用于制造軟質(zhì)聚氨酯泡沫的多元醇組合物及軟質(zhì)聚氨酯泡沫的制作方法
【專利摘要】技術問題：本發(fā)明提供一種多元醇組合物，其能夠用于制造可抑制搖晃感的聚氨酯坐墊。解決手段：通過在多元醇組合物中配合聚輪烷(13)，能夠使軟質(zhì)聚氨酯泡沫(10)的拉伸應力降低。因就坐的使用者的體重產(chǎn)生的垂直方向的壓縮應力，及因橫向的振動輸入產(chǎn)生的拉伸應力作用于聚氨酯坐墊，通過使軟質(zhì)聚氨酯泡沫(10)的拉伸應力減小，能夠使合成壓縮應力及拉伸應力的合力的方向(傾斜度)靠近垂直方向。由于橫向的振動輸入使使用者的臀部(坐骨)相對于垂直方向的傾斜角度減小，從而能夠抑制搖晃感。
【專利說明】
用于制造軟質(zhì)聚氨酯泡沬的多元醇組合物及軟質(zhì)聚氨酯泡沬
技術領域
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于制造軟質(zhì)聚氨酯泡沫的多元醇組合物，以及軟質(zhì)聚氨酯泡 沫，尤其涉及能夠制造出可抑制搖晃感的聚氨酯坐墊的多元醇組合物及軟質(zhì)聚氨酯泡沫。
【背景技術】
[0002] 關于車輛、船舶或飛機等交通工具所配備的座椅或家具中的椅子等所使用的聚氨 酯坐墊，使用者會感覺到橫向的搖晃感。例如，對于安裝于車輛的聚氨酯坐墊，車輛沿平緩 的彎道行駛或變道時，由于低頻帶(例如1Hz左右）的振動輸入，會使聚氨酯坐墊變形，產(chǎn)生 橫滑或繞著輥軸的橫向晃動等搖晃感。搖晃感是影響駕駛穩(wěn)定性的一個重要因素。為了抑 制該搖晃感，有一種技術，其針對低頻帶的振動，將tan5設定在規(guī)定范圍內(nèi)（專利文獻1)。
[0003] 現(xiàn)有技術文獻 [0004] 專利文獻
[0005] 專利文獻1:日本專利公開2012-45104號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] (一)要解決的技術問題
[0007] 但是，針對于上述的現(xiàn)有技術，存在進一步抑制搖晃感的需求。
[0008] 本發(fā)明是為了滿足上述需求而完成的，其目的在于，提供一種能夠制造出可抑制 搖晃感的聚氨酯坐墊的多元醇組合物及軟質(zhì)聚氨酯泡沫。
[0009] (二)技術方案及有益效果
[0010] 為實現(xiàn)該目的，根據(jù)用于制造第一方案的軟質(zhì)聚氨酯泡沫的多元醇組合物，其含 有多元醇成分、異氰酸酯成分及聚輪烷。由于聚輪烷具備將環(huán)狀分子呈串狀包合的軸狀分 子和配置在軸狀分子兩端的封端基團，因此在多元醇成分的羥基與異氰酸酯成分的異氰酸 酯基發(fā)生反應并形成軟質(zhì)聚氨酯泡沫時，聚輪烷的環(huán)狀分子會交聯(lián)。在聚輪烷作用于軟質(zhì) 聚氨酯泡沫的張力均等的平衡位置處，軸狀分子會穿過交聯(lián)點(環(huán)狀分子)使應力不均勻性 分散，因此與未結合聚輪烷的軟質(zhì)聚氨酯泡沫相比較，能夠降低其拉伸應力。
[0011] 在使用者就坐在用該軟質(zhì)聚氨酯泡沫所做的聚氨酯坐墊上的狀態(tài)下，有橫向的低 頻帶的振動輸入的情況，由使用者的體重產(chǎn)生的垂直方向的壓縮應力，以及由橫向的振動 輸入產(chǎn)生的拉伸應力作用于聚氨酯坐墊。由于聚輪烷幾乎不會對軟質(zhì)聚氨酯泡沫的壓縮特 性有所影響，因此若能減小軟質(zhì)聚氨酯泡沫的拉伸應力，則能夠使合成壓縮應力及拉伸應 力的合力的方向（傾斜度)靠近垂直方向。能夠使由于振動輸入引起的使用者的臀部(坐骨） 相對于垂直方向的傾斜角度變小，從而具有能夠抑制聚氨酯坐墊的搖晃感的效果。
[0012] 根據(jù)第二方案的多元醇組合物，由于羥值為30~85mgK0H/g，因此能夠防止環(huán)狀分 子的交聯(lián)密度變得過高。其結果為，能夠確保環(huán)狀分子在交聯(lián)后沿軸狀分子可移動的自由 度。因此，除了具有第一方案的效果之外，還具有能夠確保使軟質(zhì)聚氨酯泡沫的拉伸應力降 低的效果。
[0013] 根據(jù)第三方案的多元醇組合物，相對于100質(zhì)量份的多元醇成分計，聚輪烷為0.9 質(zhì)量份~30質(zhì)量份。因此，除了具有第一方案或第二方案的效果之外，還具有如下效果:能 夠防止聚輪烷阻礙軟質(zhì)聚氨酯泡沫的發(fā)泡，而且還能夠切實地減小軟質(zhì)聚氨酯泡沫的拉伸 應力。
[0014] 根據(jù)第四方案的多元醇組合物，由于第一方案的多元醇組合物會發(fā)泡、硬化，因此 具有與第一方案同等的效果。
【附圖說明】
[0015] 圖1是本發(fā)明一個實施方式中的軟質(zhì)聚氨酯泡沫的細微結構的示意圖。
[0016] 圖2是施加張力時的軟質(zhì)聚氨酯泡沫的細微結構的示意圖。
[0017] 圖3(a)是表示作用于聚氨酯坐墊的應力的示意圖，圖3(b)是表示作用于現(xiàn)有聚氨 酯坐墊的應力的示意圖。
