配制的多元醇组合物

文档序号:602559 发布日期:2021-05-04 浏览:12次 >En<

阅读说明:本技术 配制的多元醇组合物 (Formulated polyol compositions ) 是由 孟庆浩 L·波切利 D·J·霍恩康普 M·博欧德伟 M·A·斯普林斯 P·库克森 W·L 于 2019-10-07 设计创作,主要内容包括:本公开的实施例涉及包括以下的配制的多元醇组合物:平均羟基数为112至280mg KOH/g的第一聚醚多元醇、平均羟基数为18.5至51mg KOH/g的第二聚醚多元醇、平均羟基数为20至70mg KOH/g的第三聚醚多元醇,和以下中的至少一种:平均羟基数为112至280mg KOH/g的第四聚醚多元醇;和平均羟基数为56至190mg KOH/g的甲氧基聚乙二醇。(Embodiments of the present disclosure relate to a formulated polyol composition comprising: a first polyether polyol having an average hydroxyl number of from 112 to 280mg KOH/g, a second polyether polyol having an average hydroxyl number of from 18.5 to 51mg KOH/g, a third polyether polyol having an average hydroxyl number of from 20 to 70mg KOH/g, and at least one of: a fourth polyether polyol having an average hydroxyl number of from 112 to 280mg KOH/g; and methoxypolyethylene glycol having an average hydroxyl number of 56 to 190mg KOH/g.)

配制的多元醇组合物

技术领域

本公开的实施例涉及配制的多元醇组合物,更具体地,实施例涉及包括以下的配制的多元醇组合物:平均羟基数为112至280mg KOH/g的第一聚醚多元醇、平均羟基数为18.5至51mg KOH/g的第二聚醚多元醇、平均羟基数为20至70mg KOH/g的第三聚醚多元醇,和以下中的至少一种:平均羟基数为112至280mg KOH/g的第四聚醚多元醇;和平均羟基数为56至190mg KOH/g的甲氧基聚乙二醇。

背景技术

泡沫为其中气体分散在液体材料、固体材料或凝胶材料中的分散体。泡沫可通过多元醇和异氰酸酯的化学反应形成。泡沫可用于许多不同的应用,包括垫子、绝缘体、床上用品、家具、车辆座椅和地毯底布等。

发明内容

本公开提供包括以下的配制的多元醇组合物:平均羟基数为112至280mg KOH/g并且按第一聚醚多元醇的总重量计的环氧乙烷含量为45至70重量百分比的第一聚醚多元醇,其中按配制的多元醇组合物的总重量计,第一聚醚多元醇为配制的多元醇组合物的20至55重量百分比;平均羟基数为18.5至51mg KOH/g并且按第二聚醚多元醇的总重量计的环氧乙烷含量为至少70重量百分比的第二聚醚多元醇,其中按配制的多元醇组合物的总重量计,第二聚醚多元醇为配制的多元醇组合物的2至50重量百分比;平均羟基数为20至70mg KOH/g并且按第三聚醚多元醇的总重量计的环氧丙烷含量为至少70重量百分比的第三聚醚多元醇,其中按配制的多元醇组合物的总重量计,第三聚醚多元醇为配制的多元醇组合物的5至45重量百分比;表面活性剂;水;选自发泡催化剂、胶凝催化剂和其组合的催化剂;和以下中的至少一种:平均羟基数为112至280mg KOH/g并且按第四聚醚多元醇的总重量计的环氧丙烷含量为至少70重量百分比的第四聚醚多元醇,其中按配制的多元醇组合物的总重量计,第四聚醚多元醇为配制的多元醇组合物的0.1至25重量百分比;和平均羟基数为56至190mgKOH/g的甲氧基聚乙二醇,其中按配制的多元醇组合物的总重量计,甲氧基聚乙二醇为配制的多元醇组合物的0.1至15重量百分比。

本公开提供包括配制的多元醇组合物和异氰酸酯的泡沫配制物。

本公开提供通过固化泡沫配制物而形成的泡沫产品。

本公开的以上发明内容并非旨在描述本公开的每个所公开的实施例或每个实施方案。以下描述更具体地示范说明性实施例。在本申请整篇的若干处,通过实例列表提供指导,所述实例可以各种组合形式使用。在每种情况下,所列举的列表仅充当代表性群组并且不应解释为排它性列表。

具体实施方式

本文公开。包括以下的配制的多元醇组合物:平均羟基数为112至280mg KOH/g并且按第一聚醚多元醇的总重量计的环氧乙烷含量为45至70重量百分比的第一聚醚多元醇,其中按配制的多元醇组合物的总重量计,第一聚醚多元醇为配制的多元醇组合物的20至55重量百分比;平均羟基数为18.5至51mg KOH/g并且按第二聚醚多元醇的总重量计的环氧乙烷含量为至少70重量百分比的第二聚醚多元醇,其中按配制的多元醇组合物的总重量计,第二聚醚多元醇为配制的多元醇组合物的2至50重量百分比;和平均羟基数为20至70mgKOH/g并且按第三聚醚多元醇的总重量计的环氧丙烷含量为至少70重量百分比的第三聚醚多元醇,其中按配制的多元醇组合物的总重量计,第三聚醚多元醇为配制的多元醇组合物的5至45重量百分比,和以下中的至少一种:平均羟基数为112至280mg KOH/g并且按第四聚醚多元醇的总重量计的环氧丙烷含量为至少70重量百分比的第四聚醚多元醇,其中按配制的多元醇组合物的总重量计,第四聚醚多元醇为配制的多元醇组合物的0.1至25重量百分比;和平均羟基数为56至190mg KOH/g的甲氧基聚乙二醇,其中按配制的多元醇组合物的总重量计,甲氧基聚乙二醇为配制的多元醇组合物的0.1至15重量百分比。有利地,本文公开的配制的多元醇组合物可用于形成具有对许多应用有利的特性的组合的泡沫。例如,本文公开的配制的多元醇组合物可用于形成对垫子例如枕头、座椅和床垫等有利的泡沫产品。例如,本文公开的配制的多元醇组合物可形成期望形成表皮、具有特定泡沫芯恢复时间、特定气流速率和在90%压缩下的特定压缩永久变形的泡沫产品。

