專利名稱：硬質聚氨酯泡沫塑料的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及硬質聚氨酯泡沫塑料。更明確地說，本發(fā)明涉及新型硬質復合聚氨酯泡沫塑料，它們作為補強材料十分有用，尤其是在汽車行業(yè)中。
在汽車和其它行業(yè)中硬質泡沫塑料有多種用途。例如，在汽車和其它行業(yè)中，硬質泡沫塑料已經(jīng)被用于結構補強、防止腐蝕以及降低噪音和振動。
通常，為了在汽車制造業(yè)應用中作為補強泡沫塑料有用途，期望硬質泡沫塑料在密度和物理特性例如壓縮強度之間有一個很好的平衡。已經(jīng)嘗試過的一種實現(xiàn)上述目的的方法是使用叫做復合泡沫塑料的材料。復合泡沫塑料是由分散在樹脂基質中的空心微球體(微細中空泡，微泡，或微球狀物)構成的復合材料。這些微球體通常是用無機材料如玻璃和硅土；聚合材料如環(huán)氧樹脂、不飽和聚脂樹脂、硅樹脂、酚醛塑料、聚乙烯醇、聚氯乙烯、聚丙烯和聚苯乙烯制造的。本領域熟知的用作結構泡沫塑料的復合泡沫塑料的一個實例是Novamax公司出售的商標為“Novacore”的產(chǎn)品。該產(chǎn)品將環(huán)氧樹脂用作連續(xù)的樹脂基質。
在這些復合泡沫塑料中，典型的樹脂基質基本上是非泡沫狀的。然而，由于微球體是空心的，它們的內含物降低了復合泡沫塑料的密度。因此，本質上來說，所有的密度降低(相對于非泡沫塑料環(huán)氧基質的密度而言)可以歸因于包含在微球體中的氣體。在某些情況下，通過向其中引入可膨脹的塑料球和/或可熱分解的發(fā)泡劑如偶氮二酰胺或對，對-雙氧(苯磺酰肼)，環(huán)氧基質可以被輕微地膨脹。然而，這些材料的膨脹界限通常是80％或更低，而且為了獲得即使這樣小量的膨脹也需要施熱。
盡管基于一份和兩份環(huán)氧樹脂的復合泡沫塑料在汽車行業(yè)中作為補強泡沫塑料已經(jīng)取得了一些令人滿意的效果，但它們還是有一些缺陷。首先，基于環(huán)氧樹脂的復合泡沫塑料是通過施熱來硫化的。在汽車制造業(yè)應用中，通常很難供給足夠的熱量使得基于環(huán)氧樹脂的復合泡沫塑料徹底硫化整個零件。因此，可能有部分泡沫塑料被硫化，而其它部分尤其是泡沫塑料的中心部位可能硫化不到。而且，硫化通常是在E-coat和涂料硫化烤箱中完成的，這些烤箱通常不會對硫化溫度保持嚴格的控制。當烤箱溫度太低時，會導致未完全滿足或硫化不足。硫化不足會導致泡沫塑料的Tg值較低，這樣當變暖時，如在夏季時泡沫塑料會變軟并失去補強作用。相反，烤箱溫度太高通常會導致化學反應放熱，這又會導致泡沫塑料焦燒、炭化、過度膨脹，或者甚至如果放出的熱量太高會導致涂料起泡。
其次，基于環(huán)氧樹脂的復合泡沫塑料通常很容易碎裂，因而缺乏斷裂韌性。因此，一旦受到?jīng)_擊(如車輛碰撞)這些泡沫塑料就會粉碎，或者在受到應力時很容易出現(xiàn)裂紋。
第三，在低于大約27～35磅/立方英尺(pcf)(430～560公斤/立方米)的密度下很難制備合適的基于環(huán)氧樹脂的復合泡沫塑料。在較低密度下，這些泡沫塑料非常易碎。然而，較低的密度對于汽車廠商而言非常重要，尤其當交通工具含有大量的補強泡沫塑料時。較低的密度可以轉化成較低的泡沫塑料重量，從而降低交通工具的總重量。重量降低通常與降低燃料消耗相關，從而降低交通工具的運營成本。
硬質非復合聚氨酯泡沫塑料也已經(jīng)在汽車制造業(yè)應用中用作補強泡沫塑料。通過多異氰酸酯化合物如甲苯二異氰酸酯(TDI)或二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)或聚合MDI與異氰酸酯反應成分如多元醇或水的反應就可以制備聚氨酯泡沫塑料。通常，將異氰酸酯反應成分和多異氰酸酯流在混合頭中混合(如果配方中不包括水，則與發(fā)泡劑一起混合)，然后將其分配進放到空腔或模子中。在空腔或模子中，異氰酸酯反應成分和多異氰酸酯發(fā)生反應形成聚氨酯。配方中存在的任何水分都會與多異氰酸酯發(fā)生反應產(chǎn)生二氧化碳氣體。二氧化碳氣體能引起泡沫物質的膨脹，從而導致非復合多孔結構。
這些非復合聚氨酯泡沫塑料的優(yōu)勢在于，它們可以在很低的密度下形成，從而降低了泡沫塑料的總重量。然而，用于制備這些泡沫塑料的原材料通常是低粘度的液體，一般大約是1000cps(1Pa.s)或更低。因為反應混合物通常被用于交通工具的起初未按照用于泡沫塑料的模子設計的結構構件，所以這在汽車制造業(yè)應用中會引起問題。這些結構構件包括垂直表面或沒有完全密封的空腔。例如，這些構件可能包括裝飾物固定孔、未封閉的接縫、排水槽等開口。因此，低粘度反應混合物可以很容易地從空腔中的任何小開口漏出，或者從非水平的表面流走。另外，通常期望只補強特殊零件的某些部分。為了用這些聚氨酯泡沫塑料配方實現(xiàn)此目的，必須在零件或空腔內部安裝隔板或擋板，以保證將混合物限制在期望區(qū)域。這會增加相當大的處理成本。
用聚氨酯泡沫塑料解決這些問題的一個方法是使反應混合物起泡。起泡通常通過是用高剪切混合器將空氣或其它氣體機械地抽入聚氨酯混合物中完成。在使用起泡方法時，由于離開混合頭的反應混合物具有乳狀的更加高的流阻稠度，所以可以降低滲漏。然而，為了產(chǎn)生流阻稠度，必須將足夠大量的氣體抽入反應混合物中，而且這最終會導致泡沫塑料的密度非常低而不能提供足夠的補強性能。
解決聚氨酯泡沫塑料的這些問題的另一個方法是選擇高反應性成分，以便反應混合物具有非常短的凝膠時間。然而，這些配方的放熱量往往很高，因此必須采取預防措施以防止反應過程中產(chǎn)生的熱量使溫度高到足以引起泡沫塑料焦燒或甚至泡沫塑料起火。另外，當用于制備較大體積的泡沫塑料時，這些高反應性混合物往往會裂開。所以，這些高反應性混合物通常成功地用于聚氨酯泡沫塑料的薄層或以比填充空腔所需的量較小的量使用。這大大的限制了這些高反應性混合物的使用范圍。
