙基-2-丁基五亚甲基1,5-二异氰酸酯；四亚甲基1,4-二异氰酸酯；以及六亚甲基1,6-二异氰酸酯。聚异氰酸酯的实例包括(但不限于)环脂族二异氰酸酯，如环己烷1,3-二异氰酸酯和环己烷1,4-二异氰酸酯和这些异构体的混合物；1-异氰酸基-3,3,5-三甲基-5-异氰酸基-甲基环己烷；2,4-六氢甲苯二异氰酸酯和2,6-六氢甲苯二异氰酸酯；以及对应异构体混合物，4,4-二环己基甲烷二异氰酸酯、2,2'-二环己基甲烷二异氰酸酯和2,4'-二环己基甲烷二异氰酸酯；以及对应异构体混合物。聚异氰酸酯的实例包括(但不限于)芳脂族二异氰酸酯，如1,4-亚二甲苯基二异氰酸酯和亚二甲苯基二异氰酸酯异构体混合物。聚异氰酸酯的实例包括(但不限于)芳香族聚异氰酸酯，例如，4,4′-二苯基甲烷二异氰酸酯、2,4′-二苯基甲烷二异氰酸酯和2,2'-二苯基甲烷二异氰酸酯以及对应异构体混合物；4,4′-二苯基甲烷二异氰酸酯和2,4′-二苯基甲烷二异氰酸酯的混合物；聚苯基-聚亚甲基聚异氰酸酯；4,4′-二苯基甲烷二异氰酸酯、2,4′-二苯基甲烷二异氰酸酯和2,2'-二苯基甲烷二异氰酸酯以及聚苯基-聚亚甲基聚异氰酸酯的混合物(粗MDI)。可单独地或以其组合的形式采用聚异氰酸酯。还可使用异氰酸酯预聚物，即，与聚酯多元醇共混物的一部分，或与不同多元醇预反应的异氰酸酯。另外，可利用改性的异氰酸酯，例如，通过例如三聚化反应、缩二脲反应和/或脲基甲酸酯反应改性的异氰酸酯。
本公开的一些实施例提供的是，不利用甲苯二异氰酸酯。举例来说，利用甲苯二异氰酸酯可提供具有多种不期望特性(如太软)的泡沫。
异氰酸酯可通过以下制备：对应的多元胺的光气化伴随聚氨甲酰基氯的形成和其热分解以提供聚异氰酸酯和氯化氢，或无光气工艺，如通过使对应的多元胺与脲与醇反应以得到聚氨基甲酸酯，以及其热分解以得到聚异氰酸酯和乙醇。异氰酸酯可商业地获得。可商购的异氰酸酯的实例包括(但不限于)可购自陶氏化学公司的以商品名称VORANATETM和ISONATETM出售的异氰酸酯。
本公开的实施例提供的是，异氰酸酯的平均异氰酸酯官能度可为2.1到3.2。包括2.1到3.2的所有个别值和子范围；例如异氰酸酯的平均异氰酸酯官能度可为从下限2.1、2.2或2.3到上限3.2、3.0或2.8。
本公开的实施例提供的是，异氰酸酯的数均异氰酸酯当量可为100到160。包括100到160的所有个别值和子范围；例如异氰酸酯的数量平均异氰酸酯当量可为从下限100、105或110到上限160、155或150。
可利用异氰酸酯，使得半刚性泡沫配制物的异氰酸酯指数的范围在70到105内。异氰酸酯指数可被定义为所利用异氰酸酯的实际量与用于固化的异氰酸酯的理论量的商数(乘以一百)。包括70到105的所有个别值和子范围；例如半刚性泡沫配制物的异氰酸酯指数可为从下限70、75或80到上限105、103或100。
半刚性泡沫配制物可包括发泡剂。发泡剂可为物理发泡剂、化学发泡剂或其组合。
物理发泡剂可用于帮助使半刚性泡沫配制物起泡。物理发泡剂的实例包括液体二氧化碳；烷烃；环烷烃如环戊烷、环己烷、环丁烷以及其混合物；具有最多4个碳原子的其它环烷烃；二烷基醚，亚环烷基醚，氟烷烃以及其混合物。烷烃的实例包括丙烷、正丁烷、异丁烷、异戊烷以及其混合物。二烷基醚的实例包括二甲醚、甲基乙基醚、甲基丁基醚、乙醚以及其组合。亚环烷基醚的实例为呋喃。氟烷烃的实例包括三氟甲烷、二氟甲烷、二氟乙烷、四氟乙烷、七氟丙烷以及其组合。
