CN107778448B - 聚氨酯过滤器泡沫 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种聚氨酯过滤器泡沫。具体地，提供一种聚氨酯过滤器泡沫，其通过使(A)聚醚多元醇和(B)二苯基甲烷二异氰酸酯MDI起泡而制得。聚氨酯过滤器泡沫可以具有改进的渗透性，其在使得泡沫中的开放性最大化的范围内兼具小孔和大孔。本发明的聚氨酯泡沫能够在不进行网状化工艺的情况下制得。

Description

聚氨酯过滤器泡沫
技术领域
本发明涉及聚氨酯过滤器泡沫，更特别地涉及具有改进的渗透性的聚氨酯过滤器泡沫，其在使得泡沫中的开孔结构最大化的范围内兼具多个小孔和多个大孔。本发明的聚氨酯过滤器泡沫能够通过特别地配置聚醚多元醇和二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)的组合物并使其起泡来制得。
背景技术
聚氨酯是通过多元醇和异氰酸酯的聚合作用所合成的聚合物。在用作发泡剂的水与异氰酸酯反应并被蒸发至聚合物孔中时，能够通过二氧化碳气体的产生来使得聚酯泡沫起泡。
根据孔结构，聚氨酯泡沫可分为具有封闭的孔结构的硬泡沫和具有开孔结构的软泡沫。软聚氨酯泡沫具有良好的机械强度(例如伸长率、拉伸强度和耐磨损性)，还具有改进渗透性和缓冲性能的开孔结构。软聚氨酯泡沫已在包括汽车部件、电气部件、以及电子产品或家庭用品的所有工业中广泛地用于各种用途。
过滤器泡沫是软聚氨酯泡沫，已用作防止噪音或振动的过滤器、用作水培(hydroponics)的过滤器，以及用作车辆的空气过滤器等。通常，通过使用用于制造软块状泡沫的生产线来制备所用的聚氨酯过滤器泡沫。但是，因为过滤器泡沫具有比普通软泡沫更大的孔以及更厚的孔壁，所以要通过在起泡之后利用热来使过滤器泡沫经受网状化(reticulation)工艺。
图1示意性地示出了使用用于制造软块状泡沫的生产线来制备过滤器泡沫的工艺。
根据一般的方法，通过将一类多元醇和一类异氰酸酯(例如甲苯二异氰酸酯)注入制造块状泡沫的生产线来制备泡沫。所制备的泡沫是具有致密均匀的孔结构的软块状泡沫，而其渗透性不足以使其用作过滤器泡沫。为了增强氨基甲酸乙酯泡沫的渗透性，需要尺寸尽可能地大并100％开放的孔。但是，当孔的尺寸很大并且在泡沫开放时大量的气体同时排出的时候，坍塌的可能性增加。本领域技术人员了解的是过滤器泡沫在相关的技术中以非开放的状态制得，然后使其经受成膜工艺以制备大孔开口。此处，因为在封闭的孔结构中形成大孔不是常规的制备工艺，所以会出现各种缺陷例如泡沫在起泡过程中的坍塌以及混合的缺陷。
公开于该背景部分的以上信息仅仅旨在增加对本发明的背景的理解，因而其可包含不构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术的信息。
发明内容
本发明致力于解决与现有技术相关联的上述问题。
本发明的一方面是提供聚氨酯过滤器泡沫，所述聚氨酯过滤器泡沫提供所需的密度、硬度和渗透性以制备软聚氨酯泡沫。
在另一方面，本发明提供通过使(A)聚醚多元醇和(B)二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)起泡而制得的聚氨酯过滤器泡沫。
(A)聚醚多元醇是包含以下的多元醇树脂混合物：(A-1)约10至40wt％的双官能聚醚多元醇，其具有约0至100mg KOH/g的羟基值；(A-2)约10至50wt％的三官能聚醚多元醇，其加聚有烯化氧，并且具有约20至100mg KOH/g的羟基值；以及(A-3)约10至50wt％的六官能聚醚多元醇，其具有约50至100mg KOH/g的羟基值。
此外，(B)二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)是包含以下的异氰酸酯混合物：(B-1)约10至80wt％的MDI单体；(B-2)约0.1至20wt％的碳化二亚胺改性MDI，其具有约250至350g/mol的重均分子量；(B-3)约10至50wt％的聚合MDI，其具有约300至400g/mol的重均分子量；以及(B-4)约0.1至50wt％的MDI预聚物，其具有约500至1000g/mol的重均分子量，其通过使MDI单体和聚醚多元醇预聚合而制得。
