包含用于提高硬度的添加剂的柔性泡沫的制作方法

本发明涉及包含提高所得泡沫硬度的有机硅添加剂的聚氨酯泡沫形成组合物、由所述聚氨酯泡沫形成组合物形成的聚氨酯泡沫以及制造所述聚氨酯泡沫的方法。本发明提供了包含聚醚官能有机硅的柔性聚氨酯泡沫组合物和由其制成的泡沫，其中聚醚基团包含活性氢。

背景技术：

1、聚氨酯泡沫广泛用于各种工业和消费应用。聚氨酯泡沫的生产是本领域技术人员众所周知的。聚氨酯由异氰酸酯中存在的-nco异氰酸酯基团与多元醇中存在的-oh羟基反应生产。聚氨酯泡沫的生产，即异氰酸酯与多元醇的反应，是在几种添加剂的存在下进行的：表面活性剂、催化剂、交联剂、阻燃剂、水、发泡剂和其他添加剂。

2、柔性聚氨酯泡沫(聚氨酯泡沫的一个子类)通常较软，密度较低，易弯曲，并在加载后发生结构回弹。由于其高缓冲性能，柔性聚氨酯泡沫广泛用于车辆缓冲材料、家具垫、床上用品、各种物品等。柔性聚氨酯泡沫通常通过使有机多异氰酸酯与两种或多种含活性氢的化合物在催化剂、表面活性剂和其它添加剂的存在下反应来制造。作为含活性氢的化合物，使用多元醇、通过丙烯腈和苯乙烯在多元醇中的自由基聚合获得的聚合物多元醇、伯和仲多胺、水等。

3、柔性聚氨酯泡沫的一个问题是，如果没有特殊添加剂(例如填料或某些类型的多元醇)和/或降低泡沫的孔隙率，泡沫的硬度通常无法提高。填料的使用广泛用于生产柔性泡沫塑料。适于增加硬度的填料通常分为无机和有机填料。无机填料的例子包括例如碳酸钙、硫酸钡、三聚氰胺等。有机填料(塑料颗粒)的例子包括例如共聚物多元醇、改性共聚物多元醇、改性异氰酸酯预聚物等。无机填料增加了硬度，但它们显著降低了其他物理性能，如拉伸强度、伸长率、撕裂强度和压缩永久变形。有机填料(塑料型)通常连接到泡沫基质中，并具有均匀的宏观分布。因此，与无机填料相比，有机填料往往能提供更好的性能。无机和/或有机填料的使用显著增加了生产柔性泡沫的成本，增加了发泡过程中的难度，并可能显著降低其它物理性能，尤其是在将硬度提高到所需水平所需的高填料剂量水平下。

4、减少或降低泡沫的孔隙率也是一个考虑因素，并用于影响柔性泡沫的硬度。有不同的方法来降低孔隙率，包括例如增加胶凝催化剂剂量、增加有机硅表面活性剂剂量、增加异氰酸酯指数和使用交联剂。然而，通过这些方法实现的硬度提高并不总是直接或容易控制的，并且对硬度的影响并不总是可预测或可控制的。虽然它对其他物理性能带来潜在的副作用，但随着泡沫孔隙率的增加，硬度逐渐降低。

技术实现思路

1、一方面，提供了一种用于形成柔性聚氨酯泡沫的泡沫形成组合物，其中该泡沫组合物包含有机硅添加剂，发现该添加剂可提高泡沫的硬度。有机硅添加剂是包含活性聚醚官能团的有机硅。发现有机硅添加剂的使用增加了泡沫的硬度，而没有负面影响泡沫的其他性能。此外，这些聚醚官能有机硅能够提高柔性泡沫配方中的泡沫硬度，并可能消除共聚物多元醇或其他添加剂。

2、一方面，提供了一种聚氨酯泡沫形成组合物，包括：

3、(a)多元醇；(b)多异氰酸酯；(c)催化剂；(d)表面活性剂；和(e)下式的聚醚官能有机硅：

4、m*dxd”ym*

5、其中：

6、m*是ra(ch3)3-asio1/2

7、d是(ch3)2sio2/2

8、d”是(ch3)(r)sio2/2

9、x是0-100；

10、y是0-20

11、a是0或1，条件是如果a是0，则y大于0；当a为0时，m*变成m：(ch3)3sio1/2。

12、r是聚醚取代基cnh2no(c2h4o)b(c3h6o)cr1，其中r1是-h、-r3n(h)r2或-r3sh，r2是h或c1-c10烷基，r3是c1-c10亚烷基；n是3到4；b是使得亚乙基氧残基占聚醚取代基r的亚烷基氧残基的约30重量％至约100重量％的数；c是使得亚丙基氧残基占聚醚取代基r的亚烷基氧残基的约0重量％至约70重量％的数；取代基r的数均分子量为约200道尔顿至约5000道尔顿。

