實施例涉及能夠在不同溫度條件下執(zhí)行的沖擊保護泡沫。

背景技術(shù)：

聚氨基甲酸酯泡沫用于多種應(yīng)用，如用于沖擊保護的緩沖。沖擊保護泡沫可幫助吸收和耗散沖擊能量。舉例來說，沖擊保護泡沫可為用于個人保護的能量吸收泡沫，例如用于在參與接觸性運動和高沖擊活動如騎自行車、摩托車、全地形交通工具等時使用。沖擊保護泡沫可制成彎曲的或復雜的形狀，該形狀可單獨使用或用于復合材料制品中(例如，沖擊保護泡沫可布置在外層之間以形成復合材料沖擊保護制品)。當進行沖擊保護時，應(yīng)避免重且不可透氣的或限定性的材料，例如，厚度應(yīng)最小化，以避免沖擊吸收材料對于客戶偏好來說變得太重且龐大。此外，沖擊保護應(yīng)準確地施加到身體部位，例如，應(yīng)維持靈活性以致力于符合復雜的三維形狀。舉例來說，沖擊保護泡沫可被設(shè)計成在符合在身體表面的形狀和/或提供舒適的制品時保護身體的部位免受損害/損傷。

另外，沖擊保護在各種環(huán)境條件下應(yīng)仍然維持對嚴重沖擊的保護。然而，典型聚氨基甲酸酯泡沫在更冷的溫度(例如，-10℃)下可具有限制。因此，對于沖擊保護聚氨基甲酸酯基泡沫存在跨越不同的溫度范圍顯示增強的靈活性和適型性兩者的需要。舉例來說，尋求在不同溫度下具有相對穩(wěn)定的物理特性、在寬的溫度范圍內(nèi)具有較低的彈性以及作為減震材料具有實用性的減震聚氨基甲酸酯泡沫。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

實施例可通過提供包括異氰酸酯組分與異氰酸酯反應(yīng)性組分的反應(yīng)產(chǎn)物的沖擊保護泡沫來實現(xiàn)。異氰酸酯組分包括至少一種異氰酸酯。異氰酸酯反應(yīng)性組分包括以異氰酸酯反應(yīng)性組分的總重量計20wt％至80wt％的疏水性多元醇組分和20wt％至80wt％的親水性多元醇組分。疏水性多元醇組分包括至少一種天然油疏水性多元醇，且親水性多元醇組分至少包括聚醚多元醇，其具有3,000g/mol至10,000g/mol的數(shù)均分子量和至少50wt％的伯羥基含量。異氰酸酯指數(shù)為50至120。泡沫制品在-10℃至40℃的溫度范圍內(nèi)具有小于35kn的能量耗散速率，且在23℃和-10℃兩者下具有小于55的肖氏a級硬度。

附圖說明

圖1示出工作實例3和4以及比較實例b和c的動態(tài)熱機械分析(dtma)tanδ曲線。

圖2示出工作實例3和4以及比較實例b和c的dtma儲存模量曲線。

具體實施方式

沖擊保護泡沫如震動板和保護器應(yīng)盡可能輕，以在穿戴期間提供高舒適度，且應(yīng)能夠在寬的溫度范圍中耗散沖擊/震動的能量。通過沖擊保護泡沫，這意指被設(shè)計用于保護人類、動物和/或物體免受沖擊(如外部施加力)的損傷/損害的能量吸收沖擊泡沫系統(tǒng)。關(guān)于沖擊保護泡沫在緩沖應(yīng)用(和任選地包裝應(yīng)用)中的使用，泡沫材料通常被設(shè)計成經(jīng)受低到中等的壓縮應(yīng)力。泡沫可被設(shè)計成使得在這些條件下，由于在使用期間施加的壓縮應(yīng)力，在泡沫中誘導的應(yīng)變在泡沫的彈性極限內(nèi)。在彈性極限內(nèi)，誘導的應(yīng)變(即泡沫的壓縮)可與施加的壓縮應(yīng)力大致成比例。因而，使應(yīng)力加倍可誘導大致加倍的應(yīng)變。當去除壓縮力時，在其彈性極限內(nèi)被壓縮的泡沫可返回到與壓縮泡沫所需的能量大致相同的量。這可允許泡沫吸收來自特定層級沖擊的能量，例如在沒有使泡沫永久變形或顯著遞減其能力的情況下，以緩沖進一步的沖擊事件。

