CN111247188B

CN111247188B - 聚氨基甲酸酯泡沫系统

Info

Publication number: CN111247188B
Application number: CN201880068727.XA
Authority: CN
Inventors: S·C·E·格拉西妮; A·J·伯奇; K·奥斯瓦德
Original assignee: Dow Global Technologies LLC
Current assignee: Dow Global Technologies LLC
Priority date: 2017-11-10
Filing date: 2018-10-17
Publication date: 2022-06-07
Anticipated expiration: 2038-10-17
Also published as: BR112020008298A2; CN111247188A; WO2019094157A1; US20210017324A1; JP2021502431A; KR20200079522A; EP3707184A1; JP7286636B2

Abstract

一种反应性聚氨基甲酸酯泡沫形成组合物，其包括：(I)含异氰酸酯材料；和(II)以下的含多元醇的掺合物：(a)至少一种自催化多元醇；(b)至少一种接枝多元醇；(c)至少一种反应性聚醚多元醇；(d)至少一种反应性催化剂；(e)至少一种表面活性剂；和(f)水；和一种用于制备以上所述泡沫形成组合物的方法。

Description

聚氨基甲酸酯泡沫系统

相关申请

本申请要求2017年11月10日申请的美国临时申请第62/584,167号的权益。

技术领域

本发明涉及一种现场发泡聚氨基甲酸酯泡沫系统和由这类系统制备泡沫的方法。

背景技术

柔性聚氨基甲酸酯泡沫为公认的商业制品；且已知各种聚氨基甲酸酯泡沫系统用于产生用于广泛多种商业应用的柔性聚氨基甲酸酯泡沫，例如在缓冲、座椅、床上用品、家具、运输内饰、地毯衬垫和包装应用中。一般来说，多元醇、聚异氰酸酯、催化剂和/或其它添加剂的反应混合物用于制备泡沫形成聚氨基甲酸酯反应混合物组合物，所述组合物继而可用于产生柔性聚氨基甲酸酯泡沫。然而，用于制备聚氨基甲酸酯泡沫的异氰酸酯化合物和羟基化合物的组成特征方面存在巨大差异；且当异氰酸酯化合物的异氰酸酯基与羟基化合物的羟基反应以形成氨基甲酸酯键时，可产生大量的聚氨基甲酸酯泡沫结构和性能概况。硬质泡沫、柔性泡沫和声学低密度泡沫为工业中产生的泡沫类型的一些实例。

在一些泡沫系统中，系统中使用的化合物的浓度即使有微小变化，也可提供具有不同结构和不同性能的泡沫系统。在其它泡沫系统中，泡沫系统中使用的特定组分的变化还可提供不同的泡沫产物，对于所需应用，所述泡沫产物可能或可能不会充分发挥作用充分执行。因此，并非所有泡沫系统化合物或泡沫系统化合物的剂量在为特定类型的应用提供可加工泡沫系统或提供具有足够特性的泡沫产物方面表现相似。

举例来说，EP203971381公开胺引发的自催化多元醇制得的泡沫。在某些情况下，以自催化多元醇取代不同的自催化多元醇可改变泡沫系统的性能。已出人意料地发现并非所有自催化多元醇在提供可加工泡沫系统或提供具有足够特性的泡沫产物方面表现相似。

由Grassini等人于2017年1月23日申请的名称为“柔性聚氨基甲酸酯泡沫和其制造方法(Flexible Polyurethane Foam and Process to Make)”的第62/449234号美国临时专利申请(代理人案号80240)公开一种弹性聚氨基甲酸酯泡沫产物，所述产物在各种异氰酸酯指数下的压缩永久变形方面展现出极小变化。上文专利申请进一步公开在泡沫系统中使用自催化多元醇与胺类氨基甲酸酯胶凝催化剂(例如RZETA^TM(购自东曹株式会社(Tosoh Corporation)的1，4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷-2-甲醇))的组合来产生较低散发性泡沫产物。

使用以上已知泡沫系统遇到的一些缺点包括例如用已知系统产生的所得泡沫产物未展现出有利的加工特性，如快速反应性和快速脱模，同时仍维持散发行为减少。此外，在泡沫系统中使用较低散发性催化剂制备“现场快速反应性和快速脱模泡沫聚氨基甲酸酯泡沫”具有挑战性，因为相比于用于其它应用的其它聚氨基甲酸酯泡沫系统，此类泡沫系统需要使用大量催化剂。

发明内容

本发明的一个方面涉及一种聚氨基甲酸酯泡沫形成反应混合物组合物或系统，其有利地具有快速反应性、快速脱模，具有良好可加工性，硬度范围广且展现出通过VDA 278(2015)散发测试的减少的散发性。在一个实施例中，本发明的聚氨基甲酸酯泡沫形成反应混合物组合物包括：(I)含有机异氰酸酯材料组分(I)，其包含(α)至少一种聚异氰酸酯化合物和/或(β)含有至少一个异氰酸酯基的至少一种预聚物；和(II)以下的含多元醇的掺合物：(a)至少一种自催化多元醇；(b)至少一种接枝多元醇；(c)至少一种反应性聚醚多元醇；(d)至少一种反应性催化剂；(e)至少一种表面活性剂；和(f)水；一种用于制备以上泡沫形成组合物的方法；和一种由以上聚氨基甲酸酯泡沫形成反应混合物组合物制备的聚氨基甲酸酯泡沫。

本发明的另一方面涉及一种用于制备以上聚氨基甲酸酯泡沫形成反应混合物组合物的方法。在一个实施例中，聚氨基甲酸酯泡沫形成组合物或系统展现出有利的加工特性，如(1)快速脱模时间、(2)良好流动性，和(3)根据VDA278(2015)散发测试的较低散发性。

本发明的再一方面涉及一种由以上聚氨基甲酸酯泡沫形成反应混合物组合物制备的聚氨基甲酸酯泡沫。在一个实施例中，聚氨基甲酸酯泡沫形成组合物适用于经由现场发泡(FIP)方法产生柔性聚氨基甲酸酯泡沫，使得泡沫系统展现出超快速脱模时间(例如，最多约20秒)；且同时使得泡沫系统能够通过VDA278(2015)散发测试且表现出自碎行为(开孔结构)。本发明的柔性聚氨基甲酸酯泡沫可有利地用于填充车辆组件，如头枕和扶手；且由于泡沫为自开放的，所以在泡沫放热冷却后，车辆组件中不会出现所得泡沫收缩。

具体实施方式

本发明提供一种用于产生柔性聚氨基甲酸酯泡沫的聚氨基甲酸酯泡沫系统，所述柔性聚氨基甲酸酯泡沫对于各种应用展现出一组特定的足够可加工性特性。举例来说，泡沫系统的所需泡沫特性或性能可包括(1)快速反应性/快速脱模时间、(2)良好流动性和(3)较低散发性。在本发明的一个实施例中，组分的特定选择、组合和剂量用于形成聚氨基甲酸酯泡沫系统，所述系统展现出上文有益的特性和/或性能，且提供FIP柔性聚氨基甲酸酯泡沫。一般来说，通常需要用于特定汽车应用的泡沫系统展现出散发行为减少，以符合不同OEM散发测试，例如VDA278(2015)，其包括VOC上限最大目标值低于(＜)250μg/g和FOG上限最大目标值＜400μg/g。本发明泡沫有益地符合以上目标。

