CN1281650C - 粘弹性聚氨酯 - Google Patents

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Abstract

基于包含单体的多异氰酸酯组合物、规定的多元醇混合物和规定的添加剂包的反应体系的粘弹性泡沫和弹性体。该粘弹性材料提供优越的综合物理性能，包括令人惊奇地低的压缩永久变形。由该反应体系可以方便地制备非常柔软的粘弹性泡沫和微孔弹性体，而不必需使用增塑剂。该反应体系可以使用各种各样的常规的聚氨酯加工方法加工成有用的聚合物制品。

Description

粘弹性聚氨酯
技术领域
本发明涉及聚氨酯的柔性和半柔性的泡沫，其具有粘弹性或者能量吸收性能以及通常低的压缩永久变形。更具体地，本发明涉及基于两亲的嵌段的聚氨酯脲和聚氨酯的泡沫和微孔弹性体，其制备自中等羟基当量重量的富含环氧乙烷(EO)的聚醚多元醇与富含环氧丙烷和/或四氢呋喃的聚醚多元醇的某些混合物。该粘弹性物质在大约0℃和大约50℃之间主要显示一个显著的玻璃化转变并且具有很低的回弹性。
背景技术
在压缩时具有低的回弹性并且回复缓慢的柔软泡沫和弹性体被称为粘弹性的。这些材料在本领域中是众所周知的并且因具有能量吸收性能而被使用。粘弹性泡沫和弹性体被用于各种应用，用于提供缓冲性能(例如用于枕头、轮椅坐具、垫子等等)、作为声音和振动阻尼材料、用于提供冲击保护等等。可反应加工的聚氨酯和聚氨酯脲尤其可用于生产粘弹性物质。聚氨酯化学为设计具有精细调整的物理性能的材料和为就地加工复杂形状和复合结构提供了独特的机会。
反应加工的聚氨酯和聚氨酯脲材料通常通过混合两个或多个液体化学品物流来生产。这些液体物流的混合引发了聚合，以及视需要的发泡反应。成型和聚合通常在同一操作中进行，通常通过在混合的反应混合物仍然是液态时将其模塑或者喷雾来进行。聚氨酯和聚氨酯脲材料还可以成块地制备，然后切割成成型制品，或者另外地在聚合后进行后成型。对于聚氨酯和聚氨酯脲的反应加工，非常广泛使用的方法是双物流方法，其中一个物流是多官能有机异氰酸酯组分(有时称为“A-组分”)和第二个物流是多官能异氰酸酯反应性的单体和包含催化剂和其他添加剂的树脂的混合物(有时称为“B-组分”)。两个物流以需要的重量比计量和混合，所述重量比部分地由反应的化学计量决定。发泡通常通过在B-组分中包含水来完成。水与多异氰酸酯反应放出CO2并且在聚合物中形成脲键，借此形成聚氨酯脲聚合物结构。有时单独地或者与水结合地使用挥发性惰性有机化合物或者惰性的气体来实现发泡。该基本过程的许多变化是已知的。某些方案包括在加工期间作为附加的化学品物流加入水(或者其他发泡剂)、催化剂和/或其他添加剂。而另一种已知的变化包括在反应性的化学品物流被混合之后、但是在发生凝胶化以前物理地注射惰性的气体，以促进发泡。当然，发泡程度可能很大地取决于使用的发泡剂的水平而变化。较高密度的弹性聚氨酯和聚氨酯脲泡沫有时被称为微孔弹性体。对于制备微孔弹性体，水也是优选的发泡剂，虽然水的使用通常用溶解的或者分散的大气气体例如空气或者氮气来补充。
最常规的聚氨酯和聚氨酯脲固体弹性体、微孔弹性体、柔软泡沫和半柔性泡沫是相分离的嵌段共聚物，其包括具有高和低玻璃化转变温度(Tg)的不同的相。这些高和低Tg相通常决定了材料的使用温度范围，并且这些材料的动态力学谱通常显示被相对平坦区(或者模量平台)分离的不同的玻璃化转变。在这些材料中，低Tg相通常是(虽然不一定总是)由低Tg“嵌段”获得的，其被预先形成并且通过反应性的液体化学品物流引入。相比之下，高Tg相通常在聚合期间、由于聚氨酯和/或脲键的形成而形成。低Tg嵌段(通常称为“软嵌段”)通常由包含许多具有与异氰酸酯基团的反应性的基团的液体或者低熔点的低聚树脂获得。聚醚和聚酯多元醇是这些低聚树脂的典型实例。在常规的弹性聚氨酯和聚氨酯脲中，硬(高Tg)和软(低Tg)相在聚合反应期间自组装，然后在本体聚合物结构内自发地分离成形态不同的相。它们被称为“相分离”材料。
粘弹性聚氨酯和聚氨酯脲形成弹性材料和半柔性材料的亚组，其特征在于具有相对不完全的或者不存在的相分离。这些材料有时被称为“相混合的”。相混合形态特征为具有单一的大的玻璃化转变，通常在材料的正常使用温度范围内(其通常为大约0℃到大约50℃)。在这些材料的动态力学谱中还可能存在其他的玻璃化转变，但是这些即便存在也远远小于主转变。在相混合材料中的主要的玻璃化转变通常是相当宽的，覆盖材料的整个或者大部分的正常使用温度范围。该主要的转变导致独特的能量吸收(低回弹性)性能，这是粘弹性聚氨酯和聚氨酯脲的特征。相比之下，充分相分离的嵌段聚氨酯和聚氨酯脲是高弹性的并且在模量平坦区(在不同的硬和软相玻璃化转变之间)内具有差的能量吸收特性。
在聚氨酯和聚氨酯脲材料中获得粘弹性质的最有效的方法包括以某些方式干扰聚合物嵌段的相分离。这些方法实际上使硬和软嵌段之间的界面模糊。已经在本领域中使用的某些特定的方法包括相对高度的交联、降低柔性链段前体的当量重量(实际上，降低弹性有效链的长度)、使用包含相对低、中和高当量重量组分的柔性链段前体(多元醇)的混合物、加入高水平的增塑剂、加入高水平的颗粒填料和这些方法的不同组合。这些现有技术方法的每一种都具有不希望的缺点，特别是在需要相对软的材料时更是这样。过度的交联可能严重地降低重要的机械性能，例如伸长率、抗撕裂性和拉伸强度。这还可能引起高压缩永久变形和不理想的高硬度。降低弹性有效链的长度和使用具有高/中/低当量重量的多元醇混合物也可能引起过高的压缩永久变形。重要的是粘弹性材料能够在被压缩或者经过其他变形后回复到其原来的形状(虽然缓慢)。其不应该具有永久变形。因此，在湿老化和干燥条件两者下的低压缩永久变形对于粘弹性聚氨酯和聚氨酯脲是有价值的物理性能特征。最后，使用高水平的增塑剂或者填料也会降低与强度、例如拉伸强度和抗撕裂性相关的机械性能。为了获得有用的粘弹性性能，需要很高水平的这些添加剂，通常远远超过30％重量，并且通常高于聚合物重量的100％。这样高的填料加入量可能导致过高的硬度和重量。当在这种极端的水平下使用时，增塑剂可能迁移并且引起污染以及毒性和气味问题。粘弹性聚氨酯和聚氨酯脲泡沫应该主要地是开口的以避免收缩。用于促进粘弹性的某些已知技术，例如使用具有低到中范围的当量重量的多元醇，通常妨碍聚脲(硬链段)沉积或者微相的形成。这可能进而妨碍自发的泡孔开口。虽然有时仍然可以通过挤压泡沫来实现泡孔开口，但是这并不总是实用的，并且这将使工艺增加昂贵的额外步骤。
关于主要地基于具有中等当量重量的富含PO和富含EO的柔性多元醇混合物的柔性聚氨酯或者聚氨酯脲泡沫制剂，现有技术中明显缺乏相关的文献。富含PO的多元醇通常被认为是疏水性的，而富含EO的多元醇被认为是相对亲水性的。PO很高的多元醇与EO很高的多元醇可以是不相容的，使得这些多元醇的混合物通常发生相分离。将这种混合物加工成柔性的或者半柔性的泡沫是尤其困难的，因为起初的泡沫具有强烈的陷缩倾向。
因此，在工业中存在对改进的可反应加工的、具有低压缩永久变形值、良好的强度和伸长率性能并且不需要使用高填充量的增塑剂或者填料的软的以及半硬的(半柔性的)粘弹性聚氨酯和聚氨酯脲的需求。此外还对可反应加工的粘弹性聚氨酯和聚氨酯脲泡沫存在需要，其除在宽的泡沫密度范围内具有全部上述的特性外，还主要地是开口泡孔的，覆盖非常宽的硬度范围，并且不需要挤压。
发明内容
令人惊奇地，通过使用包含以下组分的反应体系，获得了能够满足上述需求的基于粘弹性聚氨酯的弹性体、柔软的泡沫和半柔性的泡沫：
(A)有机单体多异氰酸酯组合物，其具有2到3的有机地键接的异氰酸酯基团的数均官能度和25到50％重量的有机地键接的异氰酸酯基团的总浓度；
(B)异氰酸酯反应性组分，其包括：
(i)0到12％重量的水；
(ii)30到70％重量的基于聚亚氧乙基的多元醇，其具有2到4的伯和仲脂肪性地键接的羟基基团的总的标称官能度、400到1500的数均分子量和200到750的总的伯和仲脂肪性地键接的羟基基团的数均当量重量，其中基于聚亚氧乙基的多元醇由大于70％重量的环氧乙烷单元组成并且至少50摩尔百分数的脂肪性地键接的羟基基团是伯羟基基团；
(iii)30到70％重量的第二种基于聚亚氧烷基的多元醇，其具有2到4的伯和仲脂肪性地键接的羟基基团的总的标称官能度、400到1500的数均分子量和200到750的总的伯和仲脂肪性地键接的羟基基团的数均当量重量，其中第二种基于聚亚氧烷基的多元醇由大于70％重量的氧化烯单元组成，所述氧化烯单元选自环氧丙烷单元、四氢呋喃单元和环氧丙烷和四氢呋喃单元的混合物；
(iv)0到20％重量的不同于B(ii)或者B(iii)的聚亚氧丙基或者聚亚氧乙基-聚亚氧丙基多元醇，其具有2到4的伯和仲脂肪性地键接的羟基基团的总的标称官能度和大于750到4000的总的伯和仲脂肪性地键接的羟基基团的数均当量重量，其中聚亚氧丙基或者聚亚氧乙基-聚亚氧丙基多元醇包含的环氧乙烷与环氧丙烷单元的重量比为0∶100到90∶10；和
(v)0到15％重量的有机多元醇，其具有2到4的总的异氰酸酯反应性基团官能度和30到低于200的异氰酸酯反应性基团的当量重量，其中异氰酸酯反应性基团限于一种或多种选自以下的成员：伯脂族醇基团、仲脂族醇基团和脂肪族仲胺基团，并且至少两个异氰酸酯反应性基团是醇基团，
其中B(ii)与B(iii)的重量比为70∶30到30∶70，并且B(ii)和B(iii)的总重量占异氰酸酯反应性组分的至少53％重量；
(C)任选的表面活性剂；
(D)催化剂；和
(E)任选的添加剂，其选自染料、颜料、内含脱模剂、物理发泡剂、化学发泡剂、阻燃剂、填料、增强剂、增塑剂、烟雾抑制剂、香料、抗静电剂、抗微生物剂、抗氧剂、光稳定剂、增粘剂和这些的混合物，
其中，反应体系中的有机地键接的异氰酸酯基团与异氰酸酯反应性基团总量的比率从大于0.50到1.10变化。
该反应体系尤其非常适合于制备自由起发密度为5.5磅/立方英尺或以下的柔性的粘弹性泡沫。优选的反应体系包含作为发泡剂的水。水优选提供全部或者大部分的泡沫膨胀。最优选水是唯一的发泡剂。该反应体系还可以任选地包含少量(即体系总量的最高10％重量)的非上述规定的反应性的(形成聚合物的)物质。这些可以包括，例如，包含伯和/或仲有机地键接的胺的物质、聚酯多元醇或者不同于上述(B)中描述的那些的其他种类的多元醇。
在另一个实施方案中，本发明涉及使用所述反应体系生产的粘弹性聚合物制品。
发明详述
在一个实施方案中，本发明涉及包含以下组分的反应体系：
(A)有机单体多异氰酸酯组合物，其具有2到3的有机地键接的异氰酸酯基团的数均官能度和25到50％重量的有机地键接的异氰酸酯基团的总浓度；
(B)异氰酸酯反应性组分，其包括：
(i)0到12％重量的水；
(ii)30到70％重量的基于聚亚氧乙基的多元醇，其具有2到4的伯和仲脂肪性地键接的羟基基团的总的标称官能度、400到1500的数均分子量和200到750的总的伯和仲脂肪性地键接的羟基基团的数均当量重量，其中基于聚亚氧乙基的多元醇由大于70％重量的环氧乙烷单元组成并且至少50摩尔百分数的脂肪性地键接的羟基基团是伯羟基基团；
(iii)30到70％重量的第二种基于聚亚氧烷基的多元醇，其具有2到4的伯和仲脂肪性地键接的羟基基团的总的标称官能度、400到1500的数均分子量和200到750的总的伯和仲脂肪性地键接的羟基基团的数均当量重量，其中第二种基于聚亚氧烷基的多元醇由大于70％重量的氧化烯单元组成，所述氧化烯单元选自环氧丙烷单元、四氢呋喃单元和环氧丙烷和四氢呋喃单元的混合物；
(iv)0到20％重量的不同于B(ii)或者B(iii)的聚亚氧丙基或者聚亚氧乙基-聚亚氧丙基多元醇，其具有2到4的伯和仲脂肪性地键接的羟基基团的总的标称官能度和大于750到4000的总的伯和仲脂肪性地键接的羟基基团的数均当量重量，其中所述多元醇包含的环氧乙烷与环氧丙烷单元的重量比为0∶100到90∶10；和
