CN115038735A - 具有缓慢恢复时间的柔软的可洗涤的聚氨酯泡沫 - Google Patents

具有缓慢恢复时间的柔软的可洗涤的聚氨酯泡沫 Download PDF

Info

Publication number
CN115038735A
CN115038735A CN202180011075.8A CN202180011075A CN115038735A CN 115038735 A CN115038735 A CN 115038735A CN 202180011075 A CN202180011075 A CN 202180011075A CN 115038735 A CN115038735 A CN 115038735A
Authority
CN
China
Prior art keywords
weight
isocyanate
koh
reactive components
hydroxyl number
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202180011075.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN115038735B (zh
Inventor
D·富瓦塔胡埃洛
A·阿尔特
L·波切利
P·A·库克森
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dow Global Technologies LLC
Original Assignee
Dow Global Technologies LLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dow Global Technologies LLC filed Critical Dow Global Technologies LLC
Publication of CN115038735A publication Critical patent/CN115038735A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN115038735B publication Critical patent/CN115038735B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/08—Processes
    • C08G18/14—Manufacture of cellular products
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/70—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the isocyanates or isothiocyanates used
    • C08G18/72—Polyisocyanates or polyisothiocyanates
    • C08G18/74—Polyisocyanates or polyisothiocyanates cyclic
    • C08G18/76—Polyisocyanates or polyisothiocyanates cyclic aromatic
    • C08G18/7657—Polyisocyanates or polyisothiocyanates cyclic aromatic containing two or more aromatic rings
    • C08G18/7664—Polyisocyanates or polyisothiocyanates cyclic aromatic containing two or more aromatic rings containing alkylene polyphenyl groups
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/08—Processes
    • C08G18/10—Prepolymer processes involving reaction of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen in a first reaction step
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/08—Processes
    • C08G18/10—Prepolymer processes involving reaction of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen in a first reaction step
    • C08G18/12—Prepolymer processes involving reaction of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen in a first reaction step using two or more compounds having active hydrogen in the first polymerisation step
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/28—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
    • C08G18/2805—Compounds having only one group containing active hydrogen
    • C08G18/2815—Monohydroxy compounds
    • C08G18/283—Compounds containing ether groups, e.g. oxyalkylated monohydroxy compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/28—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
    • C08G18/30—Low-molecular-weight compounds
    • C08G18/302—Water
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/28—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
    • C08G18/40—High-molecular-weight compounds
    • C08G18/48—Polyethers
    • C08G18/4804—Two or more polyethers of different physical or chemical nature
    • C08G18/4808—Mixtures of two or more polyetherdiols
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/28—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
    • C08G18/40—High-molecular-weight compounds
    • C08G18/48—Polyethers
    • C08G18/4804—Two or more polyethers of different physical or chemical nature
    • C08G18/4816—Two or more polyethers of different physical or chemical nature mixtures of two or more polyetherpolyols having at least three hydroxy groups
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/28—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
    • C08G18/40—High-molecular-weight compounds
    • C08G18/48—Polyethers
    • C08G18/4833—Polyethers containing oxyethylene units
    • C08G18/4837—Polyethers containing oxyethylene units and other oxyalkylene units
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/70—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the isocyanates or isothiocyanates used
    • C08G18/72—Polyisocyanates or polyisothiocyanates
    • C08G18/74—Polyisocyanates or polyisothiocyanates cyclic
    • C08G18/76—Polyisocyanates or polyisothiocyanates cyclic aromatic
    • C08G18/7657—Polyisocyanates or polyisothiocyanates cyclic aromatic containing two or more aromatic rings
    • C08G18/7664—Polyisocyanates or polyisothiocyanates cyclic aromatic containing two or more aromatic rings containing alkylene polyphenyl groups
    • C08G18/7671—Polyisocyanates or polyisothiocyanates cyclic aromatic containing two or more aromatic rings containing alkylene polyphenyl groups containing only one alkylene bisphenyl group
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G2101/00—Manufacture of cellular products
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G2110/00—Foam properties
    • C08G2110/0008—Foam properties flexible
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G2110/00—Foam properties
    • C08G2110/0083—Foam properties prepared using water as the sole blowing agent
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G2280/00—Compositions for creating shape memory

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Polyurethanes Or Polyureas (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Manufacture Of Porous Articles, And Recovery And Treatment Of Waste Products (AREA)
  • Bedding Items (AREA)

Abstract

使用二苯基甲烷二异氰酸酯和具有高氧乙烯含量的聚醚多元醇的准预聚物制备用于枕头和其它床垫应用的非常柔软的可洗涤的聚氨酯泡沫。准预聚物与包含某一单醇但不含或几乎不含具有高氧乙烯含量的聚醚多元醇的异氰酸酯反应性组分反应。