在一个实施方案中，本发明的聚氨酯过滤器泡沫可具有约40至65kg/m3的由MS257-06测得的表观密度，约10至25kgf/314cm2的ILD25％硬度，以及约200至500L/min的渗透性。
在另一实施方案中，本发明的聚氨酯过滤器泡沫可应用于空气净化。
本发明的聚氨酯过滤器泡沫具有十分优良的渗透性(例如符合要求的或所期望的渗透性)，而且仅使用起泡工艺而制得，并不包括网状化工艺。
进一步地，通过省略网状化工艺，设备成本以及依据高热处理的气体爆炸风险得以降低。还减少了因在聚氨酯过滤器泡沫中残留的燃烧材料而产生的坏气味。
因为本发明的聚氨酯过滤器泡沫通过改变原材料组合物而控制孔的尺寸和规则，所以相较于在相关技术中的泡沫，其生产稳定性得以改进。此外，整体失误率下降。
本发明的其它方面和优选的实施方案在下文中讨论。
应当理解，此处所使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语一般包括机动车辆，例如包括运动型多用途车辆(SUV)、大客车、卡车、各种商用车辆的乘用车辆，包括各种舟艇、船舶的船只，航空器等等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、可插式混合动力电动车辆、氢动力车辆以及其它替代性燃料车辆(例如源于非石油的能源的燃料)。正如此处所指代的那样，混合动力车辆是具有两个或更多个动力源的车辆，例如具有汽油动力和电力的车辆。
附图说明
现在将参考在附图中示出的特定示例性实施方案来详细描述本发明的上述和其它特性，所述示例性实施方案在下文中给出仅是为示例性说明，因而并不限制本发明。
图1示意性示出了使用用于制造软块状泡沫的生产线来制备过滤器泡沫的工艺。
图2是描述使用根据本发明的用于制造聚氨酯过滤器泡沫的生产线来制备过滤器泡沫的方法的示意图。
图3A、3B和3C是在由本发明的制备方法所制得的聚氨酯泡沫(图3A)和由相关技术中的制备方法所制得的聚氨酯泡沫(图3B和图3C)之间比较孔的形状和尺寸的电子显微图。图3A示出实施例1中制备的聚氨酯泡沫的电子显微图。图3B和图3C是比较例5中制备的聚氨酯泡沫的电子显微图。
应当了解，附图并不必须是按比例绘制的，其示出了某种程度上简化表示的说明本发明基本原理的各个优选特征。在此所公开的本发明的特定的设计特征，包括例如特定的尺寸、定向、定位和形状，将部分地由特定目的的应用和使用环境所确定。
在附图中，在贯穿附图的多幅图形中，附图标记指代本发明的相同或等同的部件。
具体实施方式
现在将具体参考本发明的各个实施方案，在附图中和以下的描述中示出了这些实施方案的示例。虽然本发明与示例性实施方案相结合进行描述，但是应当了解，本说明书并非旨在将本发明限制为那些示例性实施方案。相反，本发明旨在不但覆盖这些示例性实施方案，而且覆盖可以被包括在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围之内的各种替换、修改、等效形式以及其它实施方案。
本发明的聚氨酯过滤器泡沫特别地配置多元醇和异氰酸酯的组合物以控制聚氨酯泡沫的孔尺寸或开放结构。
为了用作过滤器泡沫，氨基甲酸乙酯泡沫需要优良的渗透性，并因此需要具有大孔尺寸和开放结构的开孔。但是，当孔的尺寸增加时，在使泡沫开放时坍塌的可能性高。基于该原因，在相关技术中制备过滤器泡沫的方法中，在制成非开放的大孔之后，为了保证渗透性，还要进行网状化工艺。与仅具有大孔相反，在本发明的聚氨酯过滤器泡沫中，为了生产稳定性，在使泡沫的开放性最大化的范围下一起形成小孔和大孔。
