組合泡沫的制作方法
【專利說(shuō)明】組合泡沫
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種包含聚氨醋泡沫基體和包含在基體中的熱塑性聚氨醋發(fā)泡顆粒 的組合泡沫、其用途及其制備方法。
[0002] 目前，聚氨醋因其廣闊的特性分布（profile)而在許多應(yīng)用中使用。聚氨醋可W 壓實(shí)形式和發(fā)泡形式使用，并可具有非常寬的從大于1.OOg/cm3(對(duì)于壓實(shí)體而言）至約 O.Olg/cm3(對(duì)于發(fā)泡體而言）的密度范圍。聚氨醋可例如為下列形式：熱固性材料、彈性 體、熱塑性彈性體（TPU)、微孔彈性體、整體泡沫、軟質(zhì)泡沫、硬質(zhì)泡沫或半硬質(zhì)泡沫。
[0003] 聚氨醋與其他材料結(jié)合使得有可能制備復(fù)合物，該進(jìn)一步擴(kuò)大了材料"聚氨醋"的 應(yīng)用領(lǐng)域。由此，向聚氨醋基體中引入發(fā)泡顆粒使得有可能獲得具有降低的密度和特定性 能的雜化材料，和/或降低材料成本。
[0004] W0 2006/015440公開(kāi)了由聚氨醋基體和包含在基體中的發(fā)泡聚氨醋顆粒（例如 再生材料）所組成的雜化材料。該些由聚氨醋和再生聚氨醋泡沫組成的復(fù)合物的缺點(diǎn)在于 發(fā)泡再生顆粒與基體材料之間的粘合力較差。此外，該材料的機(jī)械性能也需改進(jìn)。由于再 生泡沫的開(kāi)孔性質(zhì)，該些泡沫占用相對(duì)大量的粘合劑。
[0005] W0 2008/087078公開(kāi)了包含由聚氨醋組成的基體和包含在基體中的熱塑性聚氨 醋發(fā)泡顆粒的雜化材料。熱塑性聚氨醋發(fā)泡顆粒W基于己二酸和1,4-了二醇的聚醋多元 醇和二苯基甲燒4, 4'-二異氯酸醋（4, 4'-MDI)為基礎(chǔ)。其他的熱塑性聚氨醋發(fā)泡顆粒基 于聚四氨快喃、1，4-了二醇和4, 4'-MDI。由聚氨醋組成的基體基于聚離多元醇和異氯酸醋 預(yù)聚物，所述聚離多元醇基于環(huán)氧丙烷/環(huán)氧己燒，所述異氯酸醋預(yù)聚物基于MDI和聚離多 元醇混合物，并具有13. 9%的NC0含量。
[0006] 對(duì)所有應(yīng)用而言，聚氨醋基體與熱塑性聚氨醋（TPU)發(fā)泡顆粒之間的粘合力不足 夠好，因此基體泡沫的機(jī)械特性對(duì)所有的應(yīng)用并不令人滿意。
[0007] 本發(fā)明的目的是提供一種表現(xiàn)出基體材料和發(fā)泡顆粒之間改進(jìn)的粘合力的組合 泡沫。
[000引與已知的雜化材料相比，應(yīng)優(yōu)選改進(jìn)例如關(guān)于彈性和極限抗拉強(qiáng)度方面的機(jī)械特 性。
[0009] 根據(jù)本發(fā)明，該目的通過(guò)一種包含由聚氨醋泡沫組成的基體和包含在基體中的 熱塑性聚氨醋發(fā)泡顆粒的組合泡沫而實(shí)現(xiàn)，其中基體和顆粒各自由多元醇組分和多異氯 酸醋組分組成，其中至少50重量％的用于形成基體和顆粒的多元醇組分的基本結(jié)構(gòu)單元 化asicbuildingblocks)相同，且至少50重量％的用于形成基體和顆粒的多異氯酸醋組 分的基本結(jié)構(gòu)單元相同。
[0010] 該目的還通過(guò)該些組合泡沫用作下列的用途而實(shí)現(xiàn)；鞋底、自行車鞍座、室內(nèi)裝飾 品、汽車內(nèi)裝件和外裝件、球和運(yùn)動(dòng)器材或地面覆蓋物，特別是運(yùn)動(dòng)場(chǎng)地面、輕便田徑運(yùn)動(dòng) 跑道、運(yùn)動(dòng)跑道、兒童游樂(lè)場(chǎng)和人行道。