一般来说，通过将一种或多种多元醇与一种或多种有机异氰酸酯组合来制备本发明的聚氨基甲酸酯泡沫形成反应性组合物。在制备本发明的柔性聚氨基甲酸酯泡沫中，使A侧材料与B侧材料一起反应，其中A侧材料包括至少一种含异氰酸酯组分，通常为(α)至少一种聚异氰酸酯化合物和/或(β)含有至少一个异氰酸酯基的至少一种预聚物(本文组分(I))的掺合物；且B侧材料包括至少一种含多元醇组分，通常为至少一种多元醇、至少一种反应性催化剂、至少一种表面活性剂和水的掺合物(本文组分(II))。在一个广泛的实施例中，本发明包括反应性聚氨基甲酸酯泡沫形成反应混合物组合物或系统，其包括：(I)至少一种或多种含有机异氰酸酯的材料和其它任选的添加剂(A侧材料)；和(II)以下的含多元醇的掺合物：(a)至少一种或多种自催化多元醇；(b)至少一种或多种接枝多元醇；(c)至少一种或多种反应性聚醚多元醇；(d)至少一种反应性催化剂；(e)至少一种表面活性剂；和(f)水和其它任选的添加剂(B侧材料)。

在一个说明性实施例中，本发明的聚氨基甲酸酯泡沫系统包括聚氨基甲酸酯泡沫形成反应混合物组合物，其包括：(I)含有至少一个异氰酸酯基的至少一种预聚物；和(II)以下各者的掺合物：(a)约1重量百分比(wt％)到约65wt％的自催化多元醇；(b)约5wt％到约50wt％的至少一种或多种接枝多元醇；(c)约1wt％到约40wt％的至少一种或多种反应性聚醚多元醇；(d)约0.1wt％到约5wt％的至少一种反应性催化剂；；(e)约0.1wt％到约5wt％的表面活性剂；和(f)约1wt％到约15wt％的水。

适用于本发明的含有机异氰酸酯材料组分(I)可包括(α)至少一种聚异氰酸酯化合物和/或(β)含有至少一个异氰酸酯基的至少一种预聚物。举例来说，适用于制备泡沫形成组合物和用于进行制造本发明的泡沫形成组合物的方法的适合有机异氰酸酯组分(I)(α)可包括所属领域中已知用于制备聚氨基甲酸酯泡沫的有机异氰酸酯中的任一种。举例来说，可用于本发明的有机异氰酸酯包括脂肪族、环脂肪族、芳基脂肪族和芳香族异氰酸酯。在一个实施例中，基于成本、可用性和芳香族聚异氰酸酯赋予产物聚氨基甲酸酯的特性，通常优选芳香族异氰酸酯，尤其芳香族聚异氰酸酯。

适用于产生本发明的聚氨基甲酸酯泡沫的芳香族聚异氰酸酯可包括例如芳香族二异氰酸酯，如二异氰酸亚甲基二苯酯(“MDI”)和二异氰酸甲苯酯(“TDI”)，以及其寡聚物或聚合物。适用于本发明的具体示例性聚异氰酸酯包括例如间苯二异氰酸酯；2，4-和2，6-甲苯二异氰酸酯；4，4′、4，2′和2，2′-二苯基甲烷二异氰酸酯；二苯基甲烷二异氰酸酯的各种异构体；MDI与聚合和单体MDI掺合物的掺合物；MDI与TDI的掺合物；六亚甲基-1，6-二异氰酸酯；四亚甲基-1，4-二异氰酸酯；环己烷-1，4-二异氰酸酯；六氢甲苯二异氰酸酯；氢化MDI(H₁₂MDI)；亚萘基-1，5-二异氰酸酯；甲氧苯基-2，4-二异氰酸酯；4，4′-联苯二异氰酸酯；3，3′-二甲氧基-4，4′-联苯基二异氰酸酯；3，3′-二甲基二苯基甲烷-4，4′-二异氰酸酯；4，4′，4″-三苯基甲烷三异氰酸酯；聚亚甲基聚苯基异氰酸酯或其与MDI(聚合MDI)的混合物；氢化聚亚甲基聚苯基异氰酸酯；甲苯-2，4，6-三异氰酸酯；4，4′-二甲基二苯基甲烷-2，2′，5，5′-四异氰酸酯；经缩二脲改性TDI、聚合异氰酸酯、间和对苯二异氰酸酯、氨苯-2，4-二异氰酸酯和二苯醚二异氰酸酯和2，4，4′-三异氰酸酯基二苯醚；上述芳香族异氰酸酯的饱和类似物；其混合物等。

对于适用于本发明的以上聚异氰酸酯，优选为TDI和其衍生物；MDI和其衍生物；和其混合物。举例来说，在一个优选实施例中，适用于本发明的柔性泡沫形成聚氨基甲酸酯的有机异氰酸酯可为2，4-甲苯二异氰酸酯、2，6-甲苯二异氰酸酯，2，4-甲苯二异氰酸酯和2，6-甲苯二异氰酸酯的混合物；2，4′-二苯基甲烷二异氰酸酯、2，2′-二苯基甲烷二异氰酸酯、4，4′-二苯基甲烷二异氰酸酯，2，4′-二苯基甲烷二异氰酸酯、2，2′-二苯基甲烷二异氰酸酯、4，4′-二苯基甲烷二异氰酸酯的混合物；和其混合物。在另一个优选实施例中，适用于本发明的泡沫形成组合物的聚异氰酸酯可包括MDI的衍生物，如经缩二脲改性“液体”MDI产物和聚合MDI，以及TDI的2，4-和2，6-异构体的混合物。

本发明实践中还可使用粗聚异氰酸酯，如通过使甲苯二胺的混合物光气化得到的粗二异氰酸甲苯酯，或通过使粗亚甲基二苯胺光气化得到的粗二苯基甲烷二异氰酸酯。

适用于产生本发明的聚氨基甲酸酯泡沫的脂环聚异氰酸酯可包括例如异佛尔酮二异氰酸酯；环己烷1，4-二异氰酸酯；4，4′-二环己基甲烷二异氰酸酯；和其混合物。

适用于产生本发明的聚氨基甲酸酯泡沫的脂肪族聚异氰酸酯可包括例如亚乙基二异氰酸酯；1，6-六亚甲基二异氰酸酯；和其混合物。

经改性聚异氰酸酯(如经碳化二亚胺改性聚异氰酸酯)也适用于制备本发明的聚氨基甲酸酯泡沫。

适用于本发明的聚异氰酸酯的其它优选实施例包括例如聚合MDI，如VORANATE^TMM229；或TDI异构体与MDI的混合物，其中按混合物的重量计，TDI异构体占约60wt％到约90wt％，且其中按TDI异构体(如VORANATE^TMTM-20)的重量计，2，4-TDI异构体占至少约70wt％。以上VORANATE^TM产品可从陶氏化学公司(The Dow Chemical Company)购得。

适用于制备本发明的泡沫形成组合物的示例性适合预聚物组分(Iβ)可包括通过使多元醇与上述聚异氰酸酯中的任一种反应而衍生的含游离异氰酸酯预聚物。举例来说，可使用MDI或TDI类预聚物，其与本文所述的多元醇中的任一种制备。经异氰酸酯封端预聚物通过使过量聚异氰酸酯与多元醇反应制备，包括其胺化多元醇或亚胺/烯胺或多元胺。本文所述的MDI预聚物中的任一种为本发明中所用的优选异氰酸酯。

在一个实施例中，含有机异氰酸酯材料或其混合物一般来说可具有每分子平均为约1.8或更多异氰酸酯基。在另一实施例中，异氰酸酯官能度可为约1.9到约4，在再一实施例中为约1.9到约3.5，且在又一实施例中为约1.9到约2.7。

可用于本发明的柔性泡沫形成聚氨基甲酸酯组合物中的含异氰酸酯材料的量通常可为足以在一个实施例中提供约60到约125的异氰酸酯指数的量。在另一实施例中，异氰酸酯指数范围可为约70到约115，且在再一实施例中，异氰酸酯指数范围可为约80到约105。“异氰酸酯指数”在本文中意味100乘以调配物中异氰酸酯基与异氰酸酯反应性基团的比率的值。

