具体实施方式

以下描述本质上仅是举例性的，并且不旨在限制本公开、应用或用途。应当理解的是，在整个附图中，相应的附图标记表示相同或相应的部件和特征。在附图中，为了清楚起见，会夸大结构的尺寸。应该理解的是，尽管在本文中可以使用术语“第一”、“第二”等描述各要素，但这些要素不应该解释为受限于这些术语，这些术语仅用于将一个要素与其他要素区分开。例如，在本公开定义的范围内，“第一”要素可以被称为“第二”要素，并且类似的是，“第二”要素可以被称为“第一”要素。除非上下文另外明确指出，否则单数形式也旨在包括复数形式。

应该进一步理解的是，当在本说明书中使用时，术语“包含”和/或“具有”指定了所陈述的特征、整数、步骤、操作、元件、部件或其组合的存在，但并未排除一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件或其组合的存在或添加。另外，应该理解的是，当如层、膜、区域或基底的元件被称为在另一元件“上”时，其可以直接处于另一元件上，或也可以存在中间元件。还应该理解的是，当如层，膜，区域或基底的元件被称为在另一元件“下”时，它可以直接在另一元件之下，或也可以存在中间元件。

除非上下文中另有明确说明，否则在本说明书中代表成分、反应条件、聚合物组成和混合物的量的所有数字、图形和/或表述均为反映了获得这些图形时固有的各种测量不确定性的近似值等。由于这个原因，应当理解的是，在所有情况下，术语“约”应该理解为修饰所有数字、图形和/或表达。另外，当在说明书中公开数值范围时，除非另外定义，否则这些范围是连续的并且包括从最小到最大的所有数，包括每个范围内的最大值。此外，当范围是整数时，除非另外定义，否则它包括从最小值到最大值的所有整数，包括范围内的最大值。

应该理解的是，在本说明书中，当提及关于参数的范围时，该参数涵盖包括该范围内公开的端点在内的所有数字。例如，范围“5至10”包括5、6、7、8、9和10的数字，以及任意子范围，如6至10、7至10、6至9、7至9的范围，以及介于该范围内的合适整数之间的任何数，如5.5、6.5、7.5、5.5至8.5和6.5至9。此外，例如，“10％至30％”的范围涵盖所有整数，包括如10％、11％、12％和13％以及30％的数，和10％至15％，12％至18％或20％至30％的任何子范围，以及介于该范围内的合适整数之间的任何数，如10.5％、15.5％和25.5％。

本公开涉及一种具有优异的外观可成形性、减少的气味和增强的吸音性能的用于吸音材料的低密度聚氨酯泡沫组合物、用于制造聚氨酯泡沫的方法和通过该方法制造的聚氨酯泡沫。

根据本发明的低密度聚氨酯泡沫组合物包括包含多元醇和选自由催化剂、开孔剂、扩链剂、交联剂、发泡剂、表面活性剂、还原剂及其组合组成的组的至少一种添加剂的多元醇混合物和异氰酸酯。

本公开的多元醇是在其末端具有两个或更多个羟基(-OH)的有机化合物，并且是用于实现本公开的聚氨酯泡沫的性能的主要组分。

该多元醇包括具有5,500至6,500的分子量和26至30的羟基(OH)值并含有14至16％的氧化乙烯(EO)的第一多元醇和具有500至1,500的分子量和110至114的羟基值的第二多元醇。

该第一多元醇优选具有三官能基团，且第二多元醇优选具有双官能基团。

本公开的多元醇包括92至94wt％的第一多元醇和6wt％至8wt％的第二多元醇。

本公开的催化剂包括胶凝催化剂和发泡催化剂。

该胶凝催化剂包括伯醇或仲醇中的至少一种，并且该发泡催化剂包括伯醇或仲醇中的至少一种。

更具体地，该胶凝催化剂是用于促进多元醇和异氰酸酯之间的反应(胶凝反应)的催化剂，并且优选包括1,4-二氮杂双环[2,2,2]辛烷-2-甲醇、N-(3-二甲基氨基丙基)-N,N-二异丙醇胺或N,N-双(3-二甲基氨基丙基)-N-异丙醇胺中的至少一种。