一方面，本發(fā)明涉及一種聚氨酯泡沫塑料，其具有每立方英尺大約7～35磅(110～560公斤/立方米)的容積密度和至少5,000psi(34,500kPa)的壓縮系數(shù)，是用ASTM D 1621方法對2”×2”×1”(5×5×2.5厘米)的無皮層芯泡沫塑料樣品在0.1英寸/分(0.25厘米/分)的偏差率下測量所得。其中所述泡沫塑料包括一種非復合多孔聚氨酯基質，其中以該泡沫塑料的重量為基準，該基質已經(jīng)分散了含有空心微球體的重量百分比為5～35％的復合相。本發(fā)明所述此方面的泡沫塑料提供了適度低密度和良好物理特性尤其是壓縮系數(shù)的獨特結合。由于該泡沫塑料在需要補強的地方很容易起泡而且很容易配制，從而不需要施熱來硫化，因此該泡沫塑料特別適合用作補強泡沫塑料，尤其是在汽車制造業(yè)應用中。
本發(fā)明的另一方面涉及一種聚氨酯泡沫塑料，該塑料是通過如下方法制備的(1)在反應條件下將高粘度異氰酸酯反應成分(a)和高粘度多異氰酸酯成分(b)混合，其中成分(a)包括至少一種多元醇、一種發(fā)泡劑和至少一種觸變劑，成分(b)包括至少一種多異氰酸酯化合物和至少一種觸變劑，其中成分(a)和(b)中的一種或兩種包括大量空心微球體，和(2)允許混合物在適當位置膨脹和硫化因為本發(fā)明所述泡沫塑料包括微球體和一種多孔聚氨酯基質，所以該泡沫塑料可以很容易地制備，并且將期望密度和良好物理特性尤其是壓縮系數(shù)結合起來。由于可以很容易地從高粘度成分制備該泡沫塑料，所以可以容易地將其用于多種需要補強的結構。在使用時，高粘度反應混合物保留在適當位置直到其膨脹和硫化以形成期望的補強泡沫塑料。該反應混合物在硫化時通常不需要施熱，因此減少了成本很高的加熱步驟。
本發(fā)明所述泡沫塑料既包括連續(xù)的非復合聚氨酯泡沫塑料相，也包括復合相。連續(xù)的非復合聚氨酯泡沫塑料相是通過上述多元醇和多異氰酸酯成分的化學反應，以及在伴隨由發(fā)泡劑產(chǎn)生的氣體形成的條件下制備。復合相包括分散在聚氨酯泡沫塑料基質中的空心微球體。其中泡沫塑料容積密度從大約7磅/立方英尺(pcf)(110公斤/立方米)，優(yōu)選的從大約10pcf(160公斤/立方米)，更優(yōu)選的從大約15pcf(240公斤/立方米)，到大約35pcf(560公斤/立方米)，優(yōu)選的到大約30pcf(480公斤/立方米)，更優(yōu)選的到大約25pcf(400公斤/立方米)。該泡沫塑料的壓縮系數(shù)至少是5,000psi(34,500kPa)，優(yōu)選的至少是10,000psi(69,000kPa)，更優(yōu)選的至少是15,000psi(103,500kPa)，到大約30,000psi(207,000kPa)，更優(yōu)選的到大約25,000psi(172,000kPa)，這是對2”×2”×1”(5×5×2.5厘米)的無皮層芯泡沫塑料樣品在0.1英寸/分(0.25厘米/分)的偏差率下測量所得。以泡沫塑料的總重量計算，其中泡沫塑料中微球體的含量有利的是從大約5％，優(yōu)選的大約10％，更優(yōu)選的大約12％，到大約35％，優(yōu)選的到大約30％，更優(yōu)選的到大約20％。
泡沫塑料的反應性成分優(yōu)選的膨脹至少大約100％，更優(yōu)選地至少150％。膨脹量是用如下方式確定的(a)確定泡沫塑料混合物中的反應性成分體積；(b)確定泡沫塑料混合物中的非反應性成分體積；(c)確定最終泡沫塑料體積；(d)從最終泡沫塑料體積中分別減去非反應性成分體積來確定最終泡沫塑料的聚氨酯基質體積；和(e)用下述公式計算膨脹百分比膨脹百分比＝[(Ve/Vi)-1]×100％其中Ve是最終泡沫塑料的聚氨酯基質體積，Vi是泡沫塑料混合物中的反應性成分體積。反應性成分包括多元醇、水、交聯(lián)劑、胺起始的多元醇、胺功能團材料和多異氰酸酯，所有成分在下面作了更全面的描述。非反應性成分包括不會反應進聚合物網(wǎng)中的所有其它材料，包括微球體、催化劑、觸變劑、表面活性劑、填充劑和非反應性成塑劑。
本發(fā)明所述泡沫塑料可以很方便地通過高粘度異氰酸酯反應成分和高粘度聚氨酯成分的反應制備。每一種成分的粘度(在低或零剪切下)要足夠高，以便當這些成分被混合時，未硫化的反應混合物在重力作用和大約60～100°F(16～38℃)的應用溫度下沒有剪切時，表現(xiàn)出最小的流動性或優(yōu)選的是無流動性。優(yōu)選的，每一種成分的粘度和相容性也是如此狀況，即在50～100°F(10～38℃)下的規(guī)定期間內，例如3個月或更長時間內，液體和固體(填充劑)成分沒有充分地分離。
當異氰酸酯反應成分的布氏粘度(#7錠子、25℃、10轉/分)從大約50,000轉/秒(50Pa s)，優(yōu)選的從大約100,000轉/秒(100Pa s)，更優(yōu)選的從大約125,000轉/秒(125Pa s)，最優(yōu)選的從大約150,000轉/秒(150Pa s)，到大約400,000轉/秒(400Pa s)，優(yōu)選的到大約300,000轉/秒(300Pa s)，更優(yōu)選的到大約250,000轉/秒(250Pa s)時，就可以一般地達到上述要求。相應地，多異氰酸酯成分的布氏粘度(相同條件)從大約50,000轉/秒(50Pa s)，優(yōu)選的大約100,000轉/秒(100Pa s)，更優(yōu)選的150,000轉/秒(150Pa·s)，最優(yōu)選的大約200,000轉/秒(200Pa s)，到大約400,000轉/秒(400Pa s)，優(yōu)選的到大約300,000轉/秒(300Pa·s)，更優(yōu)選的到大約250,000轉/秒(250Pa·s)。
