專利名稱：具有高回復率的能量調節(jié)聚氨酯硬質泡沫的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及表現(xiàn)高能量調節(jié)效率和高回復率的硬質聚氨酯能量調節(jié)泡沫，和涉及適合制備它們的反應體系。
背景技術：
能量調節(jié)泡沫一般被認為是受到?jīng)_擊后壓縮以便在相對長的時間內(nèi)吸收較大的沖擊能量的泡沫。這種泡沫在運輸車輛的乘坐室中已經(jīng)顯得日益重要，和可以在臂靠、頭靠、立柱、車頂縱梁、儀表板、膝墊、側墊、緩沖器等中找到。以乙烯基聚合物、織物或皮革修飾材料覆蓋的這些部件中的大多數(shù)和對乘客來說是可見的。
調節(jié)能量，即EM，是達到40％的壓縮率限度的力(F)對撓曲度曲線的積分EM=∫odF(x)dx]]>其中d=在40％的壓縮率下的撓曲度。
能量調節(jié)泡沫還必須是有效率的。能量調節(jié)效率，即E，反映在理想方波能量、力和撓曲度的乘積，和所調節(jié)的能量之間的區(qū)別。E(％)定義為E=[EM(d)/F(d)·d]·100，或E=∫odF(x)dxF(d)·d·100]]>柔性泡沫不是有效率的能量吸收體，實際上，在車輛內(nèi)部所有能量調節(jié)應用都使用剛性聚氨酯泡沫。用于生產(chǎn)這種泡沫的配制料的典型是美國專利5,143,941；5,167,941；5,187,204；5,248,703；5,248,704；和5,453,455，以及這里列舉的專利。例如，美國專利5,143,941公開了屬于水發(fā)泡的和表現(xiàn)相對恒定的抗壓碎強度的剛性聚氨酯泡沫。雖然這種泡沫是優(yōu)異的能量吸收泡沫，但它們的能量吸收歸因于在壓縮的過程中使泡沫孔壁不可逆地變形和破碎。因此，在沖擊后，這種泡沫不能回復它們的初始形狀。更重要的是，壓碎的泡沫不能再次提供能量調節(jié)。如果以后發(fā)生嚴重的沖擊，該缺點是至關重要的。應該強調的是，能量調節(jié)能力的損失可以僅由偶然或輕微的重復接觸引起。
在前述專利中，典型的配制料需要由甲苯二胺或乙二胺的烷氧基化產(chǎn)生的特殊多元醇，或在美國專利5,453,455的情況下，需要使用鋰鹽或甲酸(二者有對環(huán)境不利的嫌疑)。在這些參考文獻中多少一致地公開了聚合物多元醇以任何濃度都不適宜，在這一點可參見例如美國專利5,143,941和5,167,941。
美國專利5,216,041涉及其中包括占次要量的聚合物多元醇以及胺型多元醇的類似能量吸收泡沫組合物。然而，該專利表明，當使用高于30wt％的聚合物多元醇時，該泡沫不能成為能量吸收泡沫。對于所使用的聚合物多元醇(40％固體)，30％聚合物多元醇對應于在總配制料中低于10wt％的總固體上限。
美國專利4,116,893和4,212,954公開了在能量吸收效率上溫度相關性降低的能量調節(jié)泡沫。這兩篇專利使用聚合物多元醇與相對大量的(按當量計)低分子量交聯(lián)劑如乙二醇、二甘醇、1,4-丁二醇、三羥甲基丙烷等等。前一篇’893專利采用預聚物方法，由于制備異氰酸酯終端的預聚物需要額外的費用而不是最理想的。相對大的摩爾當量的低分子量增鏈劑的使用增加了異氰酸酯的需求量，這進一步增加了成本。遵循美國專利5,143,941；5,167,941；和5,216,041的教導，在兩篇專利中的總聚合物固體是非常有限的。在美國專利4,116,893中，典型的配制料使用約8wt％聚合物固體，而在美國專利4,212,954，使用約10.8wt％聚合物固體。
