CN107735423A - 制备开孔聚氨酯泡沫的方法、用于其的系统以及由此制备的开孔聚氨酯泡沫 - Google Patents

制备开孔聚氨酯泡沫的方法、用于其的系统以及由此制备的开孔聚氨酯泡沫 Download PDF

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Abstract

公开了通过非连续箱式泡沫法制备开孔聚氨酯泡沫的方法和系统，其中(a)将形成聚氨酯泡沫的组合物放置在具有透气底面的容器中；和(b)使形成聚氨酯泡沫的组合物在容器中形成开孔聚氨酯泡沫。在所述方法和系统中，在步骤(a)之前、期间和/或之后加热透气底面，并且加热在步骤(b)的至少一部分期间持续进行。

Description

制备开孔聚氨酯泡沫的方法、用于其的系统以及由此制备的 开孔聚氨酯泡沫
本发明涉及通过非连续箱式泡沫法制备开孔聚氨酯泡沫的方法和系统，其中将形成聚氨酯泡沫的组合物放置在容器中并使其在容器中膨胀(rise)以形成开孔聚氨酯泡沫。
非连续箱式泡沫法用于生产在很多应用(例如汽车发动机罩内衬、车顶内衬和遮阳罩)中使用的水发泡开孔聚氨酯泡沫。在该方法中，通常通过倾倒将形成水发泡聚氨酯泡沫的组合物放置在一个大箱子中并使其膨胀并在箱子中形成通常称为“泡沫胶块(bun)”的开孔聚氨酯泡沫。放热的聚氨酯泡沫形成反应产生热量。在泡沫凝固之后，脱气过程通过蒸汽和CO2的混合物的快速蒸发而发生，这在板的表面上留下许多小凹坑。这个爆裂(blow-out)过程是泡沫泡孔已经打开的外部迹象。再过大约30分钟后，通常将泡沫胶块从箱子中取出，并在环境条件下冷却大约24至48小时。一旦泡沫胶块冷却后，就将其切成最终产品所需厚度的片材，所述产品如汽车发动机罩内衬、车顶内衬和/或遮阳罩。然而，在这种切片之前，通常修整泡沫胶块的侧面以及顶部和底部以使泡沫胶块成为方形。修整掉的泡沫通常是废品。
用于生产水发泡开孔聚氨酯泡沫的这种非连续箱式泡沫法的一个难点在于在泡沫胶块底部产生的废品的程度。在泡沫形成过程中，水与组合物中的多异氰酸酯反应，产生二氧化碳。该二氧化碳通常可以从开孔聚氨酯泡沫胶块的上部逸出，但是更经常地陷入底部部分，这在脱气过程之后在泡沫胶块的底部部分产生大空隙，从而导致泡沫的外观差，并且相对于泡沫胶块的其他部分，泡沫胶块底部的密度显著更低。泡沫胶块的底部包含这些大空隙的部分是废品。
在这种方法中已经尝试将泡沫胶块底部产生的废品减到最少。例如，已经尝试了形成聚氨酯泡沫的组合物的化学改性，例如控制组合物中的表面活性剂和/或催化剂，以增加泡孔紧密性。然而，这些复合方法的问题在于，增加了整个泡沫胶块的泡孔紧密性，这可能对所得泡沫的物理性质具有不利影响，并且还可能不利地影响由该泡沫制得的制品(例如汽车发动机罩内衬、车顶内衬和/或遮阳罩)的性能，如声学性能。
因此，期望提供一种改进的非连续箱式聚氨酯泡沫的制备方法，其减少聚氨酯泡沫胶块底部部分废品的量，而不对聚氨酯泡沫的形成物进行会对所得开孔聚氨酯泡沫胶块或由这种泡沫制成的制品的物理性质产生不利影响的化学改性。
本发明涉及制备开孔聚氨酯泡沫的方法。所述方法包括：(a)将形成聚氨酯泡沫的组合物放置在具有透气底面(base)的容器中；和(b)使形成聚氨酯泡沫的组合物在容器中形成开孔聚氨酯泡沫，其中在步骤(a)之前、期间和/或之后加热透气底面，并且加热在步骤(b)的至少一部分期间持续进行，并且所述方法是非连续的。
另一方面，本发明涉及使用本文所述的方法制备开孔聚氨酯泡沫的系统。所述系统包括：(a)形成聚氨酯泡沫的组合物的源；(b)具有透气底面的容器；和(c)用于容器的透气底面的加热装置。
本发明还涉及通过这样的方法和/或使用这样的系统制备的开孔聚氨酯泡沫。
在本说明书中描述和说明了各种实施方案，以提供对所公开的发明的结构、功能、性质和使用的全面理解。应该理解，在本说明书中描述和说明的各种实施方案是非限制性和非穷尽性的。因此，本发明不受本说明书中公开的各种非限制性和非穷尽性实施方案的描述的限制。针对各实施方案描述的特征和特性可以与其他实施方案的特征和特性组合。这样的修改和变型也包括于本说明书的范围内。