Description

具有缓慢恢复时间的柔软的可洗涤的聚氨酯泡沫
本发明涉及缓慢恢复的聚氨酯泡沫，诸如可用于床垫和其它缓冲应用。
近年来，缓慢恢复的聚氨酯泡沫具有用于床垫材料的非常重要的市场份额。这些泡沫通常被称为“粘弹性”或“记忆”泡沫，其特征通常在于其低弹性并且在压缩后缓慢恢复其原始尺寸。这些属性有助于人类用户感知舒适度。
枕头泡沫具有存在制造挑战的某些特殊要求。具体地，除了表现出缓慢恢复之外，枕头泡沫还应非常软。与许多其它泡沫床垫产品不同，枕头会经常洗涤。遗憾的是，非常软的粘弹性泡沫在洗涤后倾向于变得更硬。它们也倾向于受损，通常在洗涤过程中撕开。需要在洗涤后表现出最小特性变化的非常软的粘弹性泡沫。
本发明是一种在包括以下步骤的方法中产生的聚氨酯泡沫：A)将包括异氰酸酯反应性组分、多异氰酸酯组分、至少一种泡沫稳定表面活性剂和至少一种氨基甲酸酯和/或脲催化剂的成分以65至95的异氰酸酯指数组合以形成反应混合物，以及B)使所述反应混合物固化以形成所述聚氨酯泡沫，
其中所述异氰酸酯反应性组分包括；
a-1)基于所有异氰酸酯反应性组分的总重量，40重量％至60重量％的羟基数为112mg KOH/g至280mg KOH/g、标称羟基官能度为2至4且氧乙烯含量为45重量％至70重量％的一种或多种第一聚醚多元醇；
a-2)基于所有异氰酸酯反应性组分的重量，0重量％至25重量％的羟基数为20mgKOH/g至70mg KOH/g、标称羟基官能度为2至4且氧乙烯含量为0重量％至25重量％的一种或多种第二聚醚多元醇；
a-3)基于所有异氰酸酯反应性组分的重量，5重量％至25重量％的羟基数为112mgKOH/g至280mg KOH/g、标称羟基官能度为2至4且氧乙烯含量为0重量％至25重量％的一种或多种第三聚醚多元醇；并且
a-4)基于所有异氰酸酯反应性组分的重量，3重量％至12重量％的羟基数为50mgKOH/g至200mg KOH/g且氧乙烯含量为至少40重量％的一种或多种聚醚单醇；并且
a-5)基于所有异氰酸酯反应性组分的重量，2重量％至6重量％的水；
并且进一步地，其中i)a-1)、a-2)、a-3)、a-4)和a-5)一起占所述异氰酸酯反应性组分的重量的至少95％，并且ii)基于所有异氰酸酯反应性组分的重量，所述异氰酸酯反应性组分包括0重量％至2重量％的羟基数为至多56mg KOH/g、标称羟基官能度为2或更大且氧乙烯含量为至少70％的一种或多种第四聚醚多元醇；
并且进一步地，其中所述多异氰酸酯组分是二苯基甲烷二异氰酸酯和羟基数为15mg KOH/g至56mg KOH/g、标称羟基官能度为2至4且氧乙烯含量为至少70重量％的聚醚多元醇的准预聚物，所述准预聚物的异氰酸酯含量为25重量％至31重量％。
本发明的聚氨酯泡沫的特征在于泡沫密度和硬度适合用作枕头且恢复时间缓慢。在洗涤后，泡沫也表现出很少的特性变化或几乎没有表现出特性变化。
反应混合物的异氰酸酯反应性组分包括具有异氰酸酯反应性基团的所有成分。异氰酸酯反应性组分至少包括成分a-1)、a-3)、a-4)和a-5)。
成分a-1)是羟基数为112mg KOH/g至280mg KOH/g、标称羟基官能度为2至4且氧乙烯含量为45重量％至70重量％的一种或多种第一聚醚多元醇。在一些实施方案中，其羟基数为125mg KOH/g至200mg KOH/g，其标称羟基官能度为2.5至3.5，并且其氧乙烯含量为50重量％至65重量％。在一些实施方案中，成分a-1)的至少50％的羟基基团是伯羟基基团，其余部分是仲羟基基团。
不是氧乙烯单元的成分a-1)的重量优选地为氧丙烯单元和起始化合物残留物的重量。在一些实施方案中，成分a-1)是环氧乙烷和环氧丙烷的无规和/或嵌段共聚物。
成分a-1)占所有异氰酸酯反应性组分总重量的40％至60％。
