基于pipa的燃燒改性的聚氨基甲酸酯泡沫的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 實施例設(shè)及一種使用多異氯酸醋聚加成分散體制造的燃燒改性的酸(CME)聚氨基 甲酸醋泡沫。
【背景技術(shù)】
[0002] 聚合物多元醇具有連續(xù)相，其中基礎(chǔ)多元醇有固體粒子分散于其中并且可W用W 制造燃燒改性的泡沫。當(dāng)聚合物多元醇用W制造燃燒改性的聚氨基甲酸醋泡沫時，分散粒 子可W有助于形成開放泡孔并且增加所得泡沫的承載性質(zhì)。聚合物多元醇的實例包括苯乙 締-丙締臘（SAN)多元醇，其是苯乙締-丙締臘的分散體;和多異氯酸醋聚加成(PIPA)多元 醇，其是聚氨基甲酸醋-脈粒子的分散體;或聚脈(P皿)多元醇，其是胺與多異氯酸醋反應(yīng)的 分散體。
[0003] 雖然SAN多元醇廣泛用W形成燃燒改性的酸(CME)聚氨基甲酸醋泡沫，但SAN多元 醇并不改良所得泡沫的阻燃性。PIPA多元醇用W生產(chǎn)燃燒改性的高回彈性(CMHR)泡沫并且 PIPA多元醇可W提供阻燃性益處。然而，為了獲得高回彈性性質(zhì)（即，高于50%的泡沫回彈 性），所述PIPA多元醇通常主要含有伯徑基(例如，如美國專利公開第2006/0058410號的段 落[0024]中所論述）、W氧化乙締封端的長氧化丙締鏈并且當(dāng)量重量高于1，600,其是對其 它類型的燃燒改性的泡沫(如CME聚氨基甲酸醋泡沫）（例如，回彈性值低于45%的泡沫）中 的PIPA多元醇的使用的顯著限制。因此，探尋提供能夠生產(chǎn)CME聚氨基甲酸醋泡沫的基于 PIPA多元醇的配制品，例如，W便可W實現(xiàn)改良的阻燃性。
[0004] 雖然US 4,374,209包括使用基于仲徑基類載體多元醇和二乙醇胺的PIPA多元醇 制造的聚氨基甲酸醋泡沫的實例，但未給出最終產(chǎn)物粘度和粒度分布的指示。EP 776,922 還包括其中基礎(chǔ)多元醇主要含有仲徑基并且Ξ乙醇胺用作制造聚氨基甲酸醋粒子的反應(yīng) 物的分散體的一個實例，但未提供粒度穩(wěn)定性信息。運些方法未能引起成功商業(yè)生產(chǎn)其中 基礎(chǔ)多元醇主要具有仲徑基的PIPA多元醇。W0 2014/037558還包括其中基礎(chǔ)多元醇含有 90%仲徑基的PIPA分散體的一個實例，但如EP 776，922，未提供粒度或分散穩(wěn)定性信息。
[0005] 此外，已經(jīng)確立了對燃燒改性的聚氨基甲酸醋泡沫的標準，因為聚氨基甲酸醋泡 沫當(dāng)暴露于充足熱源時可能會點燃。舉例來說，為了形成使得能夠通過高可燃性標準的CME 聚氨基甲酸醋泡沫，通常添加阻燃劑到構(gòu)造。然而，阻燃劑可能會產(chǎn)生儲存和/或加工障礙 (例如，如美國專利第5,118,721號中所論述）。另外，通常所要泡沫越低，通過可燃性測試所 需要的阻燃劑量越高(例如，因為泡沫的空氣含量與密度相關(guān)，并且密度越低，空氣含量越 高）。然而，因為阻燃劑還可能充當(dāng)填充劑，所W較高量的阻燃劑可能會對所得密度具有不 良影響。此外，使用常規(guī)多元醇（如SAN多元醇)生產(chǎn)的CME泡沫與CMHR泡沫相比可能歸因于 不同烙融特性而需要更高量的阻燃劑。因此，探尋提供能夠生產(chǎn)滿足高可燃性標準的在大 量密度范圍（例如，l〇kg/m 3到100kg/m3、l化g/m3到50kg/m3等）中、尤其在低密度（如10到 30kg/m 3、10到25kg/m3或15到25kg/m3)下的CME聚氨基甲酸醋泡沫的基于PIPA多元醇的配制 品。