從美學觀點來看，現(xiàn)有技術的剛性能量調節(jié)泡沫的不可逆壓碎的結果是門板、儀表板等的表面將出現(xiàn)永久的凹陷或變形。許多這種部件例如儀表板若要替換是非常昂貴的。對于被包封在車門內(nèi)的側墊，沖擊性破壞對乘坐者來說是不可見的。然而，在更換在事故中損壞的門板時，一般在工廠就地澆筑的側墊很有可能沒有被更換。因此，修復的車輛不再滿足安全需要，這對車主來說是不知道的。還有，必須強調的是，沒有高回復率的泡沫甚至能夠被相對低的沖擊壓碎，損害了泡沫在嚴重沖擊下吸收能量的能力。
發(fā)明公開本發(fā)明涉及不僅表現(xiàn)優(yōu)異能量吸收效率，而且表現(xiàn)優(yōu)異回復率的改進能量調節(jié)泡沫。本發(fā)明能量調節(jié)泡沫通過將特定的聚合物多元醇與異氰酸酯組分反應以產(chǎn)生剛性聚氨酯泡沫來制備，其中配制料的總聚合物固體含量超過15wt％。
實施本發(fā)明的最佳模式本發(fā)明的能量調節(jié)泡沫是剛性的，主要是型芯密度為約30Kg/m3-約270Kg/m3的開孔泡沫。在某些情況下，型芯密度低于30Kg/m3的能量調節(jié)泡沫也是有效的。然而，本發(fā)明的能量調節(jié)泡沫的能量調節(jié)依賴于高的密度，其中低密度泡沫僅有相對低的能量調節(jié)，雖然仍可保持高的效率。
本發(fā)明的能量調節(jié)泡沫以高效率及高回復率為特征。效率和回復率的總和高于150(當二者以百分數(shù)表示時)。優(yōu)選的是，回復率高于80％，更優(yōu)選高于90％，最優(yōu)選95％或95％以上。效率一般高于75％，優(yōu)選高于80％。
本發(fā)明的聚氨酯泡沫通過將異氰酸酯組分與多元醇組分反應來制備。雖然可以使用其中所有或部分多元醇首先與異氰酸酯反應以形成異氰酸酯終端的預聚物的預聚物工藝，但優(yōu)選使用一步法加工。因此，盡管不是優(yōu)選的，在接下來的多元醇和異氰酸酯的論述中，部分或全部多元醇組分可以與異氰酸酯反應以形成異氰酸酯終端的預聚物，該預聚物然后可與其余多元醇和/或增鏈劑、交聯(lián)劑等，以及作為發(fā)泡劑的水反應。
本發(fā)明聚氨酯泡沫的多元醇組分至少是雙組成的，至少具有一種高分子量部分和一種低分子量部分。該多元醇組分還必須含有充分分散的聚丙烯腈/苯乙烯聚合物多元醇固體，以便在泡沫中得到最低約15wt％的乙烯基聚合物固體，優(yōu)選20wt％或20wt％以上，更優(yōu)選25wt％或25wt％以上，其中25-30wt％是尤其有效的?！靶g語”聚合物多元醇是指具有穩(wěn)定分散在其中的乙烯基聚合物固體顆粒的聚氧化亞烷基聚醚多元醇。這些聚合物多元醇可通過技術人員所熟悉的方法，一般通過在多元醇中乙烯基單體的就地聚合來制備。優(yōu)選的乙烯基單體是丙烯腈和苯乙烯。其它單體包括氯乙烯、1,1-二氯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、對甲基苯乙烯等等。