泡沫形成聚氨基甲酸酯组合物的组分(II)(也称为B侧材料)为包括至少一种多元醇化合物和通常两种或更多种多元醇化合物的组分的掺合物或掺合物。在一个一般实施例中，为制备泡沫形成聚氨基甲酸酯组合物，B侧材料包括含多元醇的掺合物或掺合物，其包括：(a)自催化芳香族多元醇，(b)接枝多元醇，和(c)反应性聚醚多元醇；和其它添加剂(下文详细描述)包括(d)至少一种反应性催化剂；(e)至少一种表面活性剂；和(f)水。

适用于本发明的多元醇掺合物可包括自催化多元醇化合物，例如美国专利第8,957,123号；第7,361,695号；第6,762,274号；第6,924,321号和第9,611,351号；和第WO2015/153316A1号中公开的那些，所有所述专利以其全文引用的方式并入本文中。在一个实施例中，自催化多元醇化合物为含有至少一个叔胺基的多元醇，所述叔胺基具有1到约8，优选约2到约8，更优选约2到约6的官能度，且羟基数为约15到约200。可在本发明中使用的脂肪族或芳香族胺类聚醚多元醇包括由使脂肪族或芳香族胺与一种或多种环氧烷反应制得的那些。

在一个实施例中，适用于本发明方法的自催化多元醇为具有约2到约8范围内的官能度和约15到约200范围内的羟基数的自催化多元醇化合物，其中所述自催化多元醇化合物包括至少一种叔胺基，且所述自催化多元醇是通过烷氧基化至少一种选自由以下组成的组的引发剂分子得到的胺引发的多元醇：3，3′-二氨基-N-甲基二丙胺、2，2′-二氨基-N-甲基二乙胺、2，3-二氨基-N-甲基-乙基-丙胺或其混合物。

在另一个实施例中，适用于本发明方法的自催化多元醇为基于以下式(I)的引发剂的自催化多元醇化合物：

H_mA-(CH₂)_n-N(R)-(CH₂)_p-AH_m 式(I)

其中在式(I)中，n和p独立地为2至6的整数；A在每次出现时独立地为氧、氮或氢，其条件是A中的仅一个可同时为氢；R为C1到C3烷基；且当A是氢时，m等于0，当A为氧时，m等于1，且当A为氮时，m等于2。

在另一个实施例中，适用于本发明方法的自催化多元醇为如美国专利第6,924,321号中所述的自催化多元醇化合物，其以引用的方式并入本文中。自催化多元醇化合物可通过下式(II)的引发剂的烷氧基化得到：

H₂N-(CH₂)_n-N(R)-H 式(II)

其中在式(II)中，n为2到12的整数，且R为C1到C3烷基。

在式(II)的优选实施例中，n可为2到12，优选2到6，且更优选2到4的整数。在另一个优选实施例中，R可为甲基且n可为2到4的整数。式(II)化合物可通过所属领域中已知的标准程序制得。式II化合物的实例包括N-甲基-1，2-乙二胺和N-甲基-1，3-丙二胺。

在本发明的再一实施例中，聚醚多元醇和聚氨基甲酸酯聚合物可使用如WO2015/153316 A1中所述的引发剂组合物来产生，所述文献以引用的方式并入本文中。举例来说，引发剂组合物可为二羟基叔胺与多羟基醇的反应产物。在优选实施例中，用于本发明的二羟基叔胺具有式(III)的以下结构：

其中R1为氢或C1-C6直链或分支链烷基，且R2和R3独立地为C1-C6直链或分支链烷基。在另一个优选实施例中，二羟基叔胺可为N-甲基二乙醇胺(MDEA)。

适用于本发明的适合多羟基醇可包括例如具有2到8个羟基的醇；且可为C2到Ci8烷基、芳基或烷芳基化合物；或其混合物。多羟基醇可为直链、分支链或环状的；或其混合物。在优选实施例中，多羟基醇可为亚甲基二醇(MEG)、二乙二醇(DEG)、甲基丙二醇(MPG)、二丙二醇(DPG)、丙三醇、三羟甲基丙烷(TMP)、季戊四醇和糖，例如蔗糖和山梨糖醇。在再一优选实施例中，多羟基醇可为甘油、二醇、糖或其混合物。

在以下方案(1)中示出的优选引发剂组合物可为MDEA与甘油的反应产物：

方案(I)

在以上方案(I)中，x优选为1到10的整数，且独立地y优选为1到10的整数。

在一个实施例中，二羟基叔胺与多羟基醇的反应产物可包括产物以及部分和/或完全未反应的叔胺和/或多羟基醇的混合物。举例来说，在优选实施例中，除未反应的N-甲基二乙醇胺和/或甘油之外，N-甲基二乙醇胺和甘油的反应还可产生如WO2015/153316 A1中所述的产物的混合物，所述文献以引用的方式并入本文中。

在另一个实施例中，适用于本发明方法的自催化多元醇为含有在多元醇链内的烷基胺或侧接于多元醇链的二烷基氨基的自催化多元醇化合物，其中多元醇链通过使含有烷基氮丙啶或N，N-二烷基缩水甘油基胺的至少一种单体与至少一种环氧烷共聚得到，优选地，胺的烷基或二烷基部分是C1到C3烷基。

适用的芳香族胺类聚醚多元醇包含基于1，2-苯二胺、1，3-苯二胺和1，4-苯二胺；2，3-甲苯二胺、2，4-甲苯二胺、3，4-甲苯二胺和2，6-甲苯二胺(TDA)；4，4′-二氨基二苯基甲烷、2，4′-二氨基二苯基甲烷和2，2′-二氨基二苯基甲烷(DADPM)；和/或聚苯基-聚亚甲基-多胺引发剂的那些；和其混合物。烷氧基化芳香族胺多元醇可含有衍生自引发剂混合物中的其它成分的烷氧基化产物。在大多数情况下，它们含有较低分子量二醇和三醇(如二甘醇、甘油)和/或水的烷氧基化产物。另外，芳香族胺类聚醚多元醇可含有较低分子量的二醇和三醇(如二甘醇、二丙二醇和/或甘油)。芳香族胺类聚醚多元醇(如TDA类聚醚多元醇)和二氨基二苯基甲烷或聚亚甲基聚苯多胺(DADPM)类聚醚多元醇已被描述为用于刚性聚氨基甲酸酯泡沫的适合异氰酸酯反应性化合物(参见，例如EP421269；EP617068和EP708127；WO94/25514美国专利第5,523,333号、第5,523,332号和第5,523,334号)。

用于本发明的TDA类聚醚多元醇通常具有在约350到约810，优选地约350到约470mg KOH/g，更优选地约350到约430mg KOH/g范围内的OH值，且具有约3.7到约4.0，优选地为约3.9的官能度。TDA类聚醚多元醇的分子量通常在约280g/mol到约640g/mol之间。具有以上官能度和OH值范围的TDA类聚醚多元醇为所属领域中众所周知的。可通过将环氧烷(如环氧乙烷和/或环氧丙烷)添加到甲苯二胺的各种异构体(如2，4-TDA、2，6-TDA、2，3-TDA和3，4-TDA)中的一种或多种中得到可用于本发明的TDA类聚醚多元醇。优选地，2，3-和/或3，4-TDA(邻位TDA或邻TDA)可用作引发剂，其中总引发剂的至多约25wt％为间TDA(2，4-和/或2，6-TDA)。邻TDA是纯异构体或其混合物，优选地含有约20wt％至约80wt％的2，3-TDA和约80wt％至约20wt％的3，4-TDA。除以上引发剂之外，其它共引发剂可以按总引发剂的重量计至多约60wt％，且优选地在约5wt％与约10wt％之间的量使用。