(v)0到15％重量的有机多元醇，其具有2到4的总的异氰酸酯反应性基团官能度和30到低于200的异氰酸酯反应性基团的当量重量，其中所述异氰酸酯反应性基团限于一种或多种选自以下的成员：伯脂族醇基团、仲脂族醇基团和脂肪族仲胺基团，并且至少两个所述异氰酸酯反应性基团是醇基团，
其中B(ii)与B(iii)的重量比为70∶30到30∶70，并且B(ii)和B(iii)的总重量占异氰酸酯反应性组分的至少53％重量；
(C)任选的表面活性剂；
(D)催化剂；和
(E)任选的添加剂，其选自染料、颜料、内含脱模剂、物理发泡剂、化学发泡剂、阻燃剂、填料、增强剂、增塑剂、烟雾抑制剂、香料、抗静电剂、抗微生物剂、抗氧剂、光稳定剂、增粘剂和这些的混合物，
其中，反应体系中的有机地键接的异氰酸酯基团与异氰酸酯反应性基团总量的比率从大于0.50到1.10变化。
在一个优选的实施方案中，B(ii)和B(iii)的至少一种的伯和仲脂肪性地键接的羟基基团的总的标称官能度大于2。在另一个优选的实施方案中，B(ii)和B(iii)的至少一种的伯和仲脂肪性地键接的羟基基团的总的标称官能度是3。在一个更优选的实施方案中，B(ii)和B(iii)两者的伯和仲脂肪性地键接的羟基基团的总的标称官能度是3。在另一个优选的实施方案中，单体的多异氰酸酯组合物的数均异氰酸酯(-NCO)基团官能度大于2和更优选大于2.1。在另一个优选的实施方案中，在异氰酸酯反应性的组合物中有机伯-OH基团与有机仲-OH基团的摩尔比在70∶30到30∶70范围之内。在一个非常高度优选的实施方案中，B(iii)主要包含仲-OH基团。在另一个尤其优选的实施方案中，B(iii)主要地(以重量为基础)基于环氧丙烷单元。在甚至更优选的实施方案中，B(iii)的结构中的氧化烯单元基本上全部是环氧丙烷单元。
该反应体系还可以任选地包含占总反应体系最高为10％重量(但是通常为总反应体系的零到低于5％重量)的少量的反应性(形成聚合物)的非规定的那些的物质。这些可以包括，例如，包含伯和/或仲有机地键接的胺的物质、聚酯多元醇或者不同于上述(B)中描述的那些的其他种类的多元醇。在优选的实施方案中，反应体系基本上不含非规定的那些的反应性物质。
在尤其优选的实施方案中，反应体系相对于总反应体系重量包含0.1到5％重量、甚至更优选0.25到2.5％重量的表面活性剂，其中表面活性剂包含许多的硅氧烷键。
在最高度优选的实施方案中，任选的添加剂(E)的总量为总反应体系的30％重量以下。
在另一个优选的实施方案中，从可反应加工的体系制备的基于粘弹性聚氨酯的材料是柔性的或者半柔性的泡沫，其具有2到低于4磅/立方英尺的自由起发密度，用水作为主要发泡剂制成(使得水提供大部分的膨胀)。在另一个优选的实施方案中，从该反应体系制备的基于粘弹性聚氨酯的材料是微孔弹性体(即较高密度的弹性泡沫)，其具有大于5.5直至15磅/立方英尺的自由起发密度，用水作为主要发泡剂制成(使得水提供大部分的膨胀)。
在另一个优选的实施方案中，反应体系中的全部有机多元醇基本上不含包含非伯或者仲脂肪性地键接的羟基基团的羟基基团的物质。
在另一个优选的实施方案中，反应体系中的各种各样的增塑剂和颗粒填料的总含量为反应体系的20％重量以下。在另一个优选的实施方案中，反应体系包含相容的共混物，该共混物包含至少60％重量、优选至少90％重量的存在于反应体系中的B(ii)和B(iii)，其中该相容的共混物在足够长的一段时间内保持不发生本体分离，以容许在加工操作期间加工该共混物，而不发生分离。对于有效加工该共混的多元醇组分所需要的相容性程度当然取决于加工的模式和使用的装置而变化，如本领域中众所周知的。
在另一个优选的实施方案中，有机单体的多异氰酸酯在25℃下静置至少3个小时时保持液态并且不含固体，并且在25℃下具有低于1000cps的粘度。
在另一个实施方案中，本发明涉及使用所述反应体系生产的粘弹性聚合物制品，其中聚合物制品最低限度地包含许多的氨基甲酸酯基团。粘弹性聚合物制品可以任选地包含其他种类的由异氰酸酯的反应形成的化学基团，这类基团包括，但是不局限于，脲基团、异氰脲酸酯基团、缩二脲基团、脲基甲酸酯基团、碳二亚胺基团、uretonimine基团、唑烷酮基团和尿丁啶-二酮(二聚体)基团。氨基甲酸酯和脲键是最普通的。
术语“聚氨酯”，当在此使用时，将理解为最低限度地包括聚氨酯和聚氨酯脲两者，除非另作说明。在此，术语“多异氰酸酯”包括二异氰酸酯和具有数目大于2的异氰酸酯基团的物质。在此术语“基本上只有”和“基本上全部”，在全部使用该词语的上下文中，应理解为是指大于(或者在一定程度上大于)99％重量、优选大于99.5％重量、更优选大于99.9％重量和最优选大于99.99％重量，除非另外特别地指明。在该文件中所使用的术语“基本上不含”，在使用该词语的全部上下文中，应理解为是指低于1％重量、优选低于0.5％重量、更优选低于0.1％和最优选低于0.01％重量，除非另外特别地指明。
单体的多异氰酸酯组合物
在此使用的术语“有机单体的多异氰酸酯组合物”表示加入反应体系的单体的或者作为原料的异氰酸酯官能的物质。这些不包括预聚物。虽然使用预聚物也在本发明的范围之内，但是这些任选的预聚物物质通过在最后聚合反应之前的步骤中单体的多异氰酸酯完全或者部分地与在一般的制剂中注明的异氰酸酯反应性物质的一部分或者多个部分反应来制备。预聚物方法是加工上述反应体系的任选的方法，但是用于制备任选的预聚物的多元醇被认为是反应体系的一部分。任选的预聚物的优选类别通过至少一部分B(iv)与原料多异氰酸酯组合物反应、形成溶于剩余的单体多异氰酸酯物质中的异氰酸酯封端的聚氨酯预聚合物质的混合物来制备。这些优选的任选的预聚物在25℃下的粘度为低于5000cps、优选低于1000cps，并且在25℃下在至少24小时内是贮存稳定的不含固体的液体，优选这些预聚物在25℃下在至少30天内是贮存稳定的液体，并且在这些条件下保持光学透明。这些优选的任选的预聚物保持低的粘度，优选在25℃贮存30天之后为低于4000cps(测量于25℃)，并且更优选在25℃下贮存30天后之后低于1000cps。在这类预聚物当中最优选的预聚物具有20到30％、最优选23到28％的异氰酸酯基团重量浓度。在此术语预聚物表示由摩尔过量的原料多异氰酸酯与包含活性氢原子的化合物的反应形成的异氰酸酯基团封端的物质，所述包含活性氢的化合物最优选是多元醇。预聚物可以作为在过量的未反应的原料(单体的)多异氰酸酯中的溶液来形成，但是这些溶液一般地也被称为预聚物。在此使用的术语预聚物应理解为包含“纯”预聚合物质和所述预聚合物质在未反应的单体多异氰酸酯中的溶液两者。
优选的基础(单体的)多异氰酸酯基本上仅仅包含有机地键接的-NCO基团，并且基本上不含每分子包含少于2个异氰酸酯基团的异氰酸酯物质。更优选的是基本上仅包含具有芳香地键接的异氰酸酯(-NCO)基团的物质，最优选的是具有单独地芳香地键接的异氰酸酯(-NCO)基团的芳香族异氰酸酯物质。
可以使用的单体的多异氰酸酯包括脂肪族异氰酸酯，例如1，6-六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、亚二甲苯基二异氰酸酯、四甲基亚二甲苯基二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、这些的混合物等等。然而，芳香族多异氰酸酯是更优选的。可以使用的芳香族多异氰酸酯的实例包括萘二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯和MDI系列的多异氰酸酯。MDI系列异氰酸酯是最优选的。可以使用的尤其优选的MDI系列多异氰酸酯包括4，4’-MDI、2，4’-MDI、2，2’-MDI、从苯胺与甲醛的缩合产物的光气化作用制备的三和更高官能度的亚甲基桥接的多亚甲基多苯基多异氰酸酯低聚物，以及这些的混合物。可以任选地将已经部分地自反应形成碳二亚胺、uretonimines和/或异氰脲酸酯的单体的多异氰酸酯加入所述基础多异氰酸酯组合物。可以使用不同类型的单体的异氰酸酯的混合物，例如MDI系列多异氰酸酯和一种或多种甲苯二异氰酸酯的异构体的混合物。最优选的基础异氰酸酯组合物基本上不含包含非MDI系列异氰酸酯和部分地自反应的所述MDI系列异氰酸酯的衍生物的物质的异氰酸酯，正如以上的讨论。基础异氰酸酯优选在25℃下保持为液体并且静置至少3个小时时不含固体，并且在25℃下粘度为低于1000cps、优选低于500cps，并且更优选在25℃下低于250cps。
单体的多异氰酸酯组分(A)当然可以是单一的化合物，但是更通常是几种单体的多异氰酸酯物质和任选地其一种或多种的碳二亚胺/uretonimine或者异氰脲酸酯衍生物的混合物。单体的基础异氰酸酯的数均异氰酸酯(-NCO)基团官能度为2.00到3.00；优选在大于2.00到2.70之间；更优选2.01到2.70；更优选2.05到2.50；甚至更优选2.05到2.40，和最优选大于2.10到2.30。在单体的基础多异氰酸酯组分(A)中异氰酸酯(-NCO)基团的重量百分数浓度为25到50％重量；优选26到48％；更优选27到40％；更优选28到35％；和最优选28到33.6％重量。
优选使用的某些特定的单体的多异氰酸酯组合物的实例包括，但是不局限于：
1)纯4，4’-MDI，其已经被部分地uretonimine/碳二亚胺改性以生产具有29.3％重量的NCO基团含量和大约2.12的数均NCO基团官能度的液体异氰酸酯产品。这类产品可以RUBINATE1680异氰酸酯购自Huntsman Polyurethanes。
2)4，4’-MDI和2，4’-MDI的80/20混合物，其包含痕量的2，2’-MDI；其已经被部分地uretonimine/碳二亚胺改性以生产具有大约31％重量的NCO基团含量和大约2.03的数均NCO基团官能度的液体异氰酸酯产品。这类产品可以RUBINATE1208异氰酸酯购自HuntsmanPolyurethanes。
3)包含痕量的2，2’-MDI异构体的4，4’-MDI和2，4’-MDI的80/20共混物与聚合物(粗的)MDI的60/40w/w混合物。这种混合物，其可以RUBINATE1245异氰酸酯购自Huntsman Polyurethanes，具有大约32.8％重量的NCO基团含量和大约2.3的数均NCO基团官能度。该产品在25℃下是液体，25℃下的粘度低于45cps。用于制备该共混物的聚合物(粗的)MDI是粗苯胺+甲醛缩合物的光气化产品。该聚合物MDI成分包含大约50％重量的二异氰酸根合二苯基甲烷异构体和大约50％的官能度为3或者更高的多亚甲基多苯基多异氰酸酯低聚物。该聚合物MDI中的二异氰酸根合二苯基甲烷级分包括大约96％的4，4’-MDI异构体、大约4％的2，4’-MDI异构体和痕量的2，2’-MDI异构体。用于制备该混合物的聚合物MDI成分具有大约31.5％重量的NCO基团含量和大约2.7的数均NCO基团官能度。
4)上述异氰酸酯混合物#3与2，4-甲苯二异氰酸酯和2，6-甲苯二异氰酸酯的80/20混合物的90/10w/w共混物。该共混物在25℃下是液体。
异氰酸酯反应性组分
异氰酸酯反应性组分的优选的组分包括水和包含伯和/或仲-OH基团的多元醇。最优选的多元醇是由环状的烯化氧与多官能引发剂的反应制备的聚醚多元醇。最优选的聚醚多元醇是基于在其合成中作为主要的烯化氧的环氧乙烷和/或环氧丙烷的那些。除环氧乙烷(EO)、环氧丙烷(PO)和/或四氢呋喃外，单独的多元醇可以任选地包含其他烯化氧残基。然而，优选的是这些其他的烯化氧残基(如果存在)占每种多元醇的10％重量以下，优选占存在于每种多元醇中的烯化氧残基的5％重量以下、更优选1％以下、更优选0.5％以下和甚至更优选0.1％重量以下。在最优选的实施方案中，每种聚醚多元醇基本上不含非EO和/或PO的烯化氧残基。然而，在某些特殊化的实施方案中，多元醇的一种，特别是B(iii)，可以主要地基于四氢呋喃单元或者基于四氢呋喃和环氧丙烷单元的混合物。