成分a-2)是羟基数为20mg KOH/g至70mg KOH/g、标称羟基官能度为2至4且氧乙烯含量为0重量％至25重量％的一种或多种第二聚醚多元醇。在一些实施方案中，其羟基数为30mg KOH/g至60mg KOH/g，其标称羟基官能度为2.5至3.5，并且其氧乙烯含量为0重量％至20重量％、5重量％至20重量％或8重量％至15重量％。在一些实施方案中，成分a-2)的至多25％或至多15％的羟基基团是伯羟基基团，其余部分是仲羟基基团。
不是氧乙烯单元的成分a-2)的重量优选地为氧丙烯单元和起始化合物残留物的重量。在一些实施方案中，成分a-2)是环氧丙烷的均聚物或环氧乙烷和环氧丙烷的无规和/或嵌段共聚物。
成分a-2)占所有异氰酸酯反应性组分总重量的0％至25％。在一些实施方案中，成分a-2)占所有异氰酸酯反应性组分的重量的至少5％、至少10％或至少12.5％，并且占它的至多20％或至多18％。
成分a-3)是羟基数为112mg KOH/g至280mg KOH/g、标称羟基官能度为2至4且氧乙烯含量为0重量％至25重量％的一种或多种第三聚醚多元醇。在一些实施方案中，其羟基数为至少150mg KOH/g或至少200mg KOH/g，其标称羟基官能度为2.5至3.5，并且其氧乙烯含量为0重量％至20重量％、0重量％至10重量％或0重量％至5重量％。在一些实施方案中，成分a-3)的至多25％、至多15％或至多10％的羟基基团是伯羟基基团，其余部分是仲羟基基团。
不是氧乙烯单元的成分a-3)的重量优选地为氧丙烯单元和起始化合物残留物的重量。在一些实施方案中，成分a-3)是环氧丙烷的均聚物或环氧乙烷和环氧丙烷的无规和/或嵌段共聚物。
成分a-3)占所有异氰酸酯反应性组分总重量的5％至25％。在一些实施方案中，成分a-3)占所有异氰酸酯反应性组分的重量的至少10％或至少12.5％，并且占它的至多20％或至多18％。
成分a-4)是羟基数为50mg KOH/g至200mg KOH/g、数均分子量为至多1000且氧乙烯含量为至少40重量％的一种或多种聚醚单醇。在一些实施方案中，其羟基数为至少60mgKOH/g或至少75mg KOH/g并且至多150mg KOH/g或至多125mg KOH/g，并且其氧乙烯含量大于70重量％至100重量％或80重量％至100重量％。在一些实施方案中，成分a-4)的至少75％的羟基基团是伯羟基基团，其余部分是仲羟基基团。
不是氧乙烯单元的成分a-4)的重量优选地为氧丙烯单元和起始化合物残留物的重量。在一些实施方案中，成分a-4)是环氧乙烷的均聚物或环氧乙烷和环氧丙烷的无规和/或嵌段共聚物。
成分a-4)占所有异氰酸酯反应性组分总重量的3％至12％。在一些实施方案中，成分a-4)占所有异氰酸酯反应性组分的重量的至少5％或至少6％，并且占它的至多10％。
成分a-5)是水，其占所有异氰酸酯反应性组分的总重量的2％至6％。水可以占所有异氰酸酯反应性组分总重量的至少3％和至多5％、至多4.5％、至多4％或至多3.75％。
成分a-1)、a-2)、a-3)、a-4)和a-5)一起占所有异氰酸酯反应性组分的重量的至少95％。在一些实施方案中，它们一起占它的至少96％、至少97％或至少98％，并且可以占它的重量的100％。成分a-1)、a-2)和a-3)中任一者的单官能杂质(如果有的话)的重量，在每种情况下计入相应成分的重量。
基于所有异氰酸酯反应性组分的重量，异氰酸酯反应性组分包含至多2重量％的羟基数为至多56mg KOH/g、标称羟基官能度为2或更大且氧乙烯含量为至少70重量％的一种或多种第四聚醚多元醇。第四聚醚多元醇可以不存在，并且在一些实施方案中，如果存在的话，其占至多1重量％或至多0.5重量％。
可以存在的其它异氰酸酯官能成分包括例如i)羟基和/或胺官能交联剂和增链剂，诸如甘油、三羟甲基丙烷、三羟甲基乙烷、三乙醇胺、二乙醇胺、单乙醇胺、乙二醇、二乙二醇、丙二醇、二丙二醇和环己二甲醇；ii)不同于上述那些的聚醚；iii)聚酯多元醇；和iv)胺封端的聚醚。