多元醇成分和多異氰酸酯成分優(yōu)選的具有相似的粘度。如果這些成分的粘度有顯著的不同，那么有效的混合和分配會變的更困難。通常，多元醇成分的粘度和多異氰酸酯成分的粘度之間的差別不會大于大約150,000轉/秒(150Pa s)，更優(yōu)選的不大于大約100,000轉/秒(100Pa·s)，最優(yōu)選的不大于大約50,000轉/秒(50Pa·s)高粘度異氰酸酯反應成分包括至少一種多元醇、一種發(fā)泡劑和一種觸變劑。它通常會包括一種表面活性劑，并且可能包括下邊所描述的其它添加劑。
多元醇是一種或多種每個分子含有至少兩個異氰酸酯反應羥基基團的化合物。正如下面將更充分地討論的，優(yōu)選的是兩種或多種多元醇與其它異氰酸酯反應化合物的混合物。一般而言，合適的多元醇包括每個分子名義上含有2～8個異氰酸酯反應羥基基團的化合物。單一多元醇的羥基當量可能在31到2000或更多的范圍內。合適的多元醇包括如下化合物，如烯烴二醇(例如乙二醇、丙二醇、1，4-丁二醇、1，6-己二醇)、二醇醚和多醚(例如二甘醇、三甘醇、二丙烯二醇、三丙烯二醇)、丙三醇、三甲基醇丙烷、含叔胺的多元醇如三乙醇胺、三異丙醇胺和環(huán)氧乙烷和/或乙烯二胺、甲苯二胺、聚醚多元醇、聚酯多元醇的環(huán)氧丙烷加成物。在這些合適的聚醚多元醇中是環(huán)氧烷烴如環(huán)氧乙烷、環(huán)氧丙烷和1，2-環(huán)氧丁烷的聚合物或這些環(huán)氧烷烴的混合物。這些聚醚多元醇的羥基當量是從200到2000或到更多。優(yōu)選的多醚是聚環(huán)氧丙烷或環(huán)氧丙烷和少量(以重量百分比計算，高達約12％)環(huán)氧乙烷的混合物的聚合物。以重量百分比計算，這些優(yōu)選的聚合物可能用高達約30％的環(huán)氧乙烷來覆蓋。
聚酯多元醇也適用。這些聚酯多元醇包括多元醇的反應產(chǎn)物，優(yōu)選的是二醇和多羧酸或其酸酐優(yōu)選的是二羧酸或二羧酸酐的反應產(chǎn)物。多羧酸或多羧酸酐可能是脂肪族、脂環(huán)族、芳族和/或雜環(huán)，而且可能被取代，如用鹵原子取代。多羧酸可能是不飽和的。這些多羧酸的實例包括琥珀酸、己二酸、對苯二酸、間苯二酸、1，2，4-苯三酸酐、鄰苯二甲酸酐、順丁烯二酸、順丁烯二酸酐和反丁烯二酸。優(yōu)選的，多元醇的羥基當量是大約150或更低，并且包括乙二醇、1，2-和1，3-丙二醇、1，4-和2，3-丁二醇、1，6-己二醇、1，8-辛二醇、新戊二醇、環(huán)己烷二甲醇、2-甲基-1，3-丙二醇、丙三醇、三甲醇基丙烷、1，2，6-己烷三醇、1，2，4-丁三醇、三甲基醇乙烷、季戊四醇、對環(huán)己二醇、甘露醇、山梨醇、甲基苷、二甘醇、三甘醇、四甘醇、二丙烯二醇、三丁烯二醇。聚己內酰多元醇如Union Carbide Corporation公司出售的商標為“Tone”的產(chǎn)品也是可用的。
芳族聚酯多元醇是用作異氰酸酯反應成分的一級多元醇成分時的優(yōu)選多元醇類型，這是因為芳族聚酯多元醇在給定分子量的情況下給泡沫塑料提供了良好的剛性。優(yōu)選的芳族聚酯多元醇包括鄰苯二甲酸或鄰苯二甲酸酐與二醇或二醇醚例如乙二醇或二乙二醇形成的酯類物質。優(yōu)選的芳族聚酯多元醇的表觀官能度大約是2.0，并且當量是大約125～225，更優(yōu)選的是大約150～200。這些芳族聚酯多元醇的特征在于其具有相對高的布氏粘度，如大約2000～3000轉/秒(2～3Pa s)@25℃。
優(yōu)選地，也可以與優(yōu)選的芳族聚酯多元醇一起使用一種或多種當量非常低(大約到125)的三多元醇或更高官能度多元醇。這些多元醇通常指“交聯(lián)劑”。在這些多元醇中，有丙三醇、三甲基醇丙烷。這些交聯(lián)劑通常包括少量的異氰酸酯反應成分，如以芳族聚酯多元醇的重量為基準，重量百分比為2～40％。
為了給泡沫塑料賦予韌性，也可能給異氰酸酯反應成分添加少量的高(即800或更高，優(yōu)選的是大約1500～3000)當量多元醇。其中高當量多元醇優(yōu)選的是每個分子具有2～3個羥基的聚醚多元醇。更優(yōu)選的是被高達30％(以化合物的重量計算)的聚(環(huán)氧乙烷)覆蓋的聚(環(huán)氧丙烷)。非常優(yōu)選的高當量多元醇包括分散的聚合顆粒。這些材料在商業(yè)上都為大家所熟知，并且一般指“聚合多元醇”(或有時指“共聚多元醇”)。其中被分散的聚合顆?？赡苁?，例如乙烯單體(如苯乙烯、丙烯腈或苯乙烯-丙烯腈顆粒)的聚合物、聚尿素顆?；蚓郯滨ヮw粒。以重量百分比計算，含有2～50％或更高的被分散聚合顆粒的聚合物或共聚多元醇是適合的。在使用時，以重量百分比計算，聚合物或共聚多元醇可能在異氰酸酯反應成分中全部異氰酸酯反應材料重量中占高達大約45％，優(yōu)選的是5～40％。
優(yōu)選的至少將少量含叔胺的多元醇引入異氰酸酯反應成分。在其與聚氨酯反應的早期階段，含叔胺的多元醇的存在往往會增加異氰酸酯反應成分的反應性。反過來，當首次混合和使用時，這有助于反應混合物更快的建立粘度，而不會過度的降低起泡時間，從而降低流走物或滲漏。例如，這樣的含叔胺的多元醇包括三異丙醇胺、三乙醇胺和乙烯和/或分子重量大約高達400的乙烯二胺的環(huán)氧丙烷加成物。含季胺的多元醇有利地構成異氰酸酯反應成分中全部異氰酸酯反應材料的總重量的大約10％，優(yōu)選的是達到大約5％。
異氰酸酯反應成分可以進一步包括少量具有一個或多個末端異氰酸酯反應胺基基團的胺官能團化合物。這些化合物包括具有一個一級或二級胺基基團的多元醇，如單乙醇胺、二乙醇胺、單異丙醇胺、二異丙醇胺和脂族胺如胺乙烯哌嗪。在這些化合物中也包括叫做氨化多醚的化合物，其中聚醚多元醇的全部或部分羥基基團被轉化為一級或二級胺基基團。合適的這種氨化多醚是Huntsman Chemicals公司出售的商標為JEFFAMINE的產(chǎn)品。對于這些商業(yè)化材料而言，羥基到胺基基團的一般轉化率是大約70～95％，因此除了胺基基團外，這些商業(yè)化產(chǎn)品還包括一些羥基殘基。在氨化多醚中，優(yōu)選的是那些每個異氰酸酯反應基團重量大約為100～1700的多醚，并且每個分子含有2～4個異氰酸酯反應基團。以重量百分比計算，這些含胺的材料有利地組成不高于異氰酸酯反應成分總重量的大約5％，優(yōu)選的是0.25～2％。當以如此小的量使用時，這些成分對于快速形成最初的粘度有益，而且不會過度降低起泡時間。
