具有粗化微孔結(jié)構(gòu)的聚氨酯泡沫的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于聚氨酯領(lǐng)域，并且特別是涉及使用添加劑蠟制備聚氨酯泡沫的方法。 本發(fā)明還涉及可通過這樣的方法獲得的聚氨酯泡沫。本發(fā)明涉及添加劑蠟在聚氨酯泡沫的 制備中的用途。本發(fā)明還涉及用于制備聚氨酯泡沫的組合物。
【背景技術(shù)】
[0002] 各種表現(xiàn)形式的聚氨酯可通過二異氰酸酯與聚醚多元醇或聚酯多元醇的聚合獲 得，二異氰酸酯例如4, 4'-亞甲基雙（苯基異氰酸酯）（簡稱為MDI)或2, 4-亞甲苯基二異 氰酸酯（簡稱為11)1)。聚醚多元醇可例如通過多羥基官能起始物的烷氧基化獲得。常用 的起始物是例如二醇、甘油、三羥甲基丙烷、季戊四醇、山梨醇或蔗糖。特別令人感興趣的是 例如汽車工業(yè)或家具行業(yè)中所需要的聚氨酯泡沫。在聚氨酯泡沫的制備中可另外使用發(fā)泡 劑，其實例為戊烷、二氯甲烷或其它鹵代烴、丙酮或二氧化碳。聚氨酯泡沫典型地使用表面 活性物質(zhì)，特別是表面活性劑進行穩(wěn)定化。已知各種不同類型的聚氨酯泡沫，例如熱固化軟 質(zhì)泡沫、冷固化泡沫、酯泡沫、硬質(zhì)PUR泡沫和硬質(zhì)PIR泡沫。
[0003] 就聚氨酯泡沫的制備而言，基本目的是在其形成時影響所得泡沫的微孔結(jié)構(gòu)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對這樣的背景，由本發(fā)明所解決的問題是提供具有粗化微孔結(jié)構(gòu)的聚氨酯泡 沫。
[0005] "粗化微孔結(jié)構(gòu)（Coarsenedcellularstructure) "應(yīng)理解為是指例如如通過顯 微鏡所測定，對于微孔集體（cellcollective)的各個微孔，各個微孔的尺寸增加，并且因 此，對于泡沫的微孔結(jié)構(gòu)，每單位長度的微孔數(shù)減少。
[0006] 本申請所提出的問題由本發(fā)明的主題解決。
[0007] 令人驚訝地，本發(fā)明的發(fā)明人們發(fā)現(xiàn)，在聚氨酯泡沫的制備中使用某些蠟作為添 加劑導(dǎo)致泡沫的微孔結(jié)構(gòu)的粗化，即各個微孔的尺寸增加和每單位長度的微孔數(shù)減少。
[0008] 本發(fā)明提供通過使一種或多種多元醇組分與一種或多種異氰酸酯組分反應(yīng)制備 聚氨酯泡沫的方法，其中使用凍凝點（congealingpoint)為40°C-90°C的錯作為添加劑。
【具體實施方式】
[0009]與以類似方式但不使用添加劑蠟獲得的泡沫相比，本發(fā)明的這種方法在增加各個 微孔的尺寸和減少每單位長度的微孔數(shù)的意義上粗化所得泡沫的微孔結(jié)構(gòu)。每單位長度的 微孔數(shù)可例如通過以下方式量化：切割開泡沫塊（slab)，并例如用墨水筆將切割面的最上 平面涂成黑色。然后，可使用放大鏡目測計數(shù)厘米內(nèi)的微孔數(shù)。本發(fā)明提供另一優(yōu)點，即泡 沫的水分移除能力增加，特別是就水蒸汽而言。就常見的消費者要求，即材料的所謂透氣性 而言，這是明顯的優(yōu)點。因此，這進一步使得能夠制備具有增強的移除熱的能力的聚氨酯泡 沫。本發(fā)明的另一特別優(yōu)點是，遍及整個泡沫均勻地觀察到粗化微孔結(jié)構(gòu)效果。與此相關(guān) 的又一優(yōu)點是，確保了密度的特別規(guī)則的分布。進一步特別有利的是，微孔結(jié)構(gòu)的粗化未不 利地影響泡沫的物理性質(zhì)。因此，本發(fā)明使得可依靠用于制備聚氨酯泡沫的試驗過的或經(jīng) 過試驗的方法和混入根據(jù)本發(fā)明待使用的蠟來實現(xiàn)微孔結(jié)構(gòu)的粗化。