沖擊保護泡沫可在近乎恒定的速率下持續(xù)吸收能量，因為它被壓縮到其原始厚度的一部分。多孔聚合物的行為可為使得誘導應(yīng)變所需的壓縮應(yīng)力可近乎成直線地增加直到彈性極限，例如，增加到原始泡沫厚度的約3％至10％的應(yīng)變。在超過彈性極限之后，壓縮應(yīng)力可趨于幾乎保持恒定最多約20％至30％應(yīng)變，并且接著在更多應(yīng)變被誘導到泡沫時顯著增加。如果壓縮應(yīng)力保持恒定接近于較高應(yīng)變，如40％至60％的應(yīng)變或更大，那么這將是更期望的。這將既延長在其內(nèi)發(fā)生減速的時間(例如，通過在壓縮多孔聚合物至較高應(yīng)變所需的較長時間段內(nèi)分配能量)且又減低最大減速，因為當多孔聚合物被壓縮時，能量被更均勻地吸收。舉例來說，該類型的多孔聚合物可適用于在低溫下尋求良好的減震級的運動或保護設(shè)備。

對于沖擊保護泡沫，實施例涉及疏水性和親水性主鏈的組合，其為最終聚氨基甲酸酯泡沫/聚合物提供在寬溫度范圍下的良好的沖擊性能。聚氨基甲酸酯聚合物含有氨基甲酸酯部分，并且由至少包括異氰酸酯組分和異氰酸酯反應(yīng)性組分的起始材料制造。異氰酸酯組分包括至少一種異氰酸酯(例如，聚異氰酸酯和/或異氰酸酯封端的預(yù)聚物)。異氰酸酯反應(yīng)性組分包括至少一種多元醇組分。異氰酸酯反應(yīng)性組分可包括其它活性氫化合物，如多元胺?？砂ㄈ芜x的添加劑組分，其包括至少一種任選的添加劑(如發(fā)泡劑、催化劑、固化劑、增鏈劑、阻燃性、填料、穩(wěn)定劑、表面活性劑、增塑劑、沸石和/或改性所得最終聚氨基甲酸酯產(chǎn)品的特性的其它添加劑)。

沖擊保護泡沫的特性

沖擊保護泡沫可滿足標準en1621的要求，對于其示例性用途包括用于摩托車駕駛員和軍事用途的技術(shù)服裝。標準en1621可被稱為摩托車駕駛員抗機械沖擊的防護工作服標準。部分1(即，en1621-1)涉及用于沖擊保護器的要求和測試方法。en1621-1測試的原理是評估在騎摩托車時穿戴在四肢關(guān)節(jié)上的護甲的保護品質(zhì)，并且在測試沖擊期間測量通過樣品傳播的力。力越低，產(chǎn)品被認為越保護。為了通過標準，平均最大傳播力必須低于35kn，且沒有單個值應(yīng)超過50kn。該標準包括附加的測試，以評估在高溫和低溫環(huán)境下以及在儲存于潮濕條件下之后的性能。部分2(即，en1621-2)涉及專門用于背部保護器型沖擊保護器的要求和測試方法，并使用與en1621-1類似的方法。

根據(jù)實施例，沖擊保護泡沫即使在低溫下也具有良好的減震特性，以便在較高和較低溫度下均可使用。實施例的沖擊保護泡沫展示低于35kn的傳播力，其通過根據(jù)en1621-1的沖擊試驗來測量，例如在不同的溫度下和在潮濕老化之后。用于通過en1621-1測試的規(guī)則是，對于4.3m/s的沖擊速度和50j的沖擊能量(特定形狀的5kg重量造成保持在特定形狀的砧座上的裝置沖擊，以使得沖擊能量為50j)，傳播的峰值載荷小于35kn。en1621-1可在室溫(例如，23℃的溫度)下執(zhí)行。根據(jù)en1621-1標準，1級<35kn且2級<20kn，而2級表示優(yōu)于1級的改進的性能。1級和2級的表征可按基于個樣品(例如，三個樣品)，而每個樣品必須符合表征水平。

即使在水解之后，實施例的沖擊保護泡沫能夠在-10℃到40℃的溫度范圍內(nèi)以小于35kn的良好的能量耗散速率傳遞高沖擊保護。而水解被定義為在測試前調(diào)節(jié)，其包括將制品在70±2℃和大于96％的相對濕度下暴露于72小時，并且其后在23℃下暴露24小時。這將基于性能而對保護板進行分類，其中通常值越小表示材料在沖擊下的性能越好。根據(jù)示例性實施例，沖擊保護泡沫的能量耗散在-10℃下小于20.0kn(例如，對于每個測試的樣品的2級)和/或在-10℃下小于14.5kn(例如，對于每個測試的樣品)。沖擊保護泡沫的能量耗散在40℃下還可小于25.0kn(例如，對于每個測試的樣品)。沖擊保護泡沫在水解之后的能量耗散可小于31.0kn和/或小于30.2kn(對于每個測試樣品)。因此，在沖擊保護泡沫中的聚氨基甲酸酯聚合物能夠在潮濕老化之后在溫條件(如40℃)下和在冷條件(如-10℃)下提供改善的沖擊性能，同時仍然對最終用戶維持高水平的舒適度。