多异氰酸酯组分是二苯基甲烷二异氰酸酯和羟基数为15mg KOH/g至56mg KOH/g、标称羟基官能度为2至4且氧乙烯含量为至少70重量％的聚醚多元醇的准预聚物，所述准预聚物的异氰酸酯含量为25重量％至31重量％。
二苯基甲烷二异氰酸酯可以是4，4′-异构体、2，4′-异构体或2，2′-异构体中的任一种或其两种或更多种的任何混合物。优选的二苯基甲烷二异氰酸酯含有至少50重量％的4，4′-异构体。
在一些实施方案中，用于制备预聚物的聚醚多元醇具有2.5至3.5的标称羟基官能度、25mg KOH/g至45mg KOH/g的羟基数和75重量％至100重量％的氧乙烯含量。
通过将一些或所有二苯基甲烷二异氰酸酯与聚醚多元醇组合来制备准预聚物，使得每摩尔羟基基团提供至少两个摩尔的异氰酸酯基团。然后使所得反应混合物反应以消耗羟基基团。继续反应直到羟基基团被消耗，如通过恒定的异氰酸酯含量所指示的。如果反应期间存在少于所有二苯基甲烷二异氰酸酯，则可以随后添加剩余部分。二苯基甲烷二异氰酸酯与聚醚的反应产生具有氨基甲酸酯基团和末端异氰酸酯基团的化合物。准预聚物包括此类化合物和游离(未反应)二苯基甲烷二异氰酸酯的混合物。
泡沫稳定表面活性剂有助于稳定在发泡过程中形成的气泡，直至聚合物固化。多种硅酮表面活性剂是有用的，包括硅油和有机硅-聚醚共聚物，诸如聚二甲基硅氧烷和聚二甲基硅氧烷-聚氧化烯嵌段共聚物。此类硅酮表面活性剂可以商标名TegostabTM(赢创公司(Evonik Corporation))、NiaxTM(迈图高新材料(Momentive Performance Materials))和DabcoTM(赢创公司)商购获得。例如，泡沫稳定表面活性剂可以占整个反应混合物的重量的0.1％至2％。即使其含有异氰酸酯反应性基团，硅酮表面活性剂也不计入异氰酸酯反应性材料的重量。
反应在存在一种或多种催化剂的情况下进行。一种或多种催化剂催化水-异氰酸酯反应和醇-异氰酸酯反应中的一者或两者。合适的催化剂包含例如，叔胺、环脒、叔膦、各种金属螯合物、酸性金属盐、强碱、各种金属醇盐和酚盐以及有机酸的金属盐。含金属的催化剂的实施例为锡、铋、钴和锌盐。最重要的催化剂为叔胺催化剂、环脒、锌催化剂和锡催化剂。叔胺催化剂的实施例包括三甲胺、三乙胺、N-甲基吗啉、N-乙基吗啉、N，N-二甲基苄胺、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-重氮双环-2,2,2-辛烷、双(二甲氨基乙基)醚、三亚乙基二胺和二甲基烷基胺，其中所述烷基含有4个至18个碳原子。常常使用这些叔胺催化剂的混合物。
反应性胺催化剂，诸如DMEA(二甲基乙醇胺)、DMAPA(二甲氨基丙基胺)或胺引发的多元醇。当针对异氰酸酯基团进行反应时，催化剂计入反应混合物中的异氰酸酯反应性材料的重量。
锡催化剂包括氯化锡、氯化亚锡、辛酸亚锡、油酸亚锡、二月桂酸二甲基锡、二月桂酸二丁基锡、蓖麻油酸锡和式SnRn(OR)4-n的其它锡化合物，其中R为具有至多18个碳原子的烷基或芳基，且n为0至4，等。如果使用的话，锌和锡催化剂一般与一种或多种叔胺催化剂结合使用。
催化剂通常以少量使用，例如，每100重量份多元醇混合物使用约0.0015重量份至约5重量份或0.1重量份至0.5重量份的每种催化剂。
反应混合物可含有各种任选的成分，其实施例包括：一种或多种阻燃剂，诸如含磷阻燃剂、卤化阻燃剂和三聚氰胺；物理发泡剂；一种或多种颜料和/或着色剂；一种或多种杀生物剂；一种或多种防腐剂；一种或多种抗氧化剂；等等。
通过将前述成分合并，以形成反应混合物，然后将其发泡并固化来制备泡沫。混合顺序通常不是关键的，尽管优选地将准预聚物与其它成分组合，或至少与其它成分的混合同时组合。
选择起始材料的比例，使得异氰酸酯指数为65至95。“异氰酸酯指数”是指向反应混合物中提供的异氰酸酯基团与异氰酸酯反应性基团之比的100倍。本发明的一个优点是，可以在不使用极低的异氰酸酯指数的情况下产生非常软的泡沫。优选的异氰酸酯指数为至少72或至少75，并且至多90或至多85。