除非另有说明，否则本说明书中使用的语法冠词“一个/种(one)”、“一个/种(a)”、“一个/种(an)”和“该/所述”旨在包括“至少一个/种”或“一个/种或多个/种”。因此，在本说明书中使用的冠词是指冠词的语法对象的一个/种或多于一个/种(即“至少一个/种”)。举例来说，“一个组件”是指一个或多个组件，并且因此可能的是，考虑多于一个组件并且在所述实施方案的实施中可以采用或使用多于一个组件。此外，单数名词的使用包括复数，而复数名词的使用包括单数，除非使用的上下文另有要求。
如上所述，本发明的某些实施方案涉及制备开孔聚氨酯泡沫的方法。本发明的方法是非连续的。如本文所使用的，术语“非连续”与分批同义，并且是指这样的方法：容器容纳形成聚氨酯泡沫的组合物的全部反应物，然后在容器中形成开孔泡沫，并且在这个过程期间，没有反应物进料到容器中或从容器中取出。本发明的非连续方法不是连续的泡沫制备方法，在连续的泡沫制备方法中，反应混合物被施加到设置在传送带上的移动膜上，并使其在膜上发泡。
如本文所使用的，术语“开孔聚氨酯泡沫”是指根据ASTM D6226-10测量的开孔含量为至少60体积％，例如至少75体积％，例如60至99体积％或75至99体积％的聚氨酯泡沫。根据本发明制备的开孔聚氨酯泡沫的芯密度为至少10kg/m3，例如至少15kg/m3，或者在一些情况下为至少20kg/m3和/或最高达50kg/m3，例如最高达45kg/m3，或在一些情况下最高达35kg/m3，并且可以根据ASTM D1622M-14测量。
本发明的方法包括将形成聚氨酯泡沫的组合物放置在具有透气底面的容器中。如本文所使用的，“容器”是指用于在发泡过程中容纳形成聚氨酯泡沫的组合物的容器。在某些实施方案中，在本发明中使用的容器可以是箱子的形式，如本文所使用的，箱子是指通常为正方形或长方形形式的容器，其由底面(例如托盘)以及多个侧壁(例如至少3个或至少4个侧壁)形成，并且可以具有或没有罩或盖。如上所述，在本发明中，容器的底面是可渗透的，这意味着底面(例如托盘)被设置成使得气体(例如空气)可以在某种程度上穿过底面，并且由气体(例如空气)可以在某种程度上通过的材料构成，所述材料的实例包括，但不限于，纸或纸板，或透气的塑料膜，例如含有针孔以使膜透气的聚合物膜。使用透气底面是本发明的关键特征，因为在用于制备由本发明方法形成的开孔聚氨酯泡沫的脱气过程期间，泡沫胶块底部中的至少一些气体必须有逸出的装置。在某些实施方案中，容器可以升高到诸如地板之类的次表面上方，以使气体流过底面，例如将容器设置在轨道上。
在一个优选的实施方案中，通过倾倒将形成聚氨酯泡沫的组合物放置在容器中，但是如果需要，可以使用将组合物放置在容器中的其他方法。
用于本发明中的形成聚氨酯泡沫的组合物包含多元醇组分和多异氰酸酯组分。更具体而言，本发明的方法用于制备优选通过使多异氰酸酯组分与多元醇组分反应而获得的开孔聚氨酯泡沫，所述多元醇组分包含：(a)官能度为2至6且数均分子量为大于160至6500的聚醚多元醇，基于多元醇组分中的多元醇的总重量计，例如至少60重量％、至少80重量％或在一些情况下至少90重量％是一种或多种这样的聚醚多元醇；(ii)含有至少两个异氰酸酯反应性基团且分子量为60至160的增链剂和/或交联剂；(iii)水；和(iv)用于形成聚氨酯的催化剂。
用于本发明方法中的多异氰酸酯组分可包含一种或多种多异氰酸酯，优选二苯基甲烷二异氰酸酯(mMDI)、多苯基多亚甲基多异氰酸酯(pMDI)或一种或多种二苯基甲烷二异氰酸酯和一种或多种多苯基多亚甲基多异氰酸酯的混合物。特别优选二苯基甲烷二异氰酸酯和多苯基多亚甲基多异氰酸酯的混合物，其中全部多异氰酸酯的10至50重量％是二苯基甲烷二异氰酸酯，且全部多异氰酸酯的50至90％是多苯基多亚甲基多异氰酸酯。在另一个优选的实施方案中，全部单体二苯基甲烷二异氰酸酯异构体的40至80重量％，例如45至75重量％，包括4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯、2,2’-二苯基甲烷二异氰酸酯和/或2,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯。