沖擊保護泡沫可為以相對低的異氰酸酯指數(shù)形成且具有相對低的含水量的粘彈性、低回彈性和/或低密度聚氨基甲酸酯泡沫。舉例來說，用于形成泡沫的調(diào)配物可包括水，例如，以異氰酸酯反應(yīng)性組分的總重量計，以小于1wt％和/或小于0.5wt％的量。所謂粘彈性和低回彈性意指泡沫制品的鋼球回跳(如由astmd3574h所測量的)小于20％。在示例性實施例中，鋼球回跳在23℃和-10℃兩者下小于20％和/或15％或更低。此外，為了在聚氨基甲酸酯泡沫中獲得粘彈性狀態(tài)，一種可能的方法是通過使用較低分子量的多元醇與較低的異氰酸酯指數(shù)結(jié)合使位移玻璃化轉(zhuǎn)變溫度更接近于室溫。然而，低的異氰酸酯指數(shù)可導致具有差的耐疲勞性的泡沫，這將不適合于用于沖擊保護泡沫制品。為了補償差的耐疲勞性，行業(yè)趨勢一直是提高所得泡沫的密度，這對用于尋求較輕重量解決方案的沖擊保護泡沫制品中是不太了解的。示例性實施例涉及組合粘彈性、低回彈性和低密度的替代物，并且包括使用親水性多元醇組分和疏水性多元醇組分。

動態(tài)機械熱分析(dmta)可用于確定沖擊保護泡沫在大溫度范圍內(nèi)的粘彈特性。舉例來說，dmta可用于測量tanδ、玻璃化轉(zhuǎn)變溫度和儲存模量。其中tanδ是熱量形式耗散的能量與材料中儲存的最大能量的比率的量度。因此，在以熱量形式耗散的能量接近儲存的能量的溫度下(例如，在每次達到玻璃-橡膠相變溫度時)，tanδ增加到峰值(即，沿tanδ曲線圖上升峰的最上方尖端)。儲存模量測量儲存的能量(相對于耗散的)，其表示聚合物的彈性部分?？捎^察到在寬溫度范圍內(nèi)的最佳保護作為在大范圍溫度下顯示高值的寬曲線，例如參見圖1，關(guān)于工作實例3和4的寬峰與比較實例b和c的相對窄的峰相比較。

沖擊保護泡沫在23℃和-10℃兩者下具有相對低的硬度。具體地說，對于沖擊保護泡沫，肖氏a級硬度在23℃和-10℃兩者下小于55。舉例來說，肖氏a級硬度在23℃和-10℃兩者下可小于55和/或20至50，而仍然呈現(xiàn)在-10℃至40℃的溫度范圍內(nèi)能量耗散速率小于35kn。聚氨基甲酸酯泡沫的密度可小于600g/l，例如200g/l到550g/l、300g/l到520g/l、400g/l到500g/l，和/或450g/l到500g/l。

沖擊保護泡沫在暴露于70℃下24小時和100％相對濕度環(huán)境之后可呈現(xiàn)相對低的平均吸收率/吸水量。舉例來說，平均吸水率/吸水量測量為在樣品暴露于70℃下100％濕度環(huán)境24小時的延長的時間段之后的重量變化％。舉例來說，沖擊保護泡沫制品的吸水率小于5.0％、小于4.0％和/或小于3.7％，其測量為在暴露于70℃下100％相對濕度24小時的時段之后重量變化％(即，[在初始重量和暴露之后的重量之間的差異]/[初始重量])。

沖擊防止泡沫可為自撐式制品和/或嵌入在于非剛性材料/服裝內(nèi)以用作沖擊吸收構(gòu)件。沖擊防止泡沫可在無額外的剛性構(gòu)件的情況下使用，該剛性構(gòu)件具有將沖擊力在較大面積內(nèi)擴散的目的。具體地說，如果與人體接觸，那么剛性構(gòu)件趨于不靈活且不舒適。舉例來說，需要保護的身體的脆弱區(qū)域(如肘部和膝蓋)，其經(jīng)受幾何形狀上的顯著變化和匹配用于載荷擴散的剛性形狀的嘗試可失效。

