專利名稱：柔性聚氨酯泡沫中的燒焦防止的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及防止柔性聚氨酯泡沫變色，變色是一種常被稱作″燒焦″的現(xiàn)象。更具體而言，本發(fā)明涉及用于減輕或防止上述不良作用的新組合物。
背景技術(shù)：
燒焦是一種發(fā)生在泡沫塊內(nèi)的不良變色現(xiàn)象，會導(dǎo)致泡沫塊呈現(xiàn)出從黃色到棕色的顏色。由于在泡沫塊的中心內(nèi)溫度長時(shí)間內(nèi)保持較高，因而這種變色特別明顯。泡沫的內(nèi)部接觸高溫導(dǎo)致變脆和常稱作燒焦的中心變色。在極端情況下，這會點(diǎn)燃泡沫，有時(shí)引起災(zāi)難性后果。在一些嚴(yán)重情況下，會使物理性能變差，或者如果燒焦特別強(qiáng)，會引起新制的泡沫塊自燃。很少有例外的是，阻燃劑例如五溴苯醚會惡化在低密度泡沫加工過程中產(chǎn)生的″燒焦″問題。
已知的是，使用多元醇中的阻燃劑(FR)在聚氨酯(PU)泡沫中比非FR級產(chǎn)生更高程度的變色。很少有例外的是，對于水噴、柔性、厚板泡沫的制造商而言，阻燃劑產(chǎn)生了兩個(gè)主要問題。它們增大了在低密度泡沫加工中產(chǎn)生的″燒焦″問題，它們加重了根據(jù)California TB 117標(biāo)準(zhǔn)的泡沫悶燒(smoldering)傾向。
在1975就已研究了阻燃性三溴新戊醇(稱作，F(xiàn)R-513，得自Dead Sea Bromine Group(DSBG))作為PU泡沫中的阻燃劑[J.H.Botkin，Scorch Inhibitors for Polyurethane Slabstock Foams，Adv.Urethane Sci.Technol.，vol.14，pp.57-80，1998]。
本領(lǐng)域中已經(jīng)提出了使用抗氧化劑，抗氧化劑在某種程度上可以減輕阻燃的多元醇和泡沫中惡化的燒焦和變色問題。然而，本發(fā)明的發(fā)明人調(diào)研的文獻(xiàn)和進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)在配制品中存在含鹵阻燃劑時(shí)，抗氧化劑本身不能極有效地防止燒焦。因此，本領(lǐng)域至今還沒有對在柔性聚氨酯泡沫制造過程中發(fā)生的燒焦問題提出一種有效的解決方案。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種抗燒焦組合物，其可有效地解決用含鹵阻燃劑阻燃的柔性聚氨酯配制品的燒焦問題。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種克服現(xiàn)有技術(shù)缺點(diǎn)的抗燒焦組合物。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種防止或減輕柔性聚氨酯泡沫制造過程中出現(xiàn)的燒焦的方法。
從下面的說明中將更清楚本發(fā)明的其他目的和優(yōu)點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種用于阻燃的柔性聚氨酯泡沫的抗燒焦組合物，其包括組合形式的一種或多種抗氧化劑以及一種或多種有機(jī)酸的鹽。
根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方案，有機(jī)酸選自飽和或不飽和的、脂肪族或芳香族一元或二元羧酸。根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案，有機(jī)酸的鹽是Ca、Zn、Ba或Sn的鹽。
抗氧化劑的示例性和非限制性實(shí)例是酚和氨基氧清除劑，如位阻酚。
氨基氧清除劑的示例性和非限制性實(shí)例包括烷基化的二苯基胺。
根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方案，阻燃劑是含鹵阻燃劑，例如-但不限于-三溴新戊醇。