本公开的一些实施例提供的是，物理发泡剂在利用时可为每100份第一聚醚多元醇、第二聚醚多元醇和第三聚醚多元醇的组合0.5份到15.0份。包括0.5份到10.0份的所有个别值和子范围；例如物理发泡剂可为第一聚醚多元醇、第二聚醚多元醇和第三聚醚多元醇的组合从下限0.5份、1.0份或2.0份到上限15.0份、13.0份或10.0份。
可利用化学发泡剂以通过例如与聚异氰酸酯的反应形成二氧化碳。化学发泡剂的实例为水。本公开的一些实施例提供的是，化学发泡剂在利用时为每100份第一聚醚多元醇、第二聚醚多元醇和第三聚醚多元醇的组合0.5份到5.0份。包括0.5份到5.0份的所有个别值和子范围；例如化学发泡剂可为每100份第一聚醚多元醇、第二聚醚多元醇和第三聚醚多元醇的组合从下限0.5份、0.6份或0.7份到上限5.0份、4.8份或4.6份。本公开的一些实施例提供的是，还可经由二氧化碳的加成物如氨基甲酸酯来利用二氧化碳，所述加成物可添加到半刚性泡沫配制物中。
半刚性泡沫配制物可包括表面活性剂。表面活性剂可有助于乳化半刚性泡沫配制物的组分、调节所得泡沫的泡孔尺寸和/或稳定泡孔结构以有助于防止塌陷和/或次表面空隙。表面活性剂的实例包括基于硅的化合物如硅氧烷油和有机硅酮-聚醚共聚物如聚二甲基硅氧烷和聚二甲基硅氧烷-聚环氧烷嵌段共聚物，例如，聚醚改性的聚二甲基硅氧烷，以及其组合。表面活性剂的实例包括二氧化硅粒子和二氧化硅气凝胶粉末，以及有机表面活性剂如壬基苯酚乙氧基化物。表面活性剂可商购并且包括可以商品名如NIAXTM、DABCOTM和TEGOSTABTM等购得的那些。本公开的一些实施例提供的是，表面活性剂在利用时为每100份第一聚醚多元醇、第二聚醚多元醇和第三聚醚多元醇的组合0.1份到1.5份。包括0.1份到1.5份的所有个别值和子范围；例如表面活性剂可为每100份第一聚醚多元醇、第二聚醚多元醇和第三聚醚多元醇的组合从下限0.1份、0.2份或0.3份到上限1.5份、1.3份或1.0份。
半刚性泡沫配制物可包括催化剂。催化剂可为胺催化剂、金属催化剂以及其组合。胺催化剂的实例包括五甲基二亚乙基-三胺、三乙胺、三丁基胺、二甲基乙醇胺、N,N,N′,N′-四-甲基乙二胺、二甲基苯甲胺、N,N,N′,N′-四甲基丁二胺、二甲基环己胺、三乙二胺以及其组合等。金属催化剂的实例包括有机羧酸的锡(II)盐，例如，二乙酸锡(II)、二辛酸锡(II)、二乙基己酸锡(II)、辛酸亚锡和二月桂酸锡(II)，以及有机羧酸的二烷基锡(IV)盐，例如，二乙酸二丁基锡、二月桂酸二丁基锡、马来酸二丁基锡和二乙酸二辛基锡以及其组合等。催化剂可商购并且包括可以商品名如NIAXTM、POLYCATTM和DABCOTM等购得的那些。本公开的一些实施例提供的是，催化剂可为至少一种胺和金属盐的组合。本公开的一些实施例提供的是，反应性胺催化剂如二甲基乙醇胺(DMEA)和/或N,N-二甲氨基丙胺(DMAPA)以及优选地胺引发的多元醇，如陶氏公司(Dow)的VORACTIVTM或SPECFLEXACTIVTM多元醇可用于减少或消除例如基于胺的VOC或挥发性有机化合物。
本公开的一些实施例提供的是，催化剂为每100份第一聚醚多元醇、第二聚醚多元醇和第三聚醚多元醇的组合0.04份到5.00份。包括0.04份到5.00份的所有个别值和子范围；例如催化剂可为每100份第一聚醚多元醇、第二聚醚多元醇和第三聚醚多元醇的组合从下限0.04份、0.07份或0.09份到上限5.00份、3.50份或2.00份。
本公开的一些实施例提供的是，半刚性泡沫配制物可包括一种或多种附加组分。可针对不同应用利用不同附加组分和/或不同量的附加组分。附加组分的实例包括液体和/或固体颜料、着色剂、阻燃剂、交联剂、填料、扩链剂、抗氧化剂、表面改性剂、生物阻滞剂、脱模剂以及其组合等。本公开的一些实施例提供的是，不利用交联剂和扩链剂。