适用于本发明的自催化多元醇的范围可取决于所需要的期望反应性概况。通常，一种或多种自催化多元醇存在于B侧材料中，按B侧材料的总重量计，所用的自催化多元醇的总量可等于或大于(≥)约1wt％，优选≥约2wt％，且更优选≥约5wt％。按B侧材料的总重量计，存在于B侧材料中的自催化多元醇化合物的总量可为等于或小于(≤)约65wt％，优选≤约60wt％，且更优选≤约55wt％。在一个优选实施例中，至少一种自催化多元醇的量可为约1wt％到约65wt％。

适用于本发明的组分(b)可为接枝聚醚多元醇，也称为“经改性多元醇”或“PIPA(聚异氰酸酯聚加成)多元醇”或“共聚物多元醇”。此类聚醚多元醇已在现有技术中充分描述，且包括通过一种或多种例如苯乙烯和丙烯腈的乙烯基单体在例如聚醚多元醇的聚合多元醇中的原位聚合，或者通过聚异氰酸酯与如三乙醇胺的氨基或羟基官能化合物在聚合多元醇中的原位反应得到的产物。

根据本发明特别引起关注的经聚合物改性多元醇是通过苯乙烯和/或丙烯腈在聚氧乙烯聚氧丙烯多元醇中的原位聚合得到的产物和通过聚异氰酸酯与氨基或羟基官能化合物(如三乙醇胺)在聚氧乙烯聚氧丙烯多元醇中的原位反应得到的产物。

含有约5％到约50％分散型聚合物的聚氧化烯多元醇是特别有用的。分散型聚合物的颗粒大小优选低于50微米。还可使用这类异氰酸酯反应性组分的混合物。最优选使用不包括伯、仲或叔氮原子的多元醇。

按B侧材料的总重量计，接枝多元醇通常以≥约5wt％，优选≥约10wt％，且更优选≥约15wt％的量存在于B侧材料中。按B侧材料的总重量计，接枝多元醇通常以≤约50wt％，优选≤约45wt％，且更优选≤约40wt％的量存在于B侧材料中。在一个优选实施例中，至少一种接枝多元醇的量可为约5wt％到约50wt％。

B侧材料还可包括一种或多种反应性聚醚多元醇作为组分(c)，包括例如含较高EO多元醇化合物的。举例来说，多元醇掺合物可包括甘油引发的聚醚多元醇。适用于本发明的适合的甘油引发的聚醚多元醇已在现有技术中充分描述且包含环氧烷(例如环氧乙烷和/或环氧丙烷)与具有2到约8，优选约3到约8的官能度和优选约5到约100，更优选约10到约80，且更优选约15到约60的平均羟基数的引发剂的反应产物。对于本发明的柔性聚氨基甲酸酯泡沫的制备特别重要的是官能度≥约3到≤约8的聚醚多元醇和多元醇混合物。优选地，一种或多种多元醇具有约100到约10,000且更优选约200到约8,000的平均分子量。

用于本发明的适合引发剂包含：多元醇，例如乙二醇、二甘醇、丙二醇、二丙二醇、丁二醇、甘油、三羟甲基丙烷、三乙醇胺、季戊四醇、山梨糖醇和蔗糖；多元胺，例如乙二胺、甲苯二胺、二氨基二苯基甲烷和聚亚甲基聚苯多胺；和氨基醇，例如乙醇胺和二乙醇胺；和这类引发剂的混合物。其它适合多元醇包含通过适当比例的二醇和更高官能度的多元醇与多元羧酸缩合得到的聚酯。更进一步适合多元醇包括经羟基封端的聚硫醚、聚酰胺、聚酯酰胺、聚碳酸酯、聚缩醛、聚烯烃、聚硅氧烷和其混合物。更进一步适合异氰酸酯反应性组分包含乙二醇、二甘醇、丙二醇、二丙二醇、丁二醇、甘油、三羟甲基丙烷、乙二胺、乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺和前面提到的其它引发剂。还可使用这类异氰酸酯反应性组分的混合物。在一个优选实施例中，本发明中可使用不包含伯、仲或叔氮原子的多元醇。

对于制备本发明的柔性聚氨基甲酸酯泡沫特别重要的是具有≤约100，优选≤约80且更优选≤约60的羟基数的聚醚多元醇和多元醇混合物。羟基数指示可用于反应的反应性羟基的数目。其表示为相当于一克多元醇的羟基含量的氢氧化钾的毫克数。

对于柔性泡沫的制备特别重要的是环氧烷(例如环氧乙烷和/或环氧丙烷)与每个分子含有2至8个，优选地3至8个活性氢原子的引发剂的反应产物。适合引发剂包括：多元醇，例如乙二醇、二甘醇、丙二醇、二丙二醇、丁二醇、甘油、三羟甲基丙烷、三乙醇胺、季戊四醇和山梨糖醇；多胺，例如乙二胺、甲苯二胺、二氨基二苯基甲烷和聚亚甲基聚苯多胺；和氨基醇，例如乙醇胺和二乙醇胺；和这类引发剂的混合物。其它适合多元醇包含通过适当比例的二醇和更高官能度的多元醇与多元羧酸缩合得到的聚酯。更进一步适合多元醇包含经羟基封端的聚硫醚、聚酰胺、聚酯酰胺、聚碳酸酯、聚缩醛、聚烯烃、聚硅氧烷和其混合物。优选的多元醇为包括环氧乙烷和/或环氧丙烷单元的聚醚多元醇且最优选具有至少约10wt％；且优选约10wt％到约85wt％的氧化乙烯含量的聚氧乙烯聚氧丙烯多元醇。优选的异氰酸酯反应性组分包含经环氧乙烷封端的聚醚多元醇。

通常，按B侧材料的总重量计，反应性聚醚多元醇组分(c)可以≥约1wt％，优选≥约1.5wt％，且更优选≥约2wt％的量存在于B侧材料中。按B侧材料的总重量计，反应性聚醚多元醇可以≤约40wt％，优选≤约30wt％，且更优选≤约25wt％，且最优选≤约20wt％的量存在于B侧材料中。在一个优选实施例中，至少一种反应性聚醚多元醇的量可为约1wt％到约40wt％。

除多元醇的掺合物之外，组分(II)还可包括(d)至少一种反应性催化剂；(e)至少一种表面活性剂；和(f)水；和其它任选的添加剂。适用于本发明的B侧材料的组分(d)可包括至少一种或多种反应性催化剂化合物。反应性催化剂可选自可用于制备聚氨基甲酸酯泡沫的任何数目的已知催化剂，包括例如(i)反应性发泡催化剂；(ii)反应性凝胶催化剂；(iii)非散发胺催化剂；(iv)较低散发性胺催化剂；和其混合物。

举例来说，在一个实施例中，适用于本发明的泡沫形成组合物的B侧材料的催化剂组分可为至少一种叔胺催化剂，其可选自任何有效的叔胺。此类选择可通常包括例如N-烷基吗啉；N-烷基烷醇胺；氨基醇；N，N-二烷基环己基胺；烷基胺，其中烷基为甲基、乙基、丙基、丁基和其异构形式；杂环胺；和其混合物。其非限制性具体实例包括1-甲基咪唑、三亚乙基二胺、四甲基乙二胺、双(2-二甲基-氨基乙基)醚、三乙醇胺、三乙胺、三丙胺、三异丙胺、三丁胺、三戊胺、吡啶、喹啉、二甲基哌嗪、N，N-二甲基环己胺、N-乙基-吗啉、甲基三亚乙基二胺、N，N′，N″-三(二甲基氨基丙基)-对称-六氢三嗪，和其组合。叔胺的优选基团包括1-甲基-咪唑、2-乙基-4-甲基-咪唑、2-乙基丁基二异丙胺、三亚乙基二胺、三乙胺、三异丙胺和其组合。