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 實施例可W通過提供一種形成燃燒改性的酸(CME)聚氨基甲酸醋泡沫的方法實 現(xiàn)，所述方法包括提供包括PIPA多元醇的多元醇組分，其是W所述PIPA多元醇的總重量計 固體含量是10重量％到75重量％的分散體，所述PIPA多元醇是包括W下的混合物的反應(yīng)產(chǎn) 物:數(shù)量平均徑基當(dāng)量重量小于80的至少一低當(dāng)量重量多元醇、數(shù)量平均異氯酸醋當(dāng)量重 量小于225的多異氯酸醋化合物和液體基礎(chǔ)聚酸多元醇，所述液體基礎(chǔ)聚酸多元醇的數(shù)量 平均徑基當(dāng)量重量是至少200并且W所述液體基礎(chǔ)聚酸多元醇中的徑基的總量計具有至少 80%仲徑基。所述方法進一步包括提供包括至少一種多異氯酸醋的異氯酸醋組分;提供包 括至少一種阻燃劑的添加劑組分;和形成包括W下的反應(yīng)混合物:所述多元醇組分、所述異 氯酸醋組分和所述添加劑組分，W形成CME聚氨基甲酸醋泡沫，所述反應(yīng)混合物的異氯酸醋 指數(shù)是90到150。
【具體實施方式】
[0007] 已經(jīng)確立了對燃燒改性的酸(CME)聚氨基甲酸醋泡沫的標準，因為聚氨基甲酸醋 泡沫當(dāng)暴露于充足熱源時可能會點燃。舉例來說，英國標準化化5可燃性測試(BS 5852-點 火源5)使用木制組合件(稱為框)作為點火源，并且可W用W通過布置經(jīng)裝演的復(fù)合材料的 組合件代表典型椅子)測定經(jīng)裝演的家具復(fù)合材料和/或整件家具的可燃性。為了滿足 化化5可燃性測試的需求，樣品當(dāng)在測試條件下暴露于燃燒時必須在少于10分鐘中自動焰 滅，重量損失小于60g(包括木制框），并且在木制框的任一側(cè)上泡沫損壞的寬度必須小于 10cm，不燒穿樣品。實施例設(shè)及一種使用多異氯酸醋聚加成(PIPA)多元醇形成CME聚氨基甲 酸醋泡沫(例如，制造寢具和家具中所用者）的方法。根據(jù)例示性實施例，所述方法能夠使得 形成跨越廣泛密度范圍（例如，1 Okg/m3到1 OOkg/m3、15kg/m3至Ij50kg/m3等）的通過Crib 5可 燃性測試的CME聚氨基甲酸醋泡沫，所述寬范圍包括低密度。舉例來說，在較低密度下，CME 泡沫可W具有較少量的阻燃劑（即，企圖實現(xiàn)較低密度)并且仍通過化ib 5可燃性測試。
[0008] PIPA多元醇是包括多元醇與多異氯酸醋形成聚氨基甲酸醋或聚氨基甲酸醋-脈鍵)的反應(yīng)產(chǎn)物分散于基礎(chǔ)多元醇中的分散體。反應(yīng)可在多元醇和多異氯酸醋反應(yīng)物分 散或溶解于基礎(chǔ)多元醇中時原位進行，其中多元醇和基礎(chǔ)多元醇兩者中的徑基都與多異氯 酸醋中的異氯酸醋基具反應(yīng)性?；A(chǔ)多元醇與多異氯酸醋之間的反應(yīng)可產(chǎn)生使PIPA多元醇 穩(wěn)定的接枝。然而，過量或接枝可能會產(chǎn)生高粘性產(chǎn)物，其含有極少或不含有分散聚合物 相。因此，當(dāng)形成PIPA多元醇時，形成聚氨基甲酸醋或聚氨基甲酸醋-脈鍵的反應(yīng)應(yīng)例如，通 過選擇比基礎(chǔ)多元醇對異氯酸醋基的反應(yīng)性更大的多元醇同時仍提供足夠量的接枝W形 成穩(wěn)定PIPA多元醇，而與接枝反應(yīng)平衡。PIPA多元醇可W在不使用任何種子PIPA分散體的 情況下生產(chǎn)(例如，可W排斥使用主要具有伯徑基的種子PIPA分散體制造具有減少的伯徑 基含量的第二PIPA分散體）。