[0018] 圖4是壓縮軟質(zhì)聚氨酯泡沫的試片時的力-撓度曲線。
[0019]圖5是對軟質(zhì)聚氨酯泡沫的試片施加拉伸力時的應力-應變曲線。
【具體實施方式】
[0020] 下面，參照附圖，對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進行說明。圖1是本發(fā)明一個實施方式 中的軟質(zhì)聚氨酯泡沫10的細微結構的示意圖，圖2是施加張力時的軟質(zhì)聚氨酯泡沫10的細 微結構的示意圖。如圖1所示，軟質(zhì)聚氨酯泡沫10具有通過多元醇成分的羥基與異氰酸酯成 分的異氰酸酯基反應而得到的聚合物11、12及聚輪烷13。聚輪烷13具有如下結構:軸狀分子 15將許多環(huán)狀分子14的開口部包合為串狀的同時，封端基團16與軸狀分子15的兩個末端結 合。封端基團16防止環(huán)狀分子14從軸狀分子15脫離。軟質(zhì)聚氨酯泡沫10具有聚合物11、12與 聚輪烷13的環(huán)狀分子14交聯(lián)的結構。
[0021] 如圖2所示，聚輪烷13的環(huán)狀分子14可以沿軸狀分子15自由移動。在對軟質(zhì)聚氨酯 泡沫10施加拉伸力時，通過聚輪烷13的交聯(lián)點（環(huán)狀分子14)的移動(滑輪效應），能夠抑制 交聯(lián)結構內(nèi)局部產(chǎn)生的應力。由此，可以降低軟質(zhì)聚氨酯泡沫10的拉伸應力(拉伸模量）。另 一方面，在對軟質(zhì)聚氨酯泡沫10施加壓縮力的情況下，聚合物11、12間會產(chǎn)生壓縮應力，聚 輪烷13對軟質(zhì)聚氨酯泡沫10的壓縮特性幾乎沒有影響。
[0022]參照圖3,對作為軟質(zhì)聚氨酯泡沫10的一種用途的聚氨酯坐墊20(聚氨酯坐墊）帶 給使用者Η的搖晃感進行說明。圖3(a)是表示作用于聚氨酯坐墊20的應力的示意圖，圖3(b) 為表示作用于現(xiàn)有聚氨酯坐墊Ρ的應力的示意圖。圖3(a)及圖3(b)示出使用者Η就坐在聚氨 酯坐墊20、Ρ上的狀態(tài)。此外，圖3(a)及圖3(b)的箭頭U-D、L-R、F-B分別表示搭載有聚氨酯坐 墊20、P的車輛(未圖示）的上下方向、左右方向、前后方向。
[0023]如圖3(a)及圖3(b)所示，當使用者Η分別就坐在聚氨酯坐墊20、P上時，由于其體 重，分別有垂直方向（箭頭U-D方向）的壓縮應力F1、F4,及橫向（箭頭L-R方向）的拉伸應力 F2、F5作用于聚氨酯坐墊20、P。通過配合聚輪烷13(參照圖1)，可以使聚氨酯坐墊20的拉伸 應力F2小于聚氨酯坐墊P的拉伸應力F5。由于作用于聚氨酯坐墊20、P的垂直方向的壓縮應 力FI、F4的大小大致相同，因此可以使合成壓縮應力F1及拉伸應力F2的合力F3相對于垂直 方向的傾角，小于合成壓縮應力F4及拉伸應力F5的合力F6相對于垂直方向的傾角。
[0024] 此處，若車輛沿平緩的彎道行駛或變道時，若有橫向（箭頭L-R方向）低頻帶（例如 為1Hz左右）的振動輸入，則會改變拉伸應力F2、F5的方向及大小，并隨之改變合力F3、F6的 方向及大小。聚氨酯坐墊20的合力F3的方向（傾角）可以比聚氨酯坐墊P的合力F6的方向更 接近垂直方向。其結果為，可以使聚氨酯坐墊20的因振動輸入引起的使用者Η的臀部(坐骨） 相對于垂直方向的傾斜角度小于聚氨酯坐墊Ρ。其結果為，聚氨酯坐墊20能夠抑制使用者Η 能察覺到的搖晃感。
[0025] 回到圖1，對軟質(zhì)聚氨酯泡沫10中所需的聚輪烷13進行說明。聚輪烷13所具有的環(huán) 狀分子14只要包合于軸狀分子15即可，沒有特別限定。環(huán)狀分子14可以列舉例如有環(huán)糊精、 冠醚、苯并冠、二苯并冠、冠二環(huán)己、杯芳烴、環(huán)芳、瓜環(huán)、撲啉、內(nèi)酰胺及其衍生物或改性產(chǎn) 品。環(huán)狀分子14可以單獨使用其中一種或多種組合使用。環(huán)狀分子14只要大體上為環(huán)狀即 可，也可以使用如C形這樣并不是完全閉環(huán)。不完全閉環(huán)的環(huán)狀分子14也可以具有螺旋結 構。
[0026] 環(huán)狀分子14可以使用帶有羥基、羧基、氨基、環(huán)氧基、異氰酸酯基、硫醇基、醛基等 中一種或多種的官能團的環(huán)狀分子。多元醇成分與異氰酸酯成分在反應時，用于通過其官 能團與聚輪烷13交聯(lián)。環(huán)狀分子14的官能團并不限定于此，其優(yōu)選為不與封端基團16反應 的基團。
[0027] 環(huán)狀分子14的官能團可以與環(huán)狀分子14直接結合，也可以介由隔離官能團結合。 隔離官能團并未無限定，但可賦予結合性、溶解性、相溶性等。隔離官能團例如有鏈烷、聚環(huán) 氧乙烷、聚環(huán)氧丙烷、聚己內(nèi)酯、聚亞烷基碳酸酯等。