本发明的聚氨酯过滤器泡沫通过使(A)聚醚多元醇、(B)二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)和一般的发泡添加剂起泡而制得。过滤器泡沫包含孔，所述孔具有尽可能大的尺寸并且充分开放以使得大孔和小孔同时存在。通过调整能够影响泡沫的孔尺寸和开放性的因素即原材料的分子量、官能团的数量、交联密度、反应热以及催化剂平衡来获得这些特征或特性。根据本发明用于制备聚氨酯过滤器泡沫的成分将在下文详细描述。
(A)聚醚多元醇
在本发明中所用的多元醇能够包含具有官能团、分子量、PO/EO添加含量和序列的各种聚醚多元醇。在制备聚氨酯泡沫的工艺中，官能团的数量、分子量、EO的含量、位置等是影响孔的尺寸和泡沫的结构的因素。例如，当氨基甲酸乙酯反应速度增加或在所用原材料之间的兼容性良好时，孔的尺寸倾向于减小。当多元醇的官能团数量增加以及分子量减小时，反应速度增加。当添加至多元醇末端的环氧乙烷(EO)含量增加时，反应性增强。因此，在本发明中，在起泡过程中能够将双官能聚醚多元醇、三官能聚醚多元醇和六官能聚醚多元醇混合并用以在控制孔尺寸和开放性的同时在结构上保持稳定而无坍塌。
在本发明的一些实施方案中，使用包含以下的多元醇树脂混合物：(A-1)约10至40wt％(例如约10wt％，15、20、25、30、35或约40wt％)的双官能聚醚多元醇；(A-2)约10至50wt％(例如约10wt％，15、20、25、30、35、40、45或约50wt％)的三官能聚醚多元醇；以及(A-3)约10至50wt％(例如约10wt％，15、20、25、30、35、40、45或约50wt％)的六官能聚醚多元醇。
(A-1)双官能聚醚多元醇是具有两个羟基和20至100mg KOH/g羟基值的聚醚多元醇。在该情况中，当羟基值小于20mg KOH/g时，泡沫可因极低的反应性、过度的开孔等而坍塌，反之当羟基值大于100mg KOH/g时，会出现以下问题，例如快速的反应性、封闭孔的产生以及硬度的增加。优选地，双官能聚醚多元醇可为环氧乙烷(EO)或环氧丙烷(PO)基团添加至分子链中间或末端的聚醚多元醇。可通过加聚EO和/或PO来制备和使用双官能聚醚多元醇，所述加聚EO和/或PO通过将二元醇例如双丙甘醇(DPG)、二甘醇(DEG)和单乙二醇(monoethylene glycol)(MEG)用作起始材料来进行。
双官能聚醚多元醇可以以约10至约40wt％(例如约10wt％，15、20、25、30、35或约40wt％)的范围包含在多元醇中。在偏离所述含量范围的范围中，不能制得具有所需硬度和弹性的过滤器泡沫，而且破坏了整个泡沫生成平衡。
(A-2)三官能聚醚多元醇是具有三个羟基和约20至100mg KOH/g(例如约20、30、40、50、60、70、80、90或约100mg KOH/g)羟基值的聚醚多元醇。在该情况中，当羟基值小于20mg KOH/g时，泡沫可因极低的反应性、过度的开孔等而坍塌，反之当羟基值大于100mgKOH/g时，会出现以下问题，例如快速的反应性、封闭孔的产生以及硬度的增加。在一些实施方案中，三官能聚醚多元醇可为环氧乙烷(EO)或环氧丙烷(PO)基团添加至分子链中间或末端的聚醚多元醇。在某些实施方案中，环氧丙烷(PO)基团添加至分子链中间而环氧乙烷(EO)基团添加至末端的三官能聚醚多元醇可迅速地诱导氨基甲酸乙酯反应性。可通过加聚EO和/或PO来制备和使用三官能聚醚多元醇，所述加聚EO和/或PO通过将三元醇例如甘油和三羟甲基丙烷用作起始材料来进行。
三官能聚醚多元醇可以以约10至50wt％(例如约10wt％，15、20、25、30、35、40、45或约50wt％)的范围包含在多元醇中。当三官能聚醚多元醇在多元醇成分中的含量小于10wt％时，不能预期得到如过滤器泡沫所需的弹性效果，而当其含量大于50wt％时，氨基甲酸乙酯泡沫非常稳定从而妨碍大孔的形成。
(A-3)六官能聚醚多元醇是具有六个羟基官能团和约50至100mg KOH/g(例如约50、60、70、80、90或约100mg KOH/g)羟基值的聚醚多元醇。在该情况中，当羟基值小于50mgKOH/g时，泡沫可因极低的反应性、过度的开孔等而坍塌，反之当羟基值大于100mg KOH/g时，会出现以下问题，例如快速的反应性、封闭孔的产生以及硬度的增加。可通过加聚EO和/或PO来制备和使用六官能聚醚多元醇，所述加聚EO和/或PO通过将六元醇例如山梨醇用作起始材料来进行。