如上所述，在某些实施方案中，多元醇组分包含官能度为2至6的聚醚多元醇。优选地，多元醇组分包含至少60重量％的聚醚多元醇，例如至少80重量％或在一些情况下至少90重量％的双官能羟基聚醚、三官能羟基聚醚或双官能羟基聚醚和三官能羟基聚醚的混合物，所述羟基聚醚的OH值为26至1050(这些OH值对应于由端基分析方法测定的大于160至6,500的数均分子量)。
在某些实施方案中，基于多元醇的总重量计，多元醇组分还包含最高达40重量％，例如最高达25重量％或者在一些情况下最高达10重量％的其他类型的聚合物多元醇，例如聚酯多元醇和聚合物填充的多元醇。
可在本发明方法中所使用的多元醇组分中的OH值为26至1050的双官能羟基聚醚的实例包括通过环氧乙烷和/或环氧丙烷与二醇的反应获得的双官能聚醚，所述二醇为例如乙二醇、二乙二醇、1,2-丙二醇或1,3-丙二醇、丁-1,4-二醇等。OH值在此范围内，在一些情况下在147至560的范围内(对应于由端基分析技术测定的200至763的数均分子量)的聚环氧丙烷和/或聚环氧乙烷为合适的双官能羟基聚醚的实例。在某些实施方案中，这些短链聚醚的用量为15至35重量％，基于多元醇组分的总重量计。
可用于多元醇组分中的三官能羟基聚醚包括可通过环氧乙烷或环氧丙烷与三元醇的反应而得到的三官能聚醚，所述三元醇为例如丙三醇、三羟甲基丙烷、单乙醇胺、三乙醇胺、蔗糖/丙烯、二醇(glycol)/水等。这些聚醚的OH值优选为26至1050，其对应于由端基分析方法测定的大于160至6,500的数均分子量。
在一个特别优选的实施方案中，多元醇组分包含双官能羟基聚醚和三官能羟基聚醚的混合物。特别优选地，多元醇组分包含(i)基于多元醇组分的总重量计的20至40重量％的聚环氧丙烷基聚醚二醇，例如丙三醇引发的聚醚二醇，其OH值范围为450至600；(ii)基于多元醇组分的总重量计的30至50重量％的聚(环氧丙烷/环氧乙烷)丙三醇引发的聚醚三醇，其OH值范围为26至34；和(iii)基于多元醇组分的总重量计的10至30重量％的聚环氧丙烷基聚醚三醇，例如丙三醇引发的聚醚三醇，其OH值范围为400至550，例如445至495。合适的聚醚多元醇还包括含填料的聚醚，其包含约20重量％的接枝的固体苯乙烯/丙烯腈共聚物或约20重量％的呈分散形式的甲苯二异氰酸酯(TDI)和肼的固体反应产物。
如上所述，在本发明方法中使用的形成聚氨酯泡沫的组合物中包含的多元醇组分包含含有至少两个异氰酸酯反应性基团并且分子量为60至160的增链剂和/或交联剂，其具体实例包括，但不限于，丙三醇、丁二醇、乙二醇(ethylene glycol)、二乙二醇、丙二醇、乙二胺、乙醇胺、三乙醇胺、三羟甲基丙烷和季戊四醇，包括其两种或更多种的混合物。
在某些优选的实施方案中，这种增链剂和/或交联剂的存在量为至少1重量％，例如至少5重量％和/或最高达20重量％，或在一些情况下，最高达10重量％，基于多元醇组分的总重量计。
在本发明的方法中，用于形成聚氨酯泡沫的组合物中的发泡剂包括水。除了水以外，还可以使用其他发泡剂，例如烃；氢氟烃，包括，但不限于，C3和C4多氟烷烃和多氟烯烃(包括，但不限于，1-氯-3,3,3-三氟丙烯和2-氯-3,3,3-三氟丙烯的任何异构体)，包括氢氯氟烃。优选地，水的含量为1至9重量％，例如为2.5至7重量％，或者在一些情况下为3至6重量％，基于多元醇组分的总重量计。如果包括任何其他发泡剂，那么这种其他发泡剂的用量通常不大于2重量％。在一个优选的实施方案中，水是形成聚氨酯泡沫的组合物中使用的唯一发泡剂。
在某些实施方案中，多元醇组分还包含泡沫稳定剂和/或开孔剂。优选地，多元醇组分包含0.01至2重量％，例如0.1至0.7重量％的泡沫稳定剂和/或开孔剂，基于多元醇组分的总重量计。任何泡沫稳定剂和/或开孔剂都是合适的，例如有机硅泡沫稳定剂，例如具有相对较短的聚醚基团和相对较长的有机硅基团的那些。