[0011] 該目的還通過(guò)一種用于制備該組合泡沫的方法而解決，所述方法如下進(jìn)行：在熱 塑性聚氨醋起泡（foaming)或優(yōu)選發(fā)泡（foamed)顆粒的存在下，將用于形成由聚氨醋泡沫 組成的基體的多元醇組分和多異氯酸醋組分和任選的擴(kuò)鏈劑、交聯(lián)劑、催化劑、發(fā)泡劑、其 他添加劑或它們的混合物進(jìn)行反應(yīng)。
[0012] 為了本發(fā)明的目的，將其中泡沫被泡沫/基體材料所封閉的材料稱為組合泡沫。
[0013] 為了本發(fā)明的目的，聚氨醋泡沫包括所有已知的泡沫類多異氯酸醋加聚產(chǎn)物， 如軟質(zhì)泡沫、硬質(zhì)泡沫或整體泡沫（integral化am)。關(guān)于聚氨醋的其他細(xì)節(jié)可參見(jiàn) "1(11]13131：(^化3]1(11311油，第7卷，口〇17腳61：113]16"，〔31'1化]1361'￥61'13肖，第^版 1993，第5至 8和10至12章。
[0014] 為了本發(fā)明的目的，聚氨醋泡沫優(yōu)選為根據(jù)DIN7726所述的泡沫。根據(jù)DIN53 421/DINENISO604,本發(fā)明的軟質(zhì)聚氨醋泡沫在10%的壓縮下的壓縮應(yīng)力或壓縮強(qiáng)度 為 15kPaW下，優(yōu)選 1 至 14kPa，且特別為 4 至 14kPa。根據(jù)DIN53 421/DINENISO604， 本發(fā)明的半硬質(zhì)聚氨醋泡沫在10%的壓縮下的壓縮應(yīng)力優(yōu)選為〉15至<80kPa。根據(jù)DIN ISO4590,本發(fā)明的半硬質(zhì)聚氨醋泡沫和軟質(zhì)聚氨醋泡沫的開(kāi)孔含量?jī)?yōu)選為大于85%，特 別優(yōu)選大于90%。關(guān)于本發(fā)明的軟質(zhì)聚氨醋泡沫和半硬質(zhì)聚氨醋泡沫的其他細(xì)節(jié)可參見(jiàn) "Kunststoffhandbuch，第 7 卷，Polyurethane",CarlHanserVerlag，第S版 1993,第 5 章。
[0015] 為了本發(fā)明的目的，彈性聚氨醋泡沫優(yōu)選為根據(jù)DIN7726所述的聚氨醋泡沫，根 據(jù)DIN53 577,在50%厚度的短暫形變后，在10分鐘后其不再具有大于2%初始厚度的剩 余形變。該泡沫可為半硬質(zhì)聚氨醋泡沫或軟質(zhì)聚氨醋泡沫。
[0016] 整體聚氨醋泡沫優(yōu)選為根據(jù)DIN7726所述的聚氨醋泡沫，由于成型工藝，其具有 密度大于巧的外部區(qū)域。在巧和外部區(qū)域上平均的整體泡沫密度優(yōu)選為大于0.Ig/cm3。本 發(fā)明的整體聚氨醋泡沫還可為半硬質(zhì)聚氨醋泡沫或軟質(zhì)聚氨醋泡沫。關(guān)于整體聚氨醋泡沫 的其他細(xì)節(jié)可參見(jiàn)"Kunststoffhandbuch，第 7 卷，Polyurethane",CarlHanserVerlag， 第S版1993,第7章。
[0017] 特別優(yōu)選密度為0.8至0.Ig/cm3,特別為0.6至0. 3g/cm3的彈性泡沫和整體泡沫 作為基體材料。