本发明的方法不需要特殊的发泡条件；因此，本领域中描述的用于制造柔性聚氨酯泡沫的发泡条件和设备是完全合适的。通常，即使在室温(23℃)下，异氰酸酯化合物也将自发地与水和多元醇反应，并且因此在一些实施方案中，在不加热到高温的情况下完成固化(除了与在固化期间发生的反应放热相关的温度上升)。如果需要，可以对反应混合物施加热量以加速固化反应。这可以通过在将一些或所有成分合并之前对其进行加热，通过在其固化时对反应混合物或每一种成分的某种组合施加热量来完成。如果施加热量，则合适的高温为40℃至80℃。继续固化，直到反应混合物已膨胀并充分固化以形成稳定的泡沫为止。
在一些实施方案中，固化步骤在密闭模具中进行。在这种方法中，反应混合物要么在模具本身中形成，要么在模具外部形成，并且接着注入到模具中，在模具中固化。因此，反应混合物在固化时的膨胀受到模具内表面的约束，也受到模制部件的尺寸和几何形状的约束。将足够的反应混合物引入到模具中，使得所得泡沫在膨胀并填充模具时实现期望的密度。
在其它实施方案中，固化步骤在自由起发(或板坯(slabstock))过程中进行。在自由起发过程中，将反应混合物倒入敞开的容器中，使得在至少一个方向(通常是竖直方向)上对着大气或轻质表面(如薄膜)发生膨胀，所述轻质表面对泡沫膨胀的阻力可忽略不计。在自由起发过程中，反应混合物在至少一个方向上发生膨胀，除了受本身重量的限制之外，基本不受任何限制。自由起发过程可通过形成反应混合物并且将其分配到槽中或分配在传送机上进行膨胀和固化来进行。
如根据ASTM D3574测试A所测量，所得泡沫的泡沫密度可为例如至少24g/L、至少32g/L或至少36g/L。所述泡沫密度可以多达64g/L、多达56g/L、多达48g/L、多达46g/L或多达43g/L。这些密度范围倾向于产生具有用于枕头应用的柔软性的泡沫。特别优选的密度为37g/L至43g/L。
泡沫柔软性(或相反地，硬度)通过压缩力偏转(CFD)方法诸如ISO3386-1方便地确定。在这些应用中，在40％压缩下，优选CFD值为0.4kPa至1.0kPa，并且更优选地0.4kPa至0.85kPa。
泡沫优选地表现出至少两秒或至少3秒且至多15秒，更优选至多10秒的恢复时间。通过在室温下将2.0英寸(5.08cm)厚的泡沫片(4.0×4.0×2.0英寸，10.16×10.16×5.08cm)压缩至其原始厚度的24％，将泡沫在所述压缩下保持一分钟并释放压缩力，来测量出于本发明目的的恢复时间。释放压缩力后泡沫回到原始泡沫厚度的90％所需的时间是恢复时间。使用粘弹性泡沫测试装置(如Format Messtechnik有限责任公司的RESIMAT 150装置(带有出厂软件))方便地测量恢复时间。
本发明的一个重要优点是泡沫在洗涤时表现出很少特性变化或未表现出特性变化。特别地，在洗涤之前，泡沫在洗涤时表现出最大的CFD增加，诸如在40％压缩下在洗涤之前其CFD值为0％至8％或至多0％至6％。重量损失也是最小的，通常为洗涤前的重量的5％或更少。当泡沫被用作枕头或其它床垫时，这是一个非常显著的益处，因为其在污染时可以在没有损坏的情况下洗涤，并且然后再次使用，而无需很少或不损失其触觉特性。
因此，本发明的泡沫可用作枕头泡沫并且用于其它缓冲和舒适应用。泡沫可以模制成枕头或其它装置的形状，或者可以被切割成形状。泡沫可以覆盖有可以用于装饰和/或触觉功能的织物或其它薄片材料。
以下实施例被提供来说明本发明，而不旨在限制本发明的范围。除非另外指明，否则所有的份数和百分比均按重量计。
实施例1-2和比较样品A-F
聚氨酯泡沫枕头由如下表1中所示的成分制成。使用高速实验室混合器将除多异氰酸酯之外的所有成分合并。然后添加多异氰酸酯，并将所得反应混合物倒入模具(30cm×30cm×10cm)中，然后将其关闭。将反应混合物上升并在模具中固化，而不施加热量的情况下在模具中固化大约12小时，或在加热模具中(约50℃)固化5分钟。