雙組成多元醇組分優(yōu)選通過摻混兩種具有不同分子量和/或官能度的聚合物多元醇組分來制備。第一種多元醇組分具有約2.5的最低平均標稱官能度和使得最低數(shù)均分子量為約3000Da的當量重量。請注意，除非另有說明，這里表示的所有分子量均為數(shù)均分子量。第一種多元醇一般是通過使丙烯腈和苯乙烯以高于50/50的苯乙烯/丙烯腈比率就地聚合來制備的聚合物多元醇。優(yōu)選的是，分散的乙烯基聚合物固體含量是約20wt％或20wt％以上，更優(yōu)選至少30wt％，和最優(yōu)選在35-50wt％的范圍內(nèi)。對于這里所用的第二種和其它多元醇的情況也是如此，第一種多元醇組分的聚醚多元醇可以是通過堿催化方法制備的常規(guī)多元醇，或可以是使固有(不可避免的)不飽和度減少到低于0.040meq/g，更優(yōu)選低于0.020meq/g，和最優(yōu)選低于0.010meq/g的通過本技術領域中已知的催化方法制備的低不飽和多元醇。用于產(chǎn)生低水平不飽和度的催化劑的實例是雙金屬氰化物絡合物催化劑。
第一種多元醇組分具有約2.5或2.5以上的標稱官能度?！皹朔Q官能度”是指通過引發(fā)劑(起始劑)分子的烷氧基化得到的理論官能度，沒有固有不飽和度的形成。例如，甘油(官能度3.0)的聚烷氧基化會得到標稱官能度為3的多元醇。在實際中，除非使用產(chǎn)生低不飽和度的催化劑，實際(測量的)的官能度明顯減少。例如，在作為烷氧基化催化劑的氫氧化鉀的存在下，通過將甘油進行丙氧基化所制備的6000Da分子量聚氧化丙烯三醇，通常獲得2.5-2.7范圍內(nèi)的實際官能度。然而，標稱官能度還是3。
如所述的那樣，第一種多元醇的標稱官能度最低是2.5，這可以通過使用二官能和三官能引發(fā)劑的混合物來獲得。另外，第一種多元醇可通過摻混兩種或多種多元醇，例如聚丙氧基化二醇(標稱官能度2)和聚氧化烷基化三醇(標稱官能度3)來生產(chǎn)。二和四官能多元醇的共混物以及其它共混物也是適合的。這種共混物優(yōu)選不含有標稱官能度為1的有目的加入的多元醇，因為這些多元醇在聚氨酯形成的過程中可起鏈終止劑的作用，限制了分子量和交聯(lián)密度。第一種多元醇組分包括分子量高于3000Da而不管官能度如何的所有多元醇。平均標稱官能度應該高于2.5，優(yōu)選3.0或3.0以上，和優(yōu)選低于8，更優(yōu)選低于6。
最優(yōu)選的是，在第一種多元醇組分中含有的各種多元醇中的至少一種是聚合物多元醇。第一種多元醇組分的非限制性實例是1)雙丙甘醇和山梨醇的當量重量為2000Da聚烷氧基化混合物；2)甘油引發(fā)、KOH催化的分子量為6300Da和不飽和度為0.06meq/g的聚氧化丙烯三醇，含有43wt％的作為分散相的50/50丙烯腈/苯乙烯聚合物；3)40mol％的含有30wt％乙烯基聚合物固體的聚氧化丙烯二醇聚合物多元醇和60mol％的含有43wt％的乙烯基聚合物固體的聚氧化丙烯三醇的共混物。
第一種多元醇組分的多元醇優(yōu)選基本上是聚氧化丙烯多元醇，即按總的氧化烯部分計，它們含有超過50mol％的氧化丙烯部分。在非氧化丙烯當中，其余優(yōu)選基本上是存在于內(nèi)部或端部的氧化乙烯部分?？捎玫捎诔杀靖叨话悴粌?yōu)選的其它氧化烯部分是從1,2-環(huán)氧丁烷、2,3-環(huán)氧丁烷、氧雜環(huán)丁烷、四氫呋喃、氫化烯化氧、環(huán)己烯氧化物、苯乙烯氧化物等衍生的那些。最優(yōu)選的是，本發(fā)明所有多元醇是作為均聚物，或嵌段、無規(guī)、或嵌段與無規(guī)共存方式的通過用氧化丙烯、氧化乙烯或它們的混合物使適合的引發(fā)劑被烷氧基化來制備的均聚物或共聚物。具有均聚氧化丙烯或無規(guī)聚(氧化丙烯/氧化乙烯)的內(nèi)嵌段和外聚氧化乙烯末端的聚氧化丙烯多元醇是最優(yōu)選的。