[0028] 環(huán)狀分子14的官能團優(yōu)選使用羥基或異氰酸酯基。在使用羥基的情況下，多元醇 成分的羥基與異氰酸酯成分的異氰酸酯基發(fā)生反應，得到聚合物11、12時，可以使環(huán)狀分子 14的羥基與異氰酸酯成分的異氰酸酯基反應從而交聯(lián)。在使用異氰酸酯基的情況下，得到 相同的聚合物11、12時，可以使環(huán)狀分子14的異氰酸酯基與多元醇成分的羥基反應從而交 聯(lián)。環(huán)狀分子14的官能團尤其優(yōu)選羥基。從而能夠容易地對聚輪烷13進行處理。
[0029] 為控制反應性，優(yōu)選使環(huán)狀分子14的官能團烷化(改性），調(diào)整其羥值(官能團數(shù)）。 聚輪烷13的羥值優(yōu)選設定為30~85mgK0H/g，更優(yōu)選設定為30~50mgK0H/g。此外，羥值是依 據(jù)JIS K1557-1:2007年版（ISO 14900:2001 年版)進行測定的。
[0030] 作為烷化(改性)的例子，可以列舉例如乙酰化、丙?；?、丁酯化、乙基氨甲?；?、 丁基氨甲?；⒓谆奔柞；⑹缩グ奔柞；h(huán)己基氨甲酰基化等，但并不限定 于此。
[0031] 若聚輪烷13的羥值為30~85mgK0H/g，則能夠防止環(huán)狀分子14的交聯(lián)密度變得過 高。其結果為，可以確保在交聯(lián)后環(huán)狀分子14沿軸狀分子15可移動的自由度，從而確保使軟 質(zhì)聚氨酯泡沫10的拉伸應力降低的效果。特別地，若聚輪烷13的羥值為30~50mgK0H/g，則 可以穩(wěn)定地獲得減小軟質(zhì)聚氨酯泡沫10的拉伸應力的效果。
[0032] 若將環(huán)狀分子14最大限度地包合于軸狀分子15的量(最大包合量)設為1，則優(yōu)選 使包合于軸狀分子15的環(huán)狀分子14的包合量為0.1~0.6。若環(huán)狀分子14的包合量相對于最 大包合量的比率為〇. 1~〇. 6，則能夠確保環(huán)狀分子14沿軸狀分子15移動的自由度，從而確 保使軟質(zhì)聚氨酯泡沫10的拉伸應力降低的效果。此外，該包合量相對于最大包合量的比率 更優(yōu)選為〇. 1~〇. 5，進一步優(yōu)選為0.2~0.4。從而用于提高出現(xiàn)滑輪效應的穩(wěn)定性。
[0033]軸狀分子15基本上為直鏈的分子即可，若為為了產(chǎn)生滑輪效應而包合有環(huán)狀分子 14,則還可以具有支鏈。作為軸狀分子15,可以列舉例如聚亞烷基類、聚己內(nèi)酯等聚酯類、聚 乙二醇等聚醚類、聚酰胺類、聚丙烯酸類、具有苯環(huán)的直鏈狀分子等。軸狀分子15的分子量 優(yōu)選1000~60000,更加優(yōu)選為5000~30000。雖然軸狀分子15的分子量取決于環(huán)狀分子14 的種類，但若軸狀分子15的分子量減小，則可以觀察到滑輪效應降低的趨勢，若軸狀分子15 的分子量增大，則會出現(xiàn)在溶解性降低的同時，對軟質(zhì)聚氨酯泡沫10的發(fā)泡性造成影響的 趨勢。
[0034]軸狀分子15優(yōu)選在其兩末端具有官能團。使其官能團與封端基團16發(fā)生反應，用 以使軸狀分子15的兩末端與封端基團16結合。軸狀分子15的兩末端的官能團可以根據(jù)封端 基團16的種類進行適當選擇，可以例示羥基、氨基、羧基、硫醇基等。
[0035] 封端基團16為配置在軸狀分子15的兩末端的原子團，只要可以通過空間位阻（蓬 松度和離子相互作用）維持使環(huán)狀分子14包合在軸狀分子15上的狀態(tài)，無論何種原子團均 可。封端基團16可以列舉例如2,4_二硝基苯基或3，5_二硝基苯基等二硝基苯基類、環(huán)糊精 類、金剛烷基類、三苯甲基類、熒光素、嵌二萘及其衍生物或改性體。
[0036] 下面，對軟質(zhì)聚氨酯泡沫10的制造方法進行說明。此處，對使用以羥基作為環(huán)狀分 子14的官能團的聚輪烷13的軟質(zhì)聚氨酯泡沫10的制造方法進行說明。軟質(zhì)聚氨酯泡沫10是 將含有多元醇成分、異氰酸酯成分、溶解或分散了聚輪烷13的介質(zhì)、發(fā)泡劑及催化劑的混合 液(多元醇組合物)注入成形模具(未圖示）中，使其在成形模具內(nèi)發(fā)泡/硬化從而進行制造。
[0037] 多元醇成分可以列舉聚醚多元醇、聚酯多元醇、聚碳酸酯多元醇、聚烯烴多元醇、 內(nèi)酯類多元醇等多元醇，也可以使用這些中一種或兩種以上的混合物。其中，基于原料成本 低廉、耐水性優(yōu)異的特點，優(yōu)選聚醚多元醇。
[0038] 多元醇成分可以根據(jù)需要一并使用聚合物多元醇。作為聚合物多元醇，可以列舉 例如在由聚環(huán)氧烷組成的聚醚多元醇中，使聚丙烯腈、丙烯腈-苯乙烯共聚物等聚合物成分 發(fā)生接枝共聚反應而生成的共聚物。