[0009] 根據(jù)實施例，用W形成CME聚氨基甲酸醋泡沫的PIPA多元醇通過使至少一低當(dāng)量 重量多元醇與多異氯酸醋化合物反應(yīng)而制備，并且其反應(yīng)產(chǎn)物分散于基礎(chǔ)多元醇中，例如， 如美國臨時申請第61/877，287號（2013年9月13日提交)和美國臨時申請第61/877,290號 (2013年9月13日提交）中所論述。舉例來說，基礎(chǔ)多元醇可W是聚氧丙締載體多元醇或具有 低氧化乙締含量(例如，W混合進料計小于12重量％ )的聚氧丙締-聚氧乙締載體多元醇。 PIPA多元醇W徑基的總量計(例如，W數(shù)量或重量計)具有至少80%仲徑基，并且W有效并 且有成本效益的方法生產(chǎn)。舉例來說，PIPA多元醇可W具有至少90%仲徑基。
[0010] 根據(jù)實施例，低當(dāng)量重量多元醇的徑基當(dāng)量重量小于80,多異氯酸醋的數(shù)量平均 異氯酸醋當(dāng)量重量小于225,并且基礎(chǔ)多元醇是數(shù)量平均徑基當(dāng)量重量是至少200并且主要 具有仲徑基（即，徑基的總量的至少80%是仲徑基）的液體基礎(chǔ)聚酸多元醇。在例示性實施 例中，PIPA多元醇可W在不使用主要基于伯徑基的任何種子PIPA分散體的情況下生產(chǎn)。
[0011] 根據(jù)一例示性實施例，PIPA多元醇可W用W使用板材泡沫形成方法(例如，可W使 用本領(lǐng)域中已知的板材發(fā)泡方法)制造 CME泡沫，在所述方法中，PIPA多元醇在泡沫形成添 加劑組分存在下與泡沫形成多異氯酸醋組分反應(yīng)。在板材發(fā)泡方法中，包括PIPA多元醇和 泡沫形成多異氯酸醋組分(并且可W包括任選的泡沫形成添加劑組分的至少一部分）的起 始物質(zhì)可W混合并且分配到區(qū)域(例如，凹槽）中，在所述區(qū)域中起始物質(zhì)在無約束的情況 下或在最小約束(如上覆塑料膜的重量)下反應(yīng)并且升起。聚氨基甲酸醋泡沫可W在封閉或 開放模具（例如，可W使用本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的封閉或開放模具方法）中形成，在所述模 具中起始物質(zhì)在開放或封閉模制結(jié)構(gòu)的約束下反應(yīng)并且升起。封閉或開放模具可W在熱模 制方法或冷模制方法(例如，如本領(lǐng)域技術(shù)人員已知)下使用。
[0012] 為了形成CME聚氨基甲酸醋泡沫，包括至少PIPA多元醇的泡沫形成多元醇組分與 包括至少一種多異氯酸醋化合物的泡沫形成多異氯酸醋組分反應(yīng)。反應(yīng)在包括至少一種阻 燃劑并且可W任選地包括催化劑、表面活性劑和/或起泡劑的泡沫形成添加劑組分存在下 進行。舉例來說，〔16聚氨基甲酸醋泡沫可^在90到150(例如，95到130、100到125、105到115 等)的異氯酸醋指數(shù)下制備。異氯酸醋指數(shù)測量為用于形成CME泡沫的反應(yīng)混合物中的異氯 酸醋的當(dāng)量數(shù)除W反應(yīng)混合物中的含異氯酸醋反應(yīng)性氨的物質(zhì)的總當(dāng)量數(shù)乘W100。
[0013] PIPA多元醇的固體含量WPIPA多元醇的總重量計是10重量％到75重量％ (例如， 15重量％到50重量％、10重量％到40重量％、15重量％到40重量％、20重量％到40重量％、 25重量％到45重量％、15重量％到30重量％、15重量％到25重量％等）。固體含量是指？1口八 粒子呈分散體的總重量的百分比形式的重量。PIPA粒子的重量可W是根據(jù)本領(lǐng)域中已知的 方法測定的計算重量。PIPA多元醇是包括至少低當(dāng)量重量多元醇、多異氯酸醋化合物和基 礎(chǔ)多元醇的混合物的反應(yīng)產(chǎn)物。泡沫形成多元醇組分中的PIPA多元醇的量W泡沫形成多元 醇組分的總重量計