專利名稱：軟泡沫體的生產(chǎn)方法
通過有機多異氰酸酯如甲苯二異氰酸酯(TDI)或二苯甲烷二異氰酸酯(MDI)與聚醚多元醇在發(fā)泡劑存在下反應來生產(chǎn)聚氨酯軟泡沫體的方法是很成熟的。所述聚醚通常是從環(huán)氧丙烷衍生出的聚氧亞丙基多元醇或從環(huán)氧丙烷和環(huán)氧乙烷的各種組合衍生出的聚(氧亞丙基-氧亞/乙基)多元醇。其中氧亞乙基基團構(gòu)成總氧亞烷基鏈段次要部分的、以環(huán)氧乙烷封端的聚氧亞丙基多元醇是特別重要的，因為它們對異氰酸酯具有提高了的反應活性。
氧亞乙基含量較高，例如50％(重量)或更高的多元醇常常用作輔助添加劑以確保泡沫體具有開孔結(jié)構(gòu)。但是，這些聚醚不能以很高的濃度與通常的異氰酸酯一起使用，因為此時它們不是具有開孔效果，而是導致閉孔泡沫體。
現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，如果用純的4，4′-MDI或其衍生物作為多異氰酸酯的話，就可從含有高濃度的具有高氧亞乙基含量的多元醇的配方成功地制得具有有價值的性能的軟泡沫體。
因此，本發(fā)明提供一種制備軟聚氨酯泡沫體的方法使NCO值為5-10％(重量)的預聚物，即由含有至少85％，較好至少90％，更好至少95％(重量)4，4′-二苯甲烷二異氰酸酯或其變種的過量多異氰酸酯與平均名義羥基官能度為2.5-3.5，平均羥基當量重量為1000-3000，以及氧亞乙基含量為50-85％(重量)的多元醇反應而得到的反應產(chǎn)物與水反應，水的用量按每100重量份預聚物計為至少20重量份。
本發(fā)明方法中所用的多異氰酸酯組分主要包括純的4，4′-二苯甲烷二異氰酸酯或這種二異氰酸酯與一種或多種其它有機多異氰酸酯，尤其其它二苯甲烷二異氰酸酯異構(gòu)體，例如2，4′-異構(gòu)體的混合物，任選地結(jié)合有2，2′-異構(gòu)體。該多異氰酸酯組分也可以是一種由含有至少85％(重量)4，4′-二苯甲烷二異氰酸酯的多異氰酸酯組合物衍生出的MDI變種。MDI變種在本技術(shù)中是眾所周知的，對于可按照本發(fā)明使用的，特別包括通過將uretonimine和/或碳化二亞胺基團引入到所述多異氰酸酯組合物中和/或通過使這種組合物與一種或多種多元醇反應而得到的液體產(chǎn)物。較好是，該多異氰酸酯的官能度為2.05或更小，最好為2.00，而且最好是4，4′-MDI。
為了得到2.5-3.5的平均名義羥基官能度，可以使用名義羥基官能度為3的多元醇，或者平均名義羥基官能度為2-6的多元醇混合物，只要該混合物的官能度在2.5-3.5范圍以上就行。
所述多元醇是一種聚氧亞烷基多元醇，較好是一種聚(氧亞乙基-氧亞丙基)多元醇，且應具有所要求的官能度、當量重量和氧亞乙基含量。這樣的多元醇在本技術(shù)中是已知的，可按傳統(tǒng)方法通過使環(huán)氧乙烷和環(huán)氧丙烷同時和/或依次以任何順序與一種含有2-6個活潑氫原子的引發(fā)劑如水、多元醇、羥基胺和多胺、或這些引發(fā)劑的混合物反應制得。
“平均名義羥基官能度”這一術(shù)語在此用來表示多元醇組合物的平均官能度(每個分子中的羥基數(shù))，其中假設(shè)這里所存在的聚氧亞烷基多元醇的平均官能度與其制備時所用的引發(fā)劑的平均官能度(每個分子中活潑氫原子的數(shù)目)相等，雖然實際上由于某種程度的端部不飽和而往往略微小些。較好是，該多元醇組合物的平均名義羥基官能度為3。數(shù)均當量重量較好是1000-2000。最好的多元醇，其名義羥基官能度為3，平均羥基當量重量為1200-1600。