本文公开的配制的多元醇组合物包括第一聚醚多元醇。第一聚醚多元醇按第一聚醚多元醇的总重量计的环氧乙烷含量为45至70重量百分比。包括45至70重量百分比的所有个别值和子范围;例如,第一聚醚多元醇的环氧乙烷含量可为45、50或55重量百分比的下限至70、68或65的上限。第一聚醚多元醇可包括衍生自另一种环氧烷烃,例如环氧丙烷的结构单元。

第一聚醚多元醇的平均羟基数可为112至280mg KOH/g。包括112至280mg KOH/g的所有个别值和子范围;例如,第一聚醚多元醇的平均羟基数可为112、125或135mg KOH/g的下限至280、240或220mg KOH/g的上限。平均羟基数如KOH可根据ASTM D4274测定。

第一聚醚多元醇的平均羟基官能度可为2.6至3.4。包括2.6至3.4的所有个别值和子范围;例如,第一聚醚多元醇的平均羟基官能度可为2.6、2.7或2.8的下限至3.4、3.3或3.2的上限。

第一聚醚多元醇的数均分子量可为700至1300g/mol。包括700至1300g/mol的所有个别值和子范围;例如,第一聚醚多元醇的数均分子量可为700、800或850g/mol的下限至1300、1200或1150g/mol的上限。

第一聚醚多元醇可使用已知的设备、反应条件和反应组分制备。

可商业上获得第一聚醚多元醇。可商购的第一聚醚多元醇的实例为可购自陶氏化学公司(Dow Chemical Company)的VORANOLTM WK 3140等。

按配制的多元醇组合物的总重量计,第一聚醚多元醇可为配制的多元醇组合物的20至55重量百分比。包括20至55重量百分比的所有个别值和子范围;例如,按配制的多元醇组合物的总重量计,第一聚醚多元醇可为配制的多元醇组合物的20、22或25重量百分比的下限至55、53或52重量百分比的上限。

本文公开的配制的多元醇组合物包括第二聚醚多元醇。第二聚醚多元醇按第二聚醚多元醇的总重量计的环氧乙烷含量为至少70。例如,第二聚醚多元醇按第二聚醚多元醇的总重量计的环氧乙烷含量可为70至98重量百分比。包括70至98重量百分比的所有个别值和子范围;例如,第二聚醚多元醇的环氧乙烷含量可为70、72或75重量百分比的下限至98、95、90、88或85的上限。第二聚醚多元醇可包括衍生自另一种环氧烷烃,例如环氧丙烷的结构单元。

第二聚醚多元醇的平均羟基数可为18.5至51mg KOH/g。包括18.5至51mg KOH/g的所有个别值和子范围;例如,第二聚醚多元醇的平均羟基数可为18.5、22或25mg KOH/g的下限至51、48或45mg KOH/g的上限。

第二聚醚多元醇的平均羟基官能度可为2.6至3.4。包括2.6至3.4的所有个别值和子范围;例如,第二聚醚多元醇的平均羟基官能度可为2.6、2.7或2.8的下限至3.4、3.3或3.2的上限。

第二聚醚多元醇的数均分子量可为4000至5000g/mol。包括4000至5000g/mol的所有个别值和子范围;例如,第二聚醚多元醇的数均分子量可为4000、4100或4250g/mol的下限至5000、4900或4750g/mol的上限。

第二聚醚多元醇可使用已知的设备、反应条件和反应组分制备。

可商业上获得第二聚醚多元醇。可商购的第二聚醚多元醇的实例为可购自陶氏化学公司的VORANOLTM CP-1447等。

按配制的多元醇组合物的总重量计,第二聚醚多元醇可为配制的多元醇组合物的2至50重量百分比。包括2至50重量百分比的所有个别值和子范围;例如,按配制的多元醇组合物的总重量计,第二聚醚多元醇可为配制的多元醇组合物的2、3或5重量百分比的下限至50、45或40重量百分比的上限。

本文公开的配制的多元醇组合物包括第三聚醚多元醇。第三聚醚多元醇按第三聚醚多元醇的总重量计的环氧丙烷含量为至少70。例如,第三聚醚多元醇按第三聚醚多元醇的总重量计的环氧丙烷含量可为70至98重量百分比。包括70至98重量百分比的所有个别值和子范围;例如,第三聚醚多元醇的环氧丙烷含量可为70、72或75重量百分比的下限至98、95、90、88或85的上限。第三聚醚多元醇可包括衍生自另一种环氧烷烃,例如环氧乙烷的结构单元。第三聚醚多元醇可包括衍生自苯乙烯-丙烯腈、聚异氰酸酯和/或聚脲的结构单元。