為了制備期望的硬質泡沫塑料，異氰酸酯反應成分中使用的異氰酸酯反應材料的每個分子的異氰酸酯反應羥基基團表觀官能度優(yōu)選的是2.2～8，更優(yōu)選的是2.5～5.0，最優(yōu)選的是2.5～4.0。另外，完全配制好的異氰酸酯反應成分的當量(異氰酸酯反應基團的每一等價物的重量)有利地是100～300，優(yōu)選的是150～250。因此，對單個多元醇的官能度和當量進行優(yōu)選，以便達到上述參數(shù)。
另外，多元醇的選擇影響異氰酸酯反應成分與多異氰酸酯的反應。一般而言，一級羥基基團比二級羧基基團更容易與多異氰酸酯發(fā)生反應。然而，含有胺基基團的多元醇往往是自動催化的。
異氰酸酯反應成分也含有發(fā)泡劑。盡管可以使用物理發(fā)泡劑如碳氟化合物、氫碳氟化合物、含氯烴、含氯氟烴、含氫氯氟烴，但優(yōu)選的發(fā)泡劑是水。水與多異氰酸酯反應可以產(chǎn)生引起反應混合物膨脹的二氧化碳氣體。發(fā)泡劑的使用量要足以給泡沫塑料提供前述密度。正如前邊所描述的，優(yōu)選地，使用足夠量的發(fā)泡劑來膨脹制劑的反應性成分(也就是說，非復合相，除了微球體、填充劑和其它非反應性材料)，相對于未起泡的反應性原材料的體積，優(yōu)選的至少膨脹大約100％，更優(yōu)選的是150％。
以重量百分比計算，當用水作為發(fā)泡劑時，在異氰酸酯反應成分中的其它異氰酸酯反應材料的每100份中使用0.2～2份，優(yōu)選的是0.4～1.5份。
另外，異氰酸酯反應成分還含有有效數(shù)量的觸變劑。觸變劑是一種可以賦予剪切敏感性粘度的材料，也就是說，與無剪切或低剪切條件下相比，在剪切條件下，含有觸變劑的異氰酸酯反應成分表現(xiàn)出較低的粘度。盡管相對而言每一種成分的粘度較高，該特性仍然可以使異氰酸酯反應成分更容易地與聚氨酯成分混合。同時，一旦被分配并不再受剪切力的作用，該特性會導致所獲得的反應混合物重新具有高粘度，從而控制從該處流出的流出物量以及流經(jīng)孔或密封很差的接縫的流出物量。
合適的觸變劑包括煙熏硅土和某些粘土如膨潤粘土和蒙脫粘土。優(yōu)選的觸變劑是煙熏硅土，而且最優(yōu)選的是煙熏硅土的疏水形態(tài)。觸變劑是以有效量使用的，例如，異氰酸酯反應成分總重量的0.5～5％，優(yōu)選的是1～3％。
前述多元醇、末端胺基化合物以及水的單一粘度往往是大約20,000轉/秒(Pa s)或更低，通常低于5000轉/秒(Pa s)。盡管觸變劑往往會增加粘度，但為了達到上邊所描述的必需的最低粘度，通常必需包括一種填充劑。因此，為了獲得必需的最低粘度，異氰酸酯反應成分通常會包含一種填充劑或其它增加其粘度的材料。盡管可以單獨或與微球體一起使用其它填充劑材料，但優(yōu)選的方法是用空心微球體填滿異氰酸酯反應成分來實現(xiàn)。當使用優(yōu)選的空心微球體時，它們占異氰酸酯反應成分總重量的比例通常是從大約5％，優(yōu)選的從大約15％，更優(yōu)選的從大約20％，到大約40％，優(yōu)選的到大約35％，更優(yōu)選的到大約30％。以類似的量使用其它填充劑。
合適的微球體包括從無機材料如玻璃和硅鋁陶瓷或聚合材料如環(huán)氧樹脂、不飽和聚酯樹脂、硅氧烷樹脂、酚醛塑料、聚乙烯醇、聚氯乙烯、聚丙烯和聚苯乙烯。另外，也可以使用空心顆粒形式的飄塵。此種類型的商業(yè)化飄塵的實例是Boliden Intertrade Inc.公司出售的商標為Fillite 100和Fillite 150的產(chǎn)品。最優(yōu)選的是玻璃微球體。這些微球體最有利的平均直徑是5～150微米，優(yōu)選的是20～85微米。這些微球體有利地具有足以抵擋配制、混合和分配步驟施加到其上力量的抗沖壓性能。優(yōu)選的，當暴露在至少750psi(5,200kPa)下時，該微球體的存活率為80％或更高；更優(yōu)選的，當暴露在高達5500psi(38,000kPa)下時，該微球體的存活率為80％或更高。此外，微球體有利的容積密度是0.1～0.5克/立方厘米。
如果需要，可以用界面粘合促進劑如硅烷化合物來處理微球體的表面。
除了提供泡沫塑料粘度增加和容積密度降低之外，空心微球體也可以用作在異氰酸酯泡沫塑料基質中產(chǎn)生小孔的成核位置。這些微球體也可以作為補強填充劑來提供增加的壓縮系數(shù)。
除了微球體，也可以使用其它填充劑，或者不太優(yōu)選的替代微球體。然而，至少一種異氰酸酯反應成分和多異氰酸酯成分必須含有微球體。合適的替代性或補充性填充劑的不詳盡的清單包括滑石、粘土、硅土、碳酸鈣、石墨、玻璃、炭黑、塑料粉末如丙稀腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)。纖維如玻璃或其它陶瓷、碳、金屬或聚合物如聚酰胺(即凱夫拉爾(Kevlar))、丙烯或同類產(chǎn)品也都是可用的填充劑。纖維優(yōu)選的長寬比至少是5，優(yōu)選的至少是20，而且應當很好的分散在聚氨酯基質中。
異氰酸酯反應成分也可以包含能促進高質量的穩(wěn)定泡沫塑料形成的輔助添加劑。例如，這樣的添加劑包括催化劑、表面活性劑、顏料、成塑劑。合適的催化劑包括眾所周知的聚氨酯催化劑如美國專利5,817,860第6欄所描述的。優(yōu)選的催化劑包括鹽和錫、鋅、鉍、鐵、汞以及叔胺化合物的螯合物。優(yōu)選的金屬催化劑是有機錫催化劑如辛酸錫、油酸錫、氯化錫、二甲基錫二月桂酯、二丁基錫二月桂酯。優(yōu)選的叔胺催化劑是三乙烯二胺，可以買到的是重量百分比為33％的溶液。其它合適的叔胺催化劑包括三甲胺、三乙胺、N-甲基嗎啉、N-乙基嗎啉、N，N-二甲芐胺、N，N-二甲乙醇胺、N，N-二甲pi-甲哌丙嗪、1，4-重氮二環(huán)[2，2，2]辛烷、雙(二甲氨基乙基)醚、雙(2-二甲氨基乙基)醚、嗎啉、N，N-二嗎啉二乙基醚、N，N-二甲基環(huán)己胺和4，4’-(氧化-2，1-聯(lián)二亞)雙。