沖擊保護泡沫的形成

在沖擊保護泡沫中的聚氨基甲酸酯聚合物為異氰酸酯組分和異氰酸酯反應(yīng)性組分的反應(yīng)產(chǎn)物。

異氰酸酯組分包括至少一種異氰酸酯。示例性異氰酸酯包括二苯基甲烷二異氰酸酯(mdi)、甲苯二異氰酸酯(tdi)、間亞苯基二異氰酸酯、對亞苯基二異氰酸酯(ppdi)、萘二異氰酸酯(ndi)、異佛爾酮二異氰酸酯(ipdi)、六亞甲基二異氰酸酯(hdi)以及其各種異構(gòu)體和/或衍生物。使用其2,4'-、2,2'-和4,4'-異構(gòu)體中的至少一種，mdi可具有聚合物、共聚物、混合物或改性的聚合物形式。示例性mdi產(chǎn)品可從陶氏化學公司(thedowchemicalcompany)以商品名稱isonate、papi以及voranate購得。使用其2,4和2,6-異構(gòu)體中的至少一種，tdi可具有聚合物、共聚物、混合物或改性的聚合物形式。示范性tdi產(chǎn)品可從陶氏化學公司以商品名稱voranate購得。異氰酸酯的平均官能度可為2.8到3.2(例如2.2到2.9等)。異氰酸酯可為自由異氰酸酯基含量(即，nco含量)為15wt％到35wt％(例如，20wt％到30wt％和/或20wt％到25wt％)的預(yù)聚物。

由于用于制備泡沫制品的工藝的差異，所以在可期望的異氰酸酯組分中存在差異。甲苯二異氰酸酯(“tdi”)可用于制備板材泡沫。二苯基甲烷二異氰酸酯(“mdi”)可用于模制的泡沫。舉例來說，mdi可用于其中采用“兩次-噴射”工藝的某些特殊應(yīng)用。在該類型的工藝中，固體mdi或改性的(液體)mdi與至少一種多元醇預(yù)反應(yīng)以形成預(yù)聚物(即，異氰酸酯封端的聚氨基甲酸酯預(yù)聚物)。所得預(yù)聚物可為穩(wěn)定的，如在室溫下的液體。mdi預(yù)聚物已示出為使能改善彈性體特性。接著可將預(yù)聚物在隨后的步驟中與額外的多元醇(或其它活性氫)和/或添加劑如發(fā)泡劑和/或交聯(lián)劑反應(yīng)，以形成聚氨基甲酸酯泡沫。

異氰酸酯組分可為具有高平均自由nco(即，異氰酸酯部分)含量的mdi預(yù)聚物。舉例來說，異氰酸酯組分包括平均nco含量為15wt％到35wt％的基于異氰酸酯封端的mdi的預(yù)聚物。

異氰酸酯反應(yīng)性組分包括以異氰酸酯反應(yīng)性組分的總重量計20wt％到80wt％的疏水性多元醇組分和20wt％到80wt％的親水性多元醇組分。舉例來說，疏水性多元醇組分以異氰酸酯反應(yīng)性組分的總重量計可占30wt％到70wt％、35wt％到60wt％、40wt％到50wt％和/或42wt％到48wt％。親水性多元醇組分以異氰酸酯反應(yīng)性組分的總重量計可占30wt％到70wt％、40wt％到65wt％、45wt％到60wt％和/或48wt％到55wt％。親水性多元醇組分可以比疏水性多元醇組分較大的量存在。異氰酸酯反應(yīng)性組分可任選地包括添加劑組分，其占異氰酸酯反應(yīng)性組分的總重量的0.1wt％到15wt％。添加劑組分可包括一種或多種催化劑、一種或多種擴鏈劑、一種或多種交聯(lián)劑、一種或多種表面活性劑和/或一種或多種發(fā)泡劑。

疏水性多元醇組分至少包括天然油疏水性多元醇。天然油疏水性多元醇可占異氰酸酯反應(yīng)性組分的總重量的20wt％到80wt％、30wt％到60wt％、35wt％到50wt％和/或35wt％到40wt％。舉例來說，天然油疏水性多元醇可為10個碳原子或更多的脂肪族羧酸的二-和/或三-甘油酯，例如羥基取代的脂肪族羧酸的甘油三酯。實例為蓖麻油，其為獲自蓖麻種子/植物的植物油。在蓖麻油中大部分脂肪酸可為蓖麻油酸酯/蓖麻油酸(即，12-羥基-9-順-十八碳烯酸)，其可被稱作在第十二碳處具有羥基官能團的單不飽和的18-碳脂肪酸。該官能團導致蓖麻油酸(和蓖麻油)是極性的，例如對于高度精制和干燥的蓖麻油，具有相對高的介電常數(shù)(4.7)的極性電介質(zhì)。示例性蓖麻油可包括至少85wt％的蓖麻油酸(12-羥基油酸)和少量的亞油酸、油酸、硬脂酸、棕櫚酸、二羥基硬脂酸、次亞麻油酸、花生酸和/或水。蓖麻油可具有約2.64的真實羥基官能度和約342的當量重量。蓖麻油可為改性的或未改性的，例如改性的蓖麻油可含有添加劑如甲醛或聚酯多元醇。