第三聚醚多元醇的平均羟基数可为20至70mg KOH/g。包括20至70mg KOH/g的所有个别值和子范围;例如,第三聚醚多元醇的平均羟基数可为20、25或30mg KOH/g的下限至70、65或60mg KOH/g的上限。

第三聚醚多元醇的平均羟基官能度可为2.6至3.4。包括2.6至3.4的所有个别值和子范围;例如,第三聚醚多元醇的平均羟基官能度可为2.6、2.7或2.8的下限至3.4、3.3或3.2的上限。

第三聚醚多元醇的数均分子量可为2000至4000g/mol。包括2000至4000g/mol的所有个别值和子范围;例如,第三聚醚多元醇的数均分子量可为2000、2250或2500g/mol的下限至4000、3750或3500g/mol的上限。

第三聚醚多元醇可使用已知的设备、反应条件和反应组分制备。

可商业上获得第三聚醚多元醇。可商购的第三聚醚多元醇的实例为可购自陶氏化学公司的VORANOLTM 3136等。

按配制的多元醇组合物的总重量计,第三聚醚多元醇可为配制的多元醇组合物的5至45重量百分比。包括5至45重量百分比的所有个别值和子范围;例如,按配制的多元醇组合物的总重量计,第三聚醚多元醇可为配制的多元醇组合物的5、8或10重量百分比的下限至45、43或40重量百分比的上限。

本文公开的配制的多元醇组合物包括如本文所讨论的第四聚醚多元醇和如本文所讨论的甲氧基聚乙二醇中的至少一种。例如,配制的多元醇组合物可包括第四聚醚多元醇,或甲氧基聚乙二醇,或第四聚醚多元醇和甲氧基聚乙二醇。

本文公开的配制的多元醇组合物可包括第四聚醚多元醇。第四聚醚多元醇按第四聚醚多元醇的总重量计的环氧丙烷含量为至少70重量百分比。举例来说,第四聚醚多元醇按第四聚醚多元醇的总重量计的环氧丙烷含量可为70至95重量百分比。包括70至95重量百分比的所有个别值和子范围;例如,第四聚醚多元醇的环氧丙烷含量可为70、72或75重量百分比的下限至95、90、88或85的上限。第四聚醚多元醇可包括衍生自另一种环氧烷烃,例如环氧乙烷的结构单元。

第四聚醚多元醇的平均羟基数可为112至280mg KOH/g。包括112至280mg KOH/g的所有个别值和子范围;例如,第四聚醚多元醇的平均羟基数可为112、125或135mg KOH/g的下限至280、240或220mg KOH/g的上限。

第四聚醚多元醇的平均羟基官能度可为2.6至3.4。包括2.6至3.4的所有个别值和子范围;例如,第四聚醚多元醇的平均羟基官能度可为2.6、2.7或2.8的下限至3.4、3.3或3.2的上限。

第四聚醚多元醇的数均分子量可为500至1200g/mol。包括500至1200g/mol的所有个别值和子范围;例如,第四聚醚多元醇的数均分子量可为500、550或600g/mol的下限至1200、1100、1000、900、850或800g/mol的上限。

第四聚醚多元醇可使用已知的设备、反应条件和反应组分制备。

可商业上获得第四聚醚多元醇。可商购的第四聚醚多元醇的实例为可购自陶氏化学公司的VORANOLTM 2070等。

按配制的多元醇组合物的总重量计,第四聚醚多元醇可为配制的多元醇组合物的0.1至25重量百分比。包括0.1至25重量百分比的所有个别值和子范围;例如,按配制的多元醇组合物的总重量计,第四聚醚多元醇可为配制的多元醇组合物的0.1、1或5重量百分比的下限至25、20或18重量百分比的上限。在本文中,利用少于0.1重量百分比的第四聚醚多元醇被认为是等同于不利用第四聚醚多元醇中的任一种的第四聚醚多元醇的标称量。

本文公开的配制的多元醇组合物可包括甲氧基聚乙二醇。甲氧基聚乙二醇的平均羟基数可为56至190mg KOH/g。包括56至190mg KOH/g的所有个别值和子范围;例如,甲氧基聚乙二醇的平均羟基数可为56、65或75mg KOH/g的下限至190、175或150mg KOH/g的上限。

甲氧基聚乙二醇的平均羟基官能度可为0.6至1.4。包括0.6至1.4的所有个别值和子范围;例如,甲氧基聚乙二醇的平均羟基官能度可为0.6、0.7或0.8的下限至1.4、1.3或1.2的上限。

甲氧基聚乙二醇的数均分子量可为400至700g/mol。包括400至700g/mol的所有个别值和子范围;例如,甲氧基聚乙二醇的数均分子量可为400、450或500g/mol的下限至700、650或600g/mol的上限。

甲氧基聚乙二醇可使用已知的设备、反应条件和反应组分制备。

可商业上获得甲氧基聚乙二醇。可商购的甲氧基聚乙二醇的实例为可购自陶氏化学公司的CARBOWAXTM MPEG 550等。

按配制的多元醇组合物的总重量计,甲氧基聚乙二醇可为配制的多元醇组合物的0.1至15重量百分比。包括0.1至15重量百分比的所有个别值和子范围;例如,按配制的多元醇组合物的总重量计,甲氧基聚乙二醇可为配制的多元醇组合物的0.1、1或5重量百分比的下限至15、13或12重量百分比的上限。在本文中,利用少于0.1重量百分比的甲氧基聚乙二醇被认为是等同于不利用甲氧基聚乙二醇中的任一种的甲氧基聚乙二醇的标称量。