聚合物多元醇應含有具有50％或50％以上苯乙烯衍生的結構部分的乙烯基聚合物固體。可以使用具有高丙烯腈含量，即67/33丙烯腈/苯乙烯比率的聚合物多元醇，條件是乙烯基聚合物固體總體上滿足高于50/50苯乙烯/丙烯腈比率。對于含有從其它乙烯基單體，例如甲基丙烯酸甲酯、1,1-二氯乙烯等衍生的結構部分的聚合物多元醇，它們可作為苯乙烯計算。
第二種多元醇組分是羥基數(shù)為約160-800和標稱官能度為3.0-6.0，優(yōu)選羥基數(shù)為240至約600的低分子量聚烯化氧多元醇。第二種多元醇可具有第一種多元醇的烯化氧結構類型和分布，以及與第一種多元醇一樣，優(yōu)選是含有至多50-60wt％乙烯基聚合物固體，最優(yōu)選10-45wt％聚合物固體，和更優(yōu)選約20wt％乙烯基聚合物固體的聚合物多元醇。象第一種多元醇組分一樣，第二種多元醇組分可包括兩種或多種獨立多元醇的共混物。第二種多元醇組分包括在總的多元醇組分中羥基數(shù)在160-800范圍內(nèi)和官能度為3.0-6.0的所有多元醇。
第一種和第二種多元醇組分可以摻混在一起以形成單一多元醇組分，或實際上通過如延遲共引發(fā)等方法來一起制備。例如，當使用堿催化法時，讓丙二醇和甘油引發(fā)劑的共混物進行丙氧基化到中到高分子量，然后加入其它甘油，進行進一步的烷氧基化。因為由堿催化的烷氧基化基本上是非優(yōu)先的，生產(chǎn)的雙組成多元醇在由GPC分析后，顯示多元醇種類分布與通過摻混單獨制備的第一種多元醇和第二種多元醇獲得的那些相似。這種多元醇的高分子量級分(≥3000Da)構成這里所要求的第一種多元醇組分，而官能度為3.0-6.0的低分子量組分構成第二種多元醇組分。
在一步法中，第一種和第二種多元醇在與異氰酸酯反應之前一起共混或作為單獨物流使用。以總多元醇為基準計，第二種多元醇組分以約1wt％-約40wt％，更優(yōu)選3wt％-30wt％，和最優(yōu)選約5wt％-約20wt％的范圍存在。
除了第一種多元醇組分和第二種多元醇組分以外，反應混合物一般含有其它異氰酸酯反應活性物質。它們包括增鏈劑、交聯(lián)劑、泡孔改性劑、非乙烯基聚合物顆粒等。
增鏈劑是分子量在300Da以下和當量重量在70Da以下的異氰酸酯反應活性分子。羥基官能化增鏈劑的實例包括乙二醇、二甘醇、三甘醇、丙二醇、雙丙甘醇、三丙二醇、甘油、三羥甲基丙烷、四-[羥基烷基]亞烷基二胺如N,N,N’,N’-四[2-羥乙基或2-羥丙基]乙二胺、二乙醇胺、三乙醇胺等。氨基官能化增鏈劑是不優(yōu)選的，因為它們將脲基引入到泡沫中，這會減少回復率，并通常增加了硬度。氨基官能化增鏈劑的實例是1,2-乙二胺、丙二胺、1,6-二氨基己烷等。芳族胺，尤其位阻二胺如各種乙基甲苯二胺，烷基取代的亞甲基二苯胺等是可使用的，以及電子減活化胺如亞甲基雙(鄰氯苯胺)?；旌狭u基胺如單乙醇胺和單丙醇胺也可使用。反應官能度高于2的增鏈劑一般被稱為“交聯(lián)劑”，而不是“增鏈劑”。該術語并非不同。在本申請中，二官能化反應物質被認為是增鏈劑，而三和三以上官能化物質(全是低分子量)被認為是交聯(lián)劑。伯胺基被認為是用于這些目的的單官能化基團。
該組合物一般還包括促進羥基和異氰酸酯基之間反應以形成脲烷鍵的催化劑，這里稱為“聚氨酯催化劑”。普通催化劑一般包括錫化合物和有機金屬化合物。這些催化劑是眾所周知的，包括二乙酸二丁基錫、二月桂酸二丁基錫、二乙酸二乙基錫、辛酸錫等，乙酰丙酮酸鎳(延遲作用催化劑)等。鉍化合物是特定的活性催化劑。