除了天然油疏水性多元醇如蓖麻油之外，疏水性多元醇組分可包括(一種或多種)附加的疏水性多元醇。舉例來說，疏水性多元醇組分可包括另一種天然油多元醇、天然油衍生的多元醇、疏水性聚酯多元醇和/或疏水性聚醚多元醇。舉例來說，疏水性多元醇組分以異氰酸酯反應(yīng)性組分的總重量計可包括疏水性聚醚多元醇的1wt％到30wt％、1wt％到25wt％、1wt％到20wt％、1wt％到15wt％、1wt％到10wt％、1wt％到7wt％和/或3wt％到7wt％。疏水性聚醚多元醇可為具有小于700g/mol、小于600g/mol和/或小于500g/mol的數(shù)均分子量的聚氧丙烯或聚氧丙烯/聚氧乙烯二醇或三醇。

親水性多元醇組分包括至少一種高分子量和高伯羥基含量的親水性聚醚多元醇。其中，高分子量和高伯羥基含量的親水性聚醚多元醇可占異氰酸酯反應(yīng)性組分的總重量的20wt％到80wt％、30wt％到60wt％、35wt％到50wt％和/或35wt％到40wt％。蓖麻油與高分子量和高伯羥基含量的親水性聚醚多元醇的重量比可為0.90:1.10到1.10:0.90和/或0.95:1.05到1.05:0.95(例如，以便具有約1:1的重量比)。組合的蓖麻油與高分子量和高伯羥基含量的親水性聚醚多元醇可占異氰酸酯反應(yīng)性組分的總重量的至少70wt％，例如70wt％到90wt％、70wt％到85wt％、70wt％到80wt％和/或72wt％到80wt％。

高分子量和高伯羥基含量的親水性聚醚多元醇的數(shù)均分子量為3000g/mol到10,000g/mol，例如3000g/mol到8000g/mol、3200g/mol到6000g/mol、3500g/mol到5500g/mol、4000g/mol到5000g/mol和/或4200g/mol到4700g/mol。親水性聚醚多元醇的伯羥基含量為至少50wt％和/或至少70wt％(以親水性聚醚多元醇中的總羥基含量計)，例如至少75wt％、80wt％到95wt％和/或80wt％到90wt％。高分子量和高伯羥基含量的親水性聚醚多元醇可為聚氧丙烯或聚氧丙烯/聚氧乙烯多元醇(例如，如聚氧乙烯封端聚氧丙烯/聚氧乙烯多元醇)。舉例來說，高分子量和高伯羥基含量的親水性聚醚多元醇的平均標稱羥基官能度可為2到6(例如，可為二醇或三醇)。

除了高分子量和高伯羥基含量的親水性聚醚多元醇之外，親水性多元醇組分可包括(一種或多種)附加的多元醇，例如，親水性聚酯多元醇、親水性聚醚多元醇和/或不是疏水性多元醇的聚醚多元醇。舉例來說，親水性多元醇組分可僅包括高分子量(至少3000g/mol的分子量)的聚醚多元醇。舉例來說，親水性聚醚多元醇組分可按異氰酸酯反應(yīng)性組分的總重量計包括高分子量聚醚多元醇的1wt％到30wt％、1wt％到25wt％、1wt％到20wt％、1wt％到15wt％、1wt％到10wt％、1wt％到7wt％和/或3wt％到7wt％。高分子量聚醚多元醇的數(shù)均分子量可為3000g/mol到10,000g/mol，例如3000g/mol到8000g/mol、3500g/mol到6000g/mol、4000g/mol到5500g/mol、4500g/mol到5500g/mol和/或4750g/mol到5250g/mol。高分子量聚醚多元醇可為聚氧丙烯/聚氧乙烯多元醇，如聚氧乙烯封端聚氧丙烯/聚氧乙烯多元醇。舉例來說，高分子量聚醚多元醇的平均標稱羥基官能度可為2到6(例如，可為二醇或三醇)。

異氰酸酯反應(yīng)性組分可在50到120(例如，50到120、70到100、70到90等)的異氰酸酯指數(shù)下與異氰酸酯組分反應(yīng)，以形成聚氨基甲酸酯泡沫/聚合物。異氰酸酯指數(shù)測量為用于形成聚氨基甲酸酯泡沫/聚合物的反應(yīng)混合物中的異氰酸酯的當量除以反應(yīng)混合物中的含有異氰酸酯反應(yīng)性氫的材料的總當量乘以100。以另一方式考慮，異氰酸酯指數(shù)為存在于反應(yīng)混合物中的異氰酸酯基與異氰酸酯反應(yīng)性氫原子的比率，給定為百分比。

任選的添加劑組分可全部添加到異氰酸酯反應(yīng)性組分、部分添加到異氰酸酯反應(yīng)性組分且部分添加到異氰酸酯組分，和/或可從異氰酸酯反應(yīng)性組分和異氰酸酯組分獨立地提供。