在本发明方法的某些实施方案中，多元醇组分包含用于形成聚氨酯的催化剂，例如改性胺催化剂。优选地，改性胺催化剂的含量为0.5至8重量％，例如1至5重量％，或更优选2至4重量％，基于多元醇组分的总重量计。
在本发明的某些优选实施方案中，改性胺催化剂包含(1)胺与(2)油的反应产物，所述胺为例如具有至少两个氨基而这些氨基中的至少一个为叔氨基的胺，所述油为例如分子量为500至800的生物基油或其衍生物。在特别优选的实施方案中，改性胺催化剂包含(1)胺与(2)油的反应产物，所述胺为例如由式R2-N-R'x-NH2表示的胺，其中R和R'各自代表烃并且x代表整数，例如N,N-二甲基-丙二胺，所述油为例如蓖麻油或任何脂肪酸，如妥尔油。在某些实施方案中，改性胺催化剂为N,N-二甲基-丙二胺与妥尔油的反应产物。
除了上述改性胺催化剂之外或者在一些情况下代替上述改性胺催化剂，多元醇组分可以包含用于形成聚氨酯的其他已知催化剂。
其他已知的助剂和添加剂也可以用于制备根据本发明的方法的泡沫。这样的任选添加剂的实例包括，例如，表面活性添加剂，如乳化剂；泡孔调节剂，如石蜡、脂肪醇和二甲基聚硅氧烷；颜料或染料；防火剂如磷酸三氯乙酯和磷酸三甲苯酯；抵抗老化和风化作用的稳定剂；增塑剂；抑真菌剂和抑细菌剂；和填料，如硫酸钡。
在本发明的某些实施方案中，多元醇组分与多异氰酸酯组分以100:150至100:200的多元醇与异氰酸酯的重量比混合。这种混合可以在低压下或在桶式发泡机中进行。在优选的实施方案中，多元醇组分和多异氰酸酯组分以这样的比例混合，使得NCO/OH指数(NCO基团与OH基团的比例)为75至130，例如为85至125或特别优选为100至120。
在本发明的方法中，使形成聚氨酯泡沫的组合物在容器中形成开孔聚氨酯泡沫。在某些实施方案中，将可发泡混合物活化，使得发泡反应在30至60秒内开始，所述时间从第一量的形成泡沫的组合物从混合头出现开始测量(称为“乳白时间(cream time)”)。在某些实施方案中，从第一量的形成泡沫的组合物从混合头出现开始测量的150至200秒之后，泡沫胶凝(称为“胶凝时间”)，并且从第一量的形成泡沫的组合物从混合头出现开始测量的3至5分钟后，脱气过程发生，即蒸汽和CO2的混合物迅速蒸发，在板的表面上留下许多小的凹坑。该爆裂过程是泡沫泡孔已经打开的外部迹象，由此形成开孔聚氨酯泡沫。
本发明的关键特征是在步骤(a)之前、期间和/或之后加热容器的透气底面，并且加热在步骤(b)的至少一部分期间持续进行。在某些实施方案中，在整个步骤(b)期间持续加热。
在某些实施方案中，透气底面的加热通过加热装置来实现，所述加热装置为例如设置在透气底面之下的加热垫、毡或板，不过也可以设想用于加热底面的其他装置，例如，在包含底面作为容器的一部分之前，在烘箱中或在红外灯或其他装置下加热透气底面。在某些实施方案中，加热装置是垫、毡或板，其尺寸使得长度至少与容器的底面的长度一样长且宽度至少与容器的底面的宽度一样宽。在本发明的某些实施方案中，将底面加热至温度为25℃至120℃，优选为30℃至90℃，更优选为35℃至70℃，甚至更优选为40℃至65℃或40℃至60℃。此外，在某些实施方案中，将底面加热至温度比容器所处环境的空气温度高10℃至50℃，例如15℃至30℃或最优选20℃至30℃。因此，在某些实施方案中，将底面加热至温度比容器的其他部分——包括容器的侧壁和/或罩或盖(如存在)——高10℃至50℃，优选15℃至30℃，或更优选20℃至30℃。如上所述，在某些实施方案中，在本发明的方法的整个步骤(b)期间持续这样的温度。在本发明的一些实施方案中，在从第一量的形成泡沫的组合物从混合头出现开始至脱气过程的整个期间，持续这样的加热，并且将底面的温度保持在一个或多个上述范围内。
应当理解的是，除了底面之外，本发明的方法还考虑任选地仅加热容器的侧壁的底部部分，但前提是，在某些实施方案中，侧壁的整个表面没有被加热到至少与底面相同的程度。例如，在某些实施方案中，靠近底面的侧壁长度的最高达10％也可以以与底面相同的方式或不同的方式加热。在本发明的某些实施方案中，只有容器的透气底面如上所述加热。