一个或多个实施例规定按第一聚醚多元醇、第二聚醚多元醇、第三聚醚多元醇、第四聚醚多元醇和甲氧基聚乙二醇的总重量,即用于配制的多元醇组合物中的多元醇和乙二醇的总重量计,配制的多元醇组合物的环氧乙烷含量为20重量百分比或更高。例如,按第一聚醚多元醇、第二聚醚多元醇、第三聚醚多元醇、第四聚醚多元醇和甲氧基聚乙二醇的总重量计,配制的多元醇组合物的环氧乙烷含量可为20、25、30、35或40重量百分比的下限至85、80、75或70重量百分比的上限。

一个或多个实施例规定按第一聚醚多元醇、第二聚醚多元醇、第三聚醚多元醇、第四聚醚多元醇和甲氧基聚乙二醇的总重量,即用于配制的多元醇组合物中的多元醇和乙二醇的总重量计,配制的多元醇组合物具有使得第二聚醚多元醇、第三聚醚多元醇、第四聚醚多元醇和甲氧基聚乙二醇的组合少于配制的多元醇组合物的80重量百分比的组合物。例如,按第一聚醚多元醇、第二聚醚多元醇、第三聚醚多元醇、第四聚醚多元醇和甲氧基聚乙二醇的总重量计,第二聚醚多元醇、第三聚醚多元醇、第四聚醚多元醇和甲氧基聚乙二醇的组合可为配制的多元醇组合物的30、40或50重量百分比的下限至配制的多元醇组合物的79、75或70重量百分比的上限。

本文公开的配制的多元醇组合物包括表面活性剂。用于制备聚氨基甲酸酯泡沫的表面活性剂为本领域技术人员众所周知的,并且许多为可商购的。例如,表面活性剂可帮助提供均匀的孔形成和/或气体截留。表面活性剂可为硅酮表面活性剂,例如有机硅酮表面活性剂、非硅酮表面活性剂或其组合。合适的硅酮表面活性剂的实例包括但不限于来自迈图(Momentive)的NIAX L-620、L-618、L-5130、L-5180、L-5340、L-5440、L-6100、L-6900、L-6980和L-6988;来自赢创(Evonik)的TEGOSTAB B 8427、B-8404、B-8407、B-8409和B-8462;以及来自道康宁(Dow Corning)的DC-193、DC-197、DC-5582和DC-5598。非硅酮表面活性剂的实例包括但不限于乙氧基化的烷基苯酚、乙氧基化的脂肪醇、石蜡油、蓖麻油酯、蓖麻油酸酯、土耳其红油、花生油、石蜡和脂肪醇。

按配制的多元醇组合物的总重量计,表面活性剂可为配制的多元醇组合物的0.1至5.0重量百分比。包括0.1至5.0重量百分比的所有个别值和子范围;例如,按配制的多元醇组合物的总重量计,表面活性剂可为配制的多元醇组合物的0.1、0.3或0.5的下限至5.0、4.5或4.0重量百分比的上限。

本文公开的配制的多元醇组合物包括水。例如,水可用作发泡剂。按配制的多元醇组合物的总重量百分比计,水可为配制的多元醇组合物的1至10重量百分比。包括1至10重量百分比的所有个别值和子范围;例如,按配制的多元醇组合物的总重量计,水可为配制的多元醇组合物的1、2或3的下限至10、8或6重量百分比的上限。

本文公开的配制的多元醇组合物包括催化剂。催化剂可为发泡催化剂、胶凝催化剂、三聚催化剂或其组合。如本文所用,发泡催化剂和胶凝催化剂可通过有利于脲(发泡)反应(在发泡催化剂的情况下)或氨基甲酸酯(胶凝)反应(在胶凝催化剂的情况下)的催化倾向来进行区分。三聚催化剂可用于有利于组合物的反应性。一个或多个实施例规定催化剂选自发泡催化剂、胶凝催化剂或其组合。

发泡催化剂(例如通常有利于发泡反应的催化剂)的实例包括但不限于短链叔胺或含氧叔胺。例如,发泡催化剂包括双-(2-二甲氨基乙基)醚;五甲基二亚乙基-三胺、三乙胺、三丁胺、N,N-二甲氨基丙胺、二甲基乙醇胺、N,N,N',N'-四甲基乙二胺和其组合等。商业发泡催化剂的实例包括但不限于来自赢创的DABCO BL-17和来自迈图的NIAX A1。

胶凝催化剂(例如通常有利于胶凝反应的催化剂)的实例包括但不限于有机金属化合物、环状叔胺和/或长链胺(例如含有若干氮原子)和其组合。有机金属化合物包括有机锡化合物,如有机羧酸的锡(II)盐,例如二乙酸锡(II)、二辛酸锡(II)、二乙基己酸锡(II)和二月桂酸锡(II),和有机羧酸的二烷基锡(IV)盐,例如二乙酸二丁基锡、二月桂酸二丁基锡、顺丁烯二酸二丁基锡和二乙酸二辛基锡。有机羧酸的铋盐也可用作胶凝催化剂,例如辛酸铋。环状叔胺和/或长链胺包括二甲基苄胺、N,N,N',N'-四甲基丁二胺、二甲基环己胺、三亚乙基二胺和其组合。,和其组合。商业胶凝催化剂的具体实例为来自赢创的DABCO 33-LV和DABCO T-12。