本文公开的半刚性泡沫可通过固化(例如，使先前讨论的半刚性泡沫配制物反应)来制备。与先前半刚性泡沫相比，其具有高密度并且通常用高官能度交联剂制得，如例如在US 20130209778中所论述的，或具有闭合泡孔，如例如描述于WO 01/018087中。另外，如所提到并且与先前半刚性泡沫相比，本文公开的半刚性泡沫具有多种粘弹性特性。
本文公开的半刚性泡沫可使用已知方法制备。这些方法可包括连续或不连续自由上升块料泡沫体法和模塑泡沫体法，其在添加或不添加空气的情况下使用混合头或搅拌器使组分共混在一起。混合头的输出物可沉积到传送器上或沉积到模具。对于块料法，半刚性泡沫可进一步膨胀且在其沿传送器移动时上升，形成可切成期望长度的块或胶块的连续半刚性泡沫厚块，用于进一步固化和/或储存且后续切片。在不连续方法中，半刚性泡沫配制物可通过头混合并倒入容器中。可利用如描述于US 5,194,453中的变压发泡(VPF)方法。
模塑泡沫体法可采用一步法，其中特定量的异氰酸酯与特定量的其余半刚性泡沫配制物组分组合并混合，以形成混合物。混合物可作为浮沫沉积到然后闭合的模具中。泡沫可膨胀以填充模具，所述模具在固化时间之后随后打开用于脱模。固化时间可在例如1分钟和20分钟之间。
半刚性泡沫可具有不规则泡孔尺寸结构，其具有开放泡孔，例如，具有破裂窗口。优选地，线性泡孔计数低于40个泡孔/厘米。极细小的泡孔可提供紧凑泡沫并且可例如使用不同类型或和改变浓度来利用硅酮表面活性剂调节。
如所提及，对于一些应用，期望半刚性泡沫在40％下的压缩荷载挠度为3.5千帕到30.0千帕，如根据ISO 3386所测量，其条件是在第一循环期间测量硬度。利用在第一循环中测量泡沫硬度，因为本文公开的半刚性泡沫的恢复时间可高于3秒，例如，至多200秒。因此，在第一压缩循环之后，半刚性泡沫样品可不足够快速恢复其初始厚度，以得到有意义的和相当的泡沫硬度值，其中按照标准测试方法进行后续循环。
本文公开的半刚性泡沫在40％下的压缩荷载挠度可为3.5千帕到30.0千帕，根据ISO3386所测量，其条件是在第一循环期间测量硬度。包括3.5千帕到30.0千帕的所有个别值和子范围；例如半刚性泡沫在40％下的压缩荷载挠度可为从下限3.5千帕、3.7千帕或3.9千帕到上限30千帕、28千帕或25千帕，如根据ISO 3386所测量，其条件是在第一循环期间测量硬度。
根据ISO 845-88所测量，本文公开的半刚性泡沫的密度可为35kg/m3到80kg/m3。包括35kg/m3到80kg/m3的所有个别值和子范围；例如半刚性泡沫的密度可为从下限35kg/m3、37kg/m3或40kg/m3到上限80kg/m3、75kg/m3或70kg/m3。有利地，本文公开的半刚性泡沫可用于低密度应用。举例来说，对于多种应用，期望密度小于90kg/m3。
根据ASTM D 3574所测量，本文公开的半柔性泡沫的未挤压空气流可为0.01ft3/min到10.00ft3/min。包括0.01ft3/min到10.00ft3/min的所有个别值和子范围；例如半刚性泡沫的未挤压空气流可为从下限0.01ft3/min、0.02ft3/min或0.03ft3/min到上限10.00ft3/min、9.00ft3/min或8.00ft3/min。如先前所提及，因此，半刚性泡沫可包括开放泡孔，因此对于多种应用，高于0.05ft3/min的未挤压空气流值为优选的。