在此使用的用于多元醇的术语“标称官能度”表示预期的以用于其合成的原料为基础的多元醇的官能度。标称官能度与实际的官能度可能稍微不同，但是该差别通常可以忽略。聚亚氧烷基聚醚多元醇的标称官能度是引发剂的官能度。对聚醚多元醇来说尤其正确的是主要地基于一种或多种的环状烯化氧，例如EO、PO和四氢呋喃。纯化合物的标称官能度与其绝对官能度相同。如果使用混合引发剂，那么多元醇的标称官能度是混合引发剂的数均官能度。
B(ii)-B(v)的每一个可以单独地是单一的多元醇或者多元醇的混合物。如果使用多元醇混合物作为B(ii)-B(v)，那么混合物中的单独多元醇的每一种应该符合在此公开的对该多元醇类型的规定，并且用于反应体系中的混合多元醇的相对量应该符合对于该适合的多元醇类型所公开的量的范围。
用于在此公开的多元醇物质的术语“当量重量”应该理解为表示规定的多元醇的数均分子量除以其伯和/或仲脂肪性地键接的-OH基团的标称官能度，除非另作说明。可选择地，如果规定的多元醇基本上不含包含非伯和/或仲脂肪性地键接的-OH基团的-OH基团和伯或者仲胺基团，则可以使用羟基当量重量的测定值，其为56100/OH#(其中OH#是测定的多元醇的羟值)。
B(i)-B(v)的总量必须总计为100％重量(“组分B”)。B(ii)-B(v)的总量基于全部组分B为大于或等于53％重量，优选基于组分B为大于53％、更优选大于55％、更优选大于65％、甚至更优选大于75％和最优选大于85％重量。
组分B中的B(ii)-B(v)的每一个应该基本上不含包含非脂肪性地键接的伯或者仲醇类羟基基团的羟基基团的物质。更优选，B(ii)-B(iv)还基本上不含包含其他类型的能够在加工条件下与异氰酸酯组分反应的活性氢基团的物质。在特别优选的实施方案中，在异氰酸酯反应性组分的混合物中，脂肪性地键接的伯-OH基团与脂肪性地键接的仲-OH基团的摩尔比在70∶30到30∶70范围之内。
组分B(i)
组分B(i)是水。如果希望生产实体弹性体，水的量应该是0或者非常接近于0。如果需要实体弹性体，制剂中的水的量基于全部组分B应该为0.15％重量或以下、优选低于0.1％、更优选低于0.05％和最优选低于0.01％重量。如果需要泡沫(多孔或者微孔材料)，那么水是最优选的发泡剂。理想地，水是唯一的发泡剂。对于制造软质泡沫，优选的水的量基于组分B在大于0.15％到10％范围之内、优选0.5到7％、更优选2到5％、更优选2到4％、甚至更优选2.5％到低于4％和最优选2.8到3.5％重量。如果需要高密度软质泡沫(微孔弹性体)，那么优选的发泡剂也是水。对于用于微孔弹性体体系，优选的水的量基于组分B为大于0.15％重量到低于0.5％重量。对于微孔弹性体，水浓度的优选范围的另一个实例为基于组分B为0.2％到0.45％重量。对于微孔弹性体体系，水浓度的优选范围的另一个实例为基于组分B为0.25％到0.4％重量。
组分B(ii)
组分B(ii)是基于聚亚氧乙基的多元醇，其包含大于70％重量的环氧乙烷单元、优选至少75％重量环氧乙烷单元、更优选至少80％重量环氧乙烷单元、更优选至少90％重量和甚至更优选至少93％重量环氧乙烷单元。最优选，B(ii)基本上不含非环氧乙烷单元的氧化烯单元。B(ii)具有2到4、优选2到3和最优选3的伯和/或仲脂肪性地键接的-OH基团的标称官能度。B(ii)优选基本上不含包含非羟基基团的活性氢基团的物质。B(ii)的数均当量重量，基于在多元醇中的脂肪性地键接的伯和仲-OH基团的结合的总量，为200到750；优选280到620；更优选300到550，更优选350到500，和最优选400到低于500。B(ii)的数均分子量为400到1500、优选500到1500、更优选600到低于1500、甚至更优选700到低于1500和最优选800到低于1500。在B(ii)中至少50摩尔百分数和优选大于50摩尔百分数的羟基基团是伯脂肪性地键接的羟基基团。更优选，在B(ii)中的羟基基团的至少75摩尔百分数、更优选至少80摩尔百分数、甚至更优选至少90摩尔百分数和最优选100摩尔百分数是伯脂肪性地键接的羟基基团。B(ii)类型的特定多元醇的非限制性实例是DALTOCELF-526多元醇，其通过丙三醇的乙氧基化来生产，不含有非环氧乙烷的氧化烯残基，仅仅包含伯脂肪性地键接的-OH基团，标称-OH官能度为3，数均-OH当量重量为442，并且可购自HuntsmanPolyurethanes。
组分B(iii)
组分B(iii)是基于第二种聚亚氧烷基的多元醇，其不同于B(ii)。B(iii)包含大于70％重量的选自环氧丙烷单元、四氢呋喃单元和环氧丙烷和四氢呋喃单元的混合物的氧化烯单元。优选，B(iii)包含大于80％重量、更优选大于85％重量和最优选大于90％重量的选自环氧丙烷单元、四氢呋喃单元和环氧丙烷和四氢呋喃单元的混合物的氧化烯单元。在优选的实施方案中，B(iii)主要地由(基于重量)环氧丙烷单元组成。在一个非常特别优选的实施方案中，B(iii)基本上不含非环氧丙烷单元的氧化烯单元。B(iii)具有2到4、优选2到3和最优选3的伯和/或仲脂肪性地键接的-OH基团的标称官能度。B(iii)优选基本上不含包含非羟基基团的活性氢基团的物质。B(iii)可以任选地是EO(环氧乙烷)封端的(tipped)，以提高其中伯-OH末端的水平，条件是环氧丙烷和/或四氢呋喃含量如上述的定义。然而，在多元醇组分B-iii中伯-OH基团是较少优选的。仲-OH基团是更优选的。B(iii)应该更优选主要地包含仲-OH基团，和最优选全部仲-OH基团。
在特殊化的、但是通常较少优选的实施方案中，B(iii)可以任选地包含少量的无规分布的EO(环氧乙烷)单元，条件是环氧丙烷和/或四氢呋喃含量如上述的定义。优选的是B(iii)中至少90摩尔百分数、更优选至少95摩尔百分数和最优选100摩尔百分数的羟基基团是仲脂肪性地键接的羟基基团。
B(iii)的数均当量重量，基于在多元醇中的脂肪性地键接的伯和仲-OH基团的结合的总量，为200到750；优选280到620；更优选300到550，更优选350到500，和最优选400到低于500。B(iii)的数均分子量为400到1500、优选500到1500、更优选600到低于1500、甚至更优选700到低于1500和最优选800到低于1500。B(iii)类型的特定多元醇的非限制性实例是JEFFOLG30-167多元醇，其通过丙三醇的丙氧基化作用生产，不含有非环氧丙烷的氧化烯残基，主要地包含仲脂肪性地键接的-OH基团，标称-OH官能度为3，数均-OH当量重量为336，并且可购自Huntsman Polyurethanes。
B(ii)和B(iii)的至少一种应该优选具有大于2的标称官能度。最优选，B(ii)和B(iii)两者是标称三元醇。这些官能度与存在于单独的多元醇中的伯和仲脂肪性地键接的-OH基团的结合总量有关。
在反应体系中B(ii)与B(iii)的重量比是优选70∶30到30∶70、优选65∶35到35∶65、更优选60∶40到40∶60、更优选55∶45到45∶55和最优选大约1∶1。
组分B(iv)
组分B(iv)是不同于B(ii)和B(iii)的任选的多元醇，但是其在反应体系中与B(ii)和B(iii)一起使用可能有时是优选的，特别是在制备较柔软的泡沫时更是如此。B(iv)的含量为组分B的0到20％重量。当使用时，B(iv)的含量占组分B的重量更优选为大约2％到大约15％、更优选大约4％到大约12％和最优选大约5％到10％。B(iv)的脂肪性地键接的伯和仲羟基基团(总量)的标称官能度为2到4，和更优选2到3。B(iv)的存在的脂肪性地键接的伯和仲羟基基团(总的)的数均当量重量为大于750到大约4000、但是更优选大于750到大约3000、更优选大约800到大约2000和最优选大约1000到1800。B(iv)选自基于聚亚氧丙基的多元醇、基于聚亚氧乙基-聚亚氧丙基的多元醇及其混合物，其不同于体系中的其它多元醇，最显著的是不同于B(ii)和B(iii)。B(iv)优选基本上不含非环氧乙烷或者环氧丙烷的氧化烯单元。在B(iv)中环氧乙烷与环氧丙烷单元的重量比为0∶100到90∶10，但是优选5∶95到90∶10，和更优选10∶90到30∶70。伯-OH基团通常是更优选的，但是仲-OH基团是适合的。B(iv)中的环氧乙烷和环氧丙烷单元可以是无规分布的，或者它们可以可选择地作为环氧乙烷和环氧丙烷残基的分离的嵌段分布，或者以无规和嵌段分布的任何组合的形式分布。在本发明优选的实施方案中，全部或者大部分的环氧乙烷单元在多元醇中作为末端端基存在于聚醚链的末端，由此保证了高比例的伯-OH末端。
在本发明的范围之内，B(iv)可以使用多元醇的混合物，其中混合物中的全部多元醇分别符合在此对于B(iv)所定义的结构限定。在该实施方案中，B(iv)可以适当地是基于聚亚氧丙基的多元醇和基于聚亚氧丙基-聚亚氧乙基的多元醇的混合物。在该任选的多元醇的混合物中，在聚亚氧丙基-聚亚氧乙基多元醇混合物中环氧乙烷与环氧丙烷单元的重量比应该为5∶95到90∶10，和更优选10∶90到30∶70。
B(iv)类型的特定多元醇的非限制性实例是JEFFOLG31-35多元醇，其通过甘油的丙氧基化和乙氧基化生产，不含有非环氧丙烷和环氧乙烷的氧化烯残基，仅仅包含伯和仲脂肪性地键接的-OH基团，标称-OH官能度为3，数均-OH当量重量为1603，特征为具有大约17∶83的环氧乙烷与环氧丙烷残基的重量比，并且可购自HuntsmanPolyurethanes。JEFFOLG31-35多元醇中的环氧乙烷单元主要地位于链端，导致多元醇主要地是伯-OH封端的。
在本发明范围之内包括通过与过量的多异氰酸酯(基于当量)预反应，形成异氰酸酯封端的预聚物物质，而将全部或者任何部分的B(iv)引入反应体系中。在其他的实施方案中，B(iv)，或者其任何部分，可以直接在与反应体系的异氰酸酯反应性组分中的其它多元醇的混合物中使用。如在此注明的，使用异氰酸酯预聚物是任选的。然而，当希望使用异氰酸酯预聚物时，B(iv)(或者其部分)是优选的用于制备该预聚物的多元醇的来源。使用预聚物对于改进在体系的加工中使用的最终多异氰酸酯组分的液体稳定性和对于调节在将本发明的反应体系加工成聚合物制品期间反应性物流的重量比有时是有用的。
组分B(v)
组分B(v)也是任选的多元醇。其是相对低分子量的多元醇，或者相对低分子量的多元醇的混合物，其在本领域中通常被称为“扩链剂”和“交联剂”。这两个术语在本领域中有时可互换地使用。然而，在本发明的上下文内“扩链剂”将被理解为是B(v)类型的双官能的异氰酸酯反应性分子物质，而“交联剂”将被理解为是具有3或者更大的异氰酸酯-反应性官能度的B(v)类型的分子物质。B(v)可以是纯化合物，在这种情况下多元醇的异氰酸酯反应性基团的官能度是其绝对官能度，其异氰酸酯-反应性当量重量和其分子量也是绝对的。然而，如果B(v)是低聚材料(或者如果其是混合物)，那么B(v)的异氰酸酯反应性基团的官能度、异氰酸酯反应性当量重量和分子量都应被理解为是数均的。B(v)有时可以包含链烷醇胺物质，其除伯和/或仲脂肪性地键接的醇-OH基团外，包含异氰酸酯反应性的胺基团。这些链烷醇胺多元醇的特别优选的类别是包含一个或二个脂肪族仲胺基团的链烷醇胺。适合于作为B(v)的、最优选的包含反应性胺的链烷醇胺多元醇的特定的但是非限定性实例包括二乙醇胺和二异丙醇胺。这些和其他的包含仲胺的链烷醇胺是高度反应性的，因此应该优选不以总计大于组分B的5％重量的含量使用，更优选的含量总计不高于组分B的3％、更优选的含量不高于2％和最优选含量为1％或以下。就异氰酸酯反应性基团而言的B(v)的官能度和当量重量根据B(v)中存在的所有这类基团的总量来确定。B(v)中的异氰酸酯反应性基团的类型限于选自以下的一个或多个成员：伯脂族醇基团、仲脂族醇基团和仲脂族胺基团。B(v)基本上不含包含其他种类的异氰酸酯反应性官能团的物质。B(v)必须包含至少两个异氰酸酯反应性的醇基团。其可以任选地包含最多两个仲脂族胺基团。B(v)优选包含0到1个仲脂族胺基团。B(v)的总体异氰酸酯-反应性基团的官能度为2到4、优选2到3和最优选2。B(v)的总体异氰酸酯-反应性基团的官能度包括存在于分子中的两个-OH基团和任何仲胺基团。B(v)的异氰酸酯-反应性当量重量为30到低于200、优选30到150、更优选30到100和最优选大于30到低于95。该当量重量等于B(v)的分子量除以总体异氰酸酯-反应性基团的官能度(如上述的定义)。如果B(v)是不同的多元醇的混合物，那么混合物中的单独的多元醇应该各自符合对B(v)给出的规定。在组分B的制剂中的B(v)类型的所有多元醇的总量应该是组分B的15％重量或以下。