六官能聚醚多元醇可以以10至50wt％(例如约10wt％，15、20、25、30、35、40、45或约50wt％)的范围包含在多元醇中。当六官能聚醚多元醇在多元醇成分中的含量小于10wt％时，在起泡过程中不能有效地防止孔的坍塌现象，而当含量大于50wt％时，存在泡沫的硬度过度增加的问题。
(B)二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)
在本发明中，使用包含MDI预聚物的异氰酸酯混合物，所述MDI预聚物通过使(B-1)二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)单体、(B-2)碳化二亚胺改性MDI、(B-3)聚合MDI和(B-4)MDI单体以及多元醇预聚合而制得。
如上所述，为了兼具大孔和小孔，能够将各类多元醇和异氰酸酯混合并使用，所述各类多元醇具有各种各样的反应性和反应选择性。
(B-1)二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)单体在二异氰酸酯成分中具有最快的反应速度。
MDI单体可以以约10至80wt％(例如约10、20、30、40、50、60、70或约80wt％)的范围包含在异氰酸酯中。MDI单体在异氰酸酯成分中是最短的分子，其具有快速的反应性，当其含量小于10wt％时，初始反应性不足并因此由于整体反应减慢而难以产生具有所需形状的泡沫。此外，当MDI单体的含量大于80wt％时，可因过多的热而在泡沫产生过程中出现坍塌。
(B-2)碳化二亚胺改性MDI通过使碳化二亚胺和MDI单体聚合而制得，其重均分子量为约250至300g/mol(例如约250、255、260、265、270、275、280、285、290、295、或约300g/mol)。碳化二亚胺在改性的MDI中的含量可在约4至10wt％(例如约4wt％，5、6、7、8、9或约10wt％)的范围中。
碳化二亚胺改性MDI可以以约0.1至20wt％(例如约0.1wt％，0.5、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19或约20wt％)的范围包含在异氰酸酯中。碳化二亚胺改性MDI用于当在冬季期间温度下降至冰点以下时防止冻结现象，其相较于其它的异氰酸酯成分是昂贵的原材料，因而会限制其使用量。因此，既然在夏季期间不会有冻结，所以如果有必要则可适当地减少使用量。
(B-3)聚合MDI使用使得具有各种各样的官能团数量和分子量的多种MDI混合的聚合MDI，并优选使用重均分子量为300至400g/mol(例如约300g/mol，310、320、330、340、350、360、370、380、390或约400g/mol)的聚合MDI。
聚合MDI可以以约10至50wt％(例如约10wt％，15、20、25、30、35、40、45或约50wt％)的范围包含在异氰酸酯中。当聚合MDI在异氰酸酯成分中的含量小于10wt％时，不会获得所需的交联密度，而当含量大于50wt％时，形成大量的封闭孔并因此难以使泡沫开放。
(B-4)MDI预聚物通过使MDI单体和多元醇预聚合而制得，其重均分子量为250至1000g/mol(例如约250、300、350、400、450、500、550、600、650、700、750、800、850、900、950、960、970、980、990或约1000g/mol)。在该情况中，用于制备预聚物的多元醇使用在上述多元醇中的具有20至100mg KOH/g羟基值以及双官能团或三官能团的多元醇，而可将六官能多元醇排除在外，因为其可快速地增加黏度。MDI预聚物对控制聚氨酯反应速度和控制起泡工艺中的热起着重要的作用。