叔胺也是有用的催化劑。除了催化成脲烷反應以外，叔胺催化劑還催化水與異氰酸酯的反應，即在水發(fā)泡體系中的“發(fā)泡”反應。叔胺催化劑的實例包括三亞乙基二胺和二亞乙基三胺。
可發(fā)泡的組合物一般是內(nèi)在穩(wěn)定的，因此不需要泡沫穩(wěn)定表面活性劑。然而，開孔表面活性劑適合在這里使用，并且許多其它表面活性劑是可以得到的，并在本技術領域中是眾所周知的。通常使用硅氧烷表面活性劑，尤其聚氧化亞烷基硅氧烷共聚物表面活性劑。當使用一種時，優(yōu)選表面活性劑是可從Witco得到的L-3802表面活性劑。
其它成分包括顏料、填料、流變控制添加劑、染料、增塑劑、有機(揮發(fā)性)發(fā)泡劑和對聚氨酯技術領域來說眾所周知的其它添加劑?？梢詤⒖糉risch,Saunders and,POLYURETHANES:CHEMISTRYAND TECHNOLOGY,Wiley Interscience，和THE POLYURETHANESHANDBOOK,Gunter Oertel,Ed.,Springer Verlag。
異氰酸酯組分可以是通常使用的任何異氰酸酯，包括改性異氰酸酯，以及不優(yōu)選的異氰酸酯官能化預聚物和準預聚物。適合的異氰酸酯列舉在美國專利5,216,041中。優(yōu)選的異氰酸酯是芳族二和多異氰酸酯和它們的脲-、uretonimine(脲酮亞胺)-、碳化二亞胺-、uretdione(脲二酮)-、脲基甲酸酯-、脲烷-、縮二脲-、和異氰脲酸酯-改性的類似物。優(yōu)選使用的是2,2’-、2,4’-和4,4’-亞甲基二苯二異氰酸酯(MDI)和它們的混合物，以及聚亞苯基聚亞甲基多異氰酸酯(聚合MDI)，它一般由MDI的兩個、三個、四個和四個以上的環(huán)類似物組成。在改性的異氰酸酯中，脲烷-和碳化二亞胺-改性MDI是優(yōu)選的。可以使用脂族異氰酸酯，但不是優(yōu)選的，這是由于它們的反應速度一般較低。也可使用可商購的異氰酸酯如2,4-和2,6-甲苯二異氰酸酯和它們的混合物，尤其80∶20和65∶35混合物，但不是優(yōu)選的。
當異氰酸酯以預聚物或準預聚物的形式使用時，異氰酸酯(過量)與全部或部分異氰酸酯反應活性物質(不包括水)僅僅通過加熱或借助聚氨酯催化劑來進行反應。
將多元醇、增鏈劑、添加劑、異氰酸酯等一起混合，并一般引入到開放或封閉的模具中。該混合完全在混合頭中進行，即使用多物流、高壓力混合頭，或者異氰酸酯反應活性組分和異氰酸酯組分可被單獨摻混到分別的A(iso)和B(resin)部分中，并在混合頭中混合。水一般作為反應發(fā)泡劑被包括在內(nèi)，例如相對于成分的總重量，為約0.1wt％或0.1wt％以下到約2wt％或2wt％以上的量。優(yōu)選的是，水以約0.1wt％-約2wt％，更優(yōu)選0.2wt％-約1.5wt％的量使用。泡沫密度優(yōu)選是在270Kg/m3-約30Kg/m3，更優(yōu)選200Kg/m3-50Kg/m3的范圍內(nèi)，和最優(yōu)選約65Kg/m3。
泡沫具有用于在能量吸收應用范圍內(nèi)的壓縮強度，即約50kPa-約2000kPa，優(yōu)選50kPa-1500kPa，和更優(yōu)選約70kPa-1000kPa。