[0039]多兀醇成分的重均分子量優(yōu)選為3000~10000。在重均分子量不足3000的情況下， 會失去所得泡沫的柔軟性，容易發(fā)生物性變差或彈性性能降低。在重均分子量超過10000的 情況下，容易使泡沫的硬度降低。
[0040] 作為異氰酸酯成分，可以使用公知的各種多官能性的脂肪族、脂環(huán)族及芳香族的 異氰酸酯。例如可以列舉甲苯二異氰酸酯(TDI)、二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)、二環(huán)己基二 異氰酸酯、三苯基二異氰酸酯、二甲苯二異氰酸酯、聚苯聚異氰酸酯、六亞甲基二異氰酸酯、 異佛爾酮二異氰酸酯、鄰甲苯胺二異氰酸酯、萘二異氰酸酯、苯二異氰酸酯、賴氨酸二異氰 酸酯等，可以單獨使用其中一種，或者也可以組合使用其中兩種以上。
[0041] 二苯基甲烷二異氰酸酯所代表的MDI系異氰酸酯可以列舉二苯基甲烷二異氰酸酯 (純MDI)、聚亞苯基異氰酸酯(聚合MDI)、及其聚合體，其聚氨酯改性體、尿素改性體、脲基甲 酸酯改性體、縮二脲改性體、碳二亞胺改性體、縮脲亞胺改性體、縮脲二酮改性體、異氰脲酸 酯改性體，還有它們的兩種以上的混合物等。
[0042] 作為異氰酸酯成分可以使用封端異氰酸酯預聚物。封端異氰酸酯預聚物為，使聚 醚多元醇或聚酯多元醇等多元醇與聚異氰酸酯（TDI系異氰酸酯或MDI系異氰酸酯等)預先 反應的產(chǎn)物。優(yōu)選通過使用封端異氰酸酯預聚物，來控制混合液(發(fā)泡原液)的粘度、聚合物 的一級結構及相溶性。
[0043] 在本實施方式中，作為異氰酸酯成分，優(yōu)選使用MDI類異氰酸酯，該MDI類異氰酸酯 可以成形為比TDI系異氰酸酯的彈性泡沫的回彈性小的彈性泡沫。在使用MDI系異氰酸酯與 TDI系異氰酸酯的混合物時，使其質(zhì)量比為MDI系：TDI系= 100:0~75: 25,優(yōu)選為100:0~ 80:20。隨著異氰酸酯成分中的TDI系的質(zhì)量比大于20/100,出現(xiàn)所得的產(chǎn)品（聚氨酯坐墊） 的搖晃感有降低的趨勢，若TDI系的質(zhì)量比大于25/100,則該趨勢變得顯著。
[0044] 異氰酸酯成分的異氰酸酯指數(shù)（異氰酸酯基相對于活性氫基團的當量比的百分 率)可以設定為例如85~130。異氰酸酯指數(shù)是相對于多元醇成分、聚輪烷、介質(zhì)及交聯(lián)劑等 中的全部活性氫基團進行換算的。
[0045] 聚輪燒的配制量以100質(zhì)量份的多元醇成分計，優(yōu)選為0.9~30質(zhì)量份。這是由于 可在防止聚輪烷阻礙軟質(zhì)聚氨酯泡沫的發(fā)泡的同時，使軟質(zhì)聚氨酯泡沫的拉伸應力減小。 隨著以100質(zhì)量份的多元醇成分計的聚輪烷的配制量大于30質(zhì)量份，出現(xiàn)抑制軟質(zhì)聚氨酯 泡沫的發(fā)泡的趨勢，若其小于0.9質(zhì)量份，出現(xiàn)軟質(zhì)聚氨酯泡沫的拉伸應力難以減小的趨 勢。
[0046] 介質(zhì)是成為聚輪烷的溶劑或分散介質(zhì)的化合物，可不受限地使用對聚輪烷的溶解 度大的良好溶劑還是對聚輪烷的溶解度小的不良溶劑(分散介質(zhì)）。通過將聚輪烷溶解或分 散在介質(zhì)中，將該介質(zhì)與多元醇成分或異氰酸酯成分等混合，來抑制聚輪烷在混合液(多元 醇組合物）中的不均勻分布。其結果為，能夠提高軟質(zhì)聚氨酯泡沫中的聚輪烷的均勻性。
[0047] 作為介質(zhì)，可以列舉例如表面活性劑、醇等羥基化合物。作為界面活性劑，可以列 舉例如陰離子表面活性劑、陽離子表面活性劑、非離子表面活性劑、兩性表面活性劑等。這 些表面活性劑可以單獨使用一種或兩種以上混合使用。
[0048]作為陰離子表面活性劑，可以列舉例如聚氧乙烯烷基醚乙酸酯、二烷基磺基琥珀 酸鹽、十二烷基苯磺酸鹽、月桂酸鹽、聚氧乙烯烷基醚硫酸鹽、烷基芳基磺酸鹽、烷基萘磺酸 鹽、烷基磷酸鹽、烷基硫酸鹽、烷基磺酸鹽、烷基醚硫酸鹽、烷基磺基琥珀酸鹽、烷基酯硫酸 鹽、烷基苯磺酸鹽、烷基二苯醚磺酸鹽、烷基芳基醚磷酸酯、烷基芳基醚硫酸鹽、烷基芳基醚 硫酸酯、烯基磺酸鹽、烷烴烯基磺酸鹽、氧乙烯烷基醚磷酸酯、氧乙烯烷基醚硫酸鹽、醚羧酸 鹽、磺基琥珀酸、磺基脂肪酸酯、脂肪酸鹽、高級脂肪酸和氨基酸的凝聚物、環(huán)烷酸鹽等。
[0049] 作為陽離子表面活性劑，可以列舉例如烷基胺鹽、二烷基胺鹽、脂肪族胺鹽、苯扎 鹽、季銨鹽、烷基吡啶鹽、咪唑啉鹽、锍鹽、磷鹽等。
[0050] 作為非離子表面活性劑，可以列舉例如氧乙烯烷基醚、聚氧乙烯月桂基醚、聚氧烯 烷基醚、聚氧丙烯聚氧乙烯烷基醚、聚氧乙烯聚氧丙烯單丁醚、聚氧乙烯烷基苯基醚、氧乙 烯壬基苯基醚等的醚型；聚氧乙烯油酸酯、甘油脂肪酸酯、聚氧乙烯硬脂酸酯、聚氧乙烯脂 肪酸（月桂基）甲酯、聚乙二醇單油酸酯、聚氧乙烯脫水山梨醇脂肪酸酯等的酯醚型;氧乙烯 烷基酯、蔗糖脂肪酸酯、脫水山梨醇脂肪酸酯等的酯型；辛基葡糖苷等的烷基糖苷;聚氧乙 烯油酸酰胺、聚氧乙烯烷基酰胺等的烷醇酰胺類;十二烷基二甲基胺氧化物、十四烷基二甲 基氧化胺等的氧化胺;聚氧乙烯烷基胺、聚氧乙烯烷基胺等的烷基胺類;鯨蠟醇、硬脂醇、油 醇等的尚級醇。