任選的添加劑組分可包括有包括至少一種催化劑的任選的催化劑組分。舉例來說，添加劑組分可包括膠凝催化劑、發(fā)泡催化劑以及錫和/或胺類催化劑中的每個。舉例來說，催化劑組分可占異氰酸酯反應(yīng)性組分的總重量的小于5wt％。示例性催化劑包括叔胺、由仲胺形成的曼尼希堿(mannichbases)、含氮堿、堿金屬氫氧化物、堿酚鹽、堿金屬醇化物、六氫噻嗪和有機金屬化合物。包括的固化劑可為雙官能有機二胺化合物(如甲苯類二胺、苯基類二胺、烷基類二苯胺、聚醚類二胺或異佛爾酮類二胺)或三官能有機二胺化合物(如苯基類三胺、烷基類三胺或丙烯類三胺)。

任選的增鏈劑組分可包括增鏈劑，例如該增鏈劑每分子具有兩個異氰酸酯反應(yīng)性基團并且每異氰酸酯反應(yīng)性基團可具有小于400的當量重量。示例性增鏈劑包括1,4-丁二醇(“丁二醇”或“bdo”)、乙二醇以及二甘醇。如果包括在內(nèi)，那么增鏈劑組分可以異氰酸酯反應(yīng)性組分的總重量計以0.1wt％到5wt％的量存在。任選的交聯(lián)劑組分可包括至少一種以下交聯(lián)劑，其具有每分子三個或超過三個異氰酸酯反應(yīng)性基團并且每異氰酸酯反應(yīng)性基團的當量小于400。舉例來說，交聯(lián)劑可包括每分子3到8個(例如3或4個)伯羥基、伯胺基或仲胺基，并且其平均當量可為30到約300。如果包括在內(nèi)，那么交聯(lián)劑組分可以異氰酸酯反應(yīng)性組分的總重量計以0.1wt％到5wt％的量存在。

任選的添加劑組分可不包括任何開孔劑。舉例來說，通常，為了減低和/或防止在泡沫中收縮的可能性，將開孔劑添加到成泡混合物。但是由開孔劑形成的所得泡沫可具有粗的孔結(jié)構(gòu)和/或粗糙的外表面。此類粗的結(jié)構(gòu)和粗糙表面與客戶對沖擊保護泡沫的期望沖突，其中具有更平滑表面的細小孔結(jié)構(gòu)被認為提供更好的舒適度。

各種其它添加劑，例如本領(lǐng)域的技術(shù)人員已知的那些添加劑可包括于任選的添加劑組分中。舉例來說，可使用填料，如無機和/或有機填料、著色劑、水結(jié)合劑、表面活性物質(zhì)、增量劑和/或增塑劑。染料和/或顏料(如二氧化鈦和/或碳黑)可包括于任選的添加劑組分中以賦予聚氨基甲酸酯彈性體顏色特性。顏料可呈固體形式或固體可預(yù)分散于多元醇載體中。強化劑(例如片狀或磨碎玻璃和/或煙霧狀二氧化硅)可用于賦予某些特性。其它添加劑包括例如uv穩(wěn)定劑、抗氧化劑、脫氣劑和粘著促進劑，其可根據(jù)聚氨基甲酸酯彈性體的期望特征而獨立地使用。

一旦混合異氰酸酯組分和異氰酸酯反應(yīng)性組分，所得反應(yīng)混合物就固化以形成聚氨基甲酸酯聚合物?；跓崴苄运芰暇郯被姿狨?tpu)的聚合物包括由硬和軟鏈段組成的多嵌段共聚物。tpu彈性體可以由軟鏈段與硬鏈段的相分離而獲得其強度。硬鏈段可包括異氰酸酯和增鏈劑組分的組合，并且tpu的其余部分是“軟鏈段”。

聚氨基甲酸酯泡沫可根據(jù)其制造方法分成兩種類型。模制泡沫通過使形成聚氨基甲酸酯的組分在封閉式模具中反應(yīng)以產(chǎn)生具有預(yù)定形狀的泡沫來制備。板材泡沫通過準許泡沫組分抗自身重量自由提高來制備。

舉例來說，聚氨基甲酸酯聚合物可通過傾倒或注入應(yīng)用來形成，其中在表面上(例如，在加熱的模具的表面上或可以避免使用模具)組合異氰酸酯組分和異氰酸酯反應(yīng)性組分。如果使用模具，那么聚氨基甲酸酯制品可形成包括聚氨基甲酸酯聚合物/泡沫作為單層(例如，且不包括任何其它聚氨基甲酸酯層)的特定形狀。如果在傾倒或注入應(yīng)用期間不使用模具，那么有可能將所得聚氨基甲酸酯制品切割和/或成形為特定形狀(例如，在冷卻之后)。傾倒或注入應(yīng)用可在傳送機裝置上，例如以連續(xù)方式進行。