多元醇a-1)是环氧乙烷和环氧丙烷的无规共聚物。其羟基数为167mg KOH/g，标称羟基官能度为3，且氧乙烯含量为60重量％；
多元醇a-2)是环氧乙烷和环氧丙烷的无规共聚物。其羟基数为47.5mg KOH/g，标称羟基官能度为3，氧乙烯含量为11重量％；
多元醇a-3)是羟基数为237mg KOH/g、标称羟基官能度为3且氧乙烯含量为0重量％的环氧丙烷的均聚物。
单醇a-4)是环氧乙烷的均聚物。其羟基数为102mg KOH/g，并且氧乙烯含量为100％。
多元醇4是环氧乙烷和环氧丙烷的无规共聚物。其羟基数为37mg KOH/g，标称羟基官能度为3并且氧乙烯含量为78％。
Qp-1是通过使100份的98％4,4′-MDI和2％2,4′-MDI的混合物与约9.5份的多元醇4反应，直到羟基基团已被消耗来制备的准预聚物。QP-1具有29.5％的异氰酸酯含量。
PMDI是异氰酸酯含量为32.4％的聚合MDI产物。此产物的MDI级分包含约75％的4,4′-异构体和25％的2,4′-异构体。
多元醇5为环氧丙烷的均聚物。其羟基数为约56，标称羟基官能度为3，并且氧乙烯含量为0％。
多元醇6为环氧丙烷的标称三官能均聚物。其羟基数为大约170。
多元醇7为环氧乙烷的均聚物。该多元醇的羟基数为约187并且是标称双官能的。
单醇B是羟基数为约160的环氧乙烷的单官能均聚物。
表面活性剂A和B是硅酮泡沫稳定表面活性剂。
催化剂A和B各自是胶凝和吹塑催化剂的混合物。
表1
Figure BDA0003765032580000101
*并非本发明的实施例。
根据ASTM D3574测试A测量每种情况下的泡沫密度。根据前述方法确定恢复时间。在洗涤枕头之前和之后，根据ISO3386-1或等效方法进行在40％压缩下的CFD测量。在机器中使用40℃水温和1600rpm旋转循环进行洗涤，然后在55℃至60℃下在滚筒干燥器中干燥2小时。该测试结果如表2中所示。
表2
Figure BDA0003765032580000111
*不是本发明的实施例。
比较样品B代表该组实施例中的基线情况。所述配制物与实施例1和2相同，除了使用聚合MDI代替实施例1和2的准预聚物。比较实施例B具有期望的密度并且表现出缓慢的恢复时间。洗涤前的泡沫硬度仅略高于枕头应用所需的泡沫硬度，但在洗涤时显著增加。因此，根据本发明的多元醇和单醇的组合当与以75指数的聚合MDI结合使用时，即使在洗涤之前也表现出枕头应用的边缘特性。之后，其变得太硬。
比较样品A是使用聚合MDI制成的另一种泡沫，在这种情况下，是异氰酸酯指数仅为70。将6份多元醇4添加到配制物中。通过这些修改，获得柔软的低密度泡沫。然而，这种泡沫在洗涤后表现相当差，因为硬度非常显著的增加同时重量损失超过7％。洗涤前的良好柔软性归因于较低的异氰酸酯指数和多元醇4的存在；遗憾的是，这些因素也被认为在洗涤后造成更差的性能。
还认为多元醇4的存在造成在洗涤比较泡沫C和D中的每一种之后的性能差。准预聚物以70指数用于制造比较样品C。获得了非常低的硬度，但洗涤后的重量损失和硬度的增加都是高的。在比较样品D中，用聚合MDI以80指数替换准预聚物；这产生了在洗涤后表现出较小特性变化的泡沫。不幸的是，它还产生了不适用于枕头应用的更硬的泡沫。使用聚合MDI需要较低的指数来获得所需的泡沫柔软性，但是作为比较样品A和B显示，减少异氰酸酯指数还导致洗涤后的特性损失更大。
实施例1和2展示所需的泡沫密度、低硬度和缓慢恢复时间，即使在75或80的异氰酸酯指数下也是如此。另外，这些泡沫在洗涤后仅表现出较小的硬度和重量变化。
比较样品E和F大致根据US2013/0159476来制成。以100指数制成的泡沫(比较样品E)比枕头应用所需的硬度硬至少3倍。以80指数制成的比较样品F足够软，但不表现出所需的缓慢恢复并且在洗涤后表现出大的特性变化。