[0051] 作為兩性表面活性劑，可以列舉例如咪唑啉甜菜堿等咪唑啉衍生物、二烷基月桂 基甜菜堿、烷基甘氨酸、烷基二(氨基乙基)甘氨酸等。
[0052]作為羥基化合物，可以列舉例如多元醇或脂肪族醇等醇、酚類、多元醇的氫解產(chǎn)物 等的具有羥基的化合物。在介質(zhì)為多元醇的情況下，介質(zhì)為多元醇成分的一部分。多元醇的 氫解產(chǎn)物是通過使氫作用于多元醇并分解羥基而得到的，且為將多元醇分解為剩余至少一 種以上的羥基的程度所得的化合物。
[0053]介質(zhì)優(yōu)選為將重均分子量100以上的化合物作為主成分，更優(yōu)選為300~2000,尤 其優(yōu)選為600~1000。若介質(zhì)的重均分子量為100以上，則可確保介質(zhì)中的聚輪烷的溶解性 及分散性。其結果為，可以提高聚輪烷相對于軟質(zhì)聚氨酯泡沫的均勻性。若介質(zhì)的重均分子 量為300~2000,則取決于介質(zhì)或聚輪烷的配制量，可以確保介質(zhì)中的聚輪烷的溶解性及分 散性，同時還可以確保使軟質(zhì)聚氨酯泡沫的拉伸應力(拉伸模量)減小的效果。
[0054]介質(zhì)的配制量取決于介質(zhì)的種類，相對于100質(zhì)量份的聚輪烷，優(yōu)選50~200質(zhì)量 份。在可確保聚輪烷相對于介質(zhì)的溶解性及分散性的同時，還能夠防止介質(zhì)相對于多元醇 組合物(混合物)的配制量過大，用于防止介質(zhì)阻礙軟質(zhì)聚氨酯泡沫的發(fā)泡。隨著以100質(zhì)量 份的聚輪烷計的介質(zhì)的配制量少于50質(zhì)量份，則出現(xiàn)聚輪烷相對于介質(zhì)的溶解性及分散性 降低的趨勢，隨著多于200質(zhì)量份，則出現(xiàn)軟質(zhì)聚氨酯泡沫的發(fā)泡性降低的趨勢。
[0055] 介質(zhì)優(yōu)選以1分子中的羥基數(shù)為1或2的化合物作為主成分。用以在軟質(zhì)聚氨酯泡 沫的骨架內(nèi)與介質(zhì)交聯(lián)的同時，通過介質(zhì)防止聚輪烷的交聯(lián)密度變大。由于防止聚輪烷的 交聯(lián)密度變大，能夠確保軸狀分子穿過交聯(lián)點（環(huán)狀分子)的自由度，從而可以確實地減小 軟質(zhì)聚氨酯泡沫的拉伸應力。特別是若使用1分子中的羥基數(shù)為1的介質(zhì)，則能夠提高利用 介質(zhì)防止聚輪烷的交聯(lián)密度變大的效果。
[0056] 介質(zhì)優(yōu)選為表面活性劑。因為能夠提高介質(zhì)中的聚輪烷的分散性。若介質(zhì)為表面 活性劑，則能夠提高聚輪烷的分散性，從而進一步提高軟質(zhì)聚氨酯泡沫的均勻性。特別地， 介質(zhì)優(yōu)選為帶有羥基的非離子表面活性劑。由于非離子表面活性劑不具備可以解離成為離 子的原子團，因此不會對多元醇成分與異氰酸酯成分的反應造成影響。
[0057]介質(zhì)優(yōu)選將具有聚氧化烯基的化合物作為其主成分。因為可以提高其與成為軟質(zhì) 聚氨酯泡沫骨架的多元醇成分的相溶性。其結果為，能夠提高聚輪烷的分散性，從而可進一 步提高軟質(zhì)聚氨酯泡沫的均勻性。作為具有聚氧化烯基的化合物可以列舉聚氧化烯烷基 醚、聚氧乙烯聚氧丙烯烷基醚、聚氧乙烯單丁醚、聚氧丙烯聚氧乙烯烷基胺等。
[0058]主要使用水作為發(fā)泡劑。根據(jù)需要，可以將少量環(huán)戊烷、正戊烷、異戊烷或HFC-245fa等低沸點的有機化合物混合使用，或者還可以使用燃氣裝載設備，將空氣、氮氣、液化 二氧化碳等混入原液中溶解進行成形。發(fā)泡劑的優(yōu)選添加量取決于所得產(chǎn)品的設定密度， 但通常為多元醇成分的0.5~15質(zhì)量％。
[0059]可以使用該領域中公知的各種聚氨酯催化劑作為催化劑?？梢粤信e例如三乙胺、 三丙胺、三丁胺、N-甲基嗎啉、N-乙基嗎啉、二甲基芐基胺、N，N，N'，N'_四甲基六亞甲基二 胺、N，N，N'，N'，N"_五甲基二乙烯三胺、雙-(2-二甲基氨基乙基)醚等活性胺，或者它們的有 機酸鹽;醋酸鉀、辛酸鉀等羧酸金屬鹽、辛酸亞錫、二月桂酸二丁基錫、環(huán)烷酸鋅等有機金屬 化合物等。另外，還優(yōu)選具有N，N-二甲基乙醇胺、N，N-二乙基乙醇胺等活性氫基團的胺催化 劑。催化劑的優(yōu)選添加量為多元醇成分的〇. 〇 1~1 〇質(zhì)量％。