由本发明的方法制备的泡沫可以用于生产汽车发动机罩内衬、车顶内衬和遮阳罩。泡沫的玻璃化转变温度可以为约150℃，并因此具有高耐热性，并且可几乎没有弹性，使得被紧密压缩至不同程度的边保持其横截面。这种压缩保持力确保了安装过程中所需部件的精确配合。
已经出人意料地发现，本发明的用于制备开孔聚氨酯泡沫的非连续方法，与容器的透气底面未被加热的相同方法相比，可以制备泡沫胶块的底部部分的大空隙的量得以消除或至少显著减少的开孔聚氨酯泡沫胶块，由此消除或至少显著减少从泡沫胶块的底部产生的废品量，而不会不利地影响泡沫的物理性质或使用泡沫生产的物品的声学性能。因此，本发明还涉及制备上述本发明的开孔聚氨酯泡沫的非连续的方法，其中该方法制备这样的泡沫胶块：一侧(靠近容器的底面的侧)的泡沫密度比泡沫胶块剩余部分的密度高，该更高密度部分延伸长度最高达泡沫胶块总高度的10％。
从前面的描述可知，本发明的其他实施方案涉及用于制备开孔聚氨酯泡沫的系统。所述系统包括：(a)形成聚氨酯泡沫的组合物的源，如上述形成聚氨酯泡沫的组合物；(b)具有透气底面的容器，如上所述；和(c)用于容器的透气底面的加热装置，如上所述。
通过上述可知，本发明的一些实施方案涉及通过本文所述的方法制备开孔聚氨酯泡沫的方法，其包括：(a)将形成聚氨酯泡沫的组合物放置在具有透气底面的容器中；和(b)使形成聚氨酯泡沫的组合物在容器中形成开孔聚氨酯泡沫，其中在步骤(a)之前、期间和/或之后加热透气底面，并且加热在步骤(b)的至少一部分期间持续进行，并且其中该方法是非连续的。
本发明的一些实施方案涉及前述一段所述的方法，其中开孔聚氨酯泡沫根据ASTMD6226-通过比重瓶测量开孔含量的标准测量的开孔含量为至少60体积％，例如至少75体积％，例如60至99体积％或75至99体积％。
在某些实施方案中，本发明涉及前述两段中任一段所述的方法，其中开孔聚氨酯泡沫根据ASTM D1622M-14测量的芯密度为10至50kg/m3，例如15至45kg/m3或20kg/m3至35kg/m3。
本发明的某些实施方案涉及前述三段中任一段所述的方法，其中所述容器是箱子的形式，在一些实施方案中，所述箱子是正方形或长方形的形式，其由底面(例如托盘)和多个侧壁(例如至少3个或至少4个侧壁)形成，并且可以具有或没有罩或盖。
在一些实施方案中，本发明涉及前述四段中任一段所述的方法，其中透气底面由纸或纸板构成，并且在一些实施方案中不是塑料膜，并且在一些实施方案中被提升到次表面(例如地板)之上，例如将容器放置在轨道上。
本发明的某些实施方案涉及前述五段中任一段所述的方法，其中通过倾倒将形成聚氨酯泡沫的组合物放置在容器中。
在一个优选实施方案中，本发明涉及前述六段中任一段所述的方法，其中开孔聚氨酯泡沫通过使多异氰酸酯组分与多元醇组分反应而获得，所述多元醇组分包含：(i)官能度为2至6且数均分子量为大于160至6500的聚醚多元醇，例如，基于多元醇组分中的多元醇的总重量计的至少60重量％、至少80重量％或在一些情况下至少90重量％是一种或多种这样的聚醚多元醇；(ii)含有至少两个异氰酸酯反应性基团且分子量为60至160的增链剂和/或交联剂；(iii)水；和(iv)用于形成聚氨酯的催化剂，例如其中多异氰酸酯组分包含二苯基甲烷二异氰酸酯和多苯基多亚甲基多异氰酸酯的混合物，其中全部多异氰酸酯的10至50重量％为二苯基甲烷二异氰酸酯，全部多异氰酸酯的50至90重量％为多苯基多亚甲基多异氰酸酯，例如，40至80重量％，例如45至60重量％的二苯基甲烷二异氰酸酯为2,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯；和/或其中多元醇组分包含至少60重量％的聚醚多元醇，例如至少80重量％或在一些情况下至少90重量％的OH值为26至1050的双官能羟基聚醚、三官能羟基聚醚或双官能羟基聚醚和三官能羟基聚醚的混合物，和/或其中多元醇组分还包含最高达40重量％，例如最高达25重量％或在一些情况下最高达10重量％的其他类型的聚合物多元醇如聚酯多元醇，基于多元醇的总重量计；和/或多元醇组分包含双官能羟基聚醚和三官能羟基聚醚的混合物，例如多元醇组分包含(i)基于多元醇组分的总重量计，20至40重量％的基于聚环氧丙烷的聚醚