CN1154674C - 由机械发泡聚氨酯分散体制备的聚氨酯泡沫材料 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及聚氨酯分散体组合物，它可以进行机械发泡，得到具有良好弹性的泡沫材料。本发明的发泡泡沫材料可用于缓冲地面材料的用途，例如粘附的缓冲阔幅地毯、地毯板、地毯底层或乙烯基地面材料。本发明的发泡泡沫材料还可用作各种织物和尿布的涂层。

Description

由机械发泡聚氨酯分散体制备的聚氨酯泡沫材料
技术领域
本发明涉及聚氨酯泡沫材料。本发明具体地涉及由含水聚氨酯分散体制备的聚氨酯泡沫材料，并涉及制备该泡沫材料的方法。
背景技术
US-A-5104693和WO97/43326公开了制备聚氨酯衬底的基材(例如地毯或织物)的方法，其中将活性、未固化的形成聚氨酯的组合物涂在基材表面上，定厚，并固化。这些各自涉及A侧(异氰酸酯)+B侧(多元醇)聚氨酯泡沫材料活性化学，其中相应的聚氨酯反应在作为泡沫材料形式的泡沫中出现。
聚氨酯分散体是公知的，并可用于制备聚氨酯聚合物，这些聚合物本身用于各种用途。聚氨酯分散体可例如用于制备皮革涂料；木材涂饰剂；玻璃纤维上浆；织物；粘合剂；以及汽车面漆和底漆。聚氨酯分散体可通过各种方法制备，包括例如公开于下列专利中的那些方法：US-A-4857565、US-A-4742095、US-A-4879322、US-A-3437624、US-A-5037864、US-A-5221710、US-A-4237264和US-A-4092286。
已知地毯衬底可由聚氨酯分散体制备。例如，根据美国专利申请系列号09/039978的方法制备的聚氨酯分散体可用于制备聚氨酯地毯衬底和聚氨酯织物衬底。通常，用作地毯衬底的一次或二次粘合剂的分散体的机械发泡是不稳定的，因为填料浓度高，且不存在泡沫稳定剂。通过机械发泡制备稳定的泡沫需要填料较少且使用泡沫稳定剂，所以该方法与传统用于涂覆地毯背面以用于初级或层压用途的方法显著不同。目前市售的聚氨酯分散体的机械发泡(使用空气)例如可用添加剂进行，例如稳定皂、无机填料和蜡分散体。虽然制成的泡沫材料可铸塑并干燥，具有良好的物理性能且具有达10毫米厚的稳定的细孔结构，但如此制备的泡沫材料不具有弹性。
US-A-4733659教导了一种一次性包扎带，包括可渗透液体的软质聚氨酯亲水性泡沫材料，可通过将完全反应的聚氨酯聚合物分散体进行机械发泡，将分散体流延到基材上并固化水分散体来制备。在该专利中教导为了提高在亲水泡沫材料制备过程中的亲水性，泡沫可包括特定的表面活性剂(第3项，39-50行；第7项第40行至第8项第4行；第11项第11-12行)，该专利教导在泡沫中使用这种表面活性剂，而不是在制备聚氨酯分散体的过程中。该专利提出，选择用于引入层压材料和所得泡沫包扎带的特定材料需要特别小心(第3项，第17-19行)，且用于该发明的聚氨酯是在本领域中作为可分散于离子化水中的那些，例如公开于US4066591实施例XVIII中的阳离子聚氨酯或公开于US-A-4,171,391中的阴离子聚氨酯。在US-A-4,733,659中第4项第14-23行和US-A-4,171,391中第3项第35-48行都没有提及通过洗涤剂和剪切的帮助来制备和分散聚氨酯分散体。