Claims (11)

1.一种在包括以下步骤的方法中产生的聚氨酯泡沫：A)将包括异氰酸酯反应性组分、多异氰酸酯组分、至少一种泡沫稳定表面活性剂和至少一种氨基甲酸酯和/或脲催化剂的成分以65至95的异氰酸酯指数组合以形成反应混合物，以及B)使所述反应混合物固化以形成所述聚氨酯泡沫，
其中所述异氰酸酯反应性组分包括；
a-1)基于所有异氰酸酯反应性组分的总重量，40重量％至60重量％的羟基数为112mgKOH/g至280mg KOH/g、标称羟基官能度为2至4且氧乙烯含量为45重量％至70重量％的一种或多种第一聚醚多元醇；
a-2)基于所有异氰酸酯反应性组分的重量，0重量％至25重量％的羟基数为20mg KOH/g至70mg KOH/g、标称羟基官能度为2至4且氧乙烯含量为0重量％至25重量％的一种或多种第二聚醚多元醇；
a-3)基于所有异氰酸酯反应性组分的重量，5重量％至25重量％的羟基数为112mgKOH/g至280mg KOH/g、标称羟基官能度为2至4且氧乙烯含量为0重量％至25重量％的一种或多种第三聚醚多元醇；并且
a-4)基于所有异氰酸酯反应性组分的重量，3重量％至12重量％的羟基数为50mg KOH/g至200mg KOH/g、数均分子量为多至1000且氧乙烯含量为至少40重量％的一种或多种聚醚单醇；并且
a-5)基于所有异氰酸酯反应性组分的重量，2重量％至6重量％的水；
并且进一步地，其中i)a-1)、a-2)、a-3)、a-4)和a-5)一起占所述异氰酸酯反应性组分的重量的至少95％，并且ii)基于所有异氰酸酯反应性组分的重量，所述异氰酸酯反应性组分包括0重量％至2重量％的羟基数为至多56mg KOH/g、标称羟基官能度为2或更大且氧乙烯含量为至少70％的一种或多种第四聚醚多元醇；
并且进一步地，其中所述多异氰酸酯组分是二苯基甲烷二异氰酸酯和羟基数为15mgKOH/g至56mg KOH/g、标称羟基官能度为2至4且氧乙烯含量为至少70重量％的聚醚多元醇的准预聚物，所述准预聚物的异氰酸酯含量为25重量％至31重量％。
2.根据权利要求1所述的聚氨酯泡沫，其中a-2)占所有异氰酸酯反应性组分的总重量的5％至25％。
3.根据权利要求1或2所述的聚氨酯泡沫，其中a-2)的羟基数为30至60，平均羟基官能度为2.5至3.5并且含有8重量％至15重量％的氧乙烯单元。
4.根据前述权利要求中任一项所述的聚氨酯泡沫，其中水占所有异氰酸酯反应性组分的总重量的2％至4.5％。
5.根据前述权利要求中任一项所述的聚氨酯泡沫，其中a-3)的羟基数为至少200，平均羟基官能度为2.5至3.5并且含有0重量％至20重量％的氧乙烯单元。
6.根据前述权利要求中任一项所述的聚氨酯泡沫，其中a-3)占所有异氰酸酯反应性组分的总重量的10％至20％。
7.根据前述权利要求中任一项所述的聚氨酯泡沫，其中所述多异氰酸酯组分是二苯基甲烷二异氰酸酯和羟基数为25mg KOH/g至45mg KOH/g、标称羟基官能度为2.5至3.5且氧乙烯含量为至少70重量％至100重量％的聚醚多元醇的准预聚物。
8.根据前述权利要求中任一项所述的聚氨酯泡沫，其中所述异氰酸酯指数为72至90。
9.根据前述权利要求中任一项所述的聚氨酯泡沫，其密度为37g/L至43g/L，40％压缩力偏转值为0.4kPa至1.0kPa，并且恢复时间为至少2秒。
10.根据前述权利要求中任一项所述的聚氨酯泡沫，其为模制枕头。
11.一种制备聚氨酯泡沫的方法，其包括以下步骤：A)将包括异氰酸酯反应性组分、多异氰酸酯组分、至少一种泡沫稳定表面活性剂和至少一种氨基甲酸酯和/或脲催化剂的成分以65至95的异氰酸酯指数组合以形成反应混合物，以及B)使所述反应混合物固化以形成所述聚氨酯泡沫，
其中所述异氰酸酯反应性组分包括；
a-1)基于所有异氰酸酯反应性组分的总重量，40重量％至60重量％的羟基数为112mgKOH/g至280mg KOH/g、标称羟基官能度为2至4且氧乙烯含量为45重量％至70重量％的一种或多种第一聚醚多元醇；
a-2)基于所有异氰酸酯反应性组分的重量，0重量％至25重量％的羟基数为20mg KOH/g至70mg KOH/g、标称羟基官能度为2至4且氧乙烯含量为0重量％至25重量％的一种或多种第二聚醚多元醇；
a-3)基于所有异氰酸酯反应性组分的重量，5重量％至25重量％的羟基数为112mgKOH/g至280mg KOH/g、标称羟基官能度为2至4且氧乙烯含量为0重量％至25重量％的一种或多种第三聚醚多元醇；并且
a-4)基于所有异氰酸酯反应性组分的重量，3重量％至12重量％的羟基数为50mg KOH/g至200mg KOH/g、数均分子量为多至1000且氧乙烯含量为至少40重量％的一种或多种聚醚单醇；并且
a-5)基于所有异氰酸酯反应性组分的重量，2重量％至6重量％的水；
并且进一步地，其中i)a-1)、a-2)、a-3)、a-4)和a-5)一起占所述异氰酸酯反应性组分的重量的至少95％，并且ii)基于所有异氰酸酯反应性组分的重量，所述异氰酸酯反应性组分包括0重量％至2重量％的羟基数为至多56mg KOH/g、标称羟基官能度为2或更大且氧乙烯含量为至少70％的一种或多种第四聚醚多元醇；
并且进一步地，其中所述多异氰酸酯组分是二苯基甲烷二异氰酸酯和羟基数为15mgKOH/g至56mg KOH/g、标称羟基官能度为2至4且氧乙烯含量为至少70重量％的聚醚多元醇的准预聚物，所述准预聚物的异氰酸酯含量为25重量％至31重量％。
CN202180011075.8A 2020-01-06 2021-01-04 具有缓慢恢复时间的柔软的可洗涤的聚氨酯泡沫 Active CN115038735B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US202062957349P 2020-01-06 2020-01-06
US62/957349 2020-01-06
PCT/US2021/012033 WO2021141841A1 (en) 2020-01-06 2021-01-04 Soft, washable polyurethane foam with slow recovery time