二醇，例如丙三醇引发的聚醚二醇，其OH值范围为450至600；(ii)基于多元醇组分的总重量计的30至50重量％的聚(环氧丙烷/环氧乙烷)丙三醇引发的聚醚三醇，其OH值范围为26至34；和(iii)基于多元醇组分的总重量计的10至30重量％的基于聚环氧丙烷的聚醚三醇，例如丙三醇引发的聚醚三醇，其OH值范围为400至550，例如445至495；和/或增链剂和/或交联剂包含至少两个异氰酸酯反应性基团并且分子量为60至160，例如这种增链剂和/或交联剂的存在量为至少1重量％，例如至少5重量％和/或最高达20重量％，或在一些情况下，最高达10重量％，基于多元醇组分的总重量计；和/或所述催化剂包含改性胺催化剂，例如改性胺催化剂的含量为0.5至8重量％，例如1至5重量％，或在一些情况下为2至4重量％，基于多元醇组分的总重量计，例如改性胺催化剂包含(1)胺与(2)油的反应产物，所述胺为例如具有至少两个氨基而这些氨基中的至少一个为叔氨基的胺，所述油为例如分子量为500至800的生物基油或其衍生物；例如，(1)胺与(2)油的反应产物，所述胺为例如由式R2-N-R'x-NH2表示的那些，其中R和R'各自代表烃并且x代表整数，例如N,N-二甲基-丙二胺，所述油为例如蓖麻油或任何脂肪酸，如妥尔油；例如N,N-二甲基-丙二胺与妥尔油的反应产物。
在一些实施方案中，本发明涉及前述四段中任一段所述的方法，其中透气底面由纸或纸板构成，并且在一些实施方案中不是塑料膜，并且在一些实施方案中被提升到次表面(例如地板)之上，例如将容器放置在轨道上。
本发明的某些实施方案涉及前述五段中任一段所述的方法，其中通过倾倒将形成聚氨酯泡沫的组合物放置在容器中。
本发明的某些实施方案涉及前述七段中任一段所述的方法，其中多元醇组分与多异氰酸酯组分以100:150至100:200的多元醇与异氰酸酯的重量比混合，和/或多元醇组分与多异氰酸酯组分以这样的比例混合，所述比例的混合使得NCO/OH指数为75为130，例如85至125，或者在一些情况下为100至120。
在某些实施方案中，本发明涉及前述八段中任一段所述的方法，其中使形成聚氨酯泡沫的组合物在容器中形成开孔聚氨酯泡沫，例如将可发泡混合物活化，使得发泡反应在30至60秒内开始，所述时间从第一量的形成泡沫的组合物从混合头出现开始测量；在从第一量的形成泡沫的组合物从混合头出现开始测量的150至200秒之后，泡沫胶凝；和/或在从第一量的形成泡沫的组合物从混合头出现开始测量的3至5分钟后，脱气过程发生。
本发明的一些实施方案涉及前述九段中任一段所述的方法，其中透气底面的加热通过加热装置来实现，所述加热装置为例如设置在透气底面之下的加热垫、毡或板，例如其尺寸使得长度至少与容器的底面的长度一样长以及宽度至少与容器的底面的宽度一样宽的加热垫、毡或板。
在一些实施方案中，本发明涉及前述十段中任一段所述的方法，其中将底面加热至温度为至少25℃，例如至少30℃、至少35℃或至少40℃，并且在一些情况下，最高达120℃，例如最高达90℃，例如最高达70℃、最高达65℃或最高达60℃；和/或将底面加热至温度比容器所处环境的空气温度高至少10℃，例如至少15℃，或在一些情况下至少20℃，并且在一些情况下不大于50℃，例如最高达30℃；和/或将底面加热至温度比容器的其他部分——包括容器的侧壁和/或罩或盖(如存在)——高至少10℃，例如至少15℃，或在一些情况下至少20℃，并且在一些情况下不大于50℃，例如最高达30℃。
在某些实施方案中，本发明涉及前述十一段中任一段所述的非连续方法，其中在所述方法的整个步骤(b)期间持续加热，例如在从第一量的形成泡沫的组合物从混合头出现开始至脱气过程的整个期间，持续加热，并且将底面的温度保持在前一段落中所述的一个或多个范围内。
本发明的一些实施方案涉及前述十二段中任一段所述的方法，其中该方法制备这样的泡沫胶块，其一侧(靠近容器的底面的侧)的泡沫密度比泡沫胶块剩余部分的密度高，该更高密度部分延伸长度最高达泡沫胶块总高度的10％。