三聚催化剂的实例包括三(二烷氨基烷基)-s-六氢三嗪,如1,3,5-三(N,N-二甲氨基丙基)-s-六氢三嗪;[2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚];乙酸钾、辛酸钾;氢氧化四烷基铵,如氢氧化四甲基铵;碱金属氢氧化物,如氢氧化钠;碱金属醇盐,如甲醇钠和异丙醇钾;和具有10至20个碳原子的长链脂肪酸的碱金属盐和其组合。一些可商购的三聚催化剂包括来自赢创的DABCO TMR、DABCO TMR-2和DABCO TMR-30。

按配制的多元醇组合物的总重量计,催化剂可为配制的多元醇组合物的0.01至5重量百分比。包括0.01至5重量百分比的所有个别值和子范围;例如,按配制的多元醇组合物的总重量计,催化剂可为配制的多元醇组合物的0.01、0.1或0.2的下限至5、4.5或3.5重量百分比的上限。

本公开的一个或多个实施例规定配制的多元醇组合物可包括一种或多种额外组分。可针对不同应用利用不同的额外组分和/或不同量的额外组分。额外组分的实例包括颜料、着色剂、抗氧化剂、生物阻滞剂和其组合等。可针对不同应用利用各种量的额外组分。

本公开提供包括本文公开的配制的多元醇组合物和异氰酸酯的泡沫配制物。异氰酸酯可为聚异氰酸酯。如本文所用,“聚异氰酸酯”是指平均具有大于1.0个异氰酸酯基/分子,例如大于1.0的平均官能度的分子。

举例来说,异氰酸酯可为脂肪族聚异氰酸酯、环脂肪族聚异氰酸酯、芳香脂肪族聚异氰酸酯、芳香族聚异氰酸酯或其组合。异氰酸酯的实例包括但不限于聚亚甲基聚苯基异氰酸酯、甲苯2,4-/2,6-二异氰酸酯(TDI)、亚甲基二苯基二异氰酸酯(MDI)、聚合MDI、三异氰酸基壬烷(TIN)、萘基二异氰酸酯(NDI)、4,4'-二异氰酸基二环己基甲烷、3-异氰酸基甲基-3,3,5-三甲基环己基异氰酸酯(异佛尔酮二异氰酸酯IIPDI)、四亚甲基二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、2-甲基五亚甲基二异氰酸酯、2,2,4-三甲基六亚甲基二异氰酸酯(THDI)、十二碳亚甲基二异氰酸酯、1,4-二异氰酸基环己烷、4,4'-二异氰酸基-3,3'-二甲基二环己基甲烷、4,4'-二异氰酸基-2,2-二环己基丙烷、3-异氰酸基甲基-1-甲基-1-异氰酸基环己烷(MCI)、1,3-二异辛基氰酸基-4-甲基环己烷、1,3-二异氰酸基-2-甲基环己烷和其组合等。除上文所提及的异氰酸酯之外,可利用部分改性的聚异氰酸酯,包括脲二酮、异氰尿酸酯、碳二亚胺、脲酮亚胺、脲基甲酸酯或缩二脲结构和其组合等。

异氰酸酯可为聚合的。如本文所用,在描述异氰酸酯时,“聚合的”是指具有较高分子量的同系物和/或异构体。例如,聚合的亚甲基二苯基异氰酸酯是指亚甲基二苯基异氰酸酯的较高分子量同系物和/或异构体。

如所提及,异氰酸酯的平均官能度可大于1.0个异氰酸酯基/分子。例如,异氰酸酯的平均官能度可为1.5至8.0。包括1.5至8.0的所有个别值和子范围;例如,异氰酸酯的平均官能度可为1.5、1.7、2.0、2.3、2.5、2.7或3.0的下限至8.0、7.5、7.0、6.7、6.5、6.3、6.0、5.7或5.5的上限。

异氰酸酯的异氰酸酯当量可为80g/eq至500g/eq。包括80至500g/eq的所有个别值和子范围;例如,异氰酸酯的异氰酸酯当量可为80、82、84、90或100的下限至500、450、400、375或350g/eq的上限。

可通过已知方法来制备异氰酸酯。举例来说,可通过使对应的多元胺光气化并且形成聚氨基甲酰氯并且对其进行热分解以提供聚异氰酸酯和氯化氢或通过无光气的方法,如通过使对应的多元胺与脲和醇反应以得到聚氨基甲酸酯并且对其进行热分解以得到聚异氰酸酯和醇来制备聚异氰酸酯。

可商业上获得异氰酸酯。商业异氰酸酯的实例包括但不限于可购自陶氏化学公司的商标名为VORANATETM、VORACORTM(如VORACORTM CL 100)和PAPITM(如PAPITM 23和PAPITM27)的聚异氰酸酯,以及其它商业异氰酸酯。

可利用异氰酸酯,使得泡沫配制物的异氰酸酯指数在55至110范围内。可将异氰酸酯指数确定为所利用的异氰酸酯的实际量与用于固化的异氰酸酯的理论量的商(乘以一百)。包括55至110的所有个别值和子范围;例如,泡沫配制物的异氰酸酯指数可为55、60、65、67或69的下限至110、100或90的上限。

可固化本文所公开的泡沫配制物以形成泡沫产品。泡沫产品可使用已知方法和条件来制备,所述已知方法和条件可针对不同应用而变化。

如所提及,泡沫产品具有对许多应用(例如垫子和枕头)有利的特性的组合。例如,本文公开的泡沫产品可期望地提供包括形成表皮、经由发泡填充模具、具有特定泡沫芯恢复时间、特定气流速率(例如表皮和芯气流速率)和在90%压缩下的特定压缩永久变形的特性的组合。