叔胺催化剂可为对多元醇与有机聚异氰酸酯之间的反应具有催化活性且具有至少一个叔胺基的任何化合物。代表性叔胺催化剂包括例如三甲胺、三乙胺、二甲基乙醇胺、N-甲基吗啉、N-乙基吗啉、N，N-二甲基-苯甲胺、N，N-二甲基乙醇胺、N，N，N′，N′-四甲基-1，4-丁二胺、N，N-二甲基哌嗪、1，4-二氮双环-2，2，2-辛烷、双(二甲基氨基乙基)醚、双(2-二甲基氨基乙基)醚、吗啉、4，4′-(氧基二-2，1-乙烷二基)双、三亚乙基二胺、五甲基二乙醚三胺、二甲基环己基胺、N-乙酰基N，N-二甲胺、N-椰油基-吗啉、N，N-二甲基氨基甲基N-甲基醇胺、N，N，N′-三甲基-N′-羟基乙基双(氨基乙基)醚、N，N-双(3-二甲基-氨基丙基)N-异丙醇胺、(N，N-二甲基)氨基-乙氧基醇、N，N，N′，N′-四甲基己烷二胺、1，8-二氮杂二环-5，4，0-十一烯-7、N，N-二吗啉基二乙基醚、N-甲基咪唑、二甲基氨基丙基二丙醇胺、双(二甲基氨基丙基)氨基-2-丙醇、四甲基氨基双(丙胺)、(二甲基(氨基乙氧基乙基))((二甲胺)乙基)醚、三(二甲基氨基丙基)胺、二环己基甲基胺、双(N，N-二甲基-3-氨基丙基)胺和1，2-乙烯哌啶和甲基-羟基乙基哌嗪；和其混合物。优选的叔胺催化剂为以下中的一种或多种：N，N，N′-三甲基-N′-羟乙基-双氨基乙基醚(可从亨茨曼公司(Huntsman Corporation)作为JEFFCAT^TMZF-10和从东曹株式会社作为TOYOCAT^TMRX 10购得)、N，N-双(3-二甲基氨基丙基)-N-异丙醇胺(JEFFCAT ZR-50)、N-(3-二甲基氨基丙基)-N，N-二异丙醇胺(JEFFCAT DPA)、1，3-丙二胺、N′-(3-(二甲基氨基)丙基)-N，N-二甲基(JEFFCAT Z-130)、N，N，N′-三甲基氨基乙基-乙醇胺(JEFFCAT Z-110)、双-(2-二甲基氨基乙基)醚(JEFFCAT ZF-20)、N，N-二甲基乙醇胺(DMEA)、苯甲基二甲胺(BDMA)、N，N-二甲基环己胺(DMCHA)、五甲基二亚乙基三胺(PMDETA)、N，N，N′，N″，N″-五甲基-二亚丙基三胺(JEFFCAT ZR-40)、二甲基氨基丙基胺(DMAPA)、(3-氨基丙基二甲胺、1，1′-[[3-(二甲基氨基)丙基]亚氨基]双丙烷-2-醇)(JEFFCAT LE-310)、NIAX EF 600；DABCO NE 1070；和其混合物。

在一个优选实施例中，适用于本发明的反应性催化剂组分(d)可包含例如反应性发泡催化剂，例如>90％的N-[2-[2-(二甲基氨基)乙氧基]乙基]-N-甲基-1，3-丙二胺(购自赢创(Evonik)的DABCO NE 300)；NIAX EF 100；N，N，N′-三甲基-N′-羟乙基-双氨基乙基醚(从亨茨曼公司作为JEFFCAT^TMZF-10购得)；N，N-双(3-二甲基氨基丙基)-N-异丙醇胺(JEFFCAT ZR 50)；和其混合物。

按B侧材料的总重量计，叔胺催化剂通常以约0.01wt％到约5wt％的量使用。优选地，按B侧材料的总重量计，叔胺催化剂可以≥约0.01wt％，优选≥约0.1wt％，更优选≥约0.15wt％，且最优选≥约0.2wt％的量存在于B侧材料中。优选地，按B侧材料的总重量计，叔胺催化剂可以≤约5wt％，优选≤约4.5wt％，更优选≤约4wt％，且最优选≤约3wt％的量存在于B侧材料中。

适用于本发明的任何反应性催化剂化合物可选自包括组分(d)(i)反应性发泡催化剂，如DABCO NE 300；组分(d)(ii)反应性胺凝胶催化剂，如DABCO NE 1091；组分(d)(iii)非散发型胺催化剂，如DMAPA和DABCO NE 210；和组分(d)(iv)较低散发性反应性胺催化剂，如DABCO NE 300；和其混合物的上述化合物。

在一个实施例中，存在于泡沫组合物中的以上反应性催化剂组分(d)(i)到(d)(iv)中的任一种的量可通常在约0.1wt％到约5wt％范围内；在另一实施例中，约0.2wt％到约3.5wt％；且在再一实施例中，约0.3wt％到约3wt％。

已出人意料地发现，通过将上述较高量催化剂混合物与上述自催化多元醇组合，可得到本发明的泡沫的快速反应性概况(同时通过VDA 278(2015))和所需可加工性。

在制备聚氨基甲酸酯泡沫时，通常优选的是采用一定量的表面活性剂组分(e)，以在泡沫膨胀时稳定发泡反应混合物且直至混合物固化。因此，泡沫调配物的B侧材料可包括一种或多种表面活性剂。适用于泡沫调配物的表面活性剂的实例包括非离子表面活性剂(或经有机改性聚硅氧烷)和润湿剂，例如通过将环氧丙烷，且随后环氧乙烷依次添加到丙二醇、固体或液体有机硅酮和长链醇的聚乙二醇醚中而制备的那些；和其混合物。还可使用离子表面活性剂，如长链烷基酸硫酸酯、烷基磺酸酯和烷基芳基磺酸；和其混合物的叔胺或烷醇胺盐。通过将环氧丙烷，且随后环氧乙烷依次添加到丙二醇中制备的表面活性剂是优选的，固体或液体有机硅氧烷同样是优选的。适合的有机硅酮表面活性剂的实例包含聚硅氧烷/聚醚共聚物，例如购自赢创的TegostabTM B-8729、B-8404、B-8736、B-8870、B-8719LF、B-8734LF2、B-8747LF2、B-8761LF2和B-8715LF2；购自陶氏化学公司的DABCOTM DC-198；和来自迈图高新材料(Momentive Performance Materials)的Niax^TML2171表面活性剂；和其混合物。不可水解的液体有机硅氧烷为更优选的。

按B侧材料的总重量计，每种表面活性剂通常以≥约0.1wt％，优选≥约0.2wt％，且更优选≥约0.5wt％的量存在于泡沫组合物中。

按B侧材料的总重量计，每种表面活性剂通常以≤约5wt％，优选≤约2wt％，且更优选≤约1.3wt％的量存在于泡沫组合物中。在一个优选实施例中，至少一种表面活性剂的量可为约0.1wt％到约5wt％。

B侧材料进一步包含水组分(f)，其通过与异氰酸酯基反应产生二氧化碳且形成脲键来发挥发泡功能和/或增链功能两者。水优选地是泡沫调配物中的唯一发泡剂，但是除了水之外，还可将辅助发泡剂包括在泡沫调配物中。辅助发泡剂可为化学类型(例如氨基甲酸酯)或物理发泡剂(例如二氧化碳或低沸点烃、氢氟碳化物或氢氯氟碳化物)。在水为唯一发泡剂的优选实施例中，水的量为所得泡沫的密度的重要影响因素。