MDI预聚物可以以约0.1至50wt％(例如约0.1wt％，0.5、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、25、30、35、40、45或约50wt％)的范围包含在异氰酸酯中。预聚物大于50wt％的用法对制备所需的泡沫具有不利的影响，这是因为除了增加成本之外，其还使黏度增加、热量减少等。
在本发明中，以(A)聚醚多元醇的100重量份计，以约40至70重量份(例如约40、45、50、55、60、65或约70重量份)的范围使用(B)异氰酸酯。异氰酸酯的混合比率根据所需产品的密度、硬度、弹性等而变化。
(C)添加剂
在本发明中，可将用于形成一般的聚氨酯泡沫的添加剂包含在内。
在本发明的组合物中所含的添加剂可包含选自以下的至少一种：扩链剂，交联剂，表面活性剂，发泡剂，催化剂，开孔剂，以及热稳定剂。可以以适当地选自以下的范围包含添加剂：0.001至20重量份(例如约0.001、0.005、0.01、0.05、0.1、0.5、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19或约20重量份)，优选0.01至10重量份(例如约0.01、0.02、0.03、0.04、0.05、0.06、0.07、0.08、0.09、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1、2、3、4、5、6、7、8、9或约10重量份)，以多元醇的100重量份计。
将在下文详细描述可包含在本发明的聚氨酯泡沫组合物中的添加剂成分。
扩链剂和交联剂用于交联以使得聚氨酯泡沫不坍塌，并用于通过利用高发热值来使泡沫开放。
扩链剂是在聚氨酯合成领域中通常使用的多元醇化合物，其可包含，例如：直链脂肪族二醇，例如乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇和新戊二醇；脂环族二醇，例如1,4-环己烷二甲醇、氢化双酚A和三环癸烷二甲醇；芳香族二醇，例如双酚A、亚二甲苯基二醇和氢醌二乙基乙醚；(聚)醚二醇，例如二甘醇、三甘醇、聚乙二醇、聚丙二醇、聚三亚甲基乙二醇和聚四甲撑二醇；多元醇，例如三羟甲基丙烷、三羟甲基乙烷、甘油、己烷三醇、季戊四醇和山梨醇；聚酯多元醇，例如聚乙烯己二酸酯和聚四亚甲基己二酸酯；聚己酸内酯多元醇；聚碳酸酯多元醇；聚丁二烯多元醇；以及蓖麻油。扩链剂可使用一种或两种或更多种混合物。扩链剂可使用1至10重量份(例如约1、2、3、4、5、6、7、8、9或10重量份)，以多元醇的100重量份计。
交联剂可包含作为有机过氧化物的二烷基过氧化物、过氧化缩酮、过氧化酯、过氧化单碳酸酯(peroxy monocarbonate)、二丙烯过氧化物、过氧化二碳酸酯、氢过氧化物、酮过氧化物、二枯基过氧化物、双-(2-叔丁基过氧乙丙基苯)等。交联剂可使用1至10重量份(例如约1、2、3、4、5、6、7、8、9或10重量份)，以多元醇的100重量份计。
表面活性剂防止在孔于聚氨酯泡沫中形成时所产生的孔被结合或破坏，并用于控制形成具有均匀的形状和尺寸的孔。表面活性剂通常在现有技术中使用，其在本发明中并不是特别地受到限定，但是会一般使用基于硅的表面活性剂。硅表面活性剂可为选自聚硅氧烷和其衍生物的一种或更多种，并且特别地，可为聚亚烷基氧化甲基硅氧烷共聚物。表面活性剂可使用0.01至5重量份(例如约0.01、0.02、0.03、0.04、0.05、0.06、0.07、0.08、0.09、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1、2、3、4或约5重量份)，优选0.1至3重量份(例如约0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1、1.3、1.5、1.7、2、2.2、2.5、2.8、2.9或约3重量份)，以多元醇的100重量份计。在该情况中，当表面活性剂的使用量太小时，存在泡沫的形成不均匀的问题，而当使用量太大时，会出现泡沫收缩问题以及阻燃剂特性下降的致命问题。