13、在一个实施方案中，聚醚官能有机硅(e)中的b使得亚乙基氧残基占聚醚取代基r的亚烷基氧残基的约35重量％至约100重量％。

14、在一个实施方案中，聚醚官能有机硅(e)中的b使得亚乙基氧残基占聚醚取代基r的亚烷基氧残基的约40重量％至约100重量％。

15、在一个实施方案中，聚醚官能有机硅(e)的聚醚取代基r的亚乙基氧含量为约70重量％至约100重量％。

16、在一个实施方案中，b使得亚乙基氧残基占聚醚取代基r的亚烷基氧残基的约75重量％至约95重量％。

17、在一个实施方案中，聚醚官能有机硅(e)中的r1为–h。

18、在一个实施方案中，聚醚官能有机硅(e)的聚醚取代基r包含数均分子量为约400道尔顿至约4000道尔顿的聚醚取代基。

19、在一个实施方案中，聚醚官能有机硅(e)中的r具有约500道尔顿至约1500道尔顿的数均分子量。

20、在一个实施方案中，聚醚官能有机硅(e)中的y为1-20。

21、在一个实施方案中，聚醚官能有机硅(e)中的y为1-10。

22、在一个实施方案中，聚醚官能有机硅(e)包含(i)第一聚醚取代基r，其数均分子量为约200道尔顿至约2000道尔顿，亚乙基氧含量为约35重量％至约100重量％；约40重量％至约95重量％；和(ii)第二聚醚取代基，其数均分子量为约2000道尔顿至约5000道尔顿，亚乙基氧含量为聚醚取代基的亚烷基氧残基重量的约35％至约100％。

23、在一个实施方案中，第一和第二聚醚取代基各自的亚乙基氧含量为聚醚取代基的亚烷基氧残基的约40重量％。

24、在一个实施方案中，基于组合物的总重量，聚醚官能有机硅(e)的存在量为约0.1至约10重量份。

25、在另一方面，提供由前述方面或实施方案中任一方面的组合物形成的聚氨酯泡沫。

26、在一个实施方案中，泡沫的硬度大于不含聚醚官能有机硅(e)的泡沫的硬度。

技术特征：

1.聚氨酯泡沫形成组合物，其包含：

2.根据权利要求1所述的聚氨酯泡沫形成组合物，其中聚醚官能有机硅(e)中的b使得亚乙基氧残基占聚醚取代基r的亚烷基氧残基的约35重量％至约100重量％。

3.根据权利要求1所述的聚氨酯泡沫形成组合物，其中聚醚官能有机硅(e)中的b使得亚乙基氧残基占聚醚取代基r的亚烷基氧残基的约40重量％至约100重量％。

4.根据权利要求1所述的聚氨酯泡沫形成组合物，其中聚醚官能有机硅(e)的聚醚取代基r具有约70重量％至约100重量％的亚乙基氧含量。

5.根据权利要求1所述的聚氨酯泡沫形成组合物，其中b使得亚乙基氧残基占聚醚取代基r的亚烷基氧残基的约75重量％至约95重量％。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的聚氨酯泡沫形成组合物，其中聚醚官能有机硅(e)中的r1是–h。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的聚氨酯泡沫形成组合物，其中聚醚官能有机硅(e)的聚醚取代基r包含数均分子量为约400道尔顿至约4000道尔顿的聚醚取代基。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的聚氨酯泡沫形成组合物，其中聚醚官能有机硅(e)中的r具有约500道尔顿至约1500道尔顿的数均分子量。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的聚氨酯泡沫形成组合物，其中聚醚官能有机硅(e)中的y为1-20。

10.根据权利要求1-8中任一项所述的聚氨酯泡沫形成组合物，其中聚醚官能有机硅(e)中的y为1-10。

11.根据权利要求1-10中任一项所述的聚氨酯泡沫形成组合物，其中聚醚官能有机硅(e)包含(i)第一聚醚取代基r，其数均分子量为约200道尔顿至约2000道尔顿，亚乙基氧含量为约35重量％至约100重量％；约40重量％至约95重量％；和(ii)第二聚醚取代基，其数均分子量为约2000道尔顿至约5000道尔顿，亚乙基氧含量为聚醚取代基的亚烷基氧残基的约35重量％至约100重量％。

12.根据权利要求11所述的聚氨酯泡沫形成组合物，其中第一和第二聚醚取代基各自具有占聚醚取代基的亚烷基氧残基约40重量％的亚乙基氧含量。

13.根据权利要求1-11中任一项所述的聚氨酯泡沫形成组合物，其中聚醚官能有机硅(e)的存在量为约0.1至约10重量份，基于组合物的总重量。

14.聚氨酯泡沫，其由权利要求1-14中任一项所述的组合物形成。

15.根据权利要求14所述的聚氨酯泡沫，其中该泡沫的硬度大于不存在聚醚官能有机硅(e)时泡沫的硬度。

技术总结聚氨酯泡沫形成组合物，其包含具有活性氢原子的聚醚官能有机硅添加剂。向用于柔性泡沫的泡沫形成组合物中加入聚醚官能有机硅添加剂增加了所得泡沫的硬度，而不会对泡沫的其它性质产生不利影响。技术研发人员：L·菲奥雷,L·冯,M·哈特曼,黄文,A-G·吉斯,A·G·梅里受保护的技术使用者：迈图高新材料公司技术研发日：技术公布日：2024/6/18