根据ASTM D 3574所测量，本文公开的半刚性泡沫的回弹性可为2％到20％。包括2％到20％的所有个别值和子范围；例如半刚性泡沫的回弹性可为从下限2％或3％到上限20％或16％。
根据修改的IKEA测试方法NO IOS MAT 006使用RESIMAT 100测试设备所测量，本文公开的半刚性泡沫的95％泡沫恢复时间可为3秒到200秒。包括3秒到200秒的所有个别值和子范围；例如半刚性泡沫的95％泡沫恢复时间可为从下限3秒、3.5秒或4秒到上限200秒、2150秒或120秒。本文公开的半刚性泡沫的90％干压缩率(根据ISO1856测量)可低于5％并且70％湿压缩永久变形(根据ISO 13362测量)可低于5.0％。包括0.0％到5.0％的所有个别值和子范围；例如半刚性泡沫的压缩永久变形可为从下限0.0％、0.1％或0.2％到上限5.0％、4.8％或4.5％。
低的压缩永久变形值(例如，低于5％的值)指示半刚性泡沫在特定时间限制内恢复其初始厚度的至少95％。这指示半刚性泡沫具有适当耐久性以用于寝具和家具，但是恢复时间可延时至多200秒。
本文公开的半刚性泡沫可具有0℃到90℃的至少一个玻璃化转变温度。包括0℃到90℃的所有个别值和子范围。
实例
在实例中，使用材料的各种术语和名称，所述术语和名称包括例如以下：
聚醚多元醇#1A(标称羟基官能度为3并且数均当量为1180、具有7％EO的多元醇，可购自陶氏化学公司)；聚醚多元醇#1B(标称羟基官能度为3并且数均当量为1000、
具有0％EO的多元醇，可购自陶氏化学公司)；聚醚多元醇#1C(标称羟基官能度为3并且数均当量为237、具有0％EO的多元醇，可购自陶氏化学公司)；聚醚多元醇#1D(标称羟基官能度为3并且数均当量为360、具有0％EO的多元醇，可购自陶氏化学公司)；聚醚多元醇#2(标称羟基官能度为4.7并且数均当量为156、具有0％EO的多元醇，可购自陶氏化学公司)；聚醚多元醇#3(标称羟基官能度为3并且数均当量为336、具有与PO混合进料的60％EO的多元醇，可购自陶氏化学公司)；NIAXTM A1(胺催化剂，
可购自迈图高新材料公司(Momentive Performance Materials Inc.))；
Figure BDA0001419922530000102
33LV(胺催化剂，可购自空气化工产品公司(Air Products&Chemicals Inc.)；
Figure BDA0001419922530000103
T-9(金属催化剂，可购自空气化工产品公司)；NIAXTM L-620(表面活性剂，可购自迈图高新材料公司)；异氰酸酯(聚合二苯基甲烷二异氰酸酯，数量平均异氰酸酯当量130并且平均异氰酸酯官能度为2.3)。
实例1，通过组合聚醚多元醇#1A、聚醚多元醇#2和聚醚多元醇#3制备聚醚多元醇组合物。相对量示出在表1中。根据实例1制备实例2到实例14和比较实例A到比较实例D，其中聚醚多元醇和/或相对量的任何改变如在表1中指示。
表1
Figure BDA0001419922530000101
Figure BDA0001419922530000111
计算实例1到实例14和比较实例A到比较实例D的总体标称羟基官能度，实例1到实例14和比较实例A到比较实例D的衍生自环氧乙烷的结构单元的总体重量百分比，以及实例1到实例14和比较实例A到比较实例D的总体数均当量，结果示出在表2中。
表2
Figure BDA0001419922530000112
通过组合实例1的聚醚多元醇与如表3中指示的组分制备实例15，半刚性泡沫配制物。在约22℃下制备实例15。为了制备基于270克的总聚醚多元醇共混物的实例15，