按B侧材料的总重量计，水通常以≥约1wt％，优选≥约2wt％，更优选≥约3wt％的量存在于泡沫组合物中。按B侧材料的总重量计，水通常以≤约15wt％，优选≤约10wt％，更优选≤约5wt％的量存在于泡沫组合物中。在一个优选实施例中，存在于泡沫组合物中的水的量可为约1wt％到约15wt％。

不受任何特定理论束缚，理论上，产生具有有利特性的本发明的较低散发性柔性聚氨基甲酸酯泡沫的能力可归因于上文所述的化合物的特定独特组合。

视需要可将其它额外任选的化合物或添加剂组分(g)添加到A侧材料和/或B侧材料中的任一种中。一种或多种额外类型的其它任选的材料可用于制备泡沫形成组合物或赋予所得泡沫所需特征。举例来说，任选的材料可包括催化剂、发泡剂、开孔剂、表面活性剂、交联剂、增链剂、填充剂、着色剂、阻燃剂、稳定剂、颜料、抗静电剂、增强纤维、抗氧化剂、芳香剂、气味掩蔽剂、防腐剂、除酸剂、醛清除剂和其混合物。

在一个实施例中，存在于泡沫组合物中的任选的组分(g)的量通常可在0wt％到约10wt％的范围内；在另一个实施例中约0.1wt％到约8wt％；在再一实施例中约0.2wt％到约5wt％。

在一个广泛的实施例中，用于制备本发明的反应性泡沫形成组合物的方法可包括将A侧材料与B侧材料掺合，即，将(I)含异氰酸酯材料与(II)以下的含多元醇的掺合物掺合在一起：(a)至少一种自催化多元醇；(b)至少一种接枝多元醇；(c)至少一种反应性聚醚多元醇；(d)至少一种反应性催化剂；(e)至少一种表面活性剂；和(f)水。

在一个优选实施例中，用于制备本发明的反应性泡沫形成组合物的方法可包括使(i)A侧材料与(ii)B侧材料接触，A侧材料包含以下、主要由以下或由以下组成：(I)含有机异氰酸酯材料，例如聚异氰酸酯，如MDI、TDI或其混合物，B侧材料包含以下、主要由以下或由以下组成：(II)掺合物，其包含以下、主要由以下或由以下组成：(a)至少一种自催化多元醇；(b)至少一种接枝多元醇；(c)至少一种反应性聚醚多元醇；(d)至少一种反应性催化剂；(e)至少一种表面活性剂；和(f)水；和任选地(g)一种或多种额外组分，举例来说，选自催化剂、开孔剂、交联剂、增链剂、阻燃剂、填充剂、着色剂、颜料、抗静电剂、增强纤维、抗氧化剂、防腐剂、除酸剂和/或醛清除剂。将A侧材料和B侧材料混合在一起以形成反应性掺合物，通常在一个实施例中在约90℃或更低的温度下；在另一实施例中在约10℃到约90℃；在再一实施例中在约10℃到约60℃；且在又一实施例中在约10℃到约40℃的温度下。

还将A侧材料和B侧材料以所需比率混合在一起。举例来说，A侧材料：B侧材料的重量比可为约20：100到约80：100。可将含有多元醇和其它化合物的B侧材料预混合；且随后可通过任何已知的氨基甲酸酯发泡设备将预混合材料(B侧材料)和有机聚异氰酸酯组分(A侧材料)混合在一起。将A侧材料与B侧材料混合在一起以形成反应性调配物，继而允许发生发泡反应，其最后形成经固化柔性聚氨基甲酸酯泡沫。一般来说，聚氨基甲酸酯泡沫形成反应混合物的组分可以任何适宜方式混合在一起，例如通过使用用于产生聚氨基甲酸酯产物的任何众所周知的加工和混合设备。

本发明的FIP聚氨基甲酸酯泡沫系统提供柔性聚氨基甲酸酯泡沫，其展现出一组特定的所需特性，如快速反应性概况、良好泡沫流动性、快速脱模时间、良好泡沫质量和使得泡沫通过VDA 278(2015)散发测试的较低散发行为。一般来说，催化组分(如存在于泡沫系统中的自催化多元醇的掺合物)的特定选择和剂量得到展现出以上所需泡沫特性或性能的柔性聚氨基甲酸酯泡沫。举例来说，在一个实施例中，存在于泡沫系统中的(α)至少一种聚异氰酸酯化合物和/或(β)含有存在于泡沫系统中的至少一个异氰酸酯基的至少一种预聚物的选择和剂量还有助于实现所需泡沫特性和性能。另外，由以上方法制备的本发明的泡沫形成组合物在组合物中组分的反应期间能够满足较广的硬度范围，以覆盖不同生产线和要求。

参考泡沫形成组合物，“快速反应性”本文中意味组合物展现出胶凝时间＜约15秒并且表干时间＜约30秒。

参考泡沫形成组合物，“良好流动性”本文中意味组合物展现出空腔密度不超过自由发泡密度的约60％。

“快速脱模”本文中意指使用本发明的泡沫形成组合物产生的泡沫部分在从泡沫注射到模具中开始的最多20秒的时间之后可从模具中移除和操控。

另外，本发明的泡沫形成组合物展现出数种增强的特性，其包含乳白时间、胶凝时间、发泡时间和自由发泡密度。举例来说，在某些示例性方法中，优选的是随着聚氨基甲酸酯形成反应的进行，含多元醇组分和含异氰酸酯组分开始快速发泡以提供初始耐垂挂性。发泡的快速性的一种度量称为“乳白时间(CT)”，其定义为从分配含异氰酸酯组分和含多元醇组分到组合组分开始发泡的时刻之间经过的时间，如通过目测检测。CT的另一种描述为对通过目测检测的反应混合物中气泡开始形成的时间的度量。在发泡过程期间，本文所述的本发明的泡沫形成调配物或组合物和方法将产生具有通常为0.5秒到约10秒，优选1秒到约7秒，且更优选2秒到约5秒的CT的泡沫。

在某些示例性方法中，优选的是含多元醇组分和含聚异氰酸酯组分快速反应且胶凝，以确保泡沫大体上保持含于模具内或相关衬底上。一种适用于表征泡沫的度量称为“胶凝时间(GT)”。GT在本文中意味在反应混合物的反应期间开始有肉眼可见的交联网络形成的时间的度量。一种确定GT的示例性方法包括将固定质量(例如，60g)的泡沫分配到纸杯中。紧接着进行分配步骤，使清洁的木制压舌板的边缘与膨胀的泡沫表面反复地接触。由组合的聚异氰酸酯组分和含多元醇的组分形成一串材料后，记录经过的时间。所述过程优选重复数次，且GT计算为分配含聚异氰酸酯组分和含多元醇组分与由组合的组分形成一串材料之间的平均经过时间。以本文所述的方式制备的本发明的泡沫形成组合物展现出GT通常为约8秒到约20秒，优选约9秒到约18秒，且更优选约10秒到约15秒。

在某些示例性方法中，优选的是含多元醇组分与含异氰酸酯组分快速反应以便在短时间内达到最大泡沫膨胀。适用于表征泡沫的一种度量被称为“发泡时间(RT)”。RT在本文中意味在敞杯发泡过程中泡沫高度达到最大高度的98％时的时间度量。

一般来说，以本文所述的方式制备的本发明的泡沫形成组合物的RT可为约15秒到约35秒，优选约18秒到约30秒，且更优选约20秒到约28秒。

如前所述，聚氨基甲酸酯泡沫的特征可在于称为“自由发泡密度(FRD)”的密度测量。FRD在本文中意味在敞模中出现少量受阻发泡的自然密度的度量。在某些说明性实施例中，本发明的泡沫形成组合物展现出FRD通常为约30kg/m³到约50kg/m³，优选约33kg/m³到约47kg/m³，且更优选约37kg/m³到约43kg/m³。