如果组分B包含少量水或者不包含水(组分B的0.15％重量或以下)并且另外适于制备实体弹性体，那么B(v)的含量基于组分B的重量优选在5到15％、更优选6到14％和更优选7％到12％范围之内。如果组分B包含大于0.15％到低于0.5％重量的水并且另外适于制备微孔弹性体，那么B(v)的含量基于组分B的重量优选在1.0到14％范围内、更优选为1.5到10％和更优选为3.0到低于10％。最后，如果组分B包含大于或等于0.5％重量的水并且另外适于制备柔性的或者半柔性的泡沫，那么B(v)的含量基于组分B的重量优选在0到8％范围内、更优选为0.05到5％、更优选为大于0.1直至4％和最优选为0.15％到低于3％。通常优选的是，组分B中的水的含量越低，应该使用的B(v)的含量越高(优选在上述规定的宽范围内)，以在得到的聚氨酯材料中获得最佳的粘弹性性能。
B(v)的其他的非限定性实例包括：乙二醇；1，4-丁二醇；1，3-丁二醇；丙二醇；二乙二醇；三甘醇；二丙二醇；三丙二醇；甘油；三羟甲基丙烷；三羟甲基乙烷；季戊四醇；甘油的低分子量烷氧基化物；三羟甲基丙烷的低分子量烷氧基化物；三乙醇胺；三异丙醇胺；乙二胺的低分子量烷氧基化物；N-甲基二乙醇胺；N-甲基二异丙醇胺；这些的混合物，等等。乙二醇、1，4-丁二醇和这两种二醇的混合物是特别优选的，特别是在制备具有大于5.5磅/立方英尺(pcf)的自由起发密度的微孔弹性体中和在制备实体弹性体中。
交联
反应体系最优选被配制成能生产热固性的聚合物，无论实体的还是发泡的。用于上下文中的术语“热固性”指聚合物具有至少某些交联。不同于线性热塑性聚合物，由在此公开的反应体系生产的聚合物是以共价键交联的网络结构，其一旦固化，在不断裂共价键时，将不溶解或者流动。当然，交联度可以显著地变化。交联的优选的来源是具有大于2的官能度的单体物质。然而，共价交联程度优选是轻的，并且由单体物质的官能度和制剂的指数决定。在此公开的柔性的和半柔性的泡沫和微孔弹性体，根据其平均分子量/交联或者Mc的定义，是热固性材料。对于包括泡沫的聚合物，Mc由以下方程计算：
Mc＝聚合物重量/(∑(Fn real-2)×摩尔数反应(number of molesreacting))
其中，Fn real指聚合物制剂中每种反应性材料的数均官能度，或者反应性当量数的总和除以摩尔总数。因此，对于在此公开的包含聚合物的泡沫，Mc(平均分子量/交联)范围可以为4000到700、更优选3000到1000和最优选2000到1000，如由上述的公式计算的。
多元醇组分的分离
包含富含EO和富含PO的多元醇的共混物的多元醇组分在混合时有时会分离。这类多元醇可以分别地计量到混合头，例如在块状料工艺中使用可以容纳多于两种反应性液体化学品组分的混合头，借此实际上仍然可以制备泡沫。在由配制的“B”或者多元醇共混物组分和反应性的异氰酸酯组分组成的双组分体系情况下，富含EO和富含PO的多元醇在共混物中的分离可能在保持均匀的多元醇共混物中产生问题。因此，优选的实施方案是使用三组分多元醇共混物，其中一种多元醇使富含EO和富含PO的多元醇相容。在配制非分离的多元醇组分情况下，使用包含EO和PO两者的材料，如JEFFOXWL-590多元醇[PO封端的高EO含量多元醇，可得自Huntsman Petrochemical Corporation]可以提供非分离的多元醇共混物或者充分配制的“B”组分共混物，其除多元醇外包含水、催化剂、表面活性剂和其他的添加剂。相容化多元醇，在使用时，将符合在此定义的四种有机多元醇类型之一的结构限定。同样，多元醇混合物的最终重量组成将在前面对反应体系提供的定义的范围之内。JEFFOXWL-590多元醇是类型B(ii)的特定多元醇的实例。其具有75％重量的EO含量。然而，在该多元醇的端部存在少量的PO，使该结构对于共混的异氰酸酯反应性组分中的高EO和高PO多元醇的整个共混物能起到附加的相容剂的作用。在特别优选的实施方案中，JEFFOXWL-590多元醇(或者具有类似结构的、具有高EO和某些PO的其它多元醇)被用作B(ii)的一部分，并且最适合地基于重量作为B(ii)的一小部分。
表面活性剂
所述反应体系非常高度优选包含表面活性剂。然而，使用表面活性剂是任选的。表面活性剂可以有助于相容化，或者至少延迟反应体系中高EO加高PO(或者高四氢呋喃)多元醇的分离。然而，即使高EO和高PO(或者高四氢呋喃)多元醇作为分离的物流进行处理，所述任选的表面活性剂也是有利的，因为在形成泡沫和微孔材料期间表面活性剂具有防止陷缩的稳定作用。如果反应体系是被设计成能生产具有10磅/立方英尺(pcf)或者更低的自由起发密度的泡沫的泡沫体系，那么表面活性剂是甚至更希望的组分，其同样可用于稳定泡沫防止陷缩。对于全部实施方案，无论是否包括聚合物的发泡，使用表面活性剂是高度推荐的，以避免在聚合反应期间由成分的可能的分离所引起的稳定性问题。表面活性剂还有助于泡沫的泡孔开口，并且借此防止其收缩。优选的表面活性剂是基于聚硅氧烷的表面活性剂，最优选包含聚醚-聚硅氧烷共聚物的那些。这类表面活性剂在本领域中是众所周知的。使用的表面活性剂组合物可以任选地包含少量的异氰酸酯反应性的官能团，例如醇-OH基团。对于表面活性剂组合物，羟值的范围为大约0到大约100、优选0到低于50和最优选0到低于30。表面活性剂在反应体系中的优选的总加入量为总反应体系的0.1到5％重量。加入量基于总反应体系更优选在大约0.15％到5％重量范围内、更优选为大约0.20到5％重量、甚至更优选0.25到5％重量和最优选0.25到2.5％重量。用于本发明的特别优选的商业的基于聚硅氧烷的表面活性剂组合物的非限制性实例是TEGOSTABB-8871表面活性剂，其可得自Degussa-GoldschmidtAG。用于本发明的优选的基于聚硅氧烷的表面活性剂组合物的另一个非限制性实例是NIAXL-603表面活性剂，其可购自WitcoCorporation的OSI Specialties Division。应当理解，某些商业的基于聚硅氧烷的表面活性剂产品包含非硅氧烷载体，例如低级二醇。这些低级二醇载体可以是反应体系中的组分B(v)的来源。这些非硅氧烷载体，在确定反应体系中基于聚硅氧烷的表面活性剂的加入量时，不被认为是表面活性剂重量的一部分。根据需要，可以任选地使用两种或多种聚硅氧烷表面活性剂的混合物，但是优选的是在总的反应体系中聚硅氧烷表面活性剂的总加入量基于重量在本文定义的范围之内。
催化剂
反应体系还包含至少一种适于促进多异氰酸酯的至少一种形成聚合物的反应的催化剂。许多这类催化剂在本领域中是已知的，但是用于氨基甲酸酯和异氰酸酯-水(脲)反应的催化剂是最优选的。催化剂可以是两种或多种不同的催化物质的混合物。单独的催化物质可以任选地包含一种或多种异氰酸酯反应性基团。在某一实施方案中，一种或多种前面讨论的多元醇成分可以包含全部或者一部分的生产聚合物所需要的催化物质，该催化物质被引入多元醇分子的结构上。非限定性实例包括使用包含叔胺基团的多元醇。这类包含叔胺的多元醇在本领域中是众所周知的，并且可以最一般地通过胺引发剂的烷氧基化来制备。脂族胺引发剂和氨(引发剂)在这一特定的实施方案中是优选的。
许多非常普通地使用的催化剂在催化分子自身的分子结构内不包含任何异氰酸酯反应性官能团，但是可以任选地在异氰酸酯反应性载体例如低分子量二醇中提供。催化剂中的这类二醇载体可以是反应体系中的B(v)的来源。如果水作为发泡剂存在于体系中，那么使用的催化剂或者催化剂混合物应该能够促进氨基甲酸酯反应和异氰酸酯-水反应两者。在使用水时，正是后面的反应是发泡的重要的来源，并且由于伴随该反应形成脲，其还提供重要的扩链作用(形成硬嵌段)。在生产具有需要的物理性能和主要是开孔的稳定泡沫中，必须小心地平衡氨基甲酸酯的形成和水反应。这通常通过催化剂包来完成，并且是本领域中众所周知的。脂肪族叔胺是特别优选类别的催化剂化合物。有机金属催化剂也是广泛使用的，通常与叔胺结合使用。本领域中广泛使用的特定的催化剂和催化剂组合的非限定性实例包括：三亚乙基二胺(TEDA)；双-(2-(N，N-二甲基氨基)-乙基)醚；TEDA和双-(2-(N，N-二甲氨基)-乙基)醚的混合物；N，N-二甲基乙醇胺；N-甲基吗啉；N-乙基吗啉；N-[2-(N，N-二甲氨基)乙基]吗啉；N，N’-双-2-(N，N-二甲氨基)乙基哌嗪；双-(2-吗啉代)二乙基醚(DMDEE)；N，N-二甲基环己基胺；N，N，N’，N”，N”-五甲基二亚乙基三胺；N，N-二甲基环己基胺和N，N，N’，N”，N”-五甲基二亚乙基三胺的混合物；N，N-二甲基乙醇胺、TEDA和双-(2-(N，N-二甲氨基)-乙基)醚的混合物；2-(N-甲基-N-(2-羟基乙基)氨乙基)-2’-(N’，N’-二甲基氨基乙基)醚；N，N’-二乙基哌嗪；二月桂酸二丁基锡；二乙酸二丁基锡；二油酸二乙基锡；二月桂酸二丁基锡、TEDA和双-(2-(N，N-二甲基氨基)-乙基)醚的混合物；二烷基锡硫醇盐；2-乙基己酸钾；乙酸钾；2-乙基己酸钾、TEDA和双-(2-(N，N-二甲基氨基)-乙基)醚的混合物；N-丁基吗啉；N，N-二甲氨基-1，3-丙二胺；N，N-二甲氨基-1，2-丙二胺；N，N-二甲氨基-1，3-丙二胺或者N，N-二甲氨基-1，2-丙二胺与TEDA和双-(2-(N，N-二甲基氨基)-乙基)醚的混合物；辛酸亚锡；辛酸亚锡、TEDA和双-(2-(N，N-二甲基氨基)-乙基)醚的混合物；N，N-二甲氨基-1，3-丙二胺或者N，N-二甲氨基-1，2-丙二胺与一种或多种C-8到C-24脂肪族单羧酸的酰胺；N，N-二甲氨基-1，3-丙二胺或者N，N-二甲氨基-1，2-丙二胺与一种或多种C-8到C-24脂肪族单羧酸的盐；β-(二甲氨基)-N，N-二甲基丙酰胺；TEDA和β-(二甲氨基)-N，N-二甲基丙酰胺的混合物；TEDA、β-(二甲氨基)-N，N-二甲基丙酰胺和双-(2-(N，N-二甲基氨基)乙基)醚的混合物；TEDA和单羧酸的盐；TEDA和甲酸的盐；TEDA、TEDA的甲酸盐和双-(2-(N，N-二甲基氨基)-乙基)醚的混合物；羧酸铋盐；铁乙酰丙酮化物；钛乙酰丙酮化物；钛醇盐；这些的混合物；等等。
除在其中反应体系中的有机多元醇的一种或多种(特别是B(ii)、B(iii)、B(iv)或者B(v))包含催化官能团的特殊情况下之外，反应体系中的催化剂的总加入量(以活性的催化物质计，忽略任何载体)为总反应体系的大约0.001％到大约8％重量、优选总反应体系的0.01到5％、更优选0.05到4％、更优选0.1到3.5％；甚至更优选0.15到3％和最优选0.2到2.5％。
添加剂
反应体系任选地包含其他的本领域已知的添加剂。这些任选的附加的添加剂可以包括某些包含异氰酸酯反应性基团的物质，但是更优选的是这类添加剂的总包装基本上不含包含异氰酸酯反应性基团的物质。反应体系中的任选的添加剂(E)的总加入量基于总反应体系的重量适合地为30％重量或以下、优选低于25％、更优选低于20％、更加优选低于15％、甚至更优选低于10％和最优选低于5％。使用某些包含异氰酸酯反应性基团的这类添加剂有时是不可避免的。在必须使用这类异氰酸酯反应性物质时，这类异氰酸酯反应性物质的总加入量相对于反应体系的总重量应该低于10％、优选低于5％、更优选低于3％、更加优选低于2％、甚至更优选低于1.5％和最优选低于1％。
在此使用的术语“异氰酸酯反应性物质”或者“异氰酸酯反应性基团”分别表示分子种类或者官能团，其可以与反应体系中存在的自由异氰酸酯基团在用于将该体系加工成聚合物制品的条件下反应。
某些类型的任选的添加剂的某些非限定性实例包括：阻燃剂例如三-(氯丙基)-磷酸酯、氧化锑、蜜胺、溴代芳族化合物、石墨、这些的混合物等等；颜料例如炭黑、二氧化钛、碳酸钙、氧化锌、铁氧化物、这些的混合物等等；附加的化学发泡剂例如偶氮二酰胺；物理发泡剂例如在1大气压力下沸点低于50℃的惰性的烃和卤代烃、分散的或者溶解的或者注入的惰性的气体例如CO2、N2、空气、这些的混合物等等；内含脱模剂例如脂肪酸酯、脂肪聚酯、脂肪酰胺、聚硅氧烷、脂肪羧酸类的金属盐、这些的混合物等等；增粘剂例如烷氧基硅烷；填料例如硫酸钡、碳酸钙、干燥木粉、干燥硅藻土、干燥二氧化硅、这些的混合物等等；增塑剂例如邻苯二甲酸二异辛酯、在1大气压力下沸点高于200℃的惰性的芳香族烃、在1大气压力下沸点高于200℃的惰性的脂肪族烃、由植物或者动物来源获得的并且基本上不含包含异氰酸酯反应性基团的物质的甘油三酸酯、这些的混合物等等；非挥发性的溶剂例如环状的碳酸亚烷基酯、甘醇二甲醚和在1大气压力下沸点为200℃或者更高的环状的叔酰胺；抗氧剂例如BHT、BHA等等；光稳定剂例如受阻胺光稳定剂(HALS)；香料例如香草精；增强材料例如玻璃纤维、玻璃薄片、玻璃垫或者网、天然纤维、合成有机纤维、金属纤维；这些的混合物；和本领域中已知的其他附加的添加剂。
用于该反应体系中的任何或者所有有机多元醇可以任选地用分散的或者接枝的固体有机聚合物改性，该固体有机聚合物不同于多元醇的组合物并且与多元醇处于不同的物理相。这类改性的多元醇在本领域中作为接枝多元醇(或者聚合物多元醇)是众所周知的。分散或者接枝聚合物相应该被认为是附加的任选的添加剂，属于反应体系中的(E)的添加剂的定义范围内。在确定多元醇的标准例如其官能度、当量重量、分子量和烯化氧重量组成时，分散的或者接枝的相应该从多元醇组成中忽略(减去)。对于成功实施本发明不要求使用这些分散的或者接枝的有机聚合物，但是可以根据需要使用它们。可以用于制造聚合物多元醇的聚合物相的代表性的、但是非限制性的实例包括选自以下的成员：苯乙烯丙烯腈共聚物、不溶性聚脲颗粒、不溶性聚氨酯颗粒、这些的混合物、等等。就所使用的多元醇的单个类型的定义而言，在本发明的范围内应该考虑基础多元醇的组成，而不是由其制成的聚合物多元醇。
反应体系
高度优选的是反应体系基本上由上述(A)到(E)组成，并且基本上不含附加的反应性的(形成聚合物的)成分。然而，可能的是包括少量的这样的附加的反应性物质，其可能不在任何(A)到(E)的定义范围之内。如果使用，附加的反应性成分必须被限制在基于总反应体系低于10％重量、优选基于反应体系总重量低于5％、更优选低于3％、更加优选低于2.5％、甚至更优选低于2％和最优选低于1.5％。任选的附加的反应性成分可以直接加入到反应体系中，或者与单体的多异氰酸酯预反应(如果化学上是合适的)以形成异氰酸酯封端的预聚物类型的物质，或者其任何组合。
包括来自所有来源的反应体系中的所有异氰酸酯(-NCO)基团与反应体系中的所有异氰酸酯反应性基团的比率必须在高于0.50直至1.10范围之内、优选为0.70到低于1.00、更优选为0.80到0.95和最优选为0.80到低于0.95。在该比率范围中，混合活化的反应体系被加工成聚合物制品。该比率在本领域中被称作异氰酸酯指数，并且有时乘以100并且表示为百分比。
该反应体系可以通过任何聚氨酯领域中已知的各种各样的加工手段加工成聚合物。这些可以包括人工混合或者机械混合，包括间歇或者连续工艺。
在一个优选的实施方案中，所有非预聚合的异氰酸酯反应性材料和所有或者大多数的添加剂被配制成单一液体异氰酸酯反应性组分，并且相应地所有包含异氰酸酯基团的物质、包括任何预聚合物质被配制成单一液体异氰酸酯组分。该双组分加工形式特别可用于通过人工混合，或者在设计成能处理仅仅两种液体组分的设备上加工该反应体系。
在另一个优选的实施方案中，该反应体系被配制成一种主异氰酸酯反应性液体组分，其包含所有或者大部分B(ii)-B(v)。第二液体物流包含异氰酸酯官能的材料，任选地包括一部分预聚合形式的B(iv)。一个或多个附加的液体物流，既可以分别地也可以以各种混合物的形式，包括催化剂、表面活性剂、其他的添加剂和水。在实施该实施方案中，这些附加的物流还可以包括少量的一种或多种有机多元醇，优选至少某些B(v)，以起各种添加剂的液体稀释剂载体的作用。本领域技术人员将认识到该多组分实施方案可以有许多变化。这些中的某些可以包括将某些部分的添加剂(例如表面活性剂和催化剂)加入主多元醇共混物。因此分别地计量单一组分物流至混和头，然后分配到模塑中或者分配到平板线上。
在本发明的范围之内包括将所有或者任何需要的部分的反应体系中的独立的成分，包括(根据需要)包含异氰酸酯的组分中的不同的异氰酸酯物质，分散成独立的物流。在将本发明的反应体系加工成有用的聚合物制品时可以使用的独立的化学品物流的数目仅仅由可用的加工装置决定。多组分加工(在本发明范围内指在加工期间使用多于两个的独立的化学品组分)被广泛用于生产自由起发的块状料泡沫。连续的柔性块状料泡沫的制造是该反应体系尤其优选的应用。块状料制造工艺的间歇过程变体，例如自由起发箱发泡，也可以根据需要使用。根据需要，该反应体系还可以被用于生产模塑泡沫、模塑或者流延弹性体、后-浇铸(pour-behind)泡沫、连续浇铸弹性体、离心铸造弹性体、喷雾泡沫和喷雾弹性体。当然，弹性体可以是实体的或者微孔的。多孔聚合物制品例如泡沫和微孔弹性体的制造是该反应体系尤其优选的应用。适用于各种加工形式的装置是本领域技术人员众所周知的。
尤其优选的应用是制造粘弹性聚氨酯脲多孔材料。这些多孔材料可以具有大约0.5磅/立方英尺(pcf)到100pcf或者更高的总体自由起发密度。密度的更优选的范围的大约1pcf到10pcf、更加优选1.5pcf到5.5pcf、甚至更优选1.8pcf到5pcf和最优选2pcf到低于4pcf。泡沫可以任选地具有整合的表层。泡沫适合地使用水作为主发泡剂并且更优选作为唯一的发泡剂来制备。术语“水作为主发泡剂”是指水提供大部分的泡沫膨胀。在本发明的范围之内包括使用气体注入、例如CO2或者N2注射，以加强发泡过程。同时可以使用加压或者液化气体，其可以至少部分地溶解或者分散到一种或多种的液体反应性化学品物流中。同样，可以使用抽空模具，或者其他的抽空容器，以通过降低起发的泡沫上的大气压力来增强发泡。可以使用这些各种发泡方法的组合。
通过任何希望的加工形式，使用该反应体系生产的粘弹性泡沫，通常给出具有令人惊奇地良好的综合物理性能的泡沫。特别令人惊奇的是获得了在干燥和潮湿老化两者条件下很低的压缩永久变形。由于在某些多元醇中存在较高EO含量，因此这些低压缩永久变形值是十分令人惊奇的。从该反应体系制备的粘弹性泡沫还主要地是开口泡孔的。对于避免收缩，这是高度希望的。在常态过程中泡孔自发地开口，因此昂贵的后加工操作例如挤压以使泡孔开口通常是不需要的。粘弹性泡沫和弹性体还显示良好的强度、抗撕裂性和伸长率性能。优选的泡沫制剂具有优异的加工性能，并且不倾向于陷缩。
令人惊奇地发现，用于生产这类两亲泡沫的方法通过明智地选择多元醇当量重量和最佳的相容化表面活性剂而得到极大地改进。开口泡孔的粘弹性两亲泡沫可以在很宽的水含量范围内生产。同样令人惊奇的是这样的事实，即在反应体系中作为单体的多异氰酸酯组合物可以使用非常宽的异氰酸酯组成和官能度，并且仍然生产出主要地是开口泡孔的和不收缩的泡沫。在起发形式(profile)期间的泡沫稳定性方面，优选的形成泡沫的反应体系具有令人惊奇的坚固性(即对泡沫陷缩具有耐性)。该反应体系提供了巨大的配制容限。新颖的两亲粘弹性泡沫可以从这一宽范围的反应体系制备，该泡沫提供以下优点：
-能容易地获得低密度粘弹性泡沫，具有低于3磅/立方英尺(pcf)的自由起发密度。
-泡沫硬度可以从非常柔软到相对硬并且具有支持性变化。
-通过使用低水用量和加入有机扩链剂例如乙二醇作为辅助扩链剂可以得到较高密度的具有大于或等于5pcf的自由起发密度的粘弹性的柔性或者半柔性泡沫。
-该两亲粘弹性泡沫，就其本质而言，具有优异的湿气渗透性，这使它们尤其适用于垫子和座垫。
-可以制备自由起发和模塑泡沫两者。
-可以得到令人惊奇地低的压缩永久变形，特别是当异氰酸酯指数(即制剂中-NCO基团与异氰酸酯反应性基团的比率)在0.70到1.00范围之内时。这些压缩永久变形值一般地为5％或以下，按照ASTM D3574D-95在90％压缩下测定。
-可以获得非常低的回弹性，落球回弹值一般低于10％[按照ASTMD3574H-95测定]。
-可以获得大的Tanδ值(高于0.8)，使其易于达到高的损耗因数。
-在选择单体的多异氰酸酯组合物中具有宽的容限，其有利于更容易地微调泡沫性能。
可以容易地制备非常柔软的粘弹性泡沫和微孔弹性体，而不需要使用非常高的增塑剂含量。实际上，完全可以不需要使用增塑剂。减少用于制造非常柔软的粘弹性材料的增塑剂是超过现有技术的主要优点，因为与增塑剂迁移、污染、气味和毒性有关的问题借此得到消除或者极大地减少。
在另一个实施方案中，本发明涉及从本文描述的反应体系制备的聚合物制品。从反应体系制备的柔性的(柔软的)和半柔性的泡沫通常具有某种综合的物理性能的特征。柔性的和半柔性的泡沫具有2到5.5磅/立方英尺的自由起发密度[按照ASTM D3574A-95测定]，落球回弹值低于25％、更优选低于15％和更加优选低于10％[按照ASTM D3574H-95]；干压缩永久变形值低于10％[按照ASTM D3574D-95，在90％压缩下测定]；潮湿老化压缩永久变形值低于10％[按照ASTM D3574J2-95，在90％压缩下测定]；和25％IFD下5磅到25％IFD下50磅的硬度值[按照ASTMD 3574B-95]。由该反应体系制成的粘弹性的柔性的(柔软的)和半柔性的泡沫主要地是开口泡孔的并且不显示显著的收缩。因此，这些泡沫不需要使用机械泡孔开口技术，例如挤压。
从反应体系制备的微孔弹性体具有高于5.5磅/立方英尺直至15磅/立方英尺的自由起发密度[按照ASTM D3574A-95]；低于25％、更优选低于10％的落球回弹值[按照ASTM D3574H-95]。
从该反应体系制备的半柔性的泡沫适用于冲击和能量吸收应用。半柔性的泡沫在水用量范围的上端获得，一般地为异氰酸酯反应性组分的4％重量或更多。更优选，半柔性的泡沫用相对于异氰酸酯反应性组分为5％重量或以上的水制成，更加优选为异氰酸酯反应性组分的6％或以上、甚至更优选7％或以上和最优选7％重量以上。由本文公开的反应体系制成的半柔性泡沫的有益性能是这些泡沫在升高的温度下是可热成型的(一般地，70到90℃，和优选大约80℃)。热成型性适用于生产大的成型半柔性泡沫构造，例如汽车前衬层(head-liners)。
以下实施例用于说明本发明，但不打算以任何方式限制本发明的范围。本领域技术人员根据本公开应该理解，可以在不背离本发明的范围情况下对公开的特定实施方案进行改变而仍然获得类似的效果。
实施例
术语
1)DALTOCELF-526多元醇：羟值为大约127的乙氧基化丙三醇。该产品是标称三醇，可购自Huntsman Polyurethanes。
2)JEFFOLG30-167多元醇：羟值为大约167的丙氧基化丙三醇。该产品是标称三醇，可购自Huntsman Polyurethanes。
3)JEFFOXWL-590多元醇：甘油引发的嵌段共聚物，由大约75％重量环氧乙烷组成，具有作为封端的15％重量的环氧丙烷。该多元醇是标称三醇，具有主要地仲脂肪性地键接的-OH基团，并且羟值为大约170。该产品由Huntsman Petrochemical Corporation生产。
4)TEGOSTABB-8871表面活性剂：据信包含聚醚-聚硅氧烷共聚物组合物。该表面活性剂产品可购自Degussa-Goldschmidt AG，并且据信具有大约100的羟值。
5)NIAX-L603表面活性剂：据信是包含聚醚-聚硅氧烷共聚物的组合物。该表面活性剂产品可购自Witco Corporation的OSISpecialties Division。
6)JEFFOLG31-35多元醇：基于甘油引发的环氧丙烷的嵌段共聚物，其包含大约17％重量的作为封端的环氧乙烷。该产品是标称三醇，羟值为大约35。其可购自Huntsman Polyurethanes。
7)JEFFCATTD-33A催化剂：三亚乙基二胺(TEDA)在二丙二醇(作为载体)中的33％重量溶液。其可购自Huntsman PetrochemicalCorporation。
8)RUBINATE1245异氰酸酯：包含痕量的2，2’-MDI异构体的4，4’-MDI和2，4’-MDI的80/20共混物与聚合物(粗的)MDI的60/40w/w混合物。这种混合物，其可购自Huntsman Polyurethanes，具有大约32.8％重量的NCO基团含量和大约2.3的数均NCO基团官能度。该产品在25℃下是液体，25℃下的粘度低于45cps。用于制备该共混物的聚合物(粗的)MDI是粗苯胺+甲醛缩合物的光气化产品。该聚合物MDI成分包含大约50％重量的二异氰酸根合二苯基甲烷异构体和大约50％的官能度为3或者更高的多亚甲基多苯基多异氰酸酯低聚物。该聚合物MDI中的二异氰酸根合二苯基甲烷级分包括大约96％的4，4’-MDI异构体、大约4％的2，4’-MDI异构体和痕量的2，2’-MDI异构体。用于制备该混合物的聚合物MDI成分具有大约31.5％重量的NCO基团含量和大约2.7的数均NCO基团官能度。
9)RUBINATE7304异氰酸酯：MDI系列的特殊化的柔性泡沫品级多异氰酸酯变体。该产品具有大约32.6％重量的自由异氰酸酯基团含量和大约2.2的数均异氰酸酯基团官能度。其在25℃下是液体。该产品可购自Huntsman Polyurethanes。
10)JEFFCATZF-10催化剂：100％重量的N，N，N’-三甲基-N’-[2-羟基-乙基]双-[2-氨基]乙基醚。其可购自Huntsman PetrochemicalCorporation。
11)RUBINATE7065异氰酸酯：MDI系列的特殊化的柔性泡沫品级多异氰酸酯变体。该产品具有大约32.0％重量的自由异氰酸酯基团含量和大约2.3的数均异氰酸酯基团官能度。其在25℃为低粘度液体。该产品可购自Huntsman Polyurethanes。
12)RUBINATE1820异氰酸酯：可用于各种应用的通用的中间官能度MDI系列多异氰酸酯共混物。该产品具有大约32.0％重量的自由异氰酸酯基团含量和大约2.5的数均异氰酸酯基团官能度。其在25℃下为低粘度液体。该产品可购自Huntsman Polyurethanes。
13)PEG600多元醇：具有600分子量和标称官能度为2的聚氧乙烯二醇。其可购自Union Carbide Corporation。
14)PPG745多元醇：具有725分子量和标称官能度为2的聚丙二醇。其可购自Bayer Corporation。
15)PTMEG1000多元醇：分子量为1000的聚四氢呋喃二醇，可得自DuPont Corporation。
16)PERSTORPTP-200多元醇：分子量为1000和羟值为165的乙氧基化三羟甲基丙烷。该多元醇可得自Perstorp Polyols，Inc。
多元醇分离研究
示于表7-8的分离研究通过以下进行：将200克多元醇称重到8盎司玻璃广口瓶中，然后剧烈摇动玻璃广口瓶和其内容物大约1分钟。将广口瓶静置过夜，第二天检验是否分离。分离的那些给出不同的层，而不分离的那些是可溶的透明溶液。
进行泡沫实施例的过程
表1-5和表9中的聚氨酯脲柔性泡沫和弹性体实施例通过在环境温度下手工搅拌显示的成分来制备。将多元醇、水、表面活性剂和其他任选的胺催化剂称重到0.5升容器，在2000rpm下预-共混3-4秒。然后在称重的同时将正确量的异氰酸酯快速地倾倒到相同的混合容器中，然后紧接着在2000rpm下混合8-10秒。将混合材料快速地转移到8升聚乙烯payliner(容器)中。发生发泡反应并且允许泡沫自由起发。在切割以前将泡沫和弹性体在室温下固化最少24小时，然后按照ASTMD3574-95进行试验。每次制备的规模为大约335g(总反应体系重量)。
表6中的聚氨酯脲柔性泡沫实施例在小规模的多组分MartinSweets低压分配机上制备。将大约30磅/分钟的总制剂输出计量到在4000rpm下操作的300cc自由体积的销式混合机中，提供均匀的高质量混合物。在25℃下倾倒20英寸乘20英寸乘15-20英寸的箱泡沫(boxfoam)并且允许自由起发。将箱泡沫在室温下固化最少24小时，然后将泡沫样品切割，用于按照ASTM D3574-95进行物理试验。
95％指压回复率(Finger Recovery)试验方法
用一个手指将2英寸乘2英寸乘1英寸厚度的泡沫片压缩到大约5毫米厚度。然后移开手指，同时起动秒表，记录样品回复到其原始的未压缩高度的至少95％的时间(以秒计)。
动态力学分析(DMA)设备和过程
TA仪器-Waters Corporation的子公司(型号DMA 2980)
DMA条件：
多频模式
拉伸模式
双悬臂夹具
-140℃到150℃的温度范围
缓变率：2℃/min
频率：1Hz
表1的实施例说明了当多元醇组分ii和iii两者是三醇时它们的工作范围。实施例1C-1F和1H是本发明。实施例1A、1B、1J和1K不在要求的工作范围内，并且产生不能接受的泡沫，因为陷缩或者严重的收缩。根据CFD数据的25％IFD的估计表明，使用MDI可以获得非常柔软的泡沫，在大约2.5pcf到3.0pcf的密度内，在25％IFD下5磅到9磅范围内。所有这些泡沫均显示＜10的落球回弹和8到30秒的95％指压回复。
表2的手混实施例说明，富含EO的多元醇可以由全EO型DALTOCELF526多元醇和PO封端的高EO型JEFFOXWL-590多元醇组成，并且可以获得具有变化的95％指压回复时间的完全可接受的粘弹性泡沫。这些泡沫均属于本发明。
表3的手混实施例覆盖本发明的富含EO和富含PO的多元醇的各种二醇和三醇的混合物。表3的所有实施例均在本发明的范围之内。示于实施例5A-5C中的全PO二醇与全EO三醇的混合物给出高度开口的和自成网的泡沫，如由高空气流量所显示的。如实施例5D-5F所示的，全EO二醇与全PO三醇的混合物得到优质的粘弹性泡沫，但是相对于前面的组合，空气流量大大降低。甚至全EO二醇和全PO二醇的混合物也生产了可接受的粘弹性泡沫，并且允许使用更高官能的异氰酸酯，如RUBINATE7065异氰酸酯和RUBINATE1820异氰酸酯(实施例3H和3I)。
表4的手混实施例说明了通过微孔制剂方法使用B(v)，低当量重量的扩链剂，来改变硬度和粘弹性质。表4的所有实施例均在本发明的范围之内。其中低水含量导致在室温下更弹性的泡沫，因为Tg大大低于RT，加入扩链剂将使Tg回升到RT。实施例3D-3F说明了在0.5pbw水含量和5pbw到10pbw的乙二醇含量下的微孔类型柔性泡沫。在高EG含量下的这些高密度泡沫(实施例4H和4I)导致非常硬的和能量吸收性的泡沫。
表5的手混实施例说明较高的水含量导致较低密度的半软质泡沫，其具有能量吸收性和可热成型的质量两者。为了说明热成型性，将样品5C置于80℃下的烘箱中2小时，同时在泡沫上放置0.25磅的金属重物。将在原位具有重物的样品5C移出并且冷却到室温。移开重物后，在泡沫中留下了精确的金属形状的压印，并且压缩的泡沫不回复。表5的所有实施例均在本发明的范围之内。这类泡沫适合于包装应用。其同样说明低至50的异氰酸酯或者NCO指数产生优质的泡沫。
表6是在NCO指数为70和80下的自由起发块状料类型粘弹性泡沫的机器实验，以及非常完整的一套物理性能测量。这些实施例，它们属于本发明的范围，显示了B(iv)的使用。当在90％压缩下试验时，这些泡沫显示尤其良好的压缩永久变形。
表9的实施例显示了其他多元醇的实施例，它们产生具有可接受的开口泡孔和低的回弹性的粘弹性类型的泡沫。实施例9.1、9.2、9.3和9.4涉及基于与本发明的其他多元醇结合的PERSTORPTP-200多元醇、标称1000MW的乙氧基化三羟甲基丙烷的亲水性B(ii)的使用。实施例9.5和9.6涉及使用聚四氢呋喃二醇PTMEG1000作为基础疏水性B(iii)。实施例9.5不使用水或者发泡剂，因此是高密度粘性凝胶状材料。
示于表中的某些实施例包含对聚合物样品测定的tanδ值数据，作为本发明聚合物材料的相混合和0到50℃范围中的玻璃化转变温度的证明。
实施例中使用的术语
a)支承因子：通过CFD测量：其是65％挠曲值除以25％挠曲值的比率，并且表示在泡沫被压缩而不降至最低点时泡沫支承递增负载的能力。
b)百分率回复：通过CFD测量：其是25％挠曲返回值除以初始25％挠曲值乘100。百分率回复越高，聚合物的滞后损失越小。
                                                                       表1
                                                                   粘弹性实施例
  实施例：   富含PO和富含EO的三醇共混物手混   测试方法ASTM
  1A   1B   1C   1D   1E   1F   1G   1H   1J   1K
 组分：重量份JEFFOXG30-167多元醇DALTOCELF526多元醇JEFFCATTD-33a催化剂TEGOSTABB8871表面活性剂水NCO指数RUBINATE1245异氰酸酯Mc-分子量/交联密度，lbs/ft3泡沫质量：开孔-好密闭-收缩凹陷-陷缩CFD：lbs/4in225％65％支承因子％回复估计25％IFD，lbs*回弹-％落球回弹95％指压回复，secs空气流量，scfm   PBW100.000.000.400.503.008065.31274NA×0.0NA   PBW80.0020.000.400.503008063.81321NA×0.0NA   P8W70.0030.000.400.503.008063.113472.46×0.671.612.461.28.410300.67   PBW60.0040.000.400.503.008062.313742.63×0.541.252.3166.76.88302.2   PBW50.0050.000.400.503.008061.614022.79×0.430.912.1283.75.40202.9   PBW40.0060.000.400.503.008060.914322.83×0.541.071.9888.96.8080.84   PBW30.0070.000.400.503.008060.11463NA×0.0NA   PBW30.0070.000.401.003.008060.114632.64×0.37082.167574.601303   PBW20.0080.000.400.503.008059.41496NA×0.0NA   PBW0.00100.000.400.503.008058.01567NA×0.0NA D3574GD3574H-95D3574G-95
  25％IFD-＝25％CFD×125
 DMA′sTanδ峰-1，℃Tanδ峰-2，℃ 12.4 15.7 11.428肩 4.4 1.1
                                                        表2
                                                    粘弹性实施例
  实施例：   与WL-590的各种共混物手混 测试方法ASTM
  2A   2B   2C   2D   2E   2F   2G
  组分：重量份JEFFOLG30-167多元醇DALTOCELF526多元醇JEFFOXWL-590多元醇JEFFCATTD-33A催化剂TEGOSTABB8871表面活性剂水NCO指数RUBINATE1245异氰酸酯密度，lbs/ft3Mc-分子量/交联CFD：lbs/4In225％65％支承因子％回复估计25％IFD，lbs*回弹-％落球回弹95％指压回复，secs   PBW45.0045.0010.000.401.003.008062.12.6713960.450.932.07805.6030   PBW40.0040.0020.000.401.003.008062.52.6613860.440.942.1481.85.5030   PBW35.0035.0030.000.401.003.008063.02.6813760.531.1621.984.96.6020   PBW30.0030.0040.000.401.003.008063.42.6913660.531.092.0688.66.606   PBW27.0053.0020.000.401.003.008061.62.6914230.561.222.1882.17.0010   PBW40.0040.0020.000.401.003.008062.52.5613860.531.172.2177.46.6045   PBW53.0027.0020.000.401.003.008063.52.5013510.510.991.9492.264025 D3574A-95D3574C-95D3574H-95
                                                                        表3
                                                                    粘弹性实施例
  实施例：   二元醇/三元醇共混物手混 测试方法ASTM
  3A   3B   3C   3D   3E   3F   3G   3H   3I
  组分：JEFFOLG30-167多元醇DALTOCELF526多元醇PEG 600多元醇PPG725多元醇JEFFCATTD-33A催化剂TEGOSTAB88871表面活性剂水NCO指数RUBINATE1245异氰酸酯RUBINATE7065异氰酸酯RUBINATE1820异氰酸酯密度，lbs/ft3Mc-分子量/交联CFD：lbs/4In225％65％支承因子％回复估计25％IFD，lbs*回弹-％落球回弹95％指压回复，secs空气流量，scfm   PBW40.0060.000.400.503.008069.52.4822580.20.572.85502.511＞607.9   PBW50.0050.000.400.503.008067.62.5721120.230.582.52872.90208.3   PBW60.0040.000.400.503.008065.63.0519810.61.11.83857.5053.2   PBW40.0060.000.400.503.008057.22.7720870.491.012.0687.86.10100.88   PBW50.0050.000.400.503.008058.52.6318780.40.822.058550151.43   PBW60.0040.000400.503.008059.92.7117100.490.941.9275.56.10250.18   PBW50.0050.000.400.503.008064.52.5333920.190.412.1678.92.42135.8   PBW50.0050.000.400.503.008065.92.6024230.450.982.1880.05.63354.7   PBW50.0050.000.400.503.008065.92.6117090.541.232.287596.86＞604.5 D3574A-95D3574C-95D3574H-95D3574G 95
                                            表4
                                       微孔粘弹性实施例
  实施例：   低水-EG扩链手混 测试方法ASTM
  4B   4C   4E   4G   4H   4I
  组分：重量份JEFFOLG30-167多元醇DALTOCELF526多元醇JEFFOXWL-590多元醇乙二醇JEFFCATTD-33A催化剂TEGOSTABB8871表面活性剂水NCO指数RUBINATE1245异氰酸酯Mc-分子量/交联密度，lbs/ft3CFD：lbs/4In225％65％支承因子％回复回弹-％落球回弹95％指压回复，secsDMA’s：Tanδ峰-1，℃Tanδ峰-2，℃   PBW40.0040.0020.001.500.401.001.5010062.712254.081.914.062.1392.1049.520.2   PBW40.0040.0020.003.000.201.001.509062.013244.891.663.462.0893.4010   PBW40.0040.0020.005.000.201.001.508061.814435.131.112.452.2191010   PBW40.0040.0020.005.000.401.000.5010063.212638.66.134.8   PBW40.0040.0020.008.500.401.000.508062.2148510.31.475.874.083.7812.436.3   PBW40.0040.0020.0010.000.401.000.5010083.913067.518.3强32.9弱 D3574A-95D3574C-95D3574H-95
                                            表5
                                    水发泡泡沫，柔性到半柔性
  实施例：   手混
  5A   5B   5C   5D   5E   5F
  组分：JEFFOLG30-167多元醇DALTOCELF526多元醇JEFFOXWL-590多元醇JEFFCATTD-33A催化剂TEGOSTABB8871表面活性剂水NCO指数RUBINATE1245异氰酸酯密度-lbs/ft3Mc-分子量/交联泡沫类型   PBW40.0040.0020.000.602.004.008074.22.51383柔性   PBW40.0040.0020.000.602.005.008085.61.921373半柔性   PBW40.0040.0020.000.602.006.0080971.471363半柔性   PBW30.0030.0040.000.602.006.008097.91.491347半柔性   PBW40.0040.0020.000.602.007.005067.51.91766软-柔性   PBW40.0040.0020.000.502.0010.005089.11.161686软-半柔性
                                    表6
                                粘弹性实施例
实施例：   机器生产
  6A   6B
  组分：JEFFOLG30-167多元醇DALTOCELF526多元醇JEFFOXWL-590多元醇JEFFOLG31-35多元醇JEFFCATZF-10催化剂JEFFCATTD-33A催化剂NIAXL-603表面活性剂水指数RUBINATE7304异氰酸酯Mc   PBW40.0040.0020.001.250.150.400.303.007054.81516   PBW40.0040.0020.005.000.150.400.303.008062.91418
  ASTM方法
  密度，lbs/ft325％IFD，lbs拉伸强度，psi断裂伸长率％撕裂强度，psi75％湿老化压缩永久变形，％*90％压缩永久变形，％*回弹实验-％落球回弹DMA-Tanδ范围DMA-Tanδ峰*相对于厚度的永久变形   3.219.25.41211.03.32.56-50到+50℃12C   3.228.38.71181.06.41.65NANA   D3574A-95D3574B1-95D3574E-95D3574E-95D3574F-95D3574J2-95D3574D-95D3574H-95
                                            表7
                                    多元醇共混物分离研究
  重量％：
  DALTOCELF-526多元醇JEFFOLG30-167多元醇JEFFOXWL-590多元醇分离：   50500是   454510是   404020否   353530否   303040否   252550否
                        表8
                多元醇共混物+水分离研究
  重量％：
  DALTOCELF-526多元醇JEFFOLG30-167多元醇JEFFOXWL-590多元醇水分离：   4545103是   4040203是   3535303是   3030403否
                                               表9
                             其他B-ii和B-iii多元醇结构的粘弹性专利实施例
  实施例：   9-1   9-2   9-3   9-4   9-5   9-6
 组分：重量份JEFFOLG30-167多元醇DALTOCELF526多元醇JEFFOXWL-590多元醇PEG 600PTMEG1000PPG 725PERSTORPTP-200JEFFCATTD-33A催化剂TEGOSTABB8871表面活性剂水指数RUBINATE1245异氰酸酯Mc   多元醇类型B-iiB-iiiB-iiiB-iiiB-iiB-iiB-iii   PBW4020400.41.538065.531330   PBW50500.21.538065.371323   PBW50500.41.538064.251951   PBW2040400.41.538064.641794   PBW2040400.4008028.643730   PBW4020400.41.538058.52031