可以穩(wěn)定地分散在多異氰酸酯中的催化劑可以代替或添加進聚氨酯成分中。
對催化劑的量進行選擇，以便提供期望的反應率。通常，期望的是相對較低的比率，因為這有助于大量混合物在大空腔中的分配，有助于延長靜態(tài)混合器的使用壽命和/或其降低了為保持混合器不被硫化材料粘上所需的清洗量。優(yōu)選的是可以提供大約3～5分鐘的起泡時間(從泡沫出現(xiàn)開始)、大約6～12分鐘的凝膠時間、大約13～20分鐘的消粘時間的合格催化劑。
合適的表面活性劑包括眾所周知的硅氧烷樹脂表面活性劑。這樣的表面活性劑包括可以買到的聚硅氧烷/多醚共聚物如Tegostab(商標為Goldschmidt Chemical公司所有)B-8462和B-8404，以及可以從DowComing獲得的DC-198和DC-5043表面活性劑。
優(yōu)選的異氰酸酯反應成分是用如下成分的混合物配制的125～250當量，2～8官能團聚酯或多醚基多元醇，以重量計算占15～85％；800～300當量，2～4官能團聚醚多元醇，以重量計算占10～30％；125或更低的當量交聯(lián)劑，以重量計算占2～15％；胺起始的聚醚多元醇，以重量計算占0～5％；胺官能團化合物，以重量計算占0～2％；水，以重量計算占0.2～1.5％；微球體，以重量計算占15～40％；觸變劑，以重量計算占1～3％；異氰酸酯反應成分也可以包含輔助成分如一種或多種催化劑以及一種或多種表面活性劑。
更優(yōu)選的異氰酸酯反應成分是用如下成分的混合物配制的125～250當量，芳族聚酯多元醇，以重量計算占15～40％；800～2000當量，含分散的聚合物顆粒的2～4官能團聚醚多元醇，以重量計算占15～30％；125或更低的當量交聯(lián)劑，以重量計算占4～10％；胺起始的聚醚多元醇，以重量計算占1～4％；胺官能團化合物，以重量計算占0.25～2％；水，以重量計算占0.4～1.2％；微球體，以重量計算占15～30％；觸變劑，以重量計算占1～3％；以及有效數(shù)量的一種或多種輔助成分如一種或多種催化劑以及一種或多種表面活性劑。
多異氰酸酯成分包括一種多異氰酸酯化合物和一種觸變劑。合適的多異氰酸酯包括那些常用于制備聚氨酯的多異氰酸酯，包括芳族、脂肪族和脂環(huán)族多異氰酸酯?；诔杀?、可獲得性和性能考慮，通常優(yōu)選的是芳族多異氰酸酯。例如，代表性多異氰酸酯包括間-亞苯基二異氰酸酯、2，4-和/或2，6-甲苯二異氰酸酯(TDI)、二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)的各種異構體、已亞甲基-1，6-二異氰酸酯、四亞甲基-1，4-二異氰酸酯、環(huán)己烷-1，4-二異氰酸酯、六氫化甲苯二異氰酸酯、氫化MDI(H12MDI)、亞萘基-1，5-二異氰酸酯、甲氧苯基-2，4-二異氰酸酯、4，4’-亞聯(lián)苯二異氰酸酯、3，3’-二氧甲基-4，4’-聯(lián)苯二異氰酸酯、3，3’-三甲基二苯甲烷-4，4’-二異氰酸酯、4，4’，4”-三苯甲烷二異氰酸酯、聚亞甲基聚-苯異氰酸酯、甲苯-2，4，6-三異氰酸酯、以及4，4’-三甲基二苯-甲烷-2，2’，5，5’-四異氰酸酯。優(yōu)選的多異氰酸酯包括TDI、MDI及叫做聚合MDI的產(chǎn)品，它們是在單體MDI中加入了聚甲烯聚苯異氰酸酯的混合物。以重量百分比計算，非常合適的聚合MDI產(chǎn)品的純MDI含量是5～40％，更優(yōu)選的是10～25％，平均官能度(每分子所含異氰酸酯基團的個數(shù))大約是2.8～4.0，更優(yōu)選的是2.7～3.4。符合上述條件的聚合MDI產(chǎn)品是Dow Chemical Company公司的商標為PAPI的產(chǎn)品。
除了上述多異氰酸酯，其預聚物和準(或半)預聚物也是可用的，甚至是優(yōu)選的。特別感興趣的是聚合MDI產(chǎn)品的預聚物或準預聚物，以重量百分比計算，該預聚物的MDI含量低于大約20％，優(yōu)選的低于大約10％，特別的低于6％。所感興趣的更合適的預聚物或準預聚物的異氰酸酯當量大約是175～500，特別的是200～350。這些預聚物可以很方便地通過過量多異氰酸酯與多元醇的反應制備。這些預聚物的純MDI含量較低，因此使用它們可以充分地降低MDI吸入暴露的風險。因此，通過使用預聚物方法可以降低純MDI的水平，可以充分地降低或潛在地消除成本昂貴的工程控制如適當?shù)牡癸L通風。
特別感興趣的多異氰酸酯是在有機多異氰酸酯反應中準備的準預聚物，尤其是聚合MDI，其中具有少量一元醇和多元醇，其中多元醇的平均表觀官能度是1.8～3.0。在制備用于此處的準預聚物中，NCO∶OH比率是2.5～5，優(yōu)選到大約4，一元醇與多元醇的當量比率是1.75～3.25，特別是2.25～2.75。準預聚物優(yōu)選的官能度至少是2.0～3.0，并且以重量百分比計算，NCO含量大約是10～20％。美國專利5,817,860所描述的這些物質屬于此種常見類型的準預聚物。
多異氰酸酯成分也包括有效數(shù)量的上邊所討論類型的觸變劑。正如前邊所描述的，優(yōu)選的觸變劑是煙熏硅土，特別優(yōu)選的是煙熏硅土疏水類型。合適的量是多異氰酸酯成分總重量的0.5～5％，優(yōu)選的是1～3％。