[0010] 蠟本身對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是已知的。蠟根據(jù)其來源分為三類，S卩（a)天然蠟， 特別是以下三個子組：(al)植物蠟（例如棉蠟、巴西棕櫚蠟、小燭樹蠟、西班牙草蠟、瓜拉那 錯（guarumawax)、日本錯、軟木錯（corkwax)、褐煤錯、小冠椰子錯、米胚芽油錯、甘鹿錯）， (a2)動物蠟（例如蜂蠟、尾脂腺油、羊毛蠟、蟲膠蠟、鯨蠟）和（a3)礦蠟（mineralwax，例如 微晶錯、純地錯（ceresin)、天然地錯（ozokerite))，（b)化學(xué)改性錯，特別是硬錯子組（例 如氫化霍霍巴蠟、褐煤蠟、薩索爾蠟（sasolwax))，以及（c)合成蠟，例如聚亞烷基蠟（聚烯 烴蠟、聚乙烯蠟、聚丙烯蠟）、聚乙二醇蠟、酰胺蠟。
[0011] 原則上，凍凝點為40°C-90°C的任何蠟或蠟混合物均可用于本發(fā)明的目的。
[0012] 凍凝點是指液體物質(zhì)轉(zhuǎn)變成固體狀態(tài)的溫度。本領(lǐng)域技術(shù)人員知道如何確定蠟的 凍凝點，更特別地，這可根據(jù)ISO2207進行。
[0013] 在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方案中，蠟的凍凝點為50°C-85°C，優(yōu)選55°C-80°C，特 別是60°C-75°C。這有助于實現(xiàn)特別有效的粗化微孔結(jié)構(gòu)的方式。
[0014] 在本發(fā)明的另一優(yōu)選實施方案中，根據(jù)本發(fā)明待使用的蠟選自礦蠟、合成蠟或它 們的混合物。
[0015] 這里特別優(yōu)選的是蠟主要具有微晶結(jié)構(gòu)，特別是其為微晶蠟。主要具有微晶結(jié)構(gòu) 應(yīng)理解為是指，特別地，>50重量％的待使用的蠟是微晶蠟。特別地，對應(yīng)于本發(fā)明的特別 優(yōu)選的實施方案，僅可使用微晶蠟。
[0016] "微晶錯（Microcrystallinewax) "（也稱為微晶錯（microwax))是已知的，描述 復(fù)雜多元混合物的既定技術(shù)術(shù)語，所述混合物典型地包含飽和烴，其包含長鏈線性正烷烴 和特別地包含長鏈支化異烷烴，并且進一步包含烷基取代的環(huán)烷烴（cycloparaffins)以 及烷基取代的和/或環(huán)烷烴（naphthene)取代的芳族化合物，其典型地從煉油廠中的石油 煉制殘渣回收。與石蠟相比，微晶蠟含有提高的分?jǐn)?shù)的異烷烴和環(huán)烷烴。線性正烷烴的分 數(shù)通常明顯低于40%，例如等于< 20%。異烷烴和環(huán)烷烴的分?jǐn)?shù)通常明顯高于60%，例如 等于多80%，兩者均基于微晶蠟。如果需要，可使用各種方法使微晶蠟的顏色變淺。更特別 地，微晶蠟可例如通過高壓氫化而幾乎完全不含任何雜質(zhì)和對立物（contraries)，因此作 為E905的微晶蠟在EU甚至是經(jīng)過批準(zhǔn)的食品添加劑。與粗結(jié)晶的商業(yè)石蠟相比，微晶蠟 具有非常細(xì)的結(jié)晶結(jié)構(gòu)。
[0017] 根據(jù)其性質(zhì)，根據(jù)精制程度，特別地，微晶蠟可再分為三個進一步的種類，即凡士 林（petrolates)、可塑性變形的微晶蠟和硬微晶蠟。這些中，可塑性變形的微晶蠟特別優(yōu) 選。微晶蠟可容易且廣泛地商購自多個制造商，例如AlphaWaxBV，荷蘭或例如SasolWax GmbH,德國。
[0018]因此，在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方案中，本發(fā)明的方法使用凍凝點為50°C-85°C， 優(yōu)選55°C-80 °C，特別是60°C-75 °C的（優(yōu)選可塑性變形的）微晶蠟。因此，本發(fā)明的特別 優(yōu)選的實施方案使用凍凝點為60°C_75°C的（優(yōu)選可塑性變形的）微晶蠟。這提供特別有 效的方式來實現(xiàn)粗化泡沫的微孔結(jié)構(gòu)而不顯著影響泡沫的物理性質(zhì)，特別是壓縮負(fù)荷變形 (compressionloaddeflection)的目標(biāo)。
[0019] 原則上，任一具體情況下使用的蠟的量可由本領(lǐng)域技術(shù)人員通過少數(shù)實踐測試 確定。然而，在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方案中，選擇蠟的量，以相對于每100重量份的多 元醇使用0. 0001-5重量份的蠟，優(yōu)選0. 0001-1重量份，特別是0. 0001-0. 1重量份，例如 0. 0002-0. 05重量份的蠟，所述100重量份的多元醇包括所使用的所有多元醇組分。