模制的粘彈性聚氨基甲酸酯泡沫可形成于開模工藝或閉模工藝中。在開模工藝中，兩種反應(yīng)性組分混合并且傾入到敞開式模具中且良好地分散到模具表面上。然后模具封閉或保持敞開且允許混合物膨脹和固化。在閉模工藝的情況下，將混合的組分通過注入點注入到封閉式模具中，因此發(fā)泡體必須在模具內(nèi)流動良好。在兩種情況下，脫模劑可通過以下施加，噴涂或刷拭到模具表面上，包括在泡沫注入之前的蓋(10秒和1分鐘之間，這取決于工藝條件)，以降低和/或防止泡沫粘在模具的可能性和在無表面和/或次表面缺陷(如針孔、空隙、局部收縮、氣泡、水泡、表皮脫皮)的情況下得到泡沫表皮，這對于應(yīng)用可為不利的，無論是為了審美還是舒適的原因。

除非另外指明，否則所有份數(shù)和百分比均以重量計。除非另外規(guī)定，否則所有分子量都以數(shù)均分子量計。

實例

使用以下材料：

多元醇

蓖麻油植物衍生的疏水性多元醇，其包括大部分蓖麻油酸(可從歐寶迪博利公司(alberdingkboley)購得)。

多元醇a親水性多元醇，即丙三醇引發(fā)的聚氧乙烯封端聚氧丙烯聚氧乙烯三醇，其具有約4500的平均分子量，聚氧乙烯百分比大約90％、最終初級oh大約80％至90％，且oh數(shù)目約37mgkoh/g(可以voranol^tm1447從陶氏化學公司購得)。

多元醇b多元醇，即聚氧乙烯封端聚氧丙烯聚氧丙烯聚氧乙烯三醇的多元醇，其具有約5000g/mol的平均分子量(可以voranol^tmcp4711從陶氏化學公司購得)。

多元醇c疏水性多元醇，即環(huán)氧乙烷封端聚氧丙烯/聚氧乙烯三醇，其具有約450g/mol的平均分子量(可以voranol^tmcp450從陶氏化學公司(購得)。

比較多元醇d包括各種多元醇的多元醇摻合物。摻合物包括voranol^tmcp1421(約33wt％)、voranol^tmcp260(約10wt％)、voranol^tmpp3039(約27wt％)和voralux^tmhl400(約30wt％))各自可從陶氏化學公司購得。重量百分比以比較多元醇d的總重量計。

比較多元醇e共聚物多元醇(可從陶氏化學公司購得)。

預(yù)聚物

specflex^tmne371基于mdi的預(yù)聚物，其具有28.8wt％到30.8wt％的平均nco含量(可從陶氏化學公司購得)

voralast^tmge143基于mdi的預(yù)聚物，其具有17.9wt％到18.9wt％的平均nco含量(可從陶氏化學公司購得)

添加劑

催化劑1三亞乙基二胺的33％的丙二醇溶液的催化劑(以33lv可從空氣產(chǎn)品和化學品公司(airproducts&chemicals)購得)。

催化劑2催化劑(以33lb可從空氣產(chǎn)品&化學品公司(airproducts&chemicals)購得))。

催化劑370％的雙(2二甲基氨基乙基)醚和30％的二丙二醇的催化劑(以niax^tma-l可從邁圖公司(momentive)購得)。

催化劑4發(fā)泡催化劑，其包括二甲基乙醇胺，也被稱作dmea(可從西格瑪奧德里奇公司(sigmaaldrich)購得)。

催化劑5錫催化劑(以formrez^tmul-38可從邁圖公司(momentive)購得)。

丁二醇1,4-丁二醇的增鏈劑(西格瑪-奧德里奇公司(sigma-aldrich))。

deoa二乙醇胺的交聯(lián)劑(可從西格瑪-奧德里奇公司購得)。

丙三醇丙三醇的交聯(lián)劑(可從西格瑪-奧德里奇公司購得)。

meg單乙二醇的增鏈劑(可從陶氏化學公司購得)。

表面活性劑硅氧烷表面活性劑(可以b8715lf2從贏創(chuàng)工業(yè)(evonikindustries)購得)。

參考表1，首先根據(jù)以下表1中的配方制備包括多元醇和添加劑的異氰酸酯反應(yīng)性組分。具體地說，化合物摻合30分鐘，如由本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將理解的。

表1

使用以上表1中的異氰酸酯反應(yīng)性形式制備工作實例3、工作實例4、比較實例b和比較實例c。

具體地說，工作實例3通過在約94的異氰酸酯指數(shù)下使約100重量份(約120克)的工作實例1與約67重量份(約80克)的voralast^tmge143iso反應(yīng)來制備。工作實例4通過在約88的異氰酸酯指數(shù)下使約100重量份(約117克)的工作實例2與約71重量份(約83克)的voralast^tmge143iso反應(yīng)來制備。