该发泡催化剂是用于促进异氰酸酯与水的反应(饱和反应)的催化剂，并且优选包括N,N,N'-三甲基-N'-羟乙基-双(氨基乙基)醚或N,N-二甲基乙醇胺中的至少一种。

在本公开中，基于100重量份的本公开的多元醇，该胶凝催化剂以3.0至3.8重量份，优选3.0至3.5重量份，且更优选3.0至3.2重量份的量存在。当该胶凝催化剂的含量小于3.0重量份时，由于本公开的聚氨酯泡沫的胶凝反应不足而存在固化性的问题，并且当该胶凝催化剂的含量大于3.8重量份时，胶凝反应被促进，可流动性变差，密度增加，并且催化剂降低气味的效果和经济效率由此变差。

基于100重量份的多元醇，发泡催化剂以0.3至0.5重量份的量存在。当发泡催化剂的含量小于0.3重量份时，由于聚氨酯泡沫的饱和反应性延迟而导致发泡效率降低，并且由于部分固化不足而导致泡沫内部塌陷，这可能在成型期间导致缺陷，如由于泡孔聚集和干涉的部分的开裂而导致的不良外观或成形失败。当发泡催化剂以大于0.5重量份的量存在时，由于聚氨酯泡沫的过度饱和(胶凝)导致泡孔的形状在发泡方向上伸长，因此增加了孔(空隙)的产生并加速聚氨酯泡沫的内部反应而增加闭孔的数量。这可能由于收缩和开放性下降引起吸音性能变差。

本公开的开孔剂的功能是部分精细打开泡沫内部形成的泡孔，并且具有3,800至4,600的分子量、三官能基团和37至43的羟基值，并且以65至75wt％的量包含氧化乙烯(EO)。

例如，本公开的开孔剂可以包括丙氧基化甘油、乙氧基化甘油或丙氧基化-乙氧基化甘油共聚物中的至少一种，并且优选包括丙氧基化-乙氧基化甘油共聚物。

基于100重量份的本公开的多元醇，开孔剂以4.4至6.4重量份的量存在。当该开孔剂以小于4.4重量份的量存在时，聚氨酯泡沫由于闭孔数量的增加而收缩，而当本发明的发泡剂的含量基于100重量份的多元醇满足4.85重量份或更高时，聚氨酯泡沫在发泡期间不能承受过量的气体(CO₂)并且其内部塌陷，并且在发泡之后会沉降5％或更多的聚氨酯泡沫，导致整体发泡效率变差，泡沫密度增加且吸音性能下降。另外，当基于100重量份的多元醇开孔剂超过6.4重量份且发泡剂的含量满足4.85重量份或更多时，随着开孔剂的含量增加，不规则开孔的数量增加，并且由于在发泡反应期间产生大量的气体而增加泡孔尺寸，导致形成更多的空隙，由于开孔过多，发泡后的沉降比例为5％或更大，并降低了发泡效率。因此，与精细且均匀的泡孔打开状态相比，吸音路径可能相对较短，且吸音性能可能降低。

扩链剂是延长聚合物主链并在本公开中用于赋予化学流动性和泡孔稳定性的物质。本公开的扩链剂优选具有350至450的分子量、双官能团和270至290的羟基值。

扩链剂以0.5至1wt％的量存在于本公开的多元醇混合物中。

本公开的扩链剂可以用于聚氨酯泡沫的技术领域，并且只要满足扩链剂条件，可以无特别限制进行使用。

交联剂是用于形成支链或网状(网孔)结构的形式的聚合物链的物质。在本公开中，交联剂用于赋予聚氨酯泡沫牢固性和泡孔稳定。本公开的交联剂优选具有100至110的分子量、三官能基团和1,600至1,605的羟基值。