将除异氰酸酯外的所有组分添加到容器中并且搅拌30秒，其后，将异氰酸酯添加到容器中的内容物，用实验室规模静态混合器以约1,800RPM再搅拌30秒。根据实例15制备实例16到实例25和比较实例E到比较实例H，其中任何改变在表3中指示。
通过固化实例12形成实例26，半刚性泡沫。为了形成实例26，将实例12倒入开顶容器中并且使其在约22℃下上升和固化约5分钟，其后在烘箱中在150℃下退火约5分钟，并且然后从烘箱移出并且在通风区域中约22℃下未覆盖地静置约24小时。根据实例26形成实例27到实例39和比较实例I到比较实例L，其中改变为实例13到实例25和比较实例E到比较实例H分别替换实例12。
表3
Figure BDA0001419922530000121
针对本文中论述的多个实例和/或比较实例测定各种泡沫特性。特性在22℃和50％相对湿度下测定。
根据ISO 845-88测量密度；根据ASTM D 3574测量未挤压空气流，未挤压意指泡沫样品在空气流测试之前未被压缩从而使泡孔窗口完整，就像它们在起泡和固化之后一样；根据ASTM D 3574测量回弹性；根据ISO 1856-00测量90％干压缩永久变形；并且根据ISO13362测量湿压缩永久变形。结果报告于表4中。
表4
Figure BDA0001419922530000122
Figure BDA0001419922530000131
表4的数据指示实例26到实例39中的每一个的所期望泡沫特性，因为对于这些半刚性泡沫中的每一个，在加速老化之后泡沫样品的厚度的损失极低。出人意料地，获得对干燥和潮湿老化这两者的所期望抗性，同时回弹性低。另外，如由表4的数据指示，泡沫空气流不受使用高多元醇官能度不利地影响。尽管在起泡期间反应物的粘度增大快，但预期总体官能度高于3.0的这类多元醇组合可闭合泡沫泡孔。
根据ISO 3386测量在40％下的泡沫压缩荷载挠度，其条件是在第一循环期间记录硬度；结果报告于表5中。
根据修改的IKEA测试方法测定95％泡沫恢复时间。借助于参考平面将尺寸为100mm×100mm×50mm的测试样品垂直压缩到压板上至75％压缩率。在75％压缩率下，四个夹具固定压板且保持张力60秒的维持时间。在维持时间之后，使夹具松开，以即刻释放泡沫样品，所述样品逐渐从变形恢复，恢复其原始形状。定位在压板正上方的超声波传感器连续地记录泡沫样品表面的动力学。厚度对时间曲线用于测定恢复95％原始高度的时间。因为在120秒之后修改的IKEA测试停止，在120秒之后利用视觉观测。结果报告于表5中。
表5
Figure BDA0001419922530000132
Figure BDA0001419922530000141
表5中的数据示出，实例26到实例39在40％下的压缩荷载挠度各自为3.5kPa到16.0kPa，如根据ISO 3386所测量，其条件是在第一循环期间测量硬度。与实例26到实例39中的每一个相比，比较实例I、比较实例J和比较实例L在40％下的压缩荷载挠度各自为2.2kPa到3.0kPa，如根据ISO 3386所测量，其条件是在第一循环期间测量硬度。另外，表5中的数据指示实例26到实例39的粘弹性特性。如由修改的IKEA测试结果所指示，泡沫恢复时间长，甚至对于具有高空气流值的泡沫也是如此。这指示泡沫实际上为粘弹性的。长恢复时间可部分归因于气动效应，即在压缩之后恢复期间空气流低和进入的空气需要时间进入泡孔内部时。与实例26到实例39相比，空气流高于0.05ft3/min并且至多4.0ft3/min的开放泡沫不提供气动行为。