弹性是用于例如地毯衬底用途的泡沫材料的理想特性。提高这种泡沫材料的弹性，可提高泡沫材料的耐久性和舒适性。例如，弹性更大的泡沫材料，或称为“弹簧状”泡沫材料通常被认为比非弹性泡沫材料更舒适。弹性更大的泡沫材料也可通过回弹在机械上散逸能量，而不是象非弹性泡沫材料那样产生热量。以热的形式散逸能量最终导致聚合物降解，这反过来又导致泡沫材料不能恢复其原有形状。当在地毯应用中发生这种情况时，在地毯表面常用区域中显现出的图案可以认为是早期磨损。
在制备聚氨酯泡沫材料的领域中，理想的是制备一种聚氨酯分散体组合物，它能通过机械发泡，使得所制备的泡沫材料具有适宜的细孔结构和良好的性能，包括弹性。在该领域中同样希望的是，有一种从聚氨酯分散体通过聚氨酯分散体的机械发泡来制备具有良好弹性的聚氨酯泡沫材料的方法。
发明内容
一方面，本发明是一种弹性聚氨酯泡沫材料，它包括通过以下方法制备的泡沫材料，该方法包括以下步骤：将含水聚氨酯分散体发泡；将泡沫施用在基材上；并将泡沫干燥成泡沫材料，其中聚氨酯分散体通过在足以制备稳定分散体的混合条件下使水、扩链剂、表面活性剂和一种聚氨酯预聚物进行混合而制成；聚氨酯从含有多异氰酸酯和具有大于2.2羟基官能度的多元醇的配方来制备；且聚氨酯泡沫材料的回弹率为5-80％。
另一方面，本发明是一种泡沫材料支撑的基材，包含基材和粘合在基材上的一种弹性聚氨酯泡沫材料，该弹性聚氨酯泡沫材料通过包括以下步骤的方法制成：将含水聚氨酯分散体发泡；将泡沫施用在基材上；并将泡沫干燥成泡沫材料，其中聚氨酯分散体通过在足以制备稳定分散体的混合条件下使水、扩链剂、表面活性剂和一种聚氨酯预聚物进行混合而制成；聚氨酯从含有多异氰酸酯和具有大于2.2羟基官能度的多元醇来制备；且聚氨酯泡沫材料的回弹率为5-80％。
本发明的发泡泡沫材料可用于缓冲地面材料的用途，例如粘附的缓冲阔幅地毯、地毯板、地毯底层或乙烯基地面材料。本发明的发泡泡沫材料还可用作缓冲层或各种织物和一次性用品的吸收层。
在一个实施方案中，本发明是一种用含水聚氨酯分散体组合物制得的弹性聚氨酯泡沫材料，该组合物可进行机械发泡，得到具有良好弹性的聚氨酯泡沫材料。用于本发明的聚氨酯分散体包括水，或者下面两者之一：聚氨酯；能形成聚氨酯的混合物；或两者的混合物。用于本发明形成聚氨酯的材料是可用于制备聚氨酯聚合物的材料。形成聚氨酯的材料包括例如聚氨酯预聚物。虽然聚氨酯预聚物可在分散后一定时间内保留一些异氰酸酯活性，但为了本发明目的，聚氨酯预聚物分散体应该视为是完全已反应的聚氨酯聚合物分散体。同样为了本发明目的，聚氨酯预聚物或聚氨酯聚合物可包括其它类型的结构，例如脲基团。
用于本发明的聚氨酯预聚物通过活泼氢化合物与任何量的异氰酸酯以相对于活泼氢物质的化学计算过量进行反应来制备。用于本发明预聚物的异氰酸酯官能度可以0.2-20重量％的量存在。合适的预聚物可具有100-10000的分子量。用于本发明的预聚物应该在处理条件下基本上是液体。
本发明的预聚物配方包括多元醇组分。最常用于制备聚氨酯的含活泼氢的化合物是具有至少两个羟基或胺基的那些化合物。这些化合物在此处称为多元醇。合适的多元醇的代表性例子是公知的，并描述于出版物例如Saunders和Frisch的High Polymers，第XVI卷，“聚氨酯，化学和技术”，Interscience Publishers，纽约，第I卷，pp32-42，44-54(1962)和第II卷，pp5-6，198-199(1964)；K.J.Saunders的 有机聚合物化学(Organic Polymer Chemistry)，Chapman和Hall，伦敦，323-325页(1973)；以及聚氨酯的发展(Developments in Polyurethanes)，第I卷，J.M.Burest编辑，Applied Science Publishers，1-76页(1978)。