在本公开的多元醇混合物中，交联剂以0.5至1wt％的量存在。

只要满足交联剂条件，本公开的交联剂可以无特别限制地用于聚氨酯泡沫领域中。

本公开的发泡剂是用于制造泡沫的物质，其具有10至30的分子量、双官能基团和6,230至6,235的羟基值。

该发泡剂以2至5wt％的量存在于本公开的多元醇混合物中。

只要满足发泡剂条件本公开的发泡剂，可以无特别限制地用于聚氨酯泡沫领域。

本发明的表面活性剂由于表面活性效应而影响泡沫中的泡孔结构，并影响原料的混合性能、稳定性、泡沫产生、泡沫稳定性等。

表面活性剂是基于硅氧烷的稳定剂，并且用于抑制泡孔塌陷，增加结构稳定性和赋予弹力，并且还用于提供泡孔开放，以及使泡孔致密且均匀，从而赋予泡孔稳定性。

本公开的表面活性剂足以是聚氨酯泡沫技术领域中通常使用的硅氧烷表面活性剂。例如，包括有机聚硅氧烷或有机改性聚硅氧烷中的至少一种是足够的，并且在本公开中没有特别的限制。

本发明的表面活性剂可以用于聚氨酯泡沫技术领域，并且只要满足表面活性剂条件，可以不受特别限制地使用。

基于100重量份的本公开的多元醇，基础表面活性剂以3.4至4.4重量份的量存在。

本公开的还原剂是用于去除在聚氨酯发泡过程中产生的甲醛(HCHO)的吸附剂，并具有25至30％的水分含量。醛如甲醛中所含的羰基中具有部分负电荷的碳和具有部分正电荷的氧通过静电吸引与还原剂的羟基(-OH)接触并形成氢键，通过形式转化和重组导致化学吸附。因此，不存在如解吸或再分解的二次问题。

基于100重量份的本公开的多元醇，还原剂以2.3至2.5重量份的量存在。只要其可以在聚氨酯泡沫的技术领域中使用并且满足还原剂的条件，可以使用任何还原剂而没有特别限制。

本公开的异氰酸酯具有34.5至35.5％的NCO含量和0.5至0.9的NCO指数。

基于本公开的聚氨酯泡沫组合物中100重量份的多元醇混合物，异氰酸酯以40至60重量份的量存在。

基于100重量份的包括第一多元醇和第二多元醇的多元醇混合物，本公开的多元醇混合物，包括4.4至6.4重量份的开孔剂、3.3至4.3重量份的催化剂、1.0至1.4重量份的扩链剂、0.55至0.65重量份的交联剂、4.85至4.95重量份的发泡剂、3.4至4.4重量份的表面活性剂和2.3至2.5重量份的还原剂，并且基于100重量份的多元醇混合物，本公开的聚氨酯泡沫组合物包括40至60重量份的量的异氰酸酯。

根据本公开的聚氨酯泡沫制造方法包括：将添加剂添加入到多元醇中以制备多元醇混合物，将异氰酸酯加入到多元醇混合物中以制备聚氨酯泡沫组合物，和发泡聚氨酯泡沫组合物。

在将添加剂加入至多元醇的步骤中，多元醇混合物优选以1,500至1,800rpm搅拌30至60分钟。

在加入异氰酸酯的步骤中，聚氨酯泡沫组合物优选以6,000至8,000rpm搅拌。

在发泡聚氨酯泡沫组合物的步骤中，聚氨酯泡沫组合物可以在模具中发泡，发泡压力优选为120至160bar，聚氨酯泡沫组合物的温度优选为18至28℃，并且模具的温度优选为50至70℃。

根据本公开，低密度聚氨酯泡沫可以使用前述生产方法生产为吸音材料。在这种情况下，在泡沫厚度为10至50mm的条件下，吸音率(0.4至5kHz的频带中的垂直吸音率)为0.70或更高，并且密度小于75kg/m³。优选地，通过上述制造方法制造用于汽车仪表板隔离垫的聚氨酯泡沫。