对于许多应用,至关重要的是泡沫配制物能够形成表皮。不能够形成表皮的泡沫配制物可导致不期望的缺陷性泡沫产品。有利地,本文公开的泡沫配制物能够形成表皮以提供期望的泡沫产品。形成表皮的优点对于本领域技术人员为显而易见的,并且形成表皮可通过目视观察容易地确定。

对于许多应用,至关重要的是泡沫配制物能够经由发泡填充模具。不能够经由发泡填充模具的泡沫配制物可导致不期望的缺陷性泡沫产品。有利地,本文公开的泡沫配制物能够经由发泡填充模具以提供期望的泡沫产品。填充模具的优点对于本领域技术人员为显而易见的,并且填充模具可通过目视观察容易地确定。

本文公开的泡沫产品的泡沫芯恢复时间可为2秒至120秒。2秒至120秒的泡沫芯恢复时间指示泡沫产品具有期望的粘弹性,例如泡沫产品在进行变形时既显示粘性又显示弹性特征。包括2.0至120秒的所有个别值和子范围;例如,泡沫产品的泡沫芯恢复时间可为2.0、2.3或2.5秒的下限至120、90或60秒的上限。

本文公开的泡沫产品的表皮气流速率可有利地为4.0立方英尺每分钟(cfm)或更高。例如,泡沫产品的表皮气流速率可为4.0cfm的下限至8.0cfm的上限。表皮气流速率可根据ASTM D3574测定;此气流速率可在泡沫上保留泡沫表皮的情况下测定。在本文中,4.0立方英尺每分钟(cfm)或更高的表皮气流速率指示泡沫产品为化学穿孔的。一个或多个实施例规定表皮气流速率优选地为5.0cfm或更高。

本文公开的泡沫产品的芯气流速率可有利地为4.0立方英尺每分钟(cfm)或更高。例如,泡沫产品的芯气流速率可为4.0cfm的下限至14.0cfm的上限。芯气流速率可根据ASTMD3574测定;此气流速率可在从泡沫中去除泡沫表皮的情况下测定。一个或多个实施例规定芯气流速率优选地为5.0cfm或更高。最佳地,芯气流速率为6.5cfm或更高,或7.0cfm或更高。

本文公开的泡沫产品在90%压缩的压缩永久变形可有利地为1%至12%。压缩永久变形为泡沫产品在受控的时间和温度条件下被压缩到两块金属板之间后永久变形的度量。泡沫产品被压缩至以其保持“变形”的原始厚度的百分比表示的厚度。包括1%至12%的所有个别值和子范围;例如,泡沫产品在90%压缩下的压缩永久变形可为1、1.5或2%的下限至12、10或9.5%的上限。在90%压缩下的压缩永久变形可根据ASTM D3574测试D测定。

本文公开的泡沫产品可为开孔泡沫。如本文所用,“开孔泡沫”是指芯气流速率为0.75立方英尺每分钟(cfm)或更高的泡沫。开孔泡沫对于许多应用为期望的。

本文公开的泡沫产品可具有一种或多种期望特性。例如,本文公开的泡沫产品的密度可为1.2至3.0磅每立方英尺(pcf)。包括1.2至3.0pcf的所有个别值和子范围;例如,泡沫产品的密度可为1.2、1.5、1.8、2.0、2.05或2.1pcf的下限至3.0、2.8或2.7pcf的上限。

本文公开的泡沫产品的压缩力偏转(25%)可为1.0至2.0kPa。包括1.0至2.0kPa的所有个别值和子范围;例如,泡沫产品的压缩力偏转(25%)可为1.0、1.1或1.2kPa的下限至2.0、1.9或1.85kPa的上限。

本文公开的泡沫产品的压缩力偏转(40%)可为1.3至3.5kPa。包括1.3至3.5kPa的所有个别值和子范围;例如,泡沫产品的压缩力偏转(40%)可为1.3、1.4或1.5kPa的下限至3.5、3.4或3.3kPa的上限。

本文公开的泡沫产品的压缩力偏转(65%)可为2.5至20.0kPa。包括2.5至20.0kPa的所有个别值和子范围;例如,泡沫产品的压缩力偏转(65%)可为2.5、2.7或30kPa的下限至20.0、18.0或15.0kPa的上限。

与以前的材料(其可被机械穿孔以提供更多的舒适性)相反,本文公开的泡沫产品可称为化学穿孔的。如本文所公开的化学穿孔的泡沫产品可具有50至500μm的平均孔直径,例如形成的表皮中的孔。包括50至500μm的所有个别值和子范围;例如,化学穿孔的泡沫产品的平均孔直径可为50、75、100、150、175或200μm的下限至500、475、450、425、400、375、350、325或300μm的上限。

如本文所公开的化学穿孔的泡沫产品的平均孔覆盖百分比(例如,被形成的表皮中的孔(化学穿孔)占据的泡沫产品的总表面积的百分比)可为50至85百分比。包括50至85百分比的所有个别值和子范围;例如,化学穿孔的泡沫产品的平均孔覆盖百分比可为50、55、60、62或65百分比的下限至85、83或80百分比的上限。平均孔覆盖百分比例如可通过显微镜观察来测定。