根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案，組合物還包括環(huán)氧化合物，如-但不限于-雙酚A的二縮水甘油醚和其衍生物。
在另一個(gè)方面中，本發(fā)明涉及一種防止或減輕阻燃的柔性聚氨酯泡沫中的燒焦的方法，包括在發(fā)泡之前向聚氨酯組合物中加入上述的一種或多種抗氧化劑以及一種或多種有機(jī)酸的鹽。
從下面的示例性和非限制性實(shí)例可以更好地理解本發(fā)明的上述和其他目的和缺點(diǎn)。
具體實(shí)施例方式
測試過程燒焦分析用的MW測試方案測試方法包括如下步驟1.在正方形截面的小鞋盒中生產(chǎn)泡沫。
2.在起泡完成后(經(jīng)常小于2分鐘)，使用預(yù)定功率的微波(MW)爐加熱泡沫預(yù)定時(shí)間。
3.然后在烘箱中在120±2℃下加熱泡沫2min。
4.泡沫在RT(室溫)下再固化15min。
5.在RT固化時(shí)間結(jié)束時(shí)，切割泡沫，觀察燒焦。
燒焦分析使用兩種方法分析燒焦1.使用數(shù)碼相機(jī)對泡沫拍照。這樣可以目測比較參考配制品的燒焦和目標(biāo)配制品的燒焦。
2.使用分光光度計(jì)分析泡沫顏色。結(jié)果以常用的色空間L*a*b表達(dá)，并根據(jù)ASTM D-2244進(jìn)行。
注燒焦強(qiáng)度隨制備泡沫的周圍物理?xiàng)l件(經(jīng)常是溫度和相對濕度)每天都有變化。這就是為何每天制備參考樣品的原因。
實(shí)施例泡沫制備0.65升一次性杯子中制備混合物。從多元醇開始，一次加入一種組分。加入每一種組分后(不包括甲苯二異氰酸酯(TDI))，在3500rpm下劇烈混合混合物10秒。加入TDI后，混合物再混合10秒，然后倒入25×25×17cm硬紙盒中。監(jiān)測在倒入硬紙盒中和發(fā)泡結(jié)束時(shí)之間的時(shí)間(發(fā)泡時(shí)間)。
比較樣品和結(jié)果在微波爐處理后，使用可以提供以L*a*b色空間表達(dá)的色測量的分光光度計(jì)測量泡沫上最暗區(qū)域上的抗燒焦組分和它們的組合。燒焦分析最相關(guān)的色參數(shù)是Δb和ΔE。
以相對于參考樣品的歸一化值給出色參數(shù)。如在MW爐過程中所解釋的，燒焦傾向分析的特定方法要求制備新的參考泡沫，進(jìn)行MW爐過程，并在測量的每一天進(jìn)行測量。這種要求與各種實(shí)驗(yàn)條件如實(shí)驗(yàn)室中空氣的溫度和相對濕度對燒焦水平的影響有關(guān)。參考泡沫(不含抗燒焦組分)和含有具抗燒焦效果的各組分的泡沫的歸一化的Δb和ΔE差計(jì)算如下 注這些計(jì)算中，有時(shí)值大于100，這是因?yàn)閷τ诿糠N樣品是將Δb和ΔE和工廠白色標(biāo)準(zhǔn)(factory white standard)相比。ΔΔb和ΔΔE值越大，燒焦程度越低。
兩個(gè)級別的泡沫配制品列于表I和表II中中密度泡沫(表I)密度約25Kg/m3；低密度泡沫(表II)密度約15Kg/m3。
組分AO1和AO5是Goldschmidt(Degussa)生產(chǎn)的抗氧化劑，含有位阻酚和芳二胺的組合物。
Epoxy 828是雙酚A的二縮水甘油醚(DGEBA)。
ESBO＝環(huán)氧化的大豆油。
表中FR-513線以下的所有其他組分是有機(jī)酸的金屬鹽(Ca、Zn、Ba、Ti)。
表I 正常密度泡沫

表II 低密度泡沫

從表I和表II結(jié)果可以清楚地看出，本發(fā)明的組合物實(shí)現(xiàn)了實(shí)質(zhì)上的改進(jìn)。
表I和表II的實(shí)施例中用作抗燒焦組分的材料的符號和組成列于表III中。
表III-用作抗燒焦材料組分的組成

表III-用作抗燒焦材料組分的組成(續(xù))