在下文中，将参考具体实施例更详细地描述本公开。然而，以下实施例仅提供用于更好地理解本公开，而不应该将其解释为限制本公开的范围。

实施例1

制备多元醇，其包含93wt％的第一多元醇，其包括具有6,000的分子量、28的羟基值和15％的氧化乙烯含量的聚丙二醇，和7％的第二多元醇，其包括具有1,000的分子量和112的羟基值的聚丙二醇，并且制备了添加剂，其基于100重量份的多元醇包括3.1重量份的胶凝催化剂，其包括1,4-二氮杂双环[2,2,2]辛烷-2-甲醇、0.6重量份的交联剂，其包括具有105的分子量的二乙醇胺、1.2重量份的扩链剂，其包括具有400的分子量的乙二醇、4.9重量份的包含水的发泡剂、3.4重量份的包括L-3002(Momentive Corp.)的表面活性剂和2.4重量份的还原剂(TS-NVS)。基于100重量份的多元醇，分别以5.4重量份和0.4重量份制备具有42,00的分子量、40的羟基值和60％的EO含量的开孔剂(丙氧基化-乙氧基化甘油共聚物)和包含N,N,N′-三甲基-N′-羟乙基-双(氨基乙基)醚的发泡催化剂，并进一步加入到添加剂中以制备多元醇混合物，多元醇混合物以1,600rpm搅拌30分钟，并且随后将47重量份的异氰酸酯(NCO含量：约35％，NCO指数：0.78)与100重量份的多元醇混合物混合，然后以6,000rpm搅拌以制备聚氨酯泡沫组合物，并将聚氨酯泡沫组合物保持于20℃的温度下，并在温度为55℃的模具中在130bar的压力下发泡以生产聚氨酯泡沫(200mm×200mm×20mm)。

实施例2至7

用与实施例1相同的方法生产聚氨酯泡沫，不同的之处在于开孔剂的含量按照表1所示调节(基于100重量份的多元醇)。

表1

比较例1和2

按照与实施例1相同的方法制备聚氨酯泡沫，不同之处在于，基于100重量份的多元醇，开孔剂的含量分别调节为4重量份和7重量份。

比较例3和4

按照与实施例1相同的方法制备聚氨酯泡沫，不同之处在于，基于100重量份的多元醇，发泡催化剂的含量分别调节为0.2重量份和0.6重量份。

比较例5

按照与实施例1相同的方法制备聚氨酯泡沫，不同之处在于，基于100重量份的多元醇，开孔剂的含量调节为3.0重量份，发泡催化剂的含量调节为0.1重量份，且发泡剂的含量调节为4.0重量份。

比较例6和7

按照与实施例1相同的方法制备聚氨酯泡沫，不同之处在于，基于100重量份的多元醇，发泡催化剂的含量分别调节为2.8重量份和4.0重量份。

实验实施例1

将实施例1和比较例1-4中制备的聚氨酯泡沫组合物保持于20℃的温度，然后在杯形成型模具中在130bar压力下发泡以生产聚氨酯泡沫。切割生产的聚氨酯泡沫的截面以检查聚氨酯泡沫的内部状态(图1A＝实施例1，图1B＝比较例1，图1C＝比较例2，图1D＝比较例3，图1E＝比较例4)。

由图1A可以看出，泡沫具有良好的外观并且内部泡孔均匀形成，并且由图1B可以看出，总体上，由于产生的气体受限和泡孔破裂，泡沫收缩并且具有包括大且圆的空腔的内部结构。由图1C可以看出，整体外观良好，但泡沫不规则收缩。由图1D可以看出，聚氨酯泡沫发泡不完全并且固化不充分，导致内部结构塌陷并且泡孔频繁聚集和破裂。由图1E可以看出，聚氨酯泡沫过度发泡，产生更多内部空隙。