但是，任何含活泼氢的化合物可用于本发明。这种物质的例子包括选自以下类型组合物，单独或混合物的形式：(a)多羟基烷烃的氧化烯加合物；(b)非还原性糖和糖衍生物的氧化烯加合物；(c)磷酸和多磷酸的氧化烯加合物；以及(d)多元酚的氧化烯加合物。这些类型的多元醇在此处称作“基础多元醇”。此处所用的多羟基烷烃的氧化烯加合物的例子是乙二醇、丙二醇、1，3-二羟基丙烷、1，4-二羟基丁烷、以及1，6-二羟基己烷、甘油、1，2，4-三羟基丁烷、1，2，6-三羟基己烷、1，1，1-三羟甲基乙烷、1，1，1-三羟甲基丙烷、季戊四醇、聚己酸内酯、木糖醇、阿糖醇、山梨糖醇、甘露糖醇的加合物。此处优选作为多羟基烷烃的氧化烯加合物的是二羟基-和三羟基烷烃的氧化丙烯加合物和被氧化乙烯封端的氧化丙烯加合物。其它有用的氧化烯加合物包括乙二胺、甘油、哌嗪、水、氨、1，2，3，4-四羟基丁烷、果糖、蔗糖的加合物。
本发明还可使用聚(氧丙烯)二醇、三醇、四醇和六醇，以及被氧化乙烯封端的那些。这些多元醇还包括聚(氧丙烯氧乙烯)多元醇。氧乙烯的含量应该优选小于多元醇总重量的80重量％，更优选小于40重量％。当使用氧化乙烯时，可通过任何方式将氧化乙烯引入聚合物链中，例如作为内嵌段、端嵌段或无规分布的嵌段，或其任何组合。
可用于本发明的另一类多元醇是“共聚物多元醇”，它是含基础多元醇的分散的聚合物，例如丙烯腈-苯乙烯共聚物。这些共聚物多元醇可以从含各种其它物质的反应混合物来制备，包括例如催化剂，如偶氮二异丁腈；共聚物多元醇稳定剂；和链转移剂，例如异丙醇。
聚酯多元醇可用于制备本发明的聚氨酯分散体。聚酯多元醇通常的特征在于具有重复酯单元，可以是芳族和脂族的，以及存在端伯羟基或端仲羟基，但任何被至少两个活泼氢基团封端的聚酯可用于本发明。例如，二醇与聚对苯二甲酸乙二酯的酯交换反应产物可用于制备本发明的分散体。
聚胺、胺封端的聚醚、聚硫醇和其它可与异氰酸酯反应的化合物也适合本发明。含多异氰酸酯聚加成活泼氢的化合物(PIPA)可用于本发明。PIPA化合物通常是TDI和三乙醇胺的反应产物。制备PIPA化合物的方法可参见例如Rowlands的美国专利4374209。
在本发明中，优选至少50重量％的用于制备聚氨酯或聚氨酯预聚物的活泼氢化合物是分子量为600-20000的聚醚多元醇，优选其分子量为1000-10000，最优选3000-8000。在本发明中，优选该多元醇的羟基官能度至少为2.2。优选该多元醇的羟基官能度为2.2-5.0，更优选2.3-4.0，甚至更优选2.5-3.8。最优选，用于制备聚氨酯或聚氨酯预聚物的活泼氢化合物是聚醚多元醇，其羟基官能度为2.6-3.5，分子量为3000-8000。为了本发明的目的，官能度定义为所有多元醇引发剂的平均计算官能度，用于进一步调节任何已知在多元醇制备期间影响官能度的副反应。
本发明配方的多异氰酸酯组分可用任何有机多异氰酸酯、改性多异氰酸酯、基于异氰酸酯的预聚物及其混合物来制备。这些可包括脂族和脂环族异氰酸酯，但优选芳族、特别是多官能芳族异氰酸酯，例如2，4-和2，6-甲苯二异氰酸酯和相应的异构体混合物；4，4’-、2，4’-和2，2’-二苯基-甲烷二异氰酸酯(MDI)和其相应的异构体混合物；4，4’-、2，4’-和2，2’-二苯基甲烷二异氰酸酯与多苯基多亚甲基多异氰酸酯(PMDI)的混合物；以及PMDI和甲苯二异氰酸酯的混合物。最优选，用于制备本发明预聚物配方的的多异氰酸酯是MDI或PMDI。