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN115038735A true CN115038735A (zh) 2022-09-09
CN115038735B CN115038735B (zh) 2024-05-31

Family

ID=

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005225974A (ja) * 2004-02-13 2005-08-25 Nippon Polyurethane Ind Co Ltd 高通気性・低反発弾性のポリウレタンフォームの製造方法。
EP2599810A1 (de) * 2011-12-02 2013-06-05 Basf Se Waschbare, viskoelastische Polyurethanweichschaumstoffe
CN103154068A (zh) * 2010-09-07 2013-06-12 陶氏环球技术有限责任公司 制备低压缩变定和高气流二苯甲烷二异氰酸酯粘弹性聚氨酯泡沫体的方法
CN103814081A (zh) * 2011-09-23 2014-05-21 拜尔材料科学有限公司 用于生产高空气流动性聚醚泡沫的方法及由该方法生产的泡沫
CN105461897A (zh) * 2016-01-19 2016-04-06 黎明化工研究设计院有限责任公司 复合型慢回弹聚氨酯软质泡沫及其制备方法
CN105595711A (zh) * 2014-11-18 2016-05-25 丹-弗姆公司 可洗涤的枕头
EP3233953A1 (en) * 2014-12-17 2017-10-25 Dow Global Technologies Llc Viscoelastic polyurethane foam with aqueous polymer dispersion
US20180155516A1 (en) * 2015-06-11 2018-06-07 Covestro Deutschland Ag Viscoelastic and reticulated polyurethane foam and the preparation thereof
WO2018136189A1 (en) * 2017-01-17 2018-07-26 Dow Global Technologies Llc Polyol blends useful for producing viscoelastic foam
CN109021193A (zh) * 2017-06-09 2018-12-18 万华化学（北京）有限公司 一种mdi体系高透气粘弹性聚氨酯泡沫及其制备方法
CN109021205A (zh) * 2017-06-09 2018-12-18 万华化学（北京）有限公司 一种开孔聚氨酯慢回弹泡沫及其制备方法

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005225974A (ja) * 2004-02-13 2005-08-25 Nippon Polyurethane Ind Co Ltd 高通気性・低反発弾性のポリウレタンフォームの製造方法。
CN103154068A (zh) * 2010-09-07 2013-06-12 陶氏环球技术有限责任公司 制备低压缩变定和高气流二苯甲烷二异氰酸酯粘弹性聚氨酯泡沫体的方法
CN103814081A (zh) * 2011-09-23 2014-05-21 拜尔材料科学有限公司 用于生产高空气流动性聚醚泡沫的方法及由该方法生产的泡沫
EP2599810A1 (de) * 2011-12-02 2013-06-05 Basf Se Waschbare, viskoelastische Polyurethanweichschaumstoffe
CN104093773A (zh) * 2011-12-02 2014-10-08 巴斯夫欧洲公司 可洗的粘弹性软质聚氨酯泡沫
CN105595711A (zh) * 2014-11-18 2016-05-25 丹-弗姆公司 可洗涤的枕头
EP3233953A1 (en) * 2014-12-17 2017-10-25 Dow Global Technologies Llc Viscoelastic polyurethane foam with aqueous polymer dispersion
US20180155516A1 (en) * 2015-06-11 2018-06-07 Covestro Deutschland Ag Viscoelastic and reticulated polyurethane foam and the preparation thereof
CN105461897A (zh) * 2016-01-19 2016-04-06 黎明化工研究设计院有限责任公司 复合型慢回弹聚氨酯软质泡沫及其制备方法
WO2018136189A1 (en) * 2017-01-17 2018-07-26 Dow Global Technologies Llc Polyol blends useful for producing viscoelastic foam
CN109021193A (zh) * 2017-06-09 2018-12-18 万华化学（北京）有限公司 一种mdi体系高透气粘弹性聚氨酯泡沫及其制备方法
CN109021205A (zh) * 2017-06-09 2018-12-18 万华化学（北京）有限公司 一种开孔聚氨酯慢回弹泡沫及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
MX2022008207A (es) 2022-07-21
JP2023510702A (ja) 2023-03-15
US20230080960A1 (en) 2023-03-16
EP4087885A1 (en) 2022-11-16
BR112022013087A2 (pt) 2022-09-06
WO2021141841A1 (en) 2021-07-15
AU2021206596A1 (en) 2022-07-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DK1682597T3 (en) Viscoelastic polyurethane glove
JP5964879B2 (ja) 気泡構造物及び粘弾性ポリウレタンフォーム
JP6619555B2 (ja) 粘弾性発泡体
JP4166975B2 (ja) ポリイソシアネート組成物およびこれから製造された低湿潤老化圧縮永久歪を有する低密度軟質フォームおよびこれらの製造方法
US20090018226A1 (en) Polyurethane foam containing synergistic surfactant combinations and process for making same
CA2654222A1 (en) Viscoelastic foams with slower recovery and improved tear
CN112703217B (zh) 粘弹性聚氨酯泡沫
JP5204754B2 (ja) ポリウレタンフォームの製造方法
JP2013541630A (ja) 自己破砕性ポリウレタン系
CN110891996B (zh) 聚氨酯泡沫及其制备方法
JP7204650B2 (ja) 粘弾性フォームの製造のために有用なポリオールブレンド
AU2021206596A1 (en) Soft, washable polyurethane foam with slow recovery time
CN115038735B (zh) 具有缓慢恢复时间的柔软的可洗涤的聚氨酯泡沫
US11780949B2 (en) Low density, low compression set, long recovery time polyurethane foam
KR100796478B1 (ko) 폴리우레탄 폼의 제조를 위한 실라놀 작용성 화합물
WO2004020496A1 (en) Polyol combination

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant