包含縮二脲連接基的阻燃聚氨酯泡沫體的製作方法
2023-07-27 11:29:56 2
專利名稱：包含縮二脲連接基的阻燃聚氨酯泡沫體的製作方法
包含縮二脲連接基的阻燃聚氨酯泡沬體本發明涉及阻燃性、回彈性、撓性的聚氨酯泡沫體及其製備方法。本發明也涉及用於製備這樣的泡沫體的多異氰酸酯組合物。撓性聚氨酯泡沫體用於多種緩衝應用。這些之中的是用於各種類型座位產品的襯墊。這些座位產品可以是，例如，家具類例如椅子、沙發、可躺式椅、長椅子、躺椅、長軟椅、和類似產品。其它座位產品包括辦公室或機構使用的加襯墊的家具，以及汽車和其它交通工具的座位。這種類型的典型產品包括覆蓋有一些織物的一種或多種聚氨酯泡沫體襯墊。這些聚氨酯泡沫體的特徵由於易於擠壓和「回彈」而通常在於彈性或「撓性」，因為，當移除擠壓力時，泡沫體快速地帶有力地恢復其原始形狀。這些特徵通常定量表示為「壓痕載荷撓曲(indentation load deflection) 」,其測量擠壓泡沫體到其原始厚度指定比例所需的力，並且通過球回彈測試，其中球從指定高度落到泡沫體上，並測量球回彈到的高度。座位應用的撓性聚氨酯泡沫體在ASTM D3574的球回彈測試中通常表現出至少40% 以及更典型為至少50%的值。作為有機材料的聚氨酯泡沫體容易燃燒，並且它們的多孔性質使該問題複雜，是因為氧氣和熱量可能滲透進泡沫體而支持燃燒過程。這種可燃性是非常重要的安全問題，因此很多權限已經規定，這些泡沫體或由它們製成的家具需要通過某些可燃性測試。測試會根據權限而變化。對於家具，兩個重要的測試是UNI 9175C. S.E RF4測試和California 117測試。這些測試試圖儘可能接近地再現實際燃燒條件。例如，UNI 9175C. S.E.RF4測試意在模擬以下情形，其中典型的椅子或沙發暴露於小的點火源例如點著的香菸、火柴或香菸打火機。裸露的(未覆蓋的)泡沫體在該測試中的分類應該為3IM或更高，而家具的裝飾件在該測試中的分類應該為1IM。通常需要將一些阻燃劑添加到泡沫體中以使得它們通過可燃性測試。常用的阻燃劑包括各種滷化的化合物，磷化合物，以及物質例如三聚氰胺。這些在以下方面是有效的，通過阻燃性測試的泡沫體可以使用阻燃劑製備，但是存在一些問題。很多滷化的阻燃劑越來越受到規章壓力，由此被逐漸淘汰或已經被淘汰。其它阻燃劑產生大量煙塵並且增加燃燒氣體的毒性，很多是昂貴的。理想地，期望得到聚氨酯泡沫體，該泡沫體可以通過這些燃燒測試並且具有減少量的這些阻燃劑、或者根本不添加阻燃劑。但是，阻燃性不能以犧牲所需物理性質和其它性能性質為代價實現。使用相同加工設備製備具有不同硬度(即，承載能力)的泡沫體是工業中的常用實踐。這些製造商強烈地偏好使用相同的多元醇和多異氰酸酯製劑來製備具有各種硬度的泡沫體，其中使用多異氰酸酯組分與多元醇組分的不同比率作為控制硬度的工藝變量。因此，泡沫體製劑應該可加工成具有良好品質的泡沫體，該泡沫體在多異氰酸酯指數範圍內具有適當的阻燃性質。本發明是製備撓性聚氨酯泡沫體的方法，包括A.形成反應混合物，該反應混合物包括至少一種羥基當量為800或更多的多元醇、水、至少一種多異氰酸酯和至少一種催化劑；和
B.使所述反應混合物經受足以使該反應混合物膨脹和固化的條件，從而形成聚氨酯泡沫體，該泡沫體的密度為I. 8至4磅每立方英尺並且在ASTMD 3574球回彈試驗中表現出的值為至少40%，其中多異氰酸酯是二苯基甲烷二異氰酸酯和/或聚亞甲基聚苯基異氰酸酯，將該多異氰酸酯改性以包含至少20重量％的具有三個或更多個異氰酸酯基團的含縮二脲的低聚物。優選地,反應混合物也包含少量的鹼金屬羧酸鹽。已經發現，縮二脲基團在多異氰酸酯混合物中存在，和因此在聚氨酯泡沫體中存在，可賦予顯著的阻燃性質，通過標準化測試例如之前提及的UNI9175C. S. E. RF4和California 117測試測得。特別地，裸露的(未覆蓋的)泡沫體在UNI 9175C. S. E. RF4測試中通常滿足類別3頂或甚至是類別I頂等級的要求，甚至是當在不添加阻燃劑的情況下製備也是如此。此外，根據本發明製備的聚氨酯泡沫體通常具有優越的物理性質和性能性 質，特別是承載、回彈率、拉伸、撕裂和伸長率性質。該方法也是靈活的，並且可以在一定範圍的異氰酸酯指數內操作以製得具有各種硬度和有用性質的泡沫體，所述有用性質包括良好的阻燃性，在之前提及的標準化方法中測得。用於本發明的異氰酸酯是二苯基甲烷二異氰酸酯或聚亞甲基聚苯基異氰酸酯，將該異氰酸酯改性以包含含有一個或多個縮二脲基團的低聚物。二苯基甲烷二異氰酸酯或聚亞甲基聚苯基異氰酸酯起始物質通常可以描述為苯胺和甲醛的縮合產物，該產物進一步與光氣反應從而將氨基轉化為異氰酸酯基團。二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)是兩環結構，其主要作為如下的2，4』 -異構體和4，4』 -異構體存在
權利要求
1.製備撓性聚氨酯泡沫體的方法，包括 A.形成反應混合物，該反應混合物包括至少一種羥基當量為800或更多的多元醇、水、至少一種多異氰酸酯和至少一種催化劑，和 B.使所述反應混合物經受足以使該反應混合物膨脹和固化的條件，從而形成聚氨酯泡沫體，該泡沫體的密度為I. 8至4磅每立方英尺並且在ASTMD 3574球回彈試驗中表現出的值為至少40%，其中 所述多異氰酸酯是二苯基甲烷二異氰酸酯和/或聚亞甲基聚苯基異氰酸酯，將該多異氰酸酯改性以包含至少20重量％的具有三個或更多個異氰酸酯基團的含縮二脲的低聚物。
2.權利要求I的方法，其中所述反應混合物不含滷化阻燃劑或含磷的阻燃劑。
3.權利要求I或2的方法，其中所述聚氨酯泡沫體作為裸露的泡沫體在UNI9175C.S.E. FR4試驗中表現出至少類別3頂等級。
4.權利要求3的方法，其中所述聚氨酯泡沫體作為裸露的泡沫體在UNI9175C.S. E. FR4試驗中表現出至少類別IIM等級。
5.前述權利要求中任一項的方法，其中所述反應混合物包含(i)環氧丙烷均聚物的混合物，其中所述(i)環氧丙烷均聚物由聚環氧乙烷嵌段封端以主要將伯羥基引入到聚合物鏈的末端，使得多元醇包含8至30重量％的環氧乙烷；當量為800至2000，和平均羥基官能度為2. 5至4. 5以及伯羥基含量為70至100%。
6.前述權利要求中任一項的方法，其中所述反應混合物包含以下(i)和(ii)的混合物，其中(i)為環氧丙烷均聚物，其由聚環氧乙烷嵌段封端以主要將伯羥基引入到聚合物鏈的末端，使得多元醇包含8至30重量％的環氧乙烷；當量為800至2000，和平均羥基官能度為2. 5至4. 5以及伯羥基含量為70至100%，(ii)為包含70-95%環氧丙烷和5至30%環氧乙烷的無規共聚物，該共聚物具有0-70%伯羥基，當量為800至2000以及平均羥基官能度為2. 5至4. 5。
7.前述權利要求中任一項的方法，其中所述反應混合物包含環氧丙烷和環氧乙烷的主要含有仲羥基的無規共聚物以及聚合物多元醇中的至少一種。
8.前述權利要求中任一項的方法，其中所述反應混合物包含(i)由聚環氧乙烷嵌段封端的環氧丙烷均聚物，環氧乙烷含量為8至30重量％，當量為1200至2000，和平均羥基官能度為3. 6至4. 5以及伯羥基含量為75至100%，(ii)由聚環氧乙烷嵌段封端的環氧丙烷均聚物，環氧乙烷含量為8至30重量％，當量為1200至2000，平均羥基官能度為2. 5至3.5，以及伯羥基含量為75至100%，和(iii) 70-95%環氧丙烷和5至30%環氧乙烷的無規共聚物，其具有0-70%的伯羥基，當量為1000至2000 ;平均羥基官能度為2. 5至4. 5。
9.前述權利要求中任一項的方法，其中所述多異氰酸酯在包括使2，4』-MDI,4，4』 -MDI、2，4』 -MDI和4，4』 -MDI的混合物、或聚亞甲基聚苯基異氰酸酯與水反應的工藝中製備。
10.前述權利要求中任一項的方法，其中所述反應混合物還包含鹼金屬羧酸鹽。
全文摘要
聚氨酯泡沫體使用縮二脲-改性的MDI和/或PMDI作為異氰酸酯組分製備。異氰酸酯的特徵在於具有高含量的含縮二脲的低聚物，優選為低比例(如果存在)的縮二脲-脲低聚物。使用該縮二脲-改性的異氰酸酯製備的撓性回彈性泡沫體在可燃性試驗例如UNI 9175C.S.E.RF4試驗中表現良好，甚至無需添加阻燃劑。
文檔編號C08G18/40GK102762626SQ201080063780
公開日2012年10月31日 申請日期2010年12月16日 優先權日2009年12月18日
發明者A.巴蒂斯蒂尼, A.薩巴蒂尼, G.卡薩格蘭德, L.伯圖塞利 申請人:陶氏環球技術有限責任公司