通过动态机械热分析(DMTA)，利用Mettler Toledo DMA861设备测定玻璃化转变温度。结果报告于表6中。
表6
半刚性泡沫 玻璃化转变温度(℃)
实例26 35
实例29 45
实例33 32
表6中的数据示出，实例26、实例29和实例33中的每一个各自具有高于水凝固点的玻璃转化温度，这对于许多应用可是期望的。

Claims (9)

1.一种聚醚多元醇组合物，包含：
平均标称羟基官能度为2到4并且数均当量为120到1500的第一聚醚多元醇，其中所述第一聚醚多元醇包括具有0重量％到15重量％的衍生自环氧乙烷的结构单元和85重量％到100重量％的衍生自环氧丙烷的结构单元的聚合物链；
平均标称羟基官能度为4到8并且数均当量为120到800的第二聚醚多元醇，其中所述第二聚醚多元醇包括聚环氧丙烷聚合物链并且所述第二聚醚多元醇用唯一一种环氧烷形成，其中所述唯一一种环氧烷为环氧丙烷，其中所述第二聚醚多元醇的标称官能度为4.7；以及
平均标称羟基官能度为2到4、数均当量为200到500的第三聚醚多元醇，其中所述第三聚醚多元醇包括具有30重量％到85重量％的衍生自环氧乙烷的结构单元和15重量％到60重量％的衍生自环氧丙烷的结构单元的聚合物链，其中所述第三聚醚多元醇名义上为三元醇；
其中所述聚醚多元醇组合物为20重量％到50重量％的衍生自环氧乙烷的结构单元，所述聚醚多元醇组合物的总平均标称羟基官能度为3.05到4.1，并且所述聚醚多元醇组合物的总数均当量为250到400，并且其中所述第一聚醚多元醇为15到55份，所述第二聚醚多元醇为7到35份，所述第三聚醚多元醇为35到65份，基于100份的所述第一聚醚多元醇、所述第二聚醚多元醇和所述第三聚醚多元醇的组合。
2.根据权利要求1所述的聚醚多元醇组合物，其中所述第一聚醚多元醇和所述第三聚醚多元醇名义上为三元醇。
3.一种半刚性泡沫配制物，包含：
根据权利要求1所述的聚醚多元醇组合物；和
异氰酸酯，其条件是所述异氰酸酯不为甲苯二异氰酸酯，其中所述半刚性泡沫配制物的异氰酸酯指数的范围在70到105内。
4.根据权利要求3所述的半刚性泡沫配制物，其中所述异氰酸酯的平均异氰酸酯官能度为2.1到3.2。
5.根据前述权利要求3所述的半刚性泡沫配制物，进一步包括发泡剂，所述发泡剂为每100份所述第一聚醚多元醇、所述第二聚醚多元醇和所述第三聚醚多元醇的组合的0.5份到5份。
6.一种半刚性泡沫，通过固化根据权利要求3所述的半刚性泡沫配制物形成。
7.根据权利要求6所述的半刚性泡沫，其中所述半刚性泡沫在40％下的压缩荷载挠度为3.5千帕到30.0千帕，根据ISO 3386所测量，其条件是在第一循环期间测量硬度。
8.一种用于形成半刚性泡沫的方法，所述方法包含：
将根据权利要求1所述的聚醚多元醇组合物和异氰酸酯组合以形成异氰酸酯指数的范围在70到105内的半刚性泡沫配制物；并且
固化所述半刚性泡沫配制物以形成所述半刚性泡沫。
9.根据权利要求8所述的方法，其中进一步包含；
将水添加到所述半刚性泡沫配制物中，其中所述水为每100份所述第一聚醚多元醇、所述第二聚醚多元醇和所述第三聚醚多元醇的组合的0.5份到3.5份；并且
将催化剂和表面活性剂添加到所述半刚性泡沫配制物中，其中所述催化剂为每100份所述第一聚醚多元醇、所述第二聚醚多元醇和所述第三聚醚多元醇的组合的0.05份到5份，并且所述表面活性剂为每100份所述第一聚醚多元醇、所述第二聚醚多元醇和所述第三聚醚多元醇的组合的0.1份到1.5份。
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