泡沫的效率和回復率是影響泡沫性能的關鍵因素。因素如壓縮強度、調節(jié)能量、壓縮率等根據(jù)ASTM D-1621“Standard Test MethodFor Compressive propetties of Rigid Cellular Plastics”的泡沫性能的測量方法來測量或計算。試驗方法采用具有100kN測力傳感器的Instron Model 55R112S。十字頭速度是2.54mm/min每25.4mm的樣品厚度。樣品是標稱101.6mm×101.6mm×25.4mm。全部樣品長度和寬度尺寸可使用Mitutoyo DigimaticTM測徑規(guī)測量三個有效數(shù)字，而厚度測量使用Mitutoyo DigimaticTMIndicator型號IDF-150E來進行。全部樣品在測試前在標準實驗室條件下在23℃和50％相對濕度下至少調濕40小時。Instron測試儀在撓曲的過程中不斷收集力或負載數(shù)據(jù)，從而收集到與力(N)對應的撓曲度(mm)。
壓縮強度(kPa)由力除以樣品橫斷面積來計算。壓縮率(％)由撓曲度除以初始樣品厚度再乘以100來計算。樣品壓縮持續(xù)到80％或直到達到儀器的負載極限為止。報道壓縮強度的參考值是40％壓縮率?；貜吐蔙(％)是在壓縮到80％后5分鐘時測量的樣品厚度除以初始樣品厚度再乘以100來計算。
本發(fā)明的能量調節(jié)泡沫具有超過80％的百分回復率，同時具有高于70％的效率。因此，回復率和效率的總和(二者以按前面定義的百分數(shù)表示)高于150，而回復率最低是80。優(yōu)選的是，回復率最低是90，并且效率和回復率的總和高于170，更優(yōu)選接近180或180以上。
本發(fā)明可固化的泡沫組合物能以多種方式使用。例如汽車的側墊可通過將可發(fā)泡的組合物引入到封套、管等中來制備，隨后用螺栓將它固定到車門內(nèi)部。更經(jīng)常的是，可發(fā)泡的組合物被現(xiàn)場傾倒在適合接受它的門腔中。部件或組件如頭靠、臂靠等可以通過用適合的裝飾包覆材料如皮革狀乙烯基聚合物、機織織物(即尼龍、聚丙烯、聚酯等)，或皮革給模具加襯里，并將發(fā)泡用料傾倒進去(注入)和讓它發(fā)泡來制備。另外，可以將可發(fā)泡組合物引入到模具中并固化，然后用裝飾材料包覆，接著脫模。該能量調節(jié)泡沫一般適合用于乘坐者預計在常規(guī)使用(即車輛裝載的進和出口)中或在撞車的情況下會接觸的任何制造組件。非限制性實例是儀表板、遮陽板、臂靠、門柱、頭靠、中心控制臺、膝墊、頂板等。
以上大概描述了本發(fā)明，通過參照這里提供的某些具體實施例可以進一步理解本發(fā)明，這些實施例僅用于說明的目的，而不是用來限制，除非另有規(guī)定。
實施例1-5，對比實施例C1和C2剛性、能量吸收泡沫通過在高壓混合頭中或用高速旋轉攪拌器將各反應成分混合在一起，然后將整個混合物流引入到模具中，并讓該混合物發(fā)泡來制備。隨后徹底固化，如前述那樣，從泡沫的中心切取試驗板塊，并對能量吸收特性進行測試。
在下面的實施例中，多元醇A是可從Lyondell Chemical Co.以FlexureTM3000聚合物多元醇購得的具有20wt％聚氧化乙烯端部的43％固體、KOH催化、甘油引發(fā)的多元醇。聚合物固體是就地聚合的63∶67苯乙烯/聚丙烯腈。多元醇A，即羥基數(shù)為35.7的基礎多元醇是本發(fā)明的高分子量多元醇。
多元醇B是含有約21％的就地聚合的乙烯基聚合物固體和具有245的羥基數(shù)的聚合物多元醇。多元醇B可從Lyondell Chemical Co.以FlexureTM1000聚合物多元醇購得。