對于異氰酸酯反應成分，通常必需將填充劑引入多異氰酸酯成分以達到必需的粘度。用于多異氰酸酯成分的合適的填充劑與異氰酸酯反應成分中使用的相同，非常優(yōu)選的是使用上邊所討論的空心微球體。對填充劑的使用量進行選擇，以便獲得上述粘度。對于空心微球體而言，以重量百分比計算，當微球體組成多異氰酸酯成分總重量的從大約5％，優(yōu)選的從大約10％，更優(yōu)選的從大約12％到大約35％，優(yōu)選的到大約25％，更優(yōu)選的到大約20％時，通常就可以實現(xiàn)上述粘度。
注意在兩種反應成分中至少有一種，即異氰酸酯反應成分和多異氰酸酯成分之一，必須含有空心微球體。然而，如果需要理想地控制成分粘度、-NCO/OH化學計量混合比、兩種成分的體積比，那么每種成分中的微球體的濃度不需要相等，而且可以有顯著的不同。
另外，多異氰酸酯成分可以包括多種可選成分如催化劑、著色劑(即顏料或印模)、成塑劑、表面活性劑、發(fā)泡劑。合適的成塑劑包括鄰苯二甲酸酯如鄰苯二甲酸二辛酯、鄰苯二甲酸二甲酯、鄰苯二甲酸二丁酯、這些鄰苯二甲酸酯的混合物如BASF Corporation出售的商標名為PALATINOL的產(chǎn)品；磷酸酯如磷酸三丁酯、磷酸三苯酯以及磷酸甲苯·聯(lián)苯酯、氯化聯(lián)苯、芳族油。成塑劑的量的范圍可以從多異氰酸酯成分重量的大約1％，優(yōu)選的大約10％，到大約50％，優(yōu)選的到大約25％。
優(yōu)選的，至少一種成分含有顏料，其它成分或者不含顏料或者含不同顏色的顏料。優(yōu)選的顏料是炭黑，而且僅在一種成分中使用炭黑。用這種方式使用顏料提供了一種簡單的肉眼檢測異氰酸酯反應成分和多異氰酸酯成分的不完全混合或比率不適當?shù)幕旌系姆椒ā＠?，如果在多異氰酸酯成分中使用炭黑，那么適當?shù)幕旌蠈a(chǎn)生均一的灰色混合物。也就是太白的混合物意味著混合物富含多元醇。而太黑的混合物意味著混合物中的多異氰酸酯太多。有條紋的混合物意味著混合不充分。
根據(jù)本發(fā)明，泡沫塑料是通過混合異氰酸酯反應成分和多異氰酸酯成分，并將產(chǎn)生的反應混合物應用于/到需要補強的零件/空腔來制備的。由于異氰酸酯反應成分和多異氰酸酯成分的粘度比較高，所以可以方便地迫使這些成分通過靜態(tài)混合器來完成混合。這些靜態(tài)混合器中所包括的結構的長度、直徑、構造材料、元件的數(shù)量和設計隨著賣主的設計而變化，但它們通常會以分離和重組流經(jīng)它們的材料的原則進行工作。由于異氰酸酯反應和多異氰酸酯成分都是觸變的，所以分配設備及靜態(tài)混合器所引入的剪切產(chǎn)生了在某種程度上降低這些成分的粘度的作用，從而有助于更好、更容易的混合。
可以對這兩種成分的比率進行有利地選擇，以便提供大約0.7的異氰酸酯指數(shù)(NCO與異氰酸酯反應基團的比率)，優(yōu)選的大約是0.9，更優(yōu)選的大約是0.9，到1.5，優(yōu)選的到大約0.9，更優(yōu)選的到大約1.1。特別優(yōu)選的是配制異氰酸酯反應成分和聚氨酯成分，以便用每種成分的相當體積實現(xiàn)這些異氰酸酯指數(shù)。優(yōu)選的，異氰酸酯反應成分和聚氨酯成分是以大約4∶1～1∶4的體積比混合的，優(yōu)選的大約是3∶1～1∶3，更優(yōu)選的大約是2∶1～1∶2，最優(yōu)選的大約是1∶1～1∶2。這有助于這些成分在工業(yè)裝置中的分配，而且允許使用比較簡單的混合和分配設備。例如，氰酸酯反應成分和聚氨酯成分方便地封裝在商業(yè)上可以買到的藥筒中。將這些藥筒和分配槍一起使用，也就是，使這些藥筒適應于將這兩種成分從各自的藥桶中通過靜態(tài)混合器被分配到/進需要補強的區(qū)域。使得這兩種成分的體積相等或彼此成簡單的倍數(shù)有助于以這種方式用藥筒來對其進行包裝。
盡管可以承受稍高的溫度，但有利的混合和起泡溫度是50～100°F(10～38℃)。
為了產(chǎn)生充分的泡沫，有利地提供了成核位點。最方便的方法是，將大量的空氣、氮氣、二氧化碳或其它惰性氣體分配進異氰酸酯反應成分和多異氰酸酯成分中的一種或兩種中。當被分散的氣體至少是反應混合物體積的2％(在STP下)時，優(yōu)選的至少是反應混合物體積的4％，它們可以提供有效的成核現(xiàn)象。一般使用分散氣體的體積大約不超過15％，優(yōu)選的是使用大約不超過12％。
當混合和分配異氰酸酯反應成分和聚氨酯成分時，就可以將成核氣體分散進反應混合物。然而，優(yōu)選的是在混合之前將氣體分散進一種成分，更優(yōu)選的是兩種成分。非常優(yōu)選的是將相似體積的氣體分散進每一種成分。這樣可以避免將具有顯著不同容量的分散氣體的混合成分進行混合而有關的混合問題。優(yōu)選的，這兩種成分間被分散空氣的容量百分比的差異不應該超過8個百分點。更優(yōu)選的，這兩種成分間被分散空氣的容量百分比的差異不應該超過5個百分點。
由于異氰酸酯反應成分和聚氨酯成分中每一種的粘度比較高，當制備每一種成分時，就可以將氣體分散進這兩種成分中的任一種或兩種，優(yōu)選的是兩種。由于這兩種成分的粘度比較高，被分散的氣體會形成在幾個月或更長時間內穩(wěn)定的(即它們不會大量的結合形成更少、更大的空氣泡)微小空氣泡。
一旦制備出反應混合物，就可以將其分配并允許反應形成泡沫塑料。當需要補強特定的結構構件時，就可以在期望補強的點很方便地將反應混合物分配到或分配進構件。另外也可以單獨形成泡沫塑料，然后將其膠合或者黏附在結構構件上。通常不需要施熱來實現(xiàn)完全膨脹和硫化。
可以在多種應用中使用本發(fā)明所述復合/非復合泡沫塑料，以使被應用區(qū)域變硬或補強。從本發(fā)明所述泡沫塑料的補強受益的汽車體結構部件的代表性實例有承重梁、立柱、門檻、車頂行李架和車頂、橫向構件。這些部件大部分是中空的。在某些情況下，將用泡沫塑料填滿整個空腔。在其它情況下，僅對空腔進行部分填充，以便在一些局部區(qū)域提供增加的剛度或補強。在其它情況下，可以將本發(fā)明所述泡沫塑料用于兩種結構構件接觸的區(qū)域，比如垂直結構構件與水平結構構件接觸的區(qū)域。