如本文所公开的化学穿孔的泡沫产品的平均表皮覆盖百分比(例如,被形成的表皮占据的泡沫产品的总表面积的百分比)可为15至50百分比。包括15至50百分比的所有个别值和子范围;例如,化学穿孔的泡沫产品的平均表皮覆盖百分比可为15、17或20百分比的下限至50、45、40、38或35百分比的上限。平均表皮覆盖百分比和平均孔覆盖百分比的总和将为100百分比。

与其它材料相比,本文公开的泡沫产品可有利地具有改进的界面温度,即相对较低的界面温度。界面温度是指人与泡沫产品之间的温度。与具有较高界面温度的材料相比,相对较低的界面温度可使泡沫产品(例如当用作枕头时)期望地更舒适。

与其它材料相比,本文公开的泡沫产品可有利地具有改进的界面相对湿度,即较低的界面相对湿度。界面相对湿度是指人与泡沫产品之间的相对湿度。与具有较高界面相对湿度的材料相比,较低的界面相对湿度可使泡沫产品(例如当用作枕头时)期望地更舒适。

与其它材料相比,本文公开的泡沫产品可有利地具有改进的芯吸时间,即较低的芯吸时间。芯吸时间是指水从泡沫产品的表面消失的时间。与具有较高芯吸时间的材料相比,较低的芯吸时间可使泡沫产品(例如当用作枕头时)期望地更舒适。

实例

在实例中,使用材料的各种术语和名称,所述术语和名称包括例如以下:

VORANOLTM WK 3140(第一聚醚多元醇;EO含量60%;平均羟基官能度3.0;平均羟基数167mg KOH/g;数均分子量1000g/mol;从陶氏化学公司获得);VORANOLTM 2070(第四聚醚多元醇;平均羟基官能度3.0;平均羟基数237mg KOH/g;数均分子量708g/mol;全部基于环氧丙烷,从陶氏化学公司获得);VORANOLTM 3136(第三聚醚多元醇;平均羟基官能度3.0;平均羟基数56.4mg KOH/g;数均分子量3000g/mol;环氧乙烷含量8重量百分比,从陶氏化学公司获得);VORANOLTM CP-1447(第二聚醚多元醇;平均羟基官能度3.0;平均羟基数37mg KOH/g;数均分子量4500g/mol;环氧乙烷含量78重量百分比;从陶氏化学公司获得);CARBOWAXTMMPEG 550(甲氧基聚乙二醇;平均羟基官能度1.0;平均羟基数102mg KOH/g;数均分子量550g/mol;从陶氏化学公司获得);CARBOWAXTM PEG 600(商业聚乙二醇;平均羟基官能度2.0;平均羟基数为190mg KOH/g;数均分子量600g/mol;从陶氏化学公司获得);IP 625(商业多元醇;平均羟基官能度3.0;平均羟基数270mg KOH/g;数均分子量623g/mol;全部基于环氧乙烷,从陶氏化学公司获得);VORANOLTM CP-3001(商业多元醇,平均羟基官能度3.0;平均羟基数56.4mg KOH/g;数均分子量3000g/mol;以环氧乙烷8.5%封端,伯羟基含量54摩尔%,从陶氏化学公司获得);NIAX L-620(有机硅酮表面活性剂;从迈图获得);DABCO 33-LV(胶凝催化剂;从赢创获得);DABCO BL-17(发泡催化剂;从赢创获得);PAPITM 23(异氰酸酯;含有MDI的聚亚甲基聚苯基异氰酸酯;从陶氏化学公司获得)。

如下制备实例(EX)1配制的多元醇组合物。对于实例1,在表1中列出的配制的多元醇组合物组分(除了在第一次混合后添加的催化剂外)通过利用16针混合器以800rpm混合15秒和以2400rpm混合15秒而在混合容器中组合;然后将催化剂添加到混合容器的内容物中,以2400rpm混合15秒。如实例1制备实例2-6,改变之处在于分别利用表1中所指示的项目。

如下制备实例7泡沫配制物。将异氰酸酯添加到实例1中,并且以3000rpm混合3秒;异氰酸酯指数在表1中列出。如实例7制备实例8-12,改变之处在于分别利用实例2-6而不是实例1并且改变之处在于分别利用表1中所指示的项目。

如下制备实例13泡沫产品。将实例7倒入塑料衬里容器(38cm×38cm×24cm)中用于在大约20℃下发泡和固化大约12小时以提供实例13。如实例13制备实例14-18,改变之处在于分别利用实例8-12而不是实例7。

如实例1-6制备比较实例(CE)A-S,改变之处在于分别利用下表中所指示的项目。

如实例7制备比较实例A*-S*泡沫配制物,改变之处在于分别利用比较实例A-P而不是实例1。

如实例13制备制备比较实例A**-S**泡沫产品,改变之处在于分别利用比较实例A*-P*而不是实例7。

确定实例和比较实例的许多特性,并且在下表中报告。

使用RESIMAT(德国的梅斯泰克股份有限公司(Messtechnik GmbH,Germany))测定泡沫芯恢复;使用压板将各个样品(4英寸×4英寸×2英寸)压缩至78%的应变水平,并且保持60秒,在60秒后,电磁体释放压板并且使泡沫恢复其原始未压缩高度的至少90%。在90%恢复下的恢复时间称为泡沫芯恢复时间。