多元醇C是含有21wt％的分散在用氧化乙烯封端的甘油引發(fā)的聚氧化丙烯三醇中的丙烯腈聚合物和羥基數(shù)為28的聚合物多元醇。
配方和試驗結果在下面的表1中提供。

在表1中的結果顯示，本發(fā)明的能量調節(jié)泡沫在寬范圍內(nèi)的密度內(nèi)表現(xiàn)了優(yōu)異的能量吸收效率和回復率。對比實施例C1和C2模仿美國專利4,212,954的實施例2、3和4。結果顯示作為密度的函數(shù)，后兩種泡沫能夠吸收大量的能量。然而，吸收能量和效率是以犧牲回復率為代價的，它們的回復率低于70％。因為這種泡沫在它們的第一次沖擊之后表現(xiàn)明顯的壓痕，該泡沫不適合于可見的汽車組件，并且在以后嚴重的沖擊中無法用以設計的能量吸收能力來保護乘坐者。E+R的總和平均153，但回復率又是不充分的。
本發(fā)明的泡沫全都表現(xiàn)了高于85％的回復率，其中回復率超過90％是通常的。同時，仍保持高效率。在各例中E+R的總和高于160，同時保持高于80％的回復率。大多數(shù)泡沫具有高于170的E+R值。
本發(fā)明可用滿足必需成分要求的那些成分的任何個別結合來實施，排除其它成分，是否被命名或未命名的、和是否是所需這些成分組的任選或個別實例。必需成分是異氰酸酯、第一種多元醇組分、第二種多元醇組分，和15wt％或15wt％以上的總分散聚合物固體含量。如果需要，本發(fā)明例如可以不用增鏈劑、交聯(lián)劑和其它多元醇來實施。
術語“效率/回復率因子”指按照這里測量和以百分數(shù)表示的效率/回復率因素的總和。效率/回復率因子以不用百分數(shù)符號的數(shù)字表示。術語“總乙烯基固體”和類似的術語是指作為這里所用聚合物多元醇的分散相存在的全部乙烯基聚合物顆粒的重量百分數(shù)，相對于可固化組合物的總重量，或相對于由該組合物生產(chǎn)的泡沫的總重量，二者基本上是相同的。關于預聚物和準預聚物的術語“異氰酸酯終端”是指化學計量過量的二或多異氰酸酯與分子量高于300Da的二或二以上官能度聚醚多元醇或含有超過10wt％的更高分子量多元醇的該多元醇的反應產(chǎn)物。例如，定義清楚和低分子量的脲烷改性的MDI不是預聚物或準預聚物，因為那些術語可被本技術領域技術人員看明白。
在充分描述本發(fā)明之后，本領域的普通技術人員可以看出，在不背離本文所述的本發(fā)明宗旨和范圍的情況下，能夠作出許多變化和修改。
權利要求
1．一種密度為30kg/m3-約270kg/m3，在40％的壓縮率下能量吸收效率高于70％，在80％的壓縮率后回復率高于80％，和效率/回復率因子高于150的剛性能量調節(jié)泡沫。
2．權利要求1的剛性能量吸收泡沫，其中所述泡沫是一種或多種二和/或多異氰酸酯與包括以下組分的多元醇組合物在異氰酸酯指數(shù)為約90-約130時的發(fā)泡反應產(chǎn)物a)標稱官能度為約2.5或2.5以上和最低分子量約3000Da的第一種多元醇組分；b)標稱官能度約3.0-約6.0和羥基數(shù)約160-約800的第二種多元醇組分，所述第二種多元醇組分占總多元醇量最低約為1wt％；所述多元醇組合物含有足夠的乙烯基聚合物多元醇固體，以產(chǎn)生相對于所述泡沫的總重量約15wt％或15wt％以上的總乙烯基固體含量，所述乙烯基聚合物固體具有高于1的平均苯乙烯對丙烯腈的比率。
3．權利要求1的能量調節(jié)泡沫，其中所述泡沫由一步法制備。