发泡剂可通过考虑泡沫所需的各种性能来适当地选择和使用已知的发泡剂成分，所述发泡剂成分长期用作用于软聚氨酯泡沫主体的组合物。作为发泡剂，可代表性地使用的是水，此外，还可使用选自亚甲基氯、正丁烷、异丁烷、正戊烷、异戊烷、二乙醚、丙酮、二氧化碳等的至少一种。可根据已知的使用方法以及所需泡沫的密度或其它特性来选择和使用这些发泡剂。因此，在本发明中，发泡剂的使用量不受特别限定，但是如果进行限定，则以多元醇的100重量份计，可在1至5重量份(例如约1、2、3、4或5重量份)的范围内使用发泡剂。
催化剂用于促进在多元醇和异氰酸酯化合物之间的反应。催化剂可使用选自以下的至少一种：胺催化剂，例如三乙撑二胺、三乙基胺、N-甲基吗啉和N-乙基吗啉；以及有机锡催化剂，例如辛酸亚锡和二月桂酸二丁基锡(DBTDL)。以多元醇的100重量份计，可以以0.01至10重量份(例如约0.01、0.02、0.03、0.04、0.05、0.06、0.07、0.08、0.09、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1、2、3、4、5、6、7、8、9或约10重量份)，优选0.5至5重量份(0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.1、4.5、4.7、4.9或约5重量份)使用催化剂。当催化剂的使用量太小时，将延缓反应并出现固化的缺陷，而当含量太大时，会在泡沫中出现收缩和裂纹。
开孔剂可使用聚醚多元醇。开孔剂特别地通过使环氧乙烷(EO)和环氧丙烷(PO)加聚而获得，其可使用EO:PO的重量比率为50-80:20-50wt％、重均分子量为3000至8000g/mol、OH值为1至10mg KOH/g的聚醚多元醇。在一些实施方案中，EO:PO的重量比率为50wt％至80wt％的EO比20wt％至50wt％的PO。开孔剂可使用0.1至5重量份(例如约0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.1、4.5、4.7、4.9或约5重量份)，以多元醇的100重量份计。在该情况中，当开孔剂的使用量太小时，泡沫将收缩并因此而无法维持形状，而当使用量太大时，会出现诸如泡沫的坍塌和裂纹的问题。
添加用于防止降解的抗氧化剂。作为抗氧化剂，可以添加叔丁基羟基甲苯(BHT)、季戊四醇-四-3-(3,5-二-叔丁基-4-羟苯基)丙酸酯、十八烷基-3-(3,5-双-叔丁基-4-羟苯基)丙酸酯、乙基己基磷酸酯、三(壬基苯基)亚磷酸酯、4,4’-双-α,α’-二甲基苄基二苯基胺、2-叔丁基-4-乙基苯酚、2,6-二-叔丁基-4-乙基苯酚等。抗氧化剂可使用一种或两种混合物。以多元醇的100重量份计，可以以1至10重量份(例如约1、2、3、4、5、6、7、8、9或10重量份)，优选1至3重量份的范围使用抗氧化剂。此外，可将在聚氨酯泡沫的制造领域中通常使用的添加剂包含在内。
本发明提供通过使上述泡沫组合物起泡而制得的聚氨酯过滤器泡沫。包含聚氨酯过滤器泡沫的过滤器的性能包括但并非受限于以下：约40至65kg/m3(例如约40、45、50、55、60或约65kg/m3)的由MS257-06测得的表观密度，约10至25kgf/314cm2(例如约10kgf/314cm2，11、12、13、14、15、16、17、18、20、21、22、23、24或约25kgf/314cm2)的ILD 25％硬度，以及约200至500L/min(例如约200L/min，225、250、275、300、325、350、375、400、425、450、475或约500L/min)的渗透性。
因此，在本发明中所提供的聚氨酯过滤器泡沫可用于空气净化，具体地，可将其作为车辆空气过滤器应用。
将基于以下的实施例对上述的本发明进行更详细的描述，而本发明绝不受限于以下的实施例。
实施例
制备实施例1：异氰酸酯混合物的制备