根据ASTM D3574-08测定压缩力偏转。

根据ASTM D3574测定表皮和芯的气流速率,并且以立方英尺每分钟(cfm)为单位报告。各个样品(2英寸×1英寸×1英寸);每个样品测试三个样本,并且报告平均值。对于表皮气流速率,在保留泡沫表皮的情况下测试样品。对于芯气流速率,在去除泡沫表皮的情况下测试样品,即测试泡沫芯。对于机械穿孔的比较实例,在每个样品上冲四个孔,每个孔的直径为6mm;冲孔对称地布置,并且每个冲孔位于样品的拐角附近。对于测定气流的比较实例,比较实例C**、D**、N**和P**是机械穿孔的,而比较实例F**、J**和M**不是机械穿孔的。

根据ASTM D3574测试D测定在90%压缩下的压缩永久变形。

表1

表1的数据有利地说明实例13-18中的每一个:形成表皮;经由发泡填充模具;泡沫芯恢复时间为2秒至120秒;表皮气流速率为4.0立方英尺每分钟(cfm)或更高;芯气流速率为4.0立方英尺每分钟(cfm)或更高;并且在90%压缩下的压缩永久变形为1%至12%。

表2

表3

表4

表2-4的数据说明,与实例13-18中的每一个相反,比较实例A**-S**中没有一个能够提供如表1中说明的特性的有利组合。比较实例A**-S**中没有一个能够提供:形成的表皮;经由发泡填充模具;泡沫芯恢复时间为2秒至120秒;表皮气流速率为4.0立方英尺每分钟(cfm)或更高;芯气流速率为4.0立方英尺每分钟(cfm)或更高;并且在90%压缩下的压缩永久变形为1%至12%。

如实例1-6制备实例20-21配制的多元醇组合物,改变之处在于分别利用表5中所指示的项目。

用Cannon A40高压机制备实例22-23泡沫配制物,如下文另外所讨论。异氰酸酯指数在表5中列出。

分别利用实例22-23和配备有14mm FPL混合头的Cannon A40高压机制备实例24-25泡沫产品。将实例22-23分别倒入铝枕形模具中。模具的腔体积为大约1.4ft3。模具的温度通过电阻加热来控制。在每次倾倒之前,将水基脱模剂施加到模具上。机器的设定条件为:120℉的模具温度;77℉的配制的多元醇组合物温度;77℉的异氰酸酯温度;170克/秒的吞吐量;170巴的配制的多元醇组合物压力;170巴的异氰酸酯压力;210秒的脱模时间(排气3分钟,取出3.5分钟);1.04的配制的多元醇组合物比重;1.23的异氰酸酯比重;1.5mm的配制的多元醇组合物孔口;0.8mm的异氰酸酯孔口。如先前所讨论的,测定实例24-25的许多特性。结果在表5中报告。

表5

表5的数据有利地说明实例24-25中的每一个:形成表皮;经由发泡填充模具;泡沫芯恢复时间为2秒至120秒;表皮气流速率为4.0立方英尺每分钟(cfm)或更高;芯气流速率为4.0立方英尺每分钟(cfm)或更高;并且在90%压缩下的压缩永久变形为1%至12%。

在实例24-25以及多种商业上获得的枕头和人类皮肤之间的界面处的界面温度和界面相对湿度水平测定如下。将温度/湿度传感器分别插入人的头部和实例24-25以及商业上获得的枕头之间;在60分钟后测定温度和相对湿度水平。实例24-25和商业上获得的枕头各自分别用织物密度为0.18kg/m2的棉(55%)/聚酯覆盖物(45%)编织织物覆盖物覆盖。结果在表6中报告。

实例24-25和商业上获得的枕头的芯吸时间通过在实例24-25和商业上获得的枕头的样品的各个表面(厚度为1.0英寸)上放置一滴染色水来测定测定。目视观察水滴从表面消失所需的时间,并且将其记录为芯吸时间。结果在表6中报告。

商业上获得的枕头为:枕头1(来自有机纺织品(Organic Textiles)的乳胶枕头;100%乳胶材料,表皮气流速率10cfm;芯气流速率11cfm;密度2.1pcf;90%下的压缩永久变形为6.2%);枕头2(来自赛诺(Sinomax)的Dream Serenity Ergo Shape Comfort;密度2.76pcf);枕头3(来自科尔士百货公司(Kohl's)的Big One Gel Memory Foam;10重量百分比的凝胶颗粒;密度2.3pfc);枕头4(来自Pharmedoc的凝胶涂层枕头;密度2.45pcf);枕头5(相变材料涂层枕头;密度2.5pcf)。如本文所讨论,将商业上获得的枕头机械穿孔。

实例24-25如本文所讨论的化学执行并且具有大约250μm的平均孔直径;大约79百分比的平均孔覆盖百分比和大约21百分比的平均表皮覆盖百分比。机械穿孔的材料具有大约6.0mm的平均孔直径;大约6.9百分比的平均孔覆盖百分比和大约93.1百分比的平均表皮覆盖百分比。

表6

表6的数据说明,与商业上获得的枕头2-5中的每一个相比,实例24-25具有有利地改进的界面温度,即相对较低的界面温度。与具有较高界面温度的枕头相比,相对较低的界面温度可使枕头期望地更舒适。

表6的数据说明,与商业上获得的枕头2-5中的每一个相比,实例24-25具有有利地改进的界面相对湿度,即较低的界面相对湿度。与具有较高界面相对湿度的枕头相比,较低的界面相对湿度可使枕头期望地更舒适。

表6的数据说明,与商业上获得的枕头1-5中的每一个相比,实例24-25具有有利地改进的芯吸时间,即相对较低的芯吸时间。与具有较高芯吸时间的枕头相比,较低的芯吸时间可使枕头期望地更舒适。

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