通过上述还可知，本发明的一些实施方案涉及通过本文所述的任何方法制备开孔聚氨酯泡沫的系统，其包括：(a)形成聚氨酯泡沫的组合物的源，例如前述十三段中任一段所述的任何形成聚氨酯泡沫的组合物；(b)具有透气底面的容器，例如前述十三段中任一段所述的任何容器；和(c)用于容器的透气底面的加热装置，例如前述十三段中任一段所述的任何加热装置。
本发明还尤其涉及通过前述十四段中任一段所述的任何方法和/或使用前述十四段中任一段所述的任何系统制备的开孔聚氨酯泡沫。
下面的非限制性和非穷尽性实施例旨在进一步描述各种非限制性和非穷尽性实施方案，而不限制本说明书中所述的实施方案的范围。
附图简要说明
图1是用于制备开孔泡沫实例3和4的容器和加热装置的示意图，其中10是木箱，20是加热板，30是温度探针，40是纸板底面。
实施例
实施例中使用的材料如下：
多元醇A：丙三醇引发的聚醚多元醇，其官能度为3，分子量约为6000。
多元醇B：丙二醇引发的聚醚多元醇，其官能度为2，分子量为218。
多元醇C：丙三醇引发的聚醚多元醇，其官能度为3，分子量为358。
催化剂：美国专利申请公开号2008/0227879A1中所述类型的改性胺催化剂。
SURF：有机硅开孔表面活性剂。
CROSS：交联剂
H2O：水，发泡剂。
DR2205：购自Chromoflo Technologies的DR2205黑色颜料。
ISO：二苯基甲烷二异氰酸酯和多苯基多亚甲基多异氰酸酯的混合物，其中全部多异氰酸酯的10至50重量％是二苯基甲烷二异氰酸酯，全部多异氰酸酯的50至90％是多苯基多亚甲基多异氰酸酯。
实施例1
表1中列出的材料以所示的量结合。多元醇和添加剂在与多异氰酸酯组分在合适的容器中结合之前结合以形成多元醇组分。将多元醇组分和多异氰酸酯组分都调节至24.5℃至25.5℃的温度。首先将多元醇组分进料至容器中，然后加入多异氰酸酯组分。将所得到的形成泡沫的组合物用高速混合器以2700至2900rpm混合。计时器在混合开始时启动。
表1
成分 量(重量份)
多元醇A 39
多元醇B 27.75
多元醇C 18
CROSS 7.6
催化剂 2.75
H2O 4.1
SURF 0.5
DR2205 0.5
ISO 165
NCO/OH指数 113
实施例2-4
混合约20秒后，将约800克形成泡沫的组合物倾倒入图1中所示类型的13.5”×13.5”×6.5”(34.3cm×34.3cm×16.5cm)的木箱10中，所述木箱10具有纸板底面40。对于实施例3和4，将箱子10设置在加热板20上，如图1所示，而对于实施例2，将箱子10设置在木质表面上。对于实施例3，不对纸板箱10的底面40加热，而对于实施例4，通过加热板20施加热量，使得纸板箱10的底面40的温度为50℃。如图1所示，在加热板20上、在箱子10内纸板底面40之上和箱子10的侧壁上放置温度探针30。对形成聚氨酯泡沫的组合物的反应性、所得泡沫的密度以及泡沫胶块的泡沫胶块底部的外观进行评估。结果列于表2。
表2
1从多元醇组分与多异氰酸酯混合开始直到混合物开始从混合容器中溢出的时间段。
2定期将木棒插入泡沫胶块(泡沫胶块左角3”深)。胶凝时间记录为从多元醇组分与多异氰酸酯组分混合开始直至用棒的压力压制泡沫所花费的时间。
3从多元醇组分与多异氰酸酯组分混合开始直到泡沫中第一次气泡爆裂开始的时间段。
本说明书参考各种非限制性和非穷尽性实施方案撰写。然而，本领域普通技术人员应理解，可以在本说明书的范围内对任何已公开的实施方案(或其部分)进行各种替换、修改或组合。因此，可预期和理解的是，本说明书支持本文未明确阐述的其他实施方案。这样的实施方案可以例如通过组合、修改或重组本说明书所述的各种非限制性实施方案的任何已公开的步骤、组件、元件、特征、方面、特性、限制条件来获得。

Claims (20)

1.一种制备开孔聚氨酯泡沫的方法，其包括：
(a)将形成聚氨酯泡沫的组合物放置在具有透气底面的容器中；和
(b)使形成聚氨酯泡沫的组合物在容器中形成开孔聚氨酯泡沫，
其中所述方法包括在步骤(a)之前、期间和/或之后加热透气底面，并且在步骤(b)的至少一部分期间持续进行加热，并且