实验实施例2

测量了实施例1-7中制备的聚氨酯泡沫的密度、拉伸强度、伸长率、撕裂强度和垂直入射吸音系数，并显示于下表2中。此时，根据MS341-18标准，使用哑铃型1号测量拉伸强度、伸长率和撕裂强度，并将吸音性能评价为通过阻抗管方法(29Ψ)的0.4-5KHz频带内的测量的算术平均值。

表2

由表2的结果可以看出，所有聚氨酯泡沫均具有76kg/m³或更低的低密度，而因此具有低密度特性和优异的吸音性能，并都满足拉伸强度和撕裂强度的评价标准。

实验实施例3

在下表3的条件(模具温度，聚氨酯泡沫组合物温度(＝母液温度)和发泡压力)下，由实施例1中生产的聚氨酯泡沫组合物制备聚氨酯泡沫并评价了聚氨酯泡沫的吸收系数(Alpha Cabin(ISO 345))(B与实施例1的聚氨酯泡沫相同)。

表3

由上表3中可以看出，与实施例1的传统制造条件(原液温度：20℃，模具温度：55℃，泡沫压力：130bar)相比，当提高模具温度并增加发泡压力时(原液温度：20℃，模具温度：65℃，发泡压力：150bar)，泡孔聚结最小化，导致吸音性能优异。

实验实施例4

测量了实施例1和4以及比较例5的聚氨酯泡沫的吸音性能，并显示于下表4中。此处，频带为0.4-10kHz。

表4

由表4的结果可以看出，实施例1和4中生产的聚氨酯泡沫显示出与比较例5几乎相同的吸音性能，而泡沫密度降低约11％。

实验实施例5

使用比较例5和实施例2的聚氨酯泡沫组合物生产仪表板隔离垫形式的聚氨酯泡沫，以评价聚氨酯泡沫的部件的外观可成形性质量，且结果显示于图1(比较例5)和图2(实施例1)中。考虑到比较例5具有85kg/m³和1500g/m²的密度特性并且实施例2具有72kg/m³和1270g/m²的密度特性的事实，可以看出泡沫密度不同，但外观相同。

实验实施例6

为了评价聚氨酯泡沫的气味，通过五个评价员对实施例1和4以及比较例5-7的聚氨酯泡沫进行感官评价，结果显示于下表5中。尺寸，根据评价标准MS300-34，泡沫尺寸为40mm×50mm×20mm。

表5

由表5可以看出，实施例1和4的聚氨酯泡沫具有比比较例5-7更高的气味评价级别。

实验实施例7

实施例1和4以及比较例5的聚氨酯泡沫用于测量聚氨酯泡沫的挥发性有机物质。将聚氨酯泡沫切成100mm×100mm的尺寸，密封于Tedlar袋中，并在3L高纯氮气存在下，在设定为65℃的干燥箱中加热2小时，然后吸附于DNPH盒上并萃取。下表6中显示了甲醛释放量的HPLC设备分析的结果。

表6

如表6所示，与比较例5不同，从使用实施例1和4的聚氨酯泡沫组合物生产的聚氨酯泡沫中释放出较少的甲醛。

由上文显而易见，根据本公开，与现有技术相比，可以提供具有低密度、令人满意的模具成形性和改进的吸音性的聚氨酯泡沫。

根据本公开，可以抑制由于如碳纳米管、碳酸钙、石墨和氢氧化镁的填料的沉淀物的形成以及层分离的现象导致的聚氨酯泡沫组合物的质量均匀性劣化。

根据本公开，可以提供具有降低的气味的聚氨酯泡沫。

本公开的效果并不限于上述那些。应当理解的是，本公开的效果包括从本公开的描述中可以推断出的所有效果。

本公开已经参考其变型详细描述。然而，本领域技术人员应该理解的是，在不脱离本公开的原理或精神的情况下，按照这些形式可以作出改变，而本公开的范围界定于所附权利要求及其等同形式。