本发明包括扩链剂或交联剂。扩链剂用于通过扩链剂与聚氨酯预聚物中的异氰酸酯官能团反应来增加聚氨酯预聚物的分子量，即，使聚氨酯预聚物扩链。合适的扩链剂或交联剂通常是低当量重量的含活泼氢的化合物，其中在每个分子中具有2个或更多的活泼氢基团。扩链剂通常具有2个或更多的活泼氢基团，而交联剂具有3个或更多的活泼氢基团。活泼氢基团可以是羟基、巯基、或氨基。胺扩链剂可以是嵌段的、封端的，或者被赋予较低的活性。其它物质，特别是水，可用于扩展链长，所以可以作为用于本发明的扩链剂。
多胺是优选的扩链剂。特别优选的是，扩链剂选自胺封端的聚醚，例如购自Huntsman化学公司的JEFFAMINE D-400，氨基乙基哌嗪、2-甲基哌嗪、1，5-二氨基-3-甲基-戊烷、异佛尔二胺、乙二胺、二亚乙基三胺、氨基乙基乙醇胺、三亚乙基四胺、三亚乙基五胺、乙醇胺、任何立体异构形式的赖氨酸及其盐、己二胺、肼和哌嗪。在本发明中，扩链剂可作为水溶液使用。
在本发明中，扩链剂的用量足以使其与预聚物中存在的0-100％异氰酸酯官能团反应，基于1当量异氰酸酯与1当量扩链剂反应。理想的是，水用作扩链剂，并与存在的部分或全部异氰酸酯官能团反应。催化剂可任选地用于促进扩链剂与异氰酸酯之间的反应。当本发明的扩链剂具有多于两个的活泼氢基团时，它们还可同时作为交联剂。
适用于制备本发明泡沫材料的聚氨酯配方(下文中称作配混物)可以从聚氨酯分散体和泡沫稳定剂制备。除聚氨酯分散体和泡沫稳定剂以外，本发明的配混物可任选地包括：交联剂；表面活性剂；填料；分散剂；增稠剂；阻燃剂；吸收剂；香料和/或本领域中公知用于制备聚合物泡沫材料产品的其它物质。术语“配混物”特别指将材料置于发泡剂中，以制备能经干燥形成泡沫材料的泡沫。
本发明的配混物任选地包括填料材料。填料材料可包括传统的填料，例如碎玻璃、碳酸钙、铝的三水合物、滑石、膨润土、三氧化锑、高岭土、飘尘、或其它公知的填料。在本发明中，在聚氨酯分散体中合适的填料添加量是0-500份填料每100份聚氨酯。填料的添加量优选小于250pph，更优选小于200pph，最优选小于150pph。
本发明任选地包括填料润湿剂。填料润湿剂通常能帮助填料和聚氨酯分散体相容。有用的润湿剂包括磷酸盐，例如六偏磷酸钠。填料润湿剂可包括在本发明配混物中，其浓度以重量计是至少0.5份每100份填料。
本发明任选地包括增稠剂。增稠剂可用于本发明中以提高低粘度聚氨酯分散体的粘度。适用于本发明的增稠剂可以是本领域公知的任何增稠剂。例如，合适的增稠剂包括ALCOGUMTMVEP-II(Alco化学公司的商品名)和PARAGUMTM241(Para-Chem Southern，Inc.的商品名)。增稠剂的用量可以是制备所需粘度的配混物所必需的任何量。
本发明可包括其它任选的组分。例如，本发明配方可包括表面活性剂、发泡剂、分散剂、增稠剂、阻燃剂、颜料、抗静电剂、增强纤维、抗氧化剂、防腐剂、抗微生物剂和除酸剂。合适的发泡剂的例子包括：气体和/或气体的混合物，例如空气、二氧化碳、氮气、氩气、氦气。虽然对于本发明的目的是任选的，但一些组分在制备过程期间和之后非常有利于产品稳定性。例如，包含抗氧化剂、抗微生物剂和防腐剂对本发明的实施是非常有利的。
在本发明中优选使用气体作为发泡剂。特别优选使用空气作为发泡剂。发泡剂通常通过将气体机械引入液体中形成泡沫来加入，即机械发泡。在制备发泡的聚氨酯衬底时，优选混合所有组分，然后将气体混入该混合物中，使用设备例如OAKES或FIRESTONE发泡机。