[0060]根據(jù)需要，將低分子量的多價活性氫化合物作為交聯(lián)劑使用。通過交聯(lián)劑，易于調(diào) 整聚氨酯坐墊的彈性性能。作為交聯(lián)劑可以列舉乙二醇、丙二醇、1，4_ 丁二醇、三羥甲基丙 烷、甘油等多元醇類、以及將它們的多元醇作為引發(fā)劑，使環(huán)氧乙烷或環(huán)氧丙烷聚合所得到 的化合物、單乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、N-甲基二乙醇胺等醇胺類等?？梢詥为毷褂眠@些 化合物或兩種以上混合使用。
[0061] 或者，可以根據(jù)需要使用泡沫穩(wěn)定劑。作為泡沫穩(wěn)定劑，可以使用該領域中公知的 有機硅系表面活性劑。泡沫穩(wěn)定劑的優(yōu)選添加量為多元醇成分的0.1~10質(zhì)量％。還可以進 一步根據(jù)需要，使用阻燃劑、可塑劑、泡孔擴張劑、抗氧化劑、紫外線吸收劑、著色劑、各種填 充材料、內(nèi)部脫模劑及其他的加工助劑。
[0062] 實施例
[0063] 通過實施例對本發(fā)明進行更加詳細的說明，但本發(fā)明并不限定于該實施例。表1及 表2表示使實施例及比較例中的聚氨酯坐墊成形的混合液(多元醇組合物）的配制。表1及表 2所示的數(shù)值為單位質(zhì)量(質(zhì)量比）。將異氰酸酯配制為使異氰酸酯指數(shù)為100。

[0067]此外，表1及表2所示的各成分如下所示。
[0068]多元醇1:聚醚多元醇EP828(三井化學株式會社制備）、重均分子量為6000;
[0069]多元醇2:聚醚多元醇EP330N(三井化學株式會社制備）、重均分子量為5000;
[0070]多元醇3:聚合物多元醇P0P3623(三井化學株式會社制備）；
[0071]介質(zhì)1:非離子表面活性劑ET116B(第一工業(yè)制藥株式會社制備）、聚氧化烯烷基醚 (高級醇類）、重均分子量為750、1分子中的羥基數(shù)為1;
[0072] 介質(zhì)2:聚醚多元醇EL720(旭硝子株式會社制備）、重均分子量為700、1分子中的羥 基數(shù)為2;
[0073]聚輪烷1:SH1310P烷基化改性體(高級軟質(zhì)材料株式會社制備）、通過異氰酸丁酯 對在聚乙二醇(軸狀分子)上包合環(huán)糊精(環(huán)狀分子)的SH1310P的環(huán)狀分子的一部分羥基進 行烷基化的產(chǎn)物、軸狀分子的分子量為1.1萬、羥值為43mgK0H/g;
[0074] 聚輪烷2: SHI 310P (高級軟材料株式會社制備）、軸狀分子的分子量為1.1萬、羥值 為85mgK0H/g;
[0075] 聚輪烷3: SH2410P(高級軟材料株式會社制備）、在聚乙二醇（軸狀分子)上包合環(huán) 糊精(環(huán)狀分子)的產(chǎn)物、軸狀分子的分子量為2萬、輕值為76mgK0H/g;
[0076] 交聯(lián)劑:二乙醇胺；
[0077]泡孔擴張劑:EP505S(三井化學株式會社制備）；
[0078] 泡沫穩(wěn)定劑1:L3625(邁圖^于^7)株式會社制備）；
[0079] 泡沫穩(wěn)定劑2:SF2936F(東麗道康寧(東Ρ夕''夕3-二^夕'')株式會社制備）；
[0080]泡沫穩(wěn)定劑3:SF2945F(東麗道康寧株式會社制備）；
[0081 ] 泡沫穩(wěn)定劑4:B8736LF2(贏創(chuàng)(工求）株式會社制備）；
[0082] 催化劑1 :TEDA-L33(東曹株式會社）；
[0083] 催化劑2:ToyocatET(東曹株式會社）；
[0084]異氰酸酯1:聚合MDI 2、4'-MDI · 4、4'-MDI混合物；
[0085]異氰酸酯2:TM20(三井化學株式會社制）。
[0086] 上述各成分按照表1及表2所示的質(zhì)量比進行配制。在實施例1~12(配制有聚輪烷 的例子）中，首先，向介質(zhì)中加入聚輪燒，在50°C條件下攪拌30分鐘。在確認介質(zhì)均勾存在于 溶液中后，將溶液冷卻至室溫。向冷卻后的溶液中均勻混合多元醇之后，將其它成分均勻混 合得到混合液。接著，向規(guī)定形狀的聚氨酯坐墊的成形模具(下模）中注入規(guī)定量的混合液， 在模具腔內(nèi)使其發(fā)泡硬化，從而得到實施例1~12中的聚氨酯坐墊。由于使聚輪烷在介質(zhì)中 溶解或分散之后，再混合其它成分，因此可以使聚輪烷在聚氨酯坐墊中分散均勻。
[0087] 比較例1~4(未配制有聚輪烷的例子）中的聚氨酯坐墊，將各成分按照表1及表2所 示的質(zhì)量比，用常規(guī)方法進行配制，均勻混合之后，將其規(guī)定量注入規(guī)定形狀的聚氨酯坐墊 的成形模具(下模)中得到聚氨酯坐墊。
[0088]求出全部聚氨酯坐墊的密度、25%的ILD(硬度）、撓度、拉伸強度、伸長率及拉伸模 量，其結果如表1及表2所示。由聚氨酯坐墊的中心部取出長度為100mm、寬度為100mm、高度 為50mm的長方體試片，通過測定該試片的質(zhì)量來計算其密度(單位:kg/m 3)。