Claims (38)

1.用于制备粘弹性热固性聚氨酯材料的反应体系，其包含：
(a)有机单体多异氰酸酯组合物，其具有2到3的有机地键接的异氰酸酯基团的数均官能度和25到50％重量的有机地键接的异氰酸酯基团的总浓度；
(b)异氰酸酯反应性组分，其包括：
(i)0到12％重量的水；
(ii)30到70％重量的基于聚亚氧乙基的多元醇，其具有2到4的伯和仲脂肪性地键接的羟基基团的总的标称官能度、400到1500的数均分子量和200到750的总的伯和仲脂肪性地键接的羟基基团的数均当量重量，其中基于聚亚氧乙基的多元醇由大于70％重量的环氧乙烷单元组成并且至少50摩尔百分数的脂肪性地键接的羟基基团是伯羟基基团；
(iii)30到70％重量的第二种基于聚亚氧烷基的多元醇，其具有2到4的伯和仲脂肪性地键接的羟基基团的总的标称官能度、400到1500的数均分子量和200到750的总的伯和仲脂肪性地键接的羟基基团的数均当量重量，其中第二种基于聚亚氧烷基的多元醇由大于70％重量的氧化烯单元组成，所述氧化烯单元选自环氧丙烷单元、四氢呋喃单元和环氧丙烷和四氢呋喃单元的组合；
(iv)0到20％重量的不同于(b)(ii)和(b)(iii)的聚亚氧丙基或者聚亚氧乙基-聚亚氧丙基多元醇，其具有2到4的伯和仲脂肪性地键接的羟基基团的总的标称官能度和大于750到4000的总的伯和仲脂肪性地键接的羟基基团的数均当量重量，其中该聚亚氧丙基或者聚亚氧乙基-聚亚氧丙基多元醇包含的环氧乙烷与环氧丙烷单元的重量比为0∶100到90∶10；和
(v)0到15％重量的有机多元醇，其具有2到4的总的异氰酸酯反应性基团官能度和30到低于200的异氰酸酯反应性基团的当量重量，其中异氰酸酯反应性基团限于一种或多种选自以下的成员：伯脂族醇基团、仲脂族醇基团和脂肪族仲胺基团，并且至少两个异氰酸酯反应性基团是醇基团，
其中(b)(ii)与(b)(iii)的重量比为70∶30到30∶70，并且(b)(ii)和(b)(iii)的总重量占异氰酸酯反应性组分的至少53％重量；
(c)任选的表面活性剂；
(d)催化剂；和
(e)任选的添加剂，其选自染料、颜料、内含脱模剂、物理发泡剂、化学发泡剂、阻燃剂、填料、增强剂、增塑剂、烟雾抑制剂、香料、抗静电剂、抗微生物剂、抗氧剂、光稳定剂、增粘剂和这些的混合物，
其中，反应体系中的有机地键接的异氰酸酯基团与异氰酸酯反应性基团总量的比率从大于0.50到1.10变化。
2.权利要求1的反应体系，其中有机地键接的异氰酸酯基团与异氰酸酯反应性基团的总量的比率为高于0.70到低于1.00。
3.权利要求1的反应体系，其中任选的添加剂的总重量基于反应体系的总重量低于30％。
4.权利要求3的反应体系，其中该反应体系基本上不含非水的发泡剂。
5.权利要求3的反应体系，其中(b)(ii)和(b)(iii)的至少一种具有高于2的异氰酸酯反应性基团的标称官能度。
6.权利要求3的反应体系，其中(b)(ii)和(b)(iii)的至少一种是标称三醇。
7.权利要求3的反应体系，其中(b)(ii)和(b)(iii)两者是标称三醇。
8.权利要求3的反应体系，其中有机单体多异氰酸酯组合物具有高于2的异氰酸酯基团的数均官能度。
9.权利要求3的反应体系，其中有机单体多异氰酸酯组合物具有高于2.1的异氰酸酯基团的数均官能度并且基于重量主要地由一种或多种MDI系列的多异氰酸酯组成。
10.权利要求3的反应体系，其中(b)(iii)的结构中的氧化烯单元基本上由环氧丙烷单元组成。
11.权利要求3的反应体系，其中(b)(ii)和(b)(iii)的每一个的数均羟基当量重量为350到500。
12.权利要求3的反应体系，其中该反应体系包含相对于该反应体系的总重量为0.1到5％重量的聚硅氧烷-聚醚表面活性剂。
13.一种由权利要求1的反应体系制备的粘弹性聚氨酯材料。
14.权利要求13的粘弹性聚氨酯材料，其中发泡剂由任选地与一种或多种溶解的或者分散的大气气体组合的水组成。
15.一种用于制备多孔的粘弹性聚氨酯热固性材料的反应体系，其包含：
(a)有机单体多异氰酸酯组合物，其具有2到3的有机地键接的异氰酸酯基团的数均官能度和28到35％重量的有机地键接的异氰酸酯基团的总浓度；
(b)异氰酸酯反应性组分，其包括：
(i)0.15到10％重量的水；
(ii)30到70％重量的基于聚亚氧乙基的多元醇，其具有2到3的伯和仲脂肪性地键接的羟基基团的总的标称官能度、400到1500的数均分子量和300到550的总的伯和仲脂肪性地键接的羟基基团的数均当量重量，其中基于聚亚氧乙基的多元醇由大于75％重量的环氧乙烷单元组成并且至少75摩尔百分数的脂肪性地键接的羟基基团是伯羟基基团；
(iii)30到70％重量的第二种基于聚亚氧烷基的多元醇，其具有2到3的伯和仲脂肪性地键接的羟基基团的总的标称官能度、400到1500的数均分子量和300到550的总的伯和仲脂肪性地键接的羟基基团的数均当量重量，其中第二种基于聚亚氧烷基的多元醇由大于90％重量的氧化烯单元组成，所述氧化烯单元选自环氧丙烷单元、四氢呋喃单元和环氧丙烷和四氢呋喃单元的组合；
(iv)0到20％重量的不同于(b)(ii)和(b)(iii)的聚亚氧丙基或者聚亚氧乙基-聚亚氧丙基多元醇，其具有2到4的伯和仲脂肪性地键接的羟基基团的总的标称官能度和大于750到4000的总的伯和仲脂肪性地键接的羟基基团的数均当量重量，其中该聚亚氧丙基或者聚亚氧乙基-聚亚氧丙基多元醇包含的环氧乙烷与环氧丙烷单元的重量比为10∶90到30∶70；和
(v)0.15到低于10％重量的有机多元醇，其具有2到3的总的异氰酸酯反应性基团官能度和30到低于95的异氰酸酯反应性基团的当量重量，其中异氰酸酯反应性基团限于一种或多种选自以下的成员：伯脂族醇基团、仲脂族醇基团和脂肪族仲胺基团，并且至少两个异氰酸酯反应性基团是醇基团；
其中，(b)(ii)与(b)(iii)的重量比为60∶40到40∶60，和(b)(ii)和(b)(iii)的总重量占异氰酸酯反应性组分的至少85％重量；
(c)表面活性剂；
(d)催化剂；和
(e)任选的添加剂，其选自染料、颜料、内含脱模剂、物理发泡剂、化学发泡剂、阻燃剂、填料、增强剂、增塑剂、烟雾抑制剂、香料、抗静电剂、抗微生物剂、抗氧剂、光稳定剂、增粘剂和这些的混合物，
其中，反应体系中的有机地键接的异氰酸酯基团与异氰酸酯反应性基团总量的比率从大于0.8到小于0.95变化。
16.权利要求15的反应体系，其中任选的添加剂的总重量基于反应体系的总重量低于20％。
17.权利要求16的反应体系，其中该反应体系基本上不含非水的发泡剂。
18.权利要求16的反应体系，其中(b)(ii)和(b)(iii)的至少一种具有高于2的异氰酸酯反应性基团的标称官能度。
19.权利要求16的反应体系，其中(b)(ii)和(b)(iii)的至少一种是标称三醇。
20.权利要求16的反应体系，其中(b)(ii)和(b)(iii)两者是标称三醇。
21.权利要求16的反应体系，其中有机单体多异氰酸酯组合物具有高于2.1的异氰酸酯基团的数均官能度并且基于重量主要地由一种或多种MDI系列的多异氰酸酯组成。
22.权利要求16的反应体系，其中(b)(iii)的结构中的氧化烯单元基本上由环氧丙烷单元组成。
23.权利要求16的反应体系，其中(b)(ii)的数均羟基当量重量在350到500范围之内和(b)(iii)的数均羟基当量重量在350到500范围之内。
24.权利要求16的反应体系，其中该反应体系包含相对于该反应体系的总重量为0.25到2.5％重量的聚硅氧烷-聚醚表面活性剂。
25.一种由权利要求16的反应体系制备的粘弹性聚氨酯多孔热固性材料。
26.权利要求25的粘弹性聚氨酯多孔热固性材料，其中发泡剂由任选地与一种或多种溶解的或者分散的大气气体组合的水组成。
27.一种用于制备多孔的粘弹性聚氨酯热固性材料的反应体系，其包含：
(a)有机单体多异氰酸酯组合物，其具有2到3的有机地键接的异氰酸酯基团的数均官能度和28到35％重量的有机地键接的异氰酸酯基团的总浓度；
(b)异氰酸酯反应性组分，其包括：
(i)2到5％重量的水；
(ii)30到70％重量的基于聚亚氧乙基的多元醇，其具有2到3的伯和仲脂肪性地键接的羟基基团的总的标称官能度、400到1500的数均分子量和300到550的总的伯和仲脂肪性地键接的羟基基团的数均当量重量，其中基于聚亚氧乙基的多元醇由大于90％重量的环氧乙烷单元组成并且至少90摩尔百分数的脂肪性地键接的羟基基团是伯羟基基团；
(iii)30到70％重量的第二种基于聚亚氧烷基的多元醇，其具有2到3的伯和仲脂肪性地键接的羟基基团的总的标称官能度、400到1500的数均分子量和300到550的总的伯和仲脂肪性地键接的羟基基团的数均当量重量，其中第二种基于聚亚氧烷基的多元醇由大于90％重量的氧化烯单元组成，所述氧化烯单元选自环氧丙烷单元、四氢呋喃单元和环氧丙烷和四氢呋喃单元的组合；
(iv)0到20％重量的不同于(b)(ii)和(b)(iii)的聚亚氧丙基或者聚亚氧乙基-聚亚氧丙基多元醇，其具有2到3的伯和仲脂肪性地键接的羟基基团的总的标称官能度和大于750到4000的总的伯和仲脂肪性地键接的羟基基团的数均当量重量，其中该聚亚氧丙基或者聚亚氧乙基-聚亚氧丙基多元醇包含的环氧乙烷与环氧丙烷单元的重量比为10∶90到30∶70；和
(v)0.15到低于3％重量的有机多元醇，其具有2到3的总的异氰酸酯反应性基团官能度和30到低于95的异氰酸酯反应性基团的当量重量，其中异氰酸酯反应性基团限于一种或多种选自以下的成员：伯脂族醇基团、仲脂族醇基团和脂肪族仲胺基团，并且至少两个异氰酸酯反应性基团是醇基团；
其中，(b)(ii)与(b)(iii)的重量比为60∶40到40∶60，和(b)(ii)和(b)(iii)的总重量占异氰酸酯反应性组分的至少85％重量；
(c)任选的表面活性剂；
(d)催化剂；和
(e)任选的添加剂，其选自染料、颜料、内含脱模剂、物理发泡剂、化学发泡剂、阻燃剂、填料、增强剂、增塑剂、烟雾抑制剂、香料、抗静电剂、抗微生物剂、抗氧剂、光稳定剂、增粘剂和这些的混合物，
其中，反应体系中的有机地键接的异氰酸酯基团与异氰酸酯反应性基团总量的比率从大于0.8到0.95变化。
28.权利要求27的反应体系，其中任选的添加剂的总重量基于反应体系的总重量低于15％。
29.权利要求28的反应体系，其中该反应体系基本上不含非水的发泡剂。
30.权利要求28的反应体系，其中(b)(ii)和(b)(iii)的至少一种具有高于2的异氰酸酯反应性基团的标称官能度。
31.权利要求28的反应体系，其中(b)(ii)和(b)(iii)的至少一种是标称三醇。
32.权利要求28的反应体系，其中(b)(ii)和(b)(iii)两者是标称三醇。
33.权利要求28的反应体系，其中有机单体多异氰酸酯组合物具有高于2.1的异氰酸酯基团的数均官能度并且基于重量主要地由一种或多种MDI系列的多异氰酸酯组成。
34.权利要求28的反应体系，其中(b)(iii)的结构中的氧化烯单元基本上由环氧丙烷单元组成。
35.权利要求28的反应体系，其中(b)(ii)的数均羟基当量重量在350到500范围之内和(b)(iii)的数均羟基当量重量在350到500范围之内。
36.权利要求28的反应体系，其中该反应体系包含相对于该反应体系的总重量为0.25到2.5％重量的聚硅氧烷-聚醚表面活性剂。
37.一种由权利要求28的反应体系制备的粘弹性聚氨酯多孔热固性材料。
38.权利要求37的粘弹性聚氨酯多孔热固性材料，其中发泡剂由任选地与一种或多种溶解的或者分散的大气气体组合的水组成。
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