表面活性剂可用于制备本发明的稳定分散体，和/或表面活性剂用于制备稳定的泡沫。用于制备稳定分散体的表面活性剂在本发明中是任选的，可以是阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、或非离子表面活性剂。阴离子表面活性剂的例子包括磺酸盐、羧酸盐、和磷酸盐。阳离子表面活性剂的例子包括季胺。非离子表面活性剂的例子包括含有氧化乙烯的嵌段共聚物，和硅表面活性剂。用于本发明的表面活性剂可以是外表面活性剂或内表面活性剂。外表面活性剂是在分散体制备期间不与聚合物发生化学反应的表面活性剂。用于本发明的外表面活性剂的例子包括十二烷基苯磺酸盐和月桂基磺酸盐。内表面活性剂是在分散体制备期间与聚合物发生化学反应的表面活性剂。用于本发明的内表面活性剂的例子包括2，2-二羟甲基丙酸及其盐。表面活性剂可包括在本发明配方中，其量为0.01-8份/100份(重量)聚氨酯组分。
用于制备稳定泡沫的表面活性剂在本文中称作泡沫稳定剂。泡沫稳定剂在本发明中是必要的。除上述表面活性剂以外，泡沫稳定剂可包括例如硫酸盐、琥珀酸盐和磺基琥珀酸盐。制备聚氨酯泡沫材料领域中的熟练技术人员已知有用的任何泡沫稳定剂可用于本发明。
催化剂在本发明中是任选的。适用于制备本发明聚氨酯和聚氨酯预聚物的催化剂包括叔胺和有机金属化合物、类似化合物及其混合物。例如，合适的催化剂包括二(巯基乙酸异辛酯)二正丁基锡、二月桂酸二甲基锡、二月桂酸二丁基锡、硫化二丁基锡、辛酸锡、辛酸铅、乙酰丙酮亚铁、羧酸铋、三亚乙基二胺、N-甲基吗啉、类似化合物及其混合物。催化剂的有利用量使得可较快地固化到不发粘的状态。如果使用有机金属催化剂，这种固化可用0.01-0.5重量份/100重量份聚氨酯预聚物获得。如果使用叔胺催化剂，则催化剂优选提供合适的固化，使用0.01-3重量份叔胺/100重量份形成聚氨酯的组合物。胺类型催化剂和有机金属催化剂都可以组合使用。
通常，制备聚氨酯分散体领域的熟练技术人员知道的任何方法可用于本发明以制备适用于制备例如本发明地毯的聚氨酯分散体材料。合适的储存稳定的聚氨酯分散体在此处定义为平均粒径小于5微米的任何聚氨酯分散体。储存不稳定的聚氨酯分散体具有大于5微米的平均粒径。例如，合适的分散体可通过用混合器将聚氨酯预聚物与水混合并使该预聚物分散于水中来制备。或者，合适的分散体可通过将预聚物与水一起加入静态混合设备中，并使水和该预聚物分散在静态混合器中来制备。用于制备聚氨酯的含水分散体的连续方法是公知的，并可用于本发明。例如美国专利4857565、4742095、4879322、3437624、5037864、5221710、4237264和4092286都描述了用于制备聚氨酯分散体的连续方法。此外，具有高内相比的聚氨酯分散体可通过连续方法制备，如美国专利5539021所述。
其它类型的含水分散体可与本发明的聚氨酯分散体组合使用。适用于与本发明聚氨酯分散体混合的分散体包括：苯乙烯-丁二烯分散体；苯乙烯-丁二烯-偏氯乙烯分散体；苯乙烯-丙烯酸烷基酯分散体；乙烯-乙酸乙烯酯分散体；聚氯丙烯胶乳；聚乙烯共聚物胶乳；乙烯-苯乙烯共聚物胶乳；聚氯乙烯胶乳；或丙烯酸类分散体，类似的化合物，及其混合物。
本发明的聚氨酯泡沫材料是弹性的。为了本发明的目的，弹性泡沫材料是当用落球法检测时最小回弹率为5％的材料。该方法ASTMD1564-64T通常包括将已知重量的球从标准高度落到泡沫材料样品上，然后检测球的回弹高度对其初始降落高度的百分比。优选，本发明的泡沫材料具有5-80％回弹率，更优选10-60％，最优选15-50％。本发明泡沫材料的弹性可使其比从含水聚氨酯分散体制备的传统聚氨酯泡沫材料更耐磨损，且使该产品更舒适。