[0089] 25%的ILD是依據(jù)JIS K6400-2(2012年版)D法的下述方法通過初步壓縮后進行測 定的。初步壓縮是按照下述方法進行的。從聚氨酯坐墊采取試片，將試片放置到支承板上， 使試片的中央成為加壓版的中央。單面具有外皮的試片，將其外皮側朝向支承板放置。用加 壓板(直徑為200mm的平的圓盤)施加5Ν的力時以加壓板的位置作為初始位置，將此時的試 片厚度讀取至0.1mm。在此之后，以100mm/分鐘的速度將試片的厚度加壓至75%后，立刻以 相同速度使加壓板返回至初期位置（以上為初步壓縮）。初步壓縮后放置20秒，然后以 100mm/分鐘的速度用加壓板加壓至試片厚度的25%，讀取保持20秒后的力，以此作為硬度 (25% ILD、單位:N/314cm3)。此外，JIS K6400-2是基于IS02439(第四版：2008年發(fā)行）、 IS03386-1(第二版：1986年發(fā)行)及IS03386-2(第二版：1997年發(fā)行)作成的日本工業(yè)標準。
[0090] 撓度是依據(jù)JIS K6400-2(2012年版)E法的下述方法進行初步壓縮后來測定的。初 步壓縮是按照下述方法進行的。從聚氨酯坐墊采取試片，將試片放置到支承板上，使試片的 中央成為加壓版的中央。單面具有外皮的試片，將其外皮側朝向支承板放置。用加壓板(直 徑為200mm的平的圓盤)施加5Ν的力時以加壓板的位置作為初期位置，將此時的試片厚度讀 取至0 · 1mm。在此之后，以50mm/分鐘的速度將試片的厚度加壓至75 %后，立刻以相同速度使 加壓板返回至初期位置（以上為初步壓縮）。初步壓縮后放置60秒，然后以50mm/分鐘的速度 用加壓板加壓至試片厚度的75%后，立刻以相同速度使加壓板返回至初期位置。在該操作 過程中，對加壓時施加的負荷為490N時的燒度(單位:mm)進行測定。
[0091] 拉伸強度是依據(jù)JIS K6400-5(2012年版）的下述方法進行測定的。使用啞鈴型的 沖模從聚氨酯坐墊采取試片，在試片的平行部分標記兩根平行的標線，該標線不使試片變 形，與中心等間隔，且與長度方向呈直角。標線間距為40mm。為了對試片的中央剖面均勻施 加拉伸力，將拉伸試驗機的夾具左右對稱地安裝在試片上，以200mm/分鐘的速度進行拉伸 試驗，測定出斷裂時的最大力與標線間距。將斷裂時的最大力除以試驗前的試片的剖面積， 從而求出拉伸強度(單位:kPa)。此外，JIS K6400-5是基于IS01798(第四版:2008年發(fā)行)及 IS08067 (第二版:2008年發(fā)行)作成的日本工業(yè)標準。
[0092]通過上述依據(jù)JIS K6400-5(2012年版）的拉伸試驗得到的斷裂時的標線間距，減 去試驗前的標線間距得到的距離，除以試驗前的標線間距，從而求出斷裂時的伸長率（單 位:％)。
[0093]拉伸模量是依據(jù)JIS K6400-5(2012年版）的下述方法進行測定的。使用啞鈴型的 沖模從聚氨酯坐墊采取試片，在試片的平行部分標記兩根平行的標線，該標線不使試片變 形，與中心等間隔，且與長度方向呈直角。使標線間距為40mm。為了對試片的中央剖面均勻 施加拉伸力，將拉伸試驗機的夾具左右對稱地安裝在試片上，以200mm/分鐘的速度進行拉 伸試驗，測定出直至試片斷裂時的拉伸力及標線間距。
[0094]用施加拉伸力時的標線間距減去試驗前的標線間距得到的距離，除以試驗前的標 線間距得到應變(Strain)，將其作為橫軸，將拉伸力除以試驗前的試片的剖面積得到應力 (Stress: 〇 )，將其作為縱軸，從而做出應力-應變曲線圖。拉伸模量為，在試片上施加規(guī)定的 伸長率時，以試驗前的剖面積除以拉伸力的值。在該實施例中，求出應變?yōu)椹?5時的應力（〇 [StrainO . 5])，將根據(jù)〇[StrainO . 5]/0.5的計算公式計算出的值作為拉伸模量（單位： kPa) 〇
[0095]圖4為用依據(jù)JIS K6400-2(2012年版)E法的方法壓縮軟質(zhì)聚氨酯泡沫的試片時， 基于其測定結果做出的力-撓度曲線圖。橫軸為撓度，縱軸為力，實線為實施例2的力-撓度 曲線。比較例2的力-撓度曲線與實施例2的力-撓度曲線（實線）重合。圖5為用依據(jù)JIS Κ6400-5(2012年版）的方法對軟質(zhì)聚氨酯泡沫的試片施加拉伸力時，基于其測定結果做出 的力-撓度曲線圖。橫軸為應變，縱軸為拉伸應力。實線為實施例2的應力-應變曲線，虛線為 比較例2的應力-應變曲線。
[0096]如圖4所示，由于實施例2的力-撓度曲線與比較例2的力-撓度曲線重合，因此，可 以說實施例2的壓縮特性與比較例2的壓縮特性是相同的。另一方面，如圖5所示，實施例2的 應力-應變曲線（實線）的傾斜度小于比較例2的應力-應變曲線(虛線）的傾斜度，因此可以 確認，能夠使實施例2的拉伸模量小于比較例2。
[0097] 如表1所示，在實施例1與比較例1、實施例2與比較例2、實施例3、4與比較例3中，除 聚輪烷以外的配制均相同。若分別將其進行比較，則可以確認，其密度、25%ILD(硬度)及撓 度相同，但配制有聚輪烷的實施例1~4與未配制聚輪烷的比較例1~3相比，可使其拉伸模 量變小。