自由发泡密度可通过称量预定体积的杯子(例如，16液体盎司的杯子或32液体盎司的杯子)且用泡沫过度填充杯子以产生上升到杯子边缘上方的凸面(crown)来确定。随后将泡沫完全固化约15分钟且剪掉凸面，以确保泡沫与杯子体积接近一致。与杯子中的泡沫一起再次称量杯子，且通过计算发泡杯子的重量与发泡前杯子的重量之间的差值来确定泡沫的重量。随后通过将泡沫重量除以杯子体积来确定自由发泡体积。为提高方法的准确度，可预称量同一型号的杯子且用具有1g/cm³的密度的水填充到杯子的边缘。随后可重新称量杯子。随后可通过从装满水的杯子的重量中减去预称量的杯子的重量来确定杯子的真实体积(以立方厘米为单位)。随后可将此前计算的泡沫重量除以真实杯子体积得到泡沫的FRD。

在一个广泛实施例中，用于制备本发明的泡沫产物的方法可包括以下步骤：(a)提供包括A侧材料和B侧材料的反应性调配物；且(b)混合A侧材料与B侧材料，形成反应性掺合物泡沫形成组合物；和随后(c)使所得反应性掺合物经历足以固化反应性掺和物的条件，以形成柔性聚氨基甲酸酯泡沫。

在优选实施例中，如上文所述制备本发明的泡沫形成组合物且随后使泡沫形成组合物经历加工(如固化温度)以形成泡沫产物。举例来说，在模制过程中，形成反应混合物且随后将其分配到进行固化的封闭模具中。将足够的反应混合物装入模具中，使得混合物膨胀且填充模具并产生具有上述密度的泡沫。可将模具预热到如约20℃至约80℃的温度。如通过将填充的模具放置到用于固化泡沫的烘箱中，可进一步加热填充的模具。这类方法通常被称为“热模制”法。在优选的方法中，在不进行进一步加热的情况下使泡沫调配物在模具中固化(“冷模制”法)。将混合物在模具中固化，直至可在没有损坏或永久变形的情况下移除经固化混合物。必要时，可对经脱模泡沫进行后固化。

新制的聚氨基甲酸酯泡沫通常展现出典型的胺气味且导致雾化增加和挥发性有机化合物(VOC)的散发。举例来说，对于汽车内部应用，聚氨基甲酸酯泡沫的胺散发并非希望的，且一些汽车制造商要求显著减少所有VOC。由本发明方法产生的柔性聚氨基甲酸酯泡沫产物具有优于已知泡沫的若干益处，包括例如VOC和FOG减少，如根据VDA 278(2015)所测量。本发明的另一优点为泡沫展现出快速脱模时间以及较低散发性和广泛的可加工性。

在一个实施例中，根据本发明制备的泡沫具有足够符合VDA278(2015)散发测试的较低散发行为，所述测试包括VOC上限最大目标值低于(＜)250μg/g和FOG上限最大目标值＜400μg/g。

在另一实施例中，根据本发明制备的泡沫的脱模时间(快速脱模)≤约20秒。

另外，根据本发明制备的泡沫为弹性柔性类型，且有利地具有在以下范围内的核心密度：约35kg/m3到约70kg/m3，优选约40kg/m3到约60kg/m3，更优选约45kg/m3到约55kg/m3，且最优选约47kg/m3到约53kg/m3。密度宜根据ISO 3386-1中所述程序进行测量。

本发明的另一优点为泡沫展现出较低的压缩永久变形。在“干”和“湿”压缩永久变形测试中都可看到较低的压缩永久变形。

本发明的再一优点为泡沫展现出较广的硬度范围，其通过在较广的混合比(Iso指数)范围内操作实现。这允许满足超过一种OEM规范要求(例如，适用于多条生产线中使用的多用途系统)。

本发明的更再一优点为当使用上文所述的自催化多元醇与较低散发性催化剂的组合时，泡沫展现出若干有益的物理特性，包括例如适当固化和在甚至最低脱模时间(例如20秒)时不存在脱模后变形。

在一个一般实施例中，本发明的聚氨基甲酸酯泡沫形成组合物可用于制备可适用于填充、加强、密封和/或声阻尼应用的泡沫。举例来说，在本发明的一个实施例中，泡沫形成组合物可用于制备用于机动车内部头枕和扶手应用的泡沫。根据本发明制备的泡沫还可适用于多种包装、座椅和其它缓冲应用，例如床垫、运输家具和装饰品、家具垫、汽车座椅、保险杠、运动和医疗设备、头盔衬里、飞行员座椅、耳塞和各种其它减噪和减震应用。对于使用本发明的聚氨基甲酸酯泡沫的应用，泡沫提供快速脱模、可加工性和较低散发性的益处。

实例

呈现以下实例以进一步详细说明本发明，但不理解为限制权利要求的范围。除非另行说明，否则所有份数和百分比按重量计。

用于实例中的各种术语和名称在本文中解释如下。

VOC表示挥发性有机化合物。

SPECFLEX*NC 138为甘油引发的经聚氧乙烯封端的聚氧丙烯多元醇，其具有约2040的当量、约3.0的标称官能度、约15％的聚氧乙烯封端百分比和约28的羟基数；且可从陶氏化学公司购得。

SPECFLEX NC 701为含有共聚合苯乙烯和丙烯腈的接枝聚醚多元醇，OH数为19到25mg KOH/g；且可从陶氏化学公司购得。

SPECFLEX ACTIV 2306为胺引发的自催化聚醚多元醇，其具有约4的标称官能度和31.0与40.0之间的羟基数；且可从陶氏化学公司购得。

SPECFLEX NC 632为山梨糖醇/甘油引发的经聚氧乙烯封端的聚氧丙烯多元醇，其具有约1725的当量、约4.7的标称官能度、约15％的聚氧乙烯封端百分比和约32的羟基数；且可购自陶氏化学公司。

SPECFLEX NE 1150E、SPECFLEX NE 434、SPECFLEX NE 371为MDI类预聚物；且可购自陶氏化学公司。

VORANOL VORACTIV*VM 779为胺引发的自催化经聚氧乙烯封端的聚氧丙烯多元醇，其具有约1，700的当量、约4的标称官能度、约17.5％的聚氧乙烯封端百分比和约33的羟基数；且可购自陶氏化学公司。

VORANOL*CP 1421为甘油引发的经聚氧乙烯/聚氧丙烯封端的聚氧丙烯多元醇，其具有约1675的当量、约3.0的标称官能度、约80％的聚氧乙烯封端百分比和约33的羟基数；且可购自陶氏化学公司。

DEOA表示二乙醇胺，其为可购自奥德里奇(Aldrich)的交联剂。

DMAPA表示二甲基氨基丙基胺，其为可购自亨斯曼公司的反应性胺催化剂。

DABCO NE 210为平衡且具反应性的非散发型胺催化剂；且可购自赢创。

TOYOCAT RX20为购自东曹株式会社的无胺散发催化剂。

DABCO NE 1091为反应性胺凝胶催化剂；且可购自Air Products。

DABCO NE 300为较低散发性(主要发泡)反应性胺催化剂；且可购自赢创。

TEGOSTAB B 8715LF2为表面活性剂；且可购自赢创。

测试方法

胶凝时间测试、乳白时间测试、发泡时间测试和自由发泡密度测试各自根据本文中上述程序进行。根据VDA 278(2015)中所述的程序进行VOC散发测试和FOG散发测试。