本发明的聚氨酯分散体可储存以随后用于基材(例如地毯)的衬底。为此目的的储存要求分散体是储存稳定性的。或者，聚氨酯分散体可以连续方式应用于地毯基材的衬底，即，该分散体可应用于地毯的衬底，因为该分散体根据本发明制备。
在本发明中，发泡的聚氨酯层可进行干燥以制备泡沫材料。为了本发明目的，这意味着以这样的方式处理泡沫，使得能保持泡沫结构整体性，且在泡沫基本上无水后，所得材料是弹性聚氨酯多孔泡沫材料。干燥可在室温下进行，但优选在50-200℃温度的烘箱中进行。
在根据本发明制备聚合物衬底的地毯中，聚氨酯分散体作为优选均匀厚度的层施用到适当制备的地毯基材的非绒头表面上。聚氨酯预涂层、层合涂层和泡沫涂层可通过制备该衬底领域的熟练技术人员公知的方法进行。由分散体制备的预涂层、层合涂层和泡沫涂层描述于P.L.Fitzgerald，“Integral Dispersion Foam Carpet Cushioning”，J.Coat.Fab.1977，第7卷(pp.107-120)以及R.P.Brentin，“Dispersion Coating Systems for Carpet Backing”，J.Coat.Fab.1982，第12卷(pp.82-91)中。
活性聚氨酯衬底，也称作A+B衬底，例如通过多异氰酸酯与多元醇在催化剂和发泡剂存在下反应形成的那些，可以在其固化成不发粘状态形成地毯之前施用于地毯基材的一个表面上。或者，在本发明中，不含未反应的异氰酸酯官能团的聚氨酯分散体可有利地施用到地毯基材的表面上，从而不需要使聚氨酯前体原位反应形成聚氨酯聚合物。通常，常以配混物形式使用的聚氨酯分散体可作为稳定的泡沫施用到已被初级衬底或预涂层涂覆的地毯表面上。可以用设备例如刮刀或辊、气刀或挤出机将聚氨酯分散体涂到合适的基材上，以施用并定厚该层。聚氨酯分散体用于涂覆织物的量可在宽范围内变化，为1.5-300盎司/平方码(53g/m2-10.7kg/m2)干重，这取决于织物的特性。优选，本发明泡沫材料的用量为5-50盎司/平方码(170g/m2-1.8kg/m2)于聚合物重量。在涂覆该层并定厚后，使用来自任何适当热源的热量使该层干燥，例如红外烘箱、对流烘箱或加热板。
在制备本发明的聚氨酯泡沫材料衬底基材，在常用的特别是衬底织物中，有利的是在将聚氨酯分散体涂覆于基材上之后尽可能快地干燥聚氨酯分散体。已观察到使用慢加热方法可导致在泡沫材料中心的较粗糙的泡孔结构。特别有利的是，至少在用红外加热器开始干燥本发明聚氨酯分散体时进行，因为这样可促进在面对加热器的泡沫材料表面上形成光滑的表皮，这不仅是美观需要的，而且可压印或进行任何其它形式的标记加工。
本发明的聚氨酯泡沫材料的一个独特性能是它们的抗黄变性。传统的聚氨酯泡沫材料，特别是用芳族原料例如MDI或TDI制备的那些，在暴露于空气和紫外光下时变黄。本发明的泡沫材料在将导致传统聚氨酯泡沫材料发黄的条件下具有惊人的抗黄变能力。
以下实施例用于说明本发明。这些实施例并不限制本发明的范围，且不应理解为这些实施例会限制本发明的范围。除非另有说明，所有百分比都以重量计。
实施例
实施例中所用的材料：
VORANOL 4701*-分子量为4950的三醇，具有15％EO封端(*Dow化学公司的商品名)。
ISONATE 125M*--4，4’-亚甲基二苯基异氰酸酯，官能度为2.0，当量重量为125克/当量(*Dow化学公司的商品名)。