[0098] 由實施例4可以確定，聚輪烷的配制量比實施例1~3的聚輪烷的配制量(3質(zhì)量份） 多，為5質(zhì)量份，但與未配制聚輪烷的比較例3相比，可使其拉伸模量變小。
[0099] 實施例5~7將多元醇作為介質(zhì)，實施例1~4為不同種類介質(zhì)的實施例。可以確認 溶解聚輪烷的介質(zhì)為多元醇的實施例5~7,與未配制有聚輪烷的比較例1~3相比，可使其 拉伸模量變小。
[0100] 如表2所示，實施例8~10中，除聚輪烷及多元醇2(聚醚多元醇）以外的配制均相 同。根據(jù)實施例8~10可以確認，隨著聚輪烷的配制量增加，拉伸模量會降低。
[0101] 在實施例11、12與比較例4中，除聚輪烷以外的配制均相同。根據(jù)實施例11、12及比 較例4可以確認，能夠通過配制聚輪烷來降低拉伸模量。
[0102] 對上述實施例中的說明進行了省略，但可以確認，通過對多元醇成分、異氰酸酯成 分或聚輪烷等的種類或配制進行適當設定，以聚輪烷為100質(zhì)量份計，將多元醇成分配制為 0.9質(zhì)量份~30質(zhì)量份的情況，與未配制有聚輪烷的聚氨酯坐墊相比，可使其拉伸模量變 小。
[0103] 以上基于實施方式對本發(fā)明進行了說明，但可以容易地推斷出，本發(fā)明并未對上 述實施方式有任何限定，在不脫離本發(fā)明的主旨的范圍內(nèi)，能夠進行各種改良變形。例如， 在上述實施方式中所列舉的形狀為一個例子，當然也可以采用其他形狀。
[0104] 在上述實施方式中，對車輛(汽車）上所搭載的軟質(zhì)聚氨酯泡沫制聚氨酯坐墊(緩 沖材料)進行了說明，但并不必限定于此。軟質(zhì)聚氨酯泡沫可以適用于安裝在除汽車以外的 其他車輛(例如鐵路車輛）、船舶或飛機等交通工具上的緩沖材料或背墊材料中，可以適用 于家具等緩沖材料或墊料中。
[0105] 在上述實施方式中，對向用于制造軟質(zhì)聚氨酯泡沫10的多元醇組合物中添加聚輪 烷13的情況進行了說明，但并不必限定于此，當然也可以添加聚輪烷13相互交聯(lián)的交聯(lián)聚 輪烷。因為即使是交聯(lián)聚輪烷，只要環(huán)狀分子14有剩余的官能團，就能使多元醇成分的羥基 與異氰酸酯成分的異氰酸酯基發(fā)生反應，從而在形成軟質(zhì)聚氨酯泡沫10時，使環(huán)狀分子14 交聯(lián)。
[0106] 在上述實施方式中，對使用將羥基作為環(huán)狀分子14的官能團的聚輪烷13的軟質(zhì)聚 氨酯泡沫10的制造方法進行了說明，但聚輪烷13并不必限定于此。只要能在使多元醇成分 與異氰酸酯成分反應而形成聚氨酯時所交聯(lián)的官能團為環(huán)狀分子14,便可無限制的采用這 種聚輪烷13。
[0107] 在上述實施方式中，在制造軟質(zhì)聚氨酯泡沫10時，將聚輪烷13與多元醇成分或異 氰酸酯成分混合前，將聚輪烷13溶解或分散在介質(zhì)中的情況進行了說明，但并不必限定于 此。若采用對多元醇成分或異氰酸酯成分的親合性高的聚輪烷(聚輪烷改性體），則即使不 使用介質(zhì)，也可以使聚輪烷在多元醇成分或異氰酸酯成分中均勻溶解或分散。
[0108] 附圖標記說明
[0109] 10軟質(zhì)聚氨酯泡沫
[0110] 13聚輪烷
[0111] 14環(huán)狀分子
[0112] 15軸狀分子
[0113] 16封端基團
【主權項】
1. 一種多元醇組合物，其用于制造軟質(zhì)聚氨酯泡沫，其特征在于，含有多元醇成分、異 氰酸酯成分及聚輪烷， 所述聚輪烷具備環(huán)狀分子呈串狀包合的軸狀分子，以及配置在所述軸狀分子兩端的封 端基團。2. 根據(jù)權利要求1所述的多元醇組合物，其特征在于，所述聚輪烷的羥值為30~ 85mgKOH/g〇3. 根據(jù)權利要求1或2所述的多元醇組合物，其特征在于，相對于100質(zhì)量份的所述多元 醇成分，所述聚輪燒為〇. 9質(zhì)量份~30質(zhì)量份。4. 一種軟質(zhì)聚氨酯泡沫，其是使權利要求1所述的多元醇組合物發(fā)泡、硬化而得到的。
【文檔編號】C08G18/66GK106046303SQ201610160454
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年3月21日 公開號201610160454.4, CN 106046303 A, CN 106046303A, CN 201610160454, CN-A-106046303, CN106046303 A, CN106046303A, CN201610160454, CN201610160454.4
【發(fā)明人】竹本雅彥, 林佑樹
【申請人】東洋橡膠工業(yè)株式會社, 高級軟質(zhì)材料株式會社