实例1-实例4和比较实例A

表I中所述的实例包含与MDI反应的经调配多元醇掺合物。MDI具有如表I中所述的异氰酸酯含量。将多元醇掺合物(B侧材料)与聚合MDI(A侧材料)在聚氨基甲酸酯分配机中混合。此分配机是市场上可获得的，例如购自设备供应商(如Henneke、克劳斯玛菲(KraussMaffei)和Cannon)的标准机器。在如表I所述制备的实例中，使调配物经历以下加工条件：

分配机能够以给定的异氰酸酯与多元醇的比率混合给定的泡沫形成系统。比率由泵/马达大小控制。材料的分配温度通常在约15℃到约50℃的范围内。在实例中，聚合物T(poly)的温度为20℃；和异氰酸酯T(iso)的温度为20℃。

在20℃材料温度下的分配压力通常在约100巴到约200巴的范围内。在实例中，聚合物的压力为170巴且异氰酸酯的压力为170巴。

一般来说，混合头处的材料分配流动速率在约50g/s到约800g/s的范围内。在实例中，输出流动速率为150g/s。

注射量为230g。

实例中的每一个的多元醇混合物(poly)与预聚物异氰酸酯(iso)的重量混合比描述于表I中。

对于表I中所述的实例，由表I中所述的组分制备经调配A侧材料(包含异氰酸酯和其它添加剂)和B侧材料(包含多元醇掺合物和其它添加剂)。以分别按A侧材料或B侧材料的总重量计的重量百分比给出量。

在客户工厂中测试比较实例A，且比较实例A的泡沫系统表现不佳，即，泡沫展现出快速脱模时间，但泡沫未展现出较低散发性。在客户工厂试验中面临的另一问题是比较实例A的泡沫系统的材料不可用于新的较低散发生产，因为用于批量生产的泡沫系统的所需特性具有显著差异，因此需要泡沫系统产品为“多用途的”。如表I中所述，实例4的调配物符合特定应用要求，包括反应性概况(即，胶凝时间、发泡时间和脱模时间)、散发行为和满足实例4测试的所有生产线的硬度要求的适用性。

多元醇混合物、预聚物和用于实例4和比较实例A的系统的多元醇混合物与预聚物的比率显著不同。在实例4的系统中进行以下组成变化，以解决由比较实例A的系统展现出的可加工性问题：(1)引入DABCO NE 300且对其数量进行调整，以引起更快的乳白，且继而减少来自注射点的回流；(2)调节DMAPA/DABCO NE 210的量，其继而允许更常规的固化概况；(3)引入DABCO NE 1091且对其数量进行调整，其继而允许更常规的固化概况；(4)减少硅酮的量，且随着减少，伴随有预聚物变化(SPECFLEX NE 371)

表I：反应性泡沫调配物

并减少后固化收缩；(5)调节水的量，其继而辅助实现所需密度以覆盖较低散发和批量/常规生产要求；和(6)将SPECFLEX ACTIV 2306与其它自催化多元醇组合引入以实现所需特性和性能。

快速脱模时间为本发明的泡沫系统的关键特征；且比较实例A和实例4的脱模时间均为20秒。然而，在比较实例A的情况下，使用比较实例A的组合物无法符合较低散发性要求。另一方面，实例4的固化、脱模时间和较低散发性均为足够的。

表II：散发测试VDA278(2015)-实例1的调配物

表III：散发测试VDA278(2015)-实例4的调配物(混合比100/85)

表IV：散发测试VDA278(2015)-实例4的调配物(混合比100/90)

在以上各表中，“VOC”表示挥发性有机化合物；且“FOG”表示根据雾测试的泡沫调配物的雾化值。

Claims

1.一种聚氨基甲酸酯泡沫形成反应混合物组合物，其包含：

(I)含异氰酸酯材料；和

(II)以下的含多元醇的掺合物：

(a)基于所述掺合物的重量为5重量百分比到65重量百分比的至少一种自催化多元醇；

(b)基于所述掺合物的重量为5重量百分比到50重量百分比的至少一种接枝多元醇；

(c)基于所述掺合物的重量为1重量百分比到40重量百分比的至少一种反应性聚醚多元醇；

(d)基于所述掺合物的重量为0.1重量百分比到5重量百分比的至少一种反应性催化剂，其中所述反应性催化剂是为>90％的N-[2-[2-(二甲基氨基)乙氧基]乙基]-N-甲基-1,3-丙二胺的反应性发泡催化剂；

(e)基于所述掺合物的重量为0.1重量百分比到5重量百分比的至少一种表面活性剂；和

(f)基于所述掺合物的重量为1重量百分比到15重量百分比的水；

其中所述泡沫形成反应混合物组合物在反应时提供具有低于或等于20秒的脱模时间和符合VDA 278(2015)中定义的目标值的较低散发值的泡沫，其中VDA 278(2015)中定义的目标值包括VOC上限最大目标值低于250μg/g和FOG上限最大目标值<400μg/g。

2.根据权利要求1所述的泡沫形成反应混合物组合物，其中所述自催化多元醇为胺引发的自催化经聚氧乙烯封端的聚氧丙烯多元醇。

3.根据权利要求1所述的泡沫形成反应混合物组合物，其中所述接枝多元醇为苯乙烯和/或丙烯腈在聚氧乙烯聚氧丙烯多元醇中的原位聚合产物。

4.根据权利要求1所述的泡沫形成反应混合物组合物，其中所述反应性聚醚多元醇为经聚氧乙烯封端的聚氧丙烯多元醇。

5.根据权利要求1所述的泡沫形成反应混合物组合物，其中所述表面活性剂为经有机改性聚硅氧烷表面活性剂。

6.根据权利要求1所述的泡沫形成反应混合物组合物，其包括以下组分中的一种或多种：二乙醇胺交联剂；二甲基氨基丙胺反应性催化剂；非散发型胺催化剂；和胺凝胶催化剂。

7.一种用于制备泡沫形成反应混合物组合物的方法，其包含将以下掺合：

(I)含异氰酸酯材料；和

(II)以下的含多元醇的掺合物：

8.一种聚氨基甲酸酯泡沫制品，其包含含有以下的泡沫形成反应混合物组合物的反应产物：

(I)含异氰酸酯材料；和

(II)以下的含多元醇的掺合物：

其中所述泡沫形成反应混合物组合物在反应时提供具有低于或等于20秒的脱模时间和符合VDA 278(2015)中定义的目标值的较低散发值的泡沫制品，其中VDA 278(2015)中定义的目标值包括VOC上限最大目标值低于250μg/g和FOG上限最大目标值<400μg/g。

9.根据权利要求8所述的泡沫制品，其中根据ISO 3386-1在23℃下所测量，所述聚氨基甲酸酯泡沫的密度为35kg/m³到70kg/m³。

10.根据权利要求9所述的泡沫制品，其包含汽车内部制品。

11.一种用于产生柔性聚氨基甲酸酯泡沫的方法，其包含以下步骤：

(i)将以下掺合：

(I)含异氰酸酯材料；和

(II)以下的含多元醇的掺合物：

(f)基于所述掺合物的重量为1重量百分比到15重量百分比的水；其中形成反应性泡沫形成组合物；和

(ii)使来自步骤(i)的所得反应性泡沫形成组合物经历足以固化反应性泡沫组合物的条件，以形成柔性聚氨基甲酸酯泡沫，其中所述泡沫形成反应混合物组合物在反应时提供具有低于或等于20秒的脱模时间和符合VDA278(2015)中定义的目标值的较低散发值的泡沫，其中VDA 278(2015)中定义的目标值包括VOC上限最大目标值低于250μg/g和FOG上限最大目标值<400μg/g。

12.根据权利要求11所述的方法，其中步骤(i)和/或步骤(ii)在10℃到90℃的温度下进行。