ISONATE 50 OP*--一种50％的4，4’-亚甲基二苯基异氰酸酯和50％的2，4’-亚甲基二苯基异氰酸酯的混合物，官能度为2.0，当量重量为125克/当量(*Dow化学公司的商品名)。
MPEG 950*--单醇，通过环氧乙烷与甲醇反应制成，当量重量为950克/当量(*Dow化学公司的商品名)。
BIO-TERGE AS-40*--混合的烯烃(C14-16)磺酸钠(*Stepan公司的商品名)。
EMPIMIN MK/B*--N-牛油磺基琥珀酸二钠，可作为35％活性水溶液得到(*Albright&Wilson UK的商品名)。
ACUSOL A810*增稠剂—丙烯酸酯增稠剂，可作为19％水溶液得到(*Rohm&Haas Co.的商品名)。
抗氧化剂L：54份β，β-二(十三烷基)硫代二丙酸酯，40份水，和6份WINGSTAY L*，它是对甲酚和二聚环戊二烯的丁基化反应产物(*Goodyear橡胶公司的商品名)。
实施例1
预聚物的制备：
预聚物通过将504克VORANOL 4701、14克MPEG 950、9.1克二甘醇、86.45克ISONATE 125M和86.45克ISONATE 50 OP加入玻璃瓶中来制备，其中玻璃瓶的口被TEFLON*带包裹，以防止盖子与瓶子粘附(*DUPONT的商品名)。密封该瓶，剧烈摇动，直至达到组分均匀，然后在瓶辊上滚动约10分钟。然后将该瓶在保持为70℃的烘箱中放置15小时，然后将其移出，在使用前冷却至室温。含水聚氨酯分散体的制备
将75克预聚物称重加入内径为5.6厘米的8盎司(0.24升)玻璃瓶中。夹住该瓶，并将INCDO A型混合叶片(4.3厘米直径，来自INDCO，INC)插入预聚物中，以使叶片恰好被液体盖住。将水以14克/分钟的速率加入预聚物中2分钟19秒，同时在3000rpm下进行搅拌。在加入水30秒时，在不超过5秒的时间内通过注射器加入6.1克BIO-TERGEAS-40。在完成加水后，通过注射器在约15秒内加入10％哌嗪水溶液(32.9克，80％化学计量比，基于预聚物异氰酸酯当量)，所得分散体然后倒入塑料三颈烧杯中，并用铝箔紧紧盖住，用磁力搅拌器温和搅拌过夜。第二天，将55％固含量的分散体从粗油漆过滤器过滤。
弹性聚氨酯发泡泡沫材料的制备
将200克含水聚氨酯分散体与4.7克25％月桂基硫酸钠水溶液、18.7克EMPIMIN MK/B和3.6克ACUSOL A810增稠剂用混合器混合直至观察到起泡。将泡沫倒在聚酯膜片上，并在烘箱中于150℃加热20分钟，得到弹性低密度泡沫材料。
实施例2
预聚物的制备：
用由2份MPEG 950、72份VORANOL 4701、1.3份二甘醇、各12.35份ISONATE 125M和ISONATE 50 OP组成的配方制备聚氨酯预聚物。聚氨酯分散体的制备
聚氨酯分散体通过将本实施例的预聚物在水中用化学计量比为0.75的哌嗪扩链来制备，且固含量为52.7％。分散体用基于预聚物固体的3％BIO-TERG AS-40表面活性剂来制备。聚氨酯分散体的体积平均粒径为0.229微米。
弹性聚氨酯发泡泡沫材料的制备
用215份本实施例的聚氨酯分散体、2.1份抗氧化剂L、10份EMPIMIN MK/B和3.6份的25％月桂基硫酸钠水溶液来制备配混物。用COWIE RIDING FOAM MACHINE*(*Cowie&Riding Ltd.的商品名)将该配混物发泡，并在TEFLON片上流延。将该泡沫材料在红外加热下干燥30秒，然后在烘箱中于150℃加热20分钟，检测该泡沫材料，检测结果列于下表。