表I中的實(shí)施例3和表II中的實(shí)施例3和4分別證實(shí)了使用抗氧化劑，即位阻酚和烷基化的二苯基二胺的混合物，單獨(dú)或與環(huán)氧部分一起，不能防止含溴FR配制品中的燒焦。單獨(dú)環(huán)氧化物例如DGEBA或ESBO也沒有作用(表1中的實(shí)施例4和表II中的實(shí)施例1和2)。然而，加入各種有機(jī)酸的金屬鹽，明顯改進(jìn)了包括含溴阻燃劑的聚氨酯柔性泡沫配制品的抗燒焦性(實(shí)施例8，9-表I，和實(shí)施例5，6-表II)。
所有上述說明用于說明目的，不以任何方式限制本發(fā)明。在本發(fā)明的精神內(nèi)可以在其方式和系統(tǒng)中做出各種變化。
權(quán)利要求
1.一種用于阻燃的柔性聚氨酯泡沫的抗燒焦組合物，其包括組合形式的一種或多種抗氧化劑以及一種或多種有機(jī)酸的鹽。
2.如權(quán)利要求1所述的組合物，其中所述有機(jī)酸選自飽和或不飽和的、脂肪族或芳香族一元或二元羧酸。
3.如權(quán)利要求2所述的組合物，其中所述有機(jī)酸的鹽是Ca、Zn、Ba或Sn的鹽。
4.如權(quán)利要求1～3中任一項(xiàng)所述的組合物，其中所述抗氧化劑選自酚和氨基氧清除劑。
5.如權(quán)利要求4所述的組合物，其中所述酚是位阻酚。
6.如權(quán)利要求4所述的組合物，其中所述氨基氧清除劑是烷基化的二苯基胺。
7.如權(quán)利要求1所述的組合物，其中阻燃劑是含鹵阻燃劑。
8.如權(quán)利要求7所述的組合物，其中阻燃劑是三溴新戊醇。
9.如權(quán)利要求1～8中任一項(xiàng)所述的組合物，其還包括環(huán)氧化合物。
10.如權(quán)利要求9所述的組合物，其中所述環(huán)氧化合物選自雙酚A的二縮水甘油醚和其衍生物。
11.一種防止或減輕阻燃的柔性聚氨酯泡沫中的燒焦的方法，包括在發(fā)泡之前向聚氨酯組合物中加入一種或多種抗氧化劑以及一種或多種有機(jī)酸的鹽。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其中所述有機(jī)酸選自飽和或不飽和的、脂肪族或芳香族一元或二元羧酸。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其中所述有機(jī)酸的鹽是Ca、Zn、Ba或Sn的鹽。
14.如權(quán)利要求11～13中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述抗氧化劑選自酚和氨基氧清除劑。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其中所述酚是位阻酚。
16.如權(quán)利要求14所述的方法，其中所述氨基氧清除劑是烷基化的二苯基胺。
17.如權(quán)利要求11所述的方法，其中阻燃劑是含鹵阻燃劑。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其中阻燃劑是三溴新戊醇。
19.如權(quán)利要求11～18中任一項(xiàng)所述的方法，還包括加入環(huán)氧化合物。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，其中所述環(huán)氧化合物選自雙酚A的二縮水甘油醚和其衍生物。
21.基本上如所述和所闡明的防止或減輕阻燃的柔性聚氨酯泡沫中的燒焦的方法。
22.一種用于阻燃的柔性聚氨酯泡沫的抗燒焦組合物，其基本上如所述和所闡明的，并具體參考實(shí)施例。
全文摘要
一種用于阻燃的柔性聚氨酯泡沫的抗燒焦組合物，其包括組合形式的一種或多種抗氧化劑以及一種或多種有機(jī)酸的鹽。
文檔編號C08G18/22GK1965009SQ200580018960
公開日2007年5月16日 申請日期2005年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月10日
發(fā)明者塞繆爾·布龍, 阿里埃勒·斯盧茲尼, 多里特·佩萊德, 多里特·珀?duì)?申請人:溴化物有限公司