如果希望的話，聚氧亞烷基多元醇(或當使用這類多元醇的混合物時，一種或多種聚氧亞烷基多元醇)可以含有分散的聚合物顆粒。這種聚合物改性的多元醇在先有技術(shù)中已有詳細敘述，而且包括由一種或多種乙烯單體，如丙烯腈和苯乙烯，在聚氧亞烷基多元醇中就地聚合或由一種多異氰酸酯和一種氨基-或羥基官能化合物，例如三乙醇胺，在聚氧亞烷基多元醇中就地反應而得到的產(chǎn)物。
所述的預聚物習慣上通過使多異氰酸酯和多元醇以能得到5-10％(重量)NCO值的相關(guān)量在較好為40-80℃的溫度下反應來制備。這樣制備的預聚物在環(huán)境條件下為液體。可以在如此制備的預聚物中添加少量(最多30％(重量))的MDI或其變種，只要按所用的所有多異氰酸酯計算的4，4′-MDI含量仍能保持在85％(重量)以上以及所添加的多異氰酸酯的平均異氰酸酯官能度小于2.2就行。
所述預聚物在25℃的粘度較好至多為10,000mPa·S。
該預聚物與水反應，水的用量為每100重量份預聚物至少用20重量份水，較好用20-500，最好用25-400重量份水。
發(fā)泡反應混合物可以含有一種或多種制備軟泡沫體中所用的添加劑。這類添加劑包括催化劑，如叔胺和錫化合物，表面活性劑和泡沫穩(wěn)定劑，如硅氧烷-氧亞烷基共聚物和氧亞乙基/氧亞丙基共聚物，鏈增長劑，如低分子量二醇和二胺，交聯(lián)劑，如三乙醇胺，消毒劑，阻火劑，有機和無機填料，顏料，抑制所謂沸泡(boiling-foam)效應的試劑，如聚二甲基硅氧烷，以及內(nèi)脫模劑等。但是，有價值的軟泡沫體可以不用任何這些添加劑而制得。每100重量份預聚物除了加至多5重量份泡沫穩(wěn)定劑外，較好不加任何添加劑。最好是不使用任何添加劑。如果要使用的話，較好將這些添加劑與水進行預混合。
該反應體系可用來制備具有優(yōu)良性能的軟泡沫體，方法極其簡單。令人驚奇的是，這種預聚物的粘度低，在制造軟泡沫體時易于處理和加工，所制得的泡沫體具有理想的顏色(白色)和開孔結(jié)構(gòu)，容易壓癟，而且永久壓縮形變值低于20％(ASTM D 3574-77，Test D，干燥50％)，尤其不用表面活性劑時更是如此。用于制備預聚物的化學品的純度和單純性確保了由其制得的軟泡沫體只含最少量的可浸出物質(zhì)，這就使得這種泡沫體在需要與人體接觸的場合，如在醫(yī)藥和衛(wèi)生方面特別有用。
該泡沫體可以制成塊料，模制品等形式，用作減震材料、尿布、海棉、傷口敷料及塞頭等。
下列實例說明本發(fā)明但不限制本發(fā)明。實例中所有份額、百分數(shù)及比例均指重量。
下列材料術(shù)語用來說明實例中沒有說明的反應組分。
術(shù)語A2580是指Arcol 2580，是一種含有無規(guī)氧亞乙基和氧亞丙基鏈段的聚醚三醇，其中氧亞乙基含量為77％，分子量約為4000，可從Arco公司購得。Arcol是Arco公司的商標。
多異氰酸酯1是一種uretonimine改性的4，4′-MDI，其NCO含量為29.3％，官能度為2.12。
多異氰酸酯2含有約80％(重量)的4，4′-MDI，官能度為2.01。