实施例3
以基本上与实施例2相同的方式制备并检测泡沫材料，不同的是该配混物还包括180份碳酸钙。
                        表
    实施例2     实施例3
    密度，g/dm3     127     237
    回弹率-最小值(％)     45     25
    回弹率-最大值(％)     50     26
    定厚保持性(％)1     109     130
    压缩变定(％)2     48
    峰值负载3     24.8     14.1
    伸长率(％)4     325     225
1  通过在干燥后检测泡沫材料的厚度测定，报告为相对于涂于基材上的泡沫材料的初始厚度的百分率。
2    ASTM D 1564B
3    DIN  53571A
4    DIN  53571A

Claims (14)

1.一种制备弹性聚氨酯泡沫材料的方法，包括以下步骤：(1)在泡沫稳定剂的存在下将含水的完全反应的聚氨酯分散体发泡；(2)将泡沫施用在基材上；和(3)将泡沫干燥成泡沫材料，其中：
a)聚氨酯分散体通过在足以制备稳定分散体的混合条件下使水、扩链剂和一种聚氨酯预聚物进行混合而制成；和
b)聚氨酯从含有多异氰酸酯和具有大于2.2羟基官能度的多元醇的配方来制备；
该方法的特征在于：
(i)聚氨酯分散体包含为外表面活性剂的泡沫稳定剂，和
(ii)聚氨酯泡沫材料的回弹率为5-80％。
2.根据权利要求1的方法，其中所述泡沫包含填料。
3.根据权利要求2的方法，其中所述泡沫材料粘附于基材上。
4.根据权利要求2的方法，其中所述基材是缓冲地面材料。
5.根据权利要求1的方法，其中步骤(3)包括使泡沫表面暴露于红外热下，以促进在面对加热器的泡沫材料表面上形成光滑的表皮，并于50-200℃的温度下进一步干燥泡沫。
6.根据权利要求5的方法，其中所述基材是地毯，所述泡沫材料的回弹率为15-50％。
7.根据权利要求1的方法，其中所述多异氰酸酯包括至少一种多官能芳族异氰酸酯，且具有大于2.2羟基官能度的多元醇是分子量为600-20000的聚醚多元醇。
8.根据权利要求7的方法，其中所述聚氨酯预聚物从一种含有MDI作为唯一多异氰酸酯的配方来制备。
9.根据权利要求7的方法，其中所述泡沫材料具有抗黄变性。
10.根据权利要求1的方法，其中用于制备聚氨酯分散体的外表面活性剂是月桂基磺酸或十二烷基苯磺酸的至少一种盐，或C14-C16磺酸钠。
11.根据权利要求1的方法，其中所述聚氨酯从含有羟基官能度为2.6-3.5的多元醇的配方来制备，且该多元醇是该配方中仅含的多元醇。
12.由权利要求1、2、5、7、8、9、10或11中任一项方法制备的泡沫材料。
13.由权利要求3、4或6中任一项方法制备的在基材制品上的泡沫材料。
14.由权利要求1、2、5、7、8、9、10或11中任一项方法制备的泡沫材料在生产缓冲地面材料或织物中的用途。
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Denomination of invention: Polyurethane foams prepared from mechanically frothed polyurethane dispersions

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