[0020] 因此，在本發(fā)明的一個特別優(yōu)選的實施方案中，本發(fā)明的方法使用凍凝點為 60°C-75°C的（優(yōu)選可塑性變形的）微晶蠟，其中選擇蠟的量，以相對于每100重量份的多 元醇使用〇? 0001-5重量份（優(yōu)選0? 0001-1重量份，特別是0? 0001-0. 1重量份）的蠟，所 述100重量份的多元醇包括所使用的所有多元醇組分。
[0021] 已進一步證明，對于微孔結(jié)構(gòu)的均勻性，特別有利的是使用分散形式的蠟，其中分 散介質(zhì)優(yōu)選包括有機溶劑，其特別地選自一元醇或多元醇的酯，以及聚醚、二甲苯、甲苯，一 元醇或多元醇的酯優(yōu)選一元醇或多元醇的脂肪酸酯，例如特別是甘油酯或山梨醇酯。合適 的分散體優(yōu)選可含有〇. 1至〈10重量％ (例如，〇. 2-5重量％ )的蠟和至少90重量％的分 散介質(zhì)。如果需要，可加熱分散介質(zhì)和/或蠟以制備分散體。為制備此類分散體，本領(lǐng)域技 術(shù)人員可使用現(xiàn)有技術(shù)中已知的任何技術(shù)。
[0022] 因此，本發(fā)明的一個非常特別優(yōu)選的實施方案使用凍凝點為60°C-75°C的（優(yōu)選 可塑性變形的）微晶蠟，其量為相對于每100重量份的多元醇使用0. 0001-5重量份（優(yōu)選 0. 0001-1重量份，特別是0. 0001-0. 1重量份）的蠟，所述蠟以分散形式引入，所述100重量 份的多元醇包括所使用的所有多元醇組分。此方法對于實現(xiàn)泡沫的期望性質(zhì)（特別是就微 孔結(jié)構(gòu)的粗化和均勻性而言）的特別好的結(jié)果特別有益。
[0023] 根據(jù)本發(fā)明待使用的蠟可在任何已知的用于制備聚氨酯泡沫，例如聚氨酯軟質(zhì)泡 沫、熱固化軟質(zhì)泡沫、硬質(zhì)泡沫、酯泡沫、粘彈性軟質(zhì)泡沫或高回彈性泡沫（HR泡沫；也稱為 冷固化泡沫），特別是用于制備軟質(zhì)聚氨酯泡沫的方法中用作添加劑。
[0024] 用于制備聚氨酯泡沫的傳統(tǒng)方法本身已知。在本發(fā)明的上下文中，這些方法原則 上可以依靠，只要以本發(fā)明的方式使用蠟作為添加劑。
[0025] 優(yōu)選通過在出于本發(fā)明的目的待使用的蠟的存在下，使含有至少一種氨基甲酸酯 和/或異氰脲酸酯催化劑、至少一種發(fā)泡劑、至少一種異氰酸酯組分和至少一種多元醇組 分的混合物膨脹，來制備PUR泡沫。
[0026] 除已經(jīng)提及的組分以外，所述混合物還可以包含其它任選存在的成分，例如任選 存在的（其它）發(fā)泡劑、任選存在的預(yù)聚物、任選存在的阻燃劑和任選存在的其它添加劑 (除本發(fā)明中待使用的蠟以外），例如填料、乳化劑、基于羥基官能化合物與異氰酸酯的反 應(yīng)的乳化劑、穩(wěn)定劑，例如含Si和不含Si的穩(wěn)定劑，尤其是含Si和不含Si的有機穩(wěn)定劑 和表面活性劑、減粘劑、染料、抗氧化劑、UV穩(wěn)定劑或抗靜電劑。應(yīng)理解，尋求制備不同類型 的軟質(zhì)聚氨酯泡沫，即熱固化、冷固化或酯軟質(zhì)聚氨酯泡沫的本領(lǐng)域技術(shù)人員會以適當(dāng)?shù)?方式選擇所需的特定物質(zhì)，例如異氰酸酯（預(yù)聚物）、多元醇、穩(wěn)定劑等，以獲得期望的特定 類型的軟質(zhì)聚氨酯泡沫。
[0027] 下文指出描述用于制備不同類型的軟質(zhì)聚氨酯泡沫，即熱固化、冷固化以及酯 軟質(zhì)聚氨酯泡沫的合適的組分和方法的許多專利，并且所述專利通過引用完全并入本 文：EP0152878AUEP0409035A2、DE102005050473A1、DE19629161AUDE3508292 AUDE4444898AUEP1061095AUEP0532939BUEP0867464B1、EP1683831Al和 DE102007046860Al〇
[0028] 關(guān)于可使用的起始材料、催化劑以及輔助和附加物質(zhì)材料的進一步詳情可參