DC-193是一種可從道康寧(D0W Corning)公司得到的硅氧烷表面活性劑。
實例1-3使70重量份A2580和30重量份4，4′-MDI反應制備一種預聚物。使該預聚物與表1中所列組分反應制備一種軟泡沫體。預聚物的NCO值為7.85％(重量)，粘度為6000mPa·S。
表1
該泡沫體泡孔細少，白色透明。實例3得到的泡沫體的密度為55Kg/M3(ISO 1855)；壓縮載荷撓度(40％)為4.1 KPa(ISO3386)，滯后損耗為23％(ISO 3386)。
實例4-11將多異氰酸酯和多元醇混合，讓其起反應，從而制備預聚物。然后讓預聚物與水(預聚物/水的重量比＝100/60)反應，以便制得軟泡沫體。詳見表2數(shù)據(jù)。
表2
多元醇14000MW，100％EO，名義官能度(f)＝3的多元醇。多元醇24000MW，75％EO-封端，f＝3，EO/PO多元醇。多元醇32500MW，75％EO 無規(guī)，f＝3，EO/PO多元醇。多元醇44000MW，75％EO 無規(guī)，f＝4，EO/PO多元醇。多元醇54000MW，75％EO 無規(guī)，f＝2，EO/PO多元醇。ISO14-4′-MDI/聚合的MDI為63/37(W/W)的共混物，f＝2.20。實例12使實例1中制備的預聚物與水反應(預聚物/水的重量比＝100/70)。所制得的泡沫體為白色軟泡沫體，密度為100Kg/M3，壓縮變定(ASTM D 3574-77，Test D，干燥50％)為12％，容易壓癟。
權(quán)利要求
1.一種制備聚氨酯軟泡沫體的方法，包括使一種NCO值為5-10％(重量)的預聚物，即由含有至少85％(重量)4，4′-二苯甲烷二異氰酸酯或其變種的過量多異氰酸酯與平均名義羥基官能度為2.5-3.5、平均羥基當量重量為1000-3000，以及氧亞乙基含量為50-85％(重量)的多元醇反應而得到的反應產(chǎn)物與水反應，水的用量按每100重量份預聚物計為至少20重量份。
2.按照權(quán)利要求1的方法，其中所述聚(氧亞乙基-氧亞烷基)多元醇是聚(氧亞乙基-氧亞丙基)多元醇。
3.按照權(quán)利要求1和2的方法，其中所述多元醇的名義羥基官能度為3，平均羥基當量重量為1200-1600。
4.按照權(quán)利要求1-3的方法，其中所述多異氰酸酯含有至少90％(重量)4，4′-二苯甲烷二異氰酸酯。
5.按照權(quán)利要求1-4的方法，其中多異氰酸酯含有至少95％(重量)4，4′-二苯甲烷二異氰酸酯。
6.按照權(quán)利要求1-5的方法，其中多異氰酸酯的官能度至多為2.05。
7.按照權(quán)利要求1-6的方法，其中所述預聚物在25℃的粘度至多為10,000mPa·S。
全文摘要
一種制備聚氨酯軟泡沫體的方法，包括使一種NCO值為5—10％(重量)的預聚物，即由含有至少85％(重量)4，4′-二苯甲烷二異氰酸酯或其變種的過量多異氰酸酯與平均名義羥基官能度為2.5—3.5、平均羥基當量重量為1000—3000，以及氧亞乙基含量為50—85％(重量)的多元醇反應而得到的反應產(chǎn)物與水反應，水的用量按每100重量份預聚物計為至少20重量份。
文檔編號C08G18/76GK1124966SQ94192384
公開日1996年6月19日 申請日期1994年5月24日 優(yōu)先權(quán)日1993年6月8日
發(fā)明者G·J·布雷斯 申請人:帝國化學工業(yè)公司