下邊的實施例用來對本發(fā)明進行舉例說明，但并不限定本發(fā)明的范圍。除非特別表明，所有的份額和百分比都是以重量計算。實施例1-3A.異氰酸酯反應成分的制備異氰酸酯反應成分A、B和C是用表1給出的成分制備的表1
1Stepanpol 3152，Stepan Company公司出售的356 MW芳族聚酯二醇；2A 4300MW EO覆蓋的含40％分散苯乙烯-丙烯腈顆粒的聚(環(huán)氧丙烷)標稱三元醇；3SpecflexTMNC-700聚醚多元醇，Dow ChemicalCompany公司出售；4Dabco 33LV；33％的三乙烯二胺，67％的二丙二醇，Air Procucts出售；5VoranolTM490多元醇，490 MW硬質泡沫塑料多元醇，Dow Chemical出售；6VoranolTM800多元醇，280 MW胺起始的四元醇，Dow Chemical出售；7VS500玻璃微球體，3M Company公司出售；8Tegostab B-8404，Goldschmidt Chemical Corporation公司出售；9Tegostab B-8462，Goldschmidt Chemical Corporation公司出售；10JeffamineTMT-403，440 MW標稱三官能團氨化多醚；11Cab-O-SilTS-720，Cabot Corporation公司。
在Ross混合容器中以60轉/分將除了水和煙熏硅土以外的所有成分混合15分鐘就可以制備異氰酸酯反應組合物A、B和C。然后加入水和煙熏硅土，將其在60轉/分和10英寸(25厘米)水銀柱的部分真空下，再次混合10分鐘。然后測量組合物中的水分含量，并將其調整到如表1所示必需的水含量。然后將混合物在60轉/分和10英寸(25厘米)水銀柱的部分真空下再次混合10分鐘。異氰酸酯反應成分A在25℃、7號錠子、10轉/分時具有151,000cps(151Pa s)的布氏粘度，并且以體積計算含有9.4％的空氣。在同樣的條件下，異氰酸酯反應成分B具有208,000cps(208Pa s)的布氏粘度，并且以體積計算含有7.5％的空氣。在同樣的條件下，異氰酸酯反應成分C具有200,000cps(200Pa s)的布氏粘度，并且以體積計算含有11.9％的空氣。
B.多異氰酸酯成分的制備將7.8份430 MW聚氧丙烯二醇(VoranolTM220-260，可以從DowChemical Company公司買到)、6.95份正丁醇、65.23份含有大約20％的純MDI含量的和異氰酸酯官能度大約為3.2的聚合MDI(PAPITM20，Dow Chemical Company公司)、20份Palatinol 711P鄰苯二甲酸酯混合物、0.013份有機錫催化劑(Dabco T-9，來自Air Products)在Ross混合容器中，含氮的墊板下，在25℃以60轉/秒混合30分鐘，然后在70℃以60轉/秒再次混合60分鐘，就可以制備出多異氰酸酯成分A。將83.98份所得預聚物與0.025份炭黑(Monarch 120，來自CabotCorporation公司)和14.0份VS5500玻璃微球體在Ross混合容器中70℃以60轉/秒混合，冷卻到35℃。當溫度達到35℃時，加入2份Cab-O-Sil TS-720煙熏硅土，并且在10英寸(25厘米)水銀柱的真空下將所得的混合物以60轉/秒再次攪拌15分鐘。多異氰酸酯成分A的布氏粘度為250,000cps(250Pa s)(7號錠子，25℃，10轉/秒)。以體積計算其含有5.6％的空氣。
用同樣的方法制備多異氰酸酯成分B。用于制備預聚物的成分是7.56份Voranol 220-260多元醇、6.74份正丁醇、63.19份PAPI 20聚合MDI、22.5份Palatinol 711P鄰苯二甲酸酯混合物和0.013份T-9催化劑。以同樣方式用0.03份Monarch 120炭黑、15份VS5500玻璃微球體和2份Cab-O-Sil煙熏硅土混合82.97份預聚物。在上述指定的條件下，多異氰酸酯B的布氏粘度為216,000cps(216Pa s)，并且以體積計算含有4.6％的空氣。C.泡沫塑料的制備在室溫條件下以2∶1的體積比混合多異氰酸酯成分A和異氰酸酯反應成分A就可以制備實施例1的聚氨酯泡沫塑料，并且允許285克的混合物在16盎司(470毫升)的杯子中硫化24小時。實施例1具有每立方英尺22.9磅(370公斤/立方米)的自由膨脹密度。0.1英寸/分(0.25厘米/分)的偏差率下，用Instron機器測試2”×2”×1”(5×5×2.5厘米)的無皮層泡沫塑料樣品的系數(shù)。壓縮系數(shù)是16,800psi(116,000kPa)。
用與實施例1同樣的方式以2∶1的體積比混合多異氰酸酯成分B和異氰酸酯反應成分B就可以制備實施例2的聚氨酯泡沫塑料。實施例2也具有每立方英尺23.7磅(380公斤/立方米)的自由膨脹密度。在0.1英寸/分(0.25厘米/分)的偏差率下的壓縮系數(shù)是10,844psi(75,000kPa)。
用剛剛描述方式以2∶1的體積比混合多異氰酸酯成分A和異氰酸酯反應成分C就可以制備實施例3的聚氨酯泡沫塑料。實施例3具有每立方英尺23.3磅(370公斤/立方米)的自由膨脹密度。在0.1英寸/分(0.25厘米/分)的偏差率下的壓縮系數(shù)是18,233psi(126,000kPa)。實施例4以異氰酸酯反應成分A、B和C的同樣的一般方式，用表2列出的成分制備異氰酸酯反應成分D。在上邊描述的條件下，該成分的布氏粘度為89,600cps(89.6Pa·s)。以體積計算含有5.2％的空氣。
表2