4．權利要求1的能量調節(jié)泡沫，其中所述二或多異氰酸酯包括從甲苯二異氰酸酯和它的各種異構體、亞甲基二亞苯基二異氰酸酯和它的各種異構體，聚亞甲基聚亞苯基多異氰酸酯，和這些異氰酸酯的脲烷、脲、縮二脲、碳化二亞胺、脲基甲酸酯、脲酮亞胺、脲二酮和異氰脲酸酯改性產(chǎn)物中選擇的一種或多種異氰酸酯。
5．權利要求4的能量調節(jié)泡沫，其中所述二或多異氰酸酯沒有異氰酸酯終端的預聚物。
6．權利要求1的能量調節(jié)泡沫，其中所述效率/回復率因子高于170。
7．權利要求2的能量調節(jié)泡沫，其中所述乙烯基固體總含量高于約20wt％。
8．權利要求2的能量調節(jié)泡沫，其中所述乙烯基固體總含量高于約25wt％。
9．一種含有能量調節(jié)泡沫的制造組件，其改進之處包括選擇權利要求1的能量調節(jié)泡沫作為所述能量調節(jié)泡沫。
10．一種含有能量調節(jié)泡沫的制造組件，其改進之處包括選擇權利要求2的能量調節(jié)泡沫作為所述能量調節(jié)泡沫。
11．一種含有能量調節(jié)泡沫的制造組件，其改進之處包括選擇權利要求3的能量調節(jié)泡沫作為所述能量調節(jié)泡沫。
12．一種含有能量調節(jié)泡沫的制造組件，其改進之處包括選擇權利要求4的能量調節(jié)泡沫作為所述能量調節(jié)泡沫。
13．一種含有能量調節(jié)泡沫的制造組件，其改進之處包括選擇權利要求5的能量調節(jié)泡沫作為所述能量調節(jié)泡沫。
14．一種含有能量調節(jié)泡沫的制造組件，其改進之處包括選擇權利要求6的能量調節(jié)泡沫作為所述能量調節(jié)泡沫。
15．一種含有能量調節(jié)泡沫的制造組件，其改進之處包括選擇權利要求7的能量調節(jié)泡沫作為所述能量調節(jié)泡沫。
16．一種含有能量調節(jié)泡沫的制造組件，其改進之處包括選擇權利要求8的能量調節(jié)泡沫作為所述能量調節(jié)泡沫。
17．一種含有能量調節(jié)泡沫的制造組件，其改進之處包括選擇權利要求9的能量調節(jié)泡沫作為所述能量調節(jié)泡沫。
18．權利要求9的組件，其中所述能量調節(jié)泡沫是一種或多種二或多異氰酸酯與包括第一種多元醇組分和第二種低分子量多元醇的多元醇組合物的發(fā)泡反應產(chǎn)物，第一種多元醇包括作為分散相和數(shù)均分子量為約3000Da-約8000Da的具有約20-約50wt％乙烯基固體的聚合物多元醇，第二種低分子量多元醇具有約200-約800Da的羥基數(shù)，其中所述泡沫的乙烯基聚合物固體的總含量超過約25wt％。
19．權利要求1的能量吸收泡沫，其在織物、乙烯基聚合物或皮革的美化裝飾層內(nèi)發(fā)泡。
全文摘要
能量吸收剛性聚氨酯泡沫具有高能量吸收效率以及在變形后突出的回復率,使它們可用于可見能量吸收構件,尤其運輸車輛工業(yè)中。該泡沫通過將一種或多種二或多異氰酸酯與含有高和低分子量多元醇的多元醇組分,以及任選的交聯(lián)劑、增鏈劑和其它添加劑反應來制備,其中至少一種多元醇是使得泡沫的乙烯基聚合物固體總含量高于15wt%的聚合物多元醇。
文檔編號C08G18/00GK1325415SQ99812892
公開日2001年12月5日 申請日期1999年11月2日 優(yōu)先權日1998年11月6日
發(fā)明者M·J·佩里, J·L·蘭巴克, F·E·克里奇菲爾德 申請人:拜爾安特衛(wèi)普有限公司