通过将(B-1)60wt％的MDI单体、(B-2)10wt％的具有重均分子量300g/mol的碳化二亚胺改性MDI、(B-3)20wt％的具有重均分子量350g/mol的聚合MDI、以及(B-4)10wt％的具有重均分子量500g/mol的MDI预聚物混合而制得异氰酸酯混合物。
实施例1至3以及比较例1至3
通过使用如在图2中示出的制造设备来制得聚氨酯过滤器泡沫试样。
详细而言，根据在下表1中示出的组合物和含量比率将多元醇、扩链剂、交联剂、发泡剂、催化剂、开孔剂、硅氧烷表面活性剂和热稳定剂混合，而且以3000rpm的搅拌速度将它们充分混合1至3分钟以制备多元醇树脂混合物。添加以多元醇树脂混合物的100重量份计的在制备实施例中所制备的异氰酸酯混合物，并以3000rpm的搅拌速度将其搅拌7至10秒以制备样品。聚氨酯膜以正方形在250mm×250mm的方盒模具上展开，并在其上灌注样品，然后在室温状态下进行固化。
分别测定所制备的氨基甲酸乙酯泡沫的表观密度(MS257-06)、ILD 25％硬度(MS257-06)、渗透性(MS257-06)、阻燃性(MS300-08)和气味(MS300-34)，并且其结果在下表1中示出。
比较例4
通过与实施例1相同的方法，根据在下表1中示出的组合物和含量比率将多元醇、扩链剂、交联剂、发泡剂、催化剂、开孔剂、硅氧烷表面活性剂和热稳定剂混合，而且以3000rpm的搅拌速度将它们充分混合1至3分钟以制备多元醇树脂混合物。
添加以多元醇树脂混合物的100重量份计的43.1重量份甲苯二异氰酸酯(TDI)，并以3000rpm的搅拌速度将其搅拌7至10秒以制备样品。此外，通过与实施例1相同的方法制得氨基甲酸乙酯泡沫试样，然后测定其性能，结果在下表1中示出。
比较例5
通过使用如在图1中示出的制造设备来制得聚氨酯过滤器泡沫试样。
详细而言，根据在下表1中示出的组合物和含量比率将多元醇、扩链剂、交联剂、发泡剂、催化剂、开孔剂、硅氧烷表面活性剂和热稳定剂混合，而且以3000rpm的搅拌速度将它们充分混合1至3分钟以制备多元醇树脂混合物。添加以多元醇树脂混合物的100重量份计的43.1重量份甲苯二异氰酸酯(TDI)，并以3000rpm的搅拌速度将其搅拌7至10秒以制备样品。聚氨酯膜以正方形在250mm×250mm的方盒模具上展开，并在其上灌注样品，然后在室温状态下进行固化。其后，还进行网状化工艺。此外，在制备的氨基甲酸乙酯泡沫试样中，通过实施例1的方法测定其性能，在下表1中示出。
[多元醇树脂混合物的使用成分]
(A)聚醚多元醇
(A-1)双官能聚醚多元醇，其中羟基值为56mg KOH/g，并且EO封于末端。
(A-2)三官能聚醚多元醇，其中羟基值为26mg KOH/g，PO添加于中间，并且EO封于末端。
(A-3)六官能聚醚多元醇，其中羟基值为56mg KOH/g。
(C)添加剂
(C-1)扩链剂：1,4-丁二醇(C-2)交联剂：甘油
(C-3)发泡剂：水(C-4)催化剂：基于胺的催化剂
(C-5)开孔剂：添加EO的聚醚多元醇
(C-6)表面活性剂：聚硅氧烷
(C-7)热稳定剂：基于苯酚的抗氧化剂
(C-8)阻燃剂：氧膦基烷基磷酸酯
[表1]
Figure BDA0001193149930000131
根据表1中的结果，在根据本发明实施例1至3中的软氨基甲酸乙酯过滤器泡沫具有多孔的开孔结构，而无额外进行网状化工艺。这些软氨基甲酸乙酯过滤器泡沫具有以下的性能：表观密度40至65kg/m3，ILD 25％硬度10至25kgf/314cm2，以及渗透性200至500L/min。此外，根据实施例1至3，可以看出虽然没有添加单独的阻燃剂，但是泡沫本身的阻燃性得以确保。此外，根据实施例1至3，还可以看出泡沫的硬度随着双官能多元醇在多元醇成分中的含量增加而减小。
另一方面，比较例1是包含大量开孔剂的示例，可以看出其出现坍塌现象而且未形成泡沫。比较例2是没有开孔剂的示例，其具有不适于作为过滤器泡沫而应用的渗透性。
比较例3是将三官能聚醚多元醇用作多元醇成分的示例，可以看出其不满足作为过滤器泡沫所需的性能。