1Stepanpol 3152，Stepan Company公司出售的356 MW芳族聚酯二醇；24300MW EO覆蓋的含40％分散苯乙烯-丙烯腈顆粒的聚(環(huán)氧丙烷)標稱三元醇；3VoranolTM490多元醇，490 MW硬質泡沫塑料多元醇，Dow Chemical Company出售；4VoranolTM800多元醇，280 MW胺起始的四元醇，Dow Chemical出售；5VS500玻璃微球體，3M Company公司出售；6Tegostab B-8462，Goldschmidt Chemical Corporation公司出售；7JeffamineTMT-403，440 MW標稱三官能團氨化多醚；8Cab-O-SilTS-720，Cabot Corporation公司。
將74.9份PAPITM20聚合MDI、0.1份Monarch 120炭黑、24份VS5500玻璃微球體和1份Cab-O-Sil TS-720煙熏硅土混合就可以制備多異氰酸酯成分C。在上面描述的條件下，多異氰酸酯成分C的布氏粘度為129,000cps(129Pa·s)，并且以體積計算含有3.8％的空氣。
用除體積比為1∶1(異氰酸酯指數(shù)1.12)以外，其它條件與實施例1-3相同的方式，用多異氰酸酯成分C和異氰酸酯反應成分D可以制備實施例4的聚氨酯泡沫塑料。泡沫塑料的自由膨脹密度為19pcf(300公斤/立方米)，壓縮系數(shù)為19,319psi(133,200kPa)。
權利要求
1.一種聚氨酯泡沫塑料，其具有每立方英尺大約7～35磅(110～560公斤/立方米)的容積密度和至少5,000psi(34,500kPa)的壓縮系數(shù)，是用ASTM D 1621方法對2”×2”×1”(5×5×2.5厘米)的無皮層的芯泡沫塑料樣品在0.1英寸/分的偏差率下測量的；其中所述泡沫塑料包括一種非復合多孔聚氨酯基質，其中以該泡沫塑料的重量為基準，該基質已經(jīng)分散了含有空心微球體的重量百分比為5～35％的復合相。
2.如權利要求1所述的聚氨酯泡沫塑料，以重量百分比計算，其中含有10～30％的所述空心微球體。
3.如權利要求1～2中的任一項所述的聚氨酯泡沫塑料，其具有10～30pcf(160～480公斤/立方米)的容積密度。
4.如權利要求1～3中的任一項所述的聚氨酯泡沫塑料，其具有10,000～30,000pci(69,000～207,000kPa)的壓縮系數(shù)。
5.如權利要求1～4中的任一項所述的聚氨酯泡沫塑料，其中所述微球體是平均直徑為20～85微米的玻璃微球體，并且當暴露在至少750psi(5,200kPa)下時，該微球體的存活率為80％或更高，而且其容積密度為0.1～0.5克/立方厘米。
6.一種制備聚氨酯泡沫塑料的方法，其中包括(1)在反應條件下將高粘度異氰酸酯反應成分(a)和高粘度多異氰酸酯成分(b)混合，其中成分(a)包括至少一種多元醇、一種發(fā)泡劑和至少一種觸變劑，成分(b)包括至少一種多異氰酸酯化合物和至少一種觸變劑，其中成分(a)和(b)中的一種或兩種包括大量空心微球體，和(2)允許混合物在適當位置膨脹和硫化。
7.如權利要求6所述的方法，其中所述發(fā)泡劑含有水。
8.如權利要求6～7中的任一項所述的方法，其中每一種所述成分(a)和成分(b)的布氏粘度(7號錠子、25℃、10轉/分)至少是大約50,000cps(50Pa.s)。
9.如權利要求6～8中的任一項所述的方法，以重量百分比計算，其中成分(a)含有15～30％的空心微球體，成分(b)含有12～25％的空心微球體。
10.一種制備聚氨酯泡沫塑料的反應系統(tǒng)，其中包括(1)一種高粘度的異氰酸酯反應成分(a)，其含有至少一種多元醇、一種發(fā)泡劑和至少一種觸變劑，和(2)一種高粘度的多異氰酸酯成分(b)，其含有至少一種多異氰酸酯化合物和至少一種觸變劑。其中成分(a)和(b)中一種或兩種含有大量空心微球體。
11.如權利要求10所述的反應系統(tǒng)，其中所述發(fā)泡劑含有水。
12.如權利要求10～11中的任一項所述的反應系統(tǒng)，其中每一種所述成分(a)和(b)的布氏粘度(7號錠子、25℃、10轉/分)至少是大約50,000cps(50Pa·s)。
13.如權利要求10～12中的任一項所述的反應系統(tǒng)，以重量百分比計算，其中成分(a)含有15～30％的空心微球體，成分(b)含有12～25％的空心微球體。
14.如權利要求10～13中的任一項所述的反應系統(tǒng)，其中所述觸變劑是煙熏硅土。
15.如權利要求10～14中的任一項所述的反應系統(tǒng)，以重量百分比計算，其中成分(a)含有15～40％的當量大約為125～225的芳族聚酯多元醇。
16.如權利要求10～15中的任一項所述的反應系統(tǒng)，以重量百分比計算，其中成分(a)進一步含有4～10％的當量低于125的交聯(lián)劑。
17.如權利要求10～16中的任一項所述的反應系統(tǒng)，以重量百分比計算，其中成分(a)進一步含有1～4％的胺起始的多元醇。
18.如權利要求10～17中的任一項所述的反應系統(tǒng)，其中成分(a)進一步含有0.25～2％的胺官能團化合物。
19.如權利要求10～18中的任一項所述的反應系統(tǒng)，以重量百分比計算，其中成分(a)進一步含有10～30％的當量為800～3000、名義上具有2～4官能度的聚醚多元醇。
20.如權利要求10～19中的任一項所述的反應系統(tǒng)，其中成分(b)含有聚合MDI的預聚物，以重量百分比計算，所述預聚物的純MDI含量低于大約6％，異氰酸酯當量為200～350。
全文摘要
本發(fā)明涉及含有復合相和多孔非復合相的聚氨酯泡沫塑料，該塑料作為補強泡沫塑料很有用，例如在汽車制造業(yè)應用中。這種泡沫塑料可以很方便地通過高粘度異氰酸酯反應成分和高粘度多異氰酸酯成分的反應制備，它們中至少有一種含有大量的空心微球體。
文檔編號C08J9/32GK1404503SQ01805512
公開日2003年3月19日 申請日期2001年2月16日 優(yōu)先權日2000年2月25日
發(fā)明者M·P·艾倫, R·J·馬蒂耶加 申請人:愛賽克斯特種產(chǎn)品公司