[001引在本發(fā)明的組合泡沫中，由聚氨醋泡沫組成的基體優(yōu)選為基本上開(kāi)孔或完全開(kāi) 孔。包含于基體中的熱塑性聚氨醋發(fā)泡顆粒優(yōu)選為至少部分閉孔，特別優(yōu)選完全閉孔。該 組合泡沫通過(guò)W下步驟制備；預(yù)先制備泡沫的閉孔部分作為膨脹的、閉孔的顆粒泡沫；在 第二步驟中，將其與在基本結(jié)構(gòu)單元方面非常相似或化學(xué)上相同的制劑混合，排出并反應(yīng) 混合物。由于所用的添加劑，第二泡沫組分優(yōu)選形成開(kāi)孔、無(wú)收縮的基體，并連接在先前引 入的閉孔顆粒上。基體和顆粒優(yōu)選為大部分情況下或幾乎化學(xué)上相同，相比于純顆?；蝮w 系泡沫W及還相比于W0 2008/087078中已知的雜化材料，其導(dǎo)致更好的機(jī)械特性和更高 的彈性W及平均更低的密度。閉孔和開(kāi)孔組分的基本配方大致相同的事實(shí)導(dǎo)致優(yōu)異的相間 彼此的粘合力，其必定有助于良好的機(jī)械特性。
[0019] 根據(jù)本發(fā)明，至少50重量％的用于形成基體和顆粒的多元醇組分的基本結(jié)構(gòu)單 元相同，且至少50重量％的用于形成基體和顆粒的多異氯酸醋組分的基本結(jié)構(gòu)單元相同。
[0020] W下步驟用于測(cè)定各自的重量比：
[0021] 測(cè)定并列出基體和顆粒的所有多元醇組分，基于各個(gè)基體或顆粒的全部多元醇 (其為100重量％ )計(jì)，測(cè)定各自的多元醇的重量％。之后，當(dāng)比較用于基體和顆粒的各自 的多元醇及它們的重量比時(shí)，至少50重量％的基體的多元醇也必須包含于顆粒中，反之亦 然。該可借助于本發(fā)明的實(shí)施例得到解釋：
[0022] 如表1所示，不同的多元醇（多元醇1、多元醇3、多元醇4和擴(kuò)鏈劑C巧存在于本 發(fā)明的組合泡沫中，同時(shí)多元醇1和擴(kuò)鏈劑CE存在于TPU顆粒巧TPU)中。在實(shí)施例1中， 基于多元醇的總量（多元醇1至6+擴(kuò)鏈劑）計(jì)，多元醇1的比例為68.8%且擴(kuò)鏈劑的比例 為7.5%。在ETPU中，多元醇1的比例為91.8%且擴(kuò)鏈劑的比例為8. 2%。在實(shí)施例1中， 多元醇1 (68.8% )和擴(kuò)鏈劑（7. 5% )與ETPU的各個(gè)組分相同，因此，總量為76. 3重量％。 [002引在本文中，每種多元醇各自相關(guān)；為了本發(fā)明的目的，如果擴(kuò)鏈劑CE在ETPU中的 的比例明顯低于實(shí)施例1，則兩個(gè)值中僅較低的那個(gè)值可被視為存在于兩種制劑中。在所選 擇的實(shí)施例中，在每種情況下，實(shí)施例1的每種量完全包含于ETPU的量中，使得該種差異不 必要。
[0024] 相應(yīng)的計(jì)算適用于多異氯酸醋組分的量。
[0025] 因此，W重量％計(jì)的數(shù)值表明基體和TPU顆粒的基本結(jié)構(gòu)單元之間的一致程度。 根據(jù)本發(fā)明，該一致性特別高，導(dǎo)致化學(xué)上非常相似的基體和顆粒，并且該些相應(yīng)地顯示出 彼此間良好的粘合力。作為比較，記載于WO2008/087078中的不同的多元醇用于基體和 TPU顆粒中。相比于該些，本發(fā)明可再次改進(jìn)粘合力。
[0026] 優(yōu)選至少60重量％的用于形成基體和顆粒的多元醇組分的基本結(jié)構(gòu)單元相同， 且至少60重量％的用于形成基體和顆粒的多異氯酸醋組分的基本結(jié)構(gòu)單元相同。
[0027] 特別優(yōu)選至少65重量％的用于形成基體和顆粒的多元醇組分的基本結(jié)構(gòu)單元相 同，且至少85重量％的用于形成基體和顆粒的多異氯酸醋組分的基本結(jié)構(gòu)單元相同。
[002引在本文中，存在于組合泡沫中的基質(zhì)和顆粒的重量比的范圍優(yōu)選為0.1-10:1。
[0029] 根據(jù)本發(fā)明，閉孔顆粒泡沫與幾乎化學(xué)上相同的組分（其加工成體系泡沫并對(duì)顆 粒泡沫顯示優(yōu)異的粘合力）的結(jié)合得到一種甚至在低密度下無(wú)收縮的產(chǎn)物，并且相