比较例4和比较例5是使用双官能聚醚多元醇和三官能聚醚多元醇以及甲苯二异氰酸酯(TDI)的示例，并且比较例5是进行额外的网状化工艺的示例。在比较例4中，渗透性明显不好。在比较例5中，通过进行行额外的网状化工艺能够充分确保渗透性，但是由燃烧成分的残留物产生出气味。
在图3A、图3B和图3C中，示出实施例1中制备的聚氨酯泡沫(图3A)和比较例5(图3B和图3C)中制备的聚氨酯泡沫的电子显微图。
可以看出实施例1中制备的聚氨酯泡沫具有尺寸不规则的开孔(图3A)。在比较例5中，在起泡过程中制备的泡沫具有封闭的孔结构(图3B)，而在进行网状化工艺之后泡沫具有开孔结构(图3C)。
根据这些结果，可以看出特别地配置多元醇和异氰酸酯的组合物，并因此能够在无需额外进行网状化工艺下仅通过起泡过程来充分确保渗透性，减少气味，以及能够应用具有确保的阻燃性和各种硬度的泡沫。
已参考优选的实施方案对本发明进行详细的描述。但是，本领域技术人员将理解的是可以对这些实施方案进行改变而不脱离本发明的原理和精神，本发明的范围由所附权利要求及它们的等同形式所限定。

Claims (7)

1.一种聚氨酯过滤器泡沫，其通过使A）聚醚多元醇和B）二苯基甲烷二异氰酸酯MDI起泡而制得，其中
A）聚醚多元醇是包含以下的多元醇树脂混合物：
A-1）双官能聚醚多元醇，其具有20至100 mg KOH/g的羟基值；
A-2）三官能聚醚多元醇，其具有20至100 mg KOH/g的羟基值；以及
A-3）六官能聚醚多元醇，其具有50至100 mg KOH/g的羟基值，以及
B）二苯基甲烷二异氰酸酯MDI是包含以下的异氰酸酯混合物：
B-1）MDI单体；
B-2）碳化二亚胺改性MDI，其具有250至350 g/mol的重均分子量；
B-3）聚合MDI，其具有300至400 g/mol 的重均分子量；以及
B-4）MDI预聚物，其具有250至1000 g/mol 的重均分子量，其通过使MDI单体和聚醚多元醇预聚合而制得；
其中，所述A-1）双官能聚醚多元醇以A）聚醚多元醇的重量计为10至40wt%，
所述A-2）三官能聚醚多元醇以A）聚醚多元醇的重量计为10至50wt%，
所述A-3）六官能聚醚多元醇以A）聚醚多元醇的重量计为10至50wt%，
所述B-1）MDI单体以B）二苯基甲烷二异氰酸酯MDI的重量计为10至80wt%，
所述B-2）碳化二亚胺改性MDI以B）二苯基甲烷二异氰酸酯MDI的重量计为0.1至20wt%，
所述B-3）聚合MDI以B）二苯基甲烷二异氰酸酯MDI的重量计为10至50wt%，
所述B-4）MDI预聚物以B）二苯基甲烷二异氰酸酯MDI的重量计为0.1至50wt%，
其中由MS257-06测得的表观密度为40至65kg/m3，ILD 25%硬度为10至25 kgf/314cm2，以及渗透性为200至500 L/min。
2.根据权利要求1所述的聚氨酯过滤器泡沫，其中以A）聚醚多元醇的100重量份计，以40至70重量份包含B）二苯基甲烷二异氰酸酯MDI。
3.根据权利要求1所述的聚氨酯过滤器泡沫，其中A-1）双官能聚醚多元醇通过将环氧乙烷EO或环氧丙烷PO基团添加至分子链的中间或末端来制得。
4.根据权利要求1所述的聚氨酯过滤器泡沫，其中A-1）双官能聚醚多元醇通过使环氧乙烷EO、环氧丙烷PO或者环氧乙烷EO和环氧丙烷PO两者都添加至烷撑二醇并聚合来制得，所述烷撑二醇选自双丙甘醇DPG、二甘醇DEG和单乙二醇MEG。
5.根据权利要求1所述的聚氨酯过滤器泡沫，其中A-2）三官能聚醚多元醇通过使环氧乙烷EO、环氧丙烷PO或者环氧乙烷EO和环氧丙烷PO两者都添加至多元醇并聚合来制得，所述多元醇选自甘油和三羟甲基丙烷。
6.根据权利要求1所述的聚氨酯过滤器泡沫，其中A-3）六官能聚醚多元醇通过使环氧乙烷EO、环氧丙烷PO或者环氧乙烷EO和环氧丙烷PO两者都添加至山梨醇并聚合来制得。
7.根据权利要求1所述的聚氨酯过滤器泡沫，其中所述聚氨酯过滤器泡沫应用于空气净化。
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