比較實例b通過在約80的異氰酸酯指數(shù)下使約100重量份(約142克)的比較實例a與約41份(約58克)的specflex^tmne371iso反應(yīng)來制備。比較實例c通過在約82的異氰酸酯指數(shù)下使約100重量份(約119克)的比較實例a與約68份(約81克)的voralast^tmge143iso反應(yīng)來制備。所得測試板(具有200mm×200mm×10mm的尺寸)具有約480g/l的模制密度，并且在各種指數(shù)(j＝82÷100)下使用低壓傾倒機器制備。

參考表2，工作實例3和4以及比較實例b和c在使用標準en1621-1下對沖擊性能進行評價。在潮濕老化之后的沖擊在室溫下在水解(在70±2℃和>96％相對濕度下水解72小時，在測試之前在23℃的調(diào)節(jié)下水解24小時)之后測量。

表2

根據(jù)上表，顯而易見的是，工作實例3和4適用于沖擊保護器的生產(chǎn)。具體地說，在-10℃下，工作實例3和4展示出改善的性能。

參考表3，評價工作實例3和4以及比較實例b和c中的每個的三個單獨試樣的吸水率。

表3

參考以上表3，平均吸收的水通過測量吸水量來確定。具體地說，吸水率通過稱重50mm×50mm樣品并且接著將該樣品放入具有在底部處水層的氣密容器來測量。然后，樣品由支架保持在水之外，但流過容器空氣并不受限。然后將容器密封并加熱到70℃，持續(xù)24小時，這將樣品暴露于100％濕度環(huán)境中延長的時間段。然后將樣品從容器中取出并且立即放入氣密袋中，氣密袋是密封的并冷卻到23℃(時間取決于樣品的密度和大小，其中致密樣品冷卻到23℃花費的時間最長，通常為4至6小時，直到整個樣品為23℃)。該工藝并不干燥該樣品，但將其冷卻到環(huán)境溫度。然后再次稱重樣品，并且由重量中的差異計算吸水率的百分比。對于工作實例3且4以及比較實例b和c中的每個，該工藝用于測試三個單獨的50mm×50mm樣品。平均吸收的水為使用三個單獨50mm×50mm樣品的結(jié)果所計算的平均吸水率。

參考以下表4，評價工作實例3和4以及比較實例b和c在23℃和-10℃兩者下的硬度和鋼球回跳。硬度根據(jù)din53543測量。鋼球回跳根據(jù)astmd3574h測量。然而鋼球回跳為用于測量柔性聚氨基甲酸酯泡沫的表面回彈性的測試過程。測試涉及從預(yù)定高度丟棄已知質(zhì)量的鋼珠球到泡沫樣品上。由鋼球達到的表達為原始下落高度的百分比的回跳高度為鋼球回跳回彈性值。

表4

參考以上表4，以上示出在冷條件中工作實例3和4關(guān)于硬度和鋼球回跳的益處。舉例來說，比較實例b和c在-10℃下是相對剛性且無彈性的。相比之下，工作實例3和4特征在于靈活性，這可意味著用于最終用戶的舒適度。關(guān)于鋼球回跳測試，工作實例3和4展示出以有效方式耗散能量的能力(值越小，能量耗散越好)。

參看圖1和2，tanδ和儲存模量分別在示出的曲線中表示。tanδ描述材料耗散能量的能力。儲存模量為在聚合物基質(zhì)中硬鏈段含量的直接表達(值越高，在特定溫度下硬鏈段的含量越高)，且可與在特定溫度下材料的最終硬度直接地相關(guān)。硬度越高，可由最終用戶實現(xiàn)的不適越多。

如圖1中所示，實現(xiàn)材料的不同玻璃化轉(zhuǎn)變溫度范圍(在曲線中示出的峰tg)。舉例來說，工作實例3和4實現(xiàn)較寬峰(且兩種峰指示工作實例4的分離相形態(tài))，因此材料能夠在寬的溫度范圍中執(zhí)行。如圖2中所示，工作實例3和4實現(xiàn)比比較實例b和c較低的硬鏈段(硬度越低，靈活性越高)，特別是在低于10℃的溫度下。

參照圖1且圖2，dmta分析通過使用配備有液氮冷卻系統(tǒng)(lncs)的ta儀器dmaq800來執(zhí)行拉伸變形。試樣通過從原始材料的表面去除1.4mm至1.7mm的厚層，并且接著將其切割成25mm×7mm的矩形幾何形狀來制備。實驗條件包括：在-70℃下的等溫溫度持續(xù)2分鐘；溫度以2℃/min從-70℃勻變到100℃；頻率1赫茲(hz)，預(yù)載0.01牛頓(n)；應(yīng)變15微米(μm)，力軌道125％；計量器距離大約20mm；且冷卻劑為液氮。