其中所述方法是非连续的。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述容器为箱子，所述箱子由底面和至少4个侧壁以及任选的罩或盖形成。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述透气底面由纸板和/或纸构成。
4.根据权利要求1所述的方法，其中开孔聚氨酯泡沫通过使多异氰酸酯组分与多元醇组分反应获得，所述多元醇组分包含：
(i)聚醚多元醇，其官能度为2至6且数均分子量为大于160至6500；
(ii)增链剂和/或交联剂，其含有至少两个异氰酸酯反应性基团且分子量为60至160；
(iii)水；和
(iv)用于形成聚氨酯的催化剂。
5.根据权利要求4所述的方法，其中多异氰酸酯组分包含二苯基甲烷二异氰酸酯和多苯基多亚甲基多异氰酸酯的混合物，其中全部多异氰酸酯的10至50重量％为二苯基甲烷二异氰酸酯，全部多异氰酸酯的50至90重量％为多苯基多亚甲基多异氰酸酯。
6.根据权利要求4所述的方法，其中所述多元醇组分包含：
(i)基于多元醇组分的总重量计的20至40重量％的聚环氧丙烷基聚醚二醇，其OH值范围为450至600；
(ii)基于多元醇组分的总重量计的30至50重量％的聚(环氧丙烷/环氧乙烷)丙三醇引发的聚醚三醇，其OH值范围为26至34；和
(iii)基于多元醇组分的总重量计的10至30重量％的聚环氧丙烷基聚醚三醇，其OH值范围为400至550。
7.根据权利要求1所述的方法，其中将底面加热至温度为至少30℃且最高达120℃。
8.根据权利要求7所述的方法，其中将底面加热至温度为至少35℃且最高达65℃。
9.根据权利要求1所述的方法，其中将底面加热至比容器所处环境的空气温度高至少10℃的温度。
10.根据权利要求2所述的方法，其中将底面加热至比容器侧壁的温度高至少10℃的温度。
11.根据权利要求7所述的方法，其中(b)包括，在从第一量的形成泡沫的组合物从混合头出现开始至脱气过程的整个期间，继续加热并将底面的温度保持在至少30℃且最高达120℃的温度。
12.一种使用权利要求1所述的方法制备开孔聚氨酯泡沫的系统，其包括：
(a)形成聚氨酯泡沫的组合物的源；
(b)具有透气底面的容器；和
(c)用于容器的透气底面的加热装置。
13.根据权利要求12所述的系统，其中容器为箱子，所述箱子由底面和至少4个侧壁以及任选的罩或盖形成。
14.根据权利要求12所述的系统，其中透气底面由纸板和/或纸构成。
15.根据权利要求12所述的系统，其中开孔聚氨酯泡沫通过使多异氰酸酯组分与多元醇组分反应获得，所述多元醇组分包含：
(i)聚醚多元醇，其官能度为2至6且数均分子量为大于160至6500的；
(ii)增链剂和/或交联剂，其含有至少两个异氰酸酯反应性基团且分子量为60至160；
(iii)水；和
(iv)用于形成聚氨酯的催化剂。
16.根据权利要求15所述的系统，其中多异氰酸酯组分包含二苯基甲烷二异氰酸酯和多苯基多亚甲基多异氰酸酯的混合物，其中全部多异氰酸酯的10至50重量％为二苯基甲烷二异氰酸酯，全部多异氰酸酯的50至90重量％为多苯基多亚甲基多异氰酸酯。
17.根据权利要求14所述的系统，其中多元醇组分包含：
(i)基于所述多元醇组分的总重量计的20至40重量％的基于聚环氧丙烷的聚醚二醇，其OH值范围为450至600；
(ii)基于所述多元醇组分的总重量计的30至50重量％的聚(环氧丙烷/环氧乙烷)丙三醇引发的聚醚三醇，其OH值范围为26至34；和
(iii)基于所述多元醇组分的总重量计的10至30重量％的基于聚环氧丙烷的聚醚三醇，其OH值范围为400至550。
18.根据权利要求12所述的系统，其中加热装置配置为加热底面至温度为至少30℃且最高达120℃。
19.根据权利要求18所述的系统，其中加热装置配置为加热底面至温度为至少35℃且最高达65℃。
20.根据权利要求18所述的系统，其中加热装置配置为在从第一量的形成泡沫的组合物从混合头出现开始至脱气过程的整个期间，加热并将底面的温度保持在至少30℃且最高达120℃的温度。
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