含有有机硅表面活性剂的聚氨酯泡沫
阅读：1040发布：2020-07-03
专利汇可以提供含有有机硅表面活性剂的聚氨酯泡沫专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及从含有有机 硅 共聚物 表面活性剂 的聚 氨 酯 泡沫 形成反应混合物中制备的聚氨酯泡沫，制备该表面活性剂的方法以及制备低 密度 聚氨酯泡沫的方法。，下面是含有有机硅表面活性剂的聚氨酯泡沫专利的具体信息内容。
1.由泡沫形成组合物制备获得的聚氨酯泡沫，其中，所述泡沫组合物包含一种通式如下的有机硅共聚物表面活性剂：
MDxD′yM，
其中，
M表示(CH3)3SiO1/2或者(CH3)2RSiO1/2，
D表示(CH3)2SiO2/2，
D′表示(CH3)RSiO2/2，
x+y为50～150；y为至少3；x/y为3～15；且R为独立地选自下组的聚醚：
i)至少一种聚氧化烯部分，通式为：
-CnH2n(C2H4O)α(C3H6O)bOR′，数均分子量为2,300～5,500，其中n为2～4，a为数字，该数字使聚氧化烯聚醚的环氧烷残基中氧乙烯残基的重量比为20～60％，b为数字，该数字使聚氧化烯聚醚的环氧烷残基中环氧丙烷残基的重量比为40～80％，和R′表示1～4个碳原子的烷基或为-C(O)CH3；
ii)至少一种聚氧化烯部分，通式为：
-Cn′H2n′(C2H4O)α′(C3H6O)b′OR′，数均分子量为800～2,200，其中n′为2～
4，a′为数字，该数字使聚氧化烯聚醚的环氧烷的残基中氧乙烯残基的重量比为20～
60％的，b′为数字，该数字使聚氧化烯聚醚的环氧烷残基中环氧丙烷残基的重量比为
40～80％，和R′表示1～4个碳原子的烷基或为-C(O)CH3；和，
iii)至少一种聚氧化烯部分，通式为：
-Cn″H2n″(C2H4O)α″(C3H6O)b″OH，数平均分子量为1,400～2,300，n″为2～4，a″为数字，该数字使聚氧化烯聚醚的环氧烷的残基中氧乙烯残基的重量比为20～60％的，b″为数字，该数字使聚氧化烯聚醚的环氧烷残基中环氧丙烷残基的重量比为40～
80％，前提是MDxD′yM至少具有一种组分(iii)。
2.如权利要求所述1的聚氨酯泡沫，其中a为10.5～75的整数，b为16～76的整数。
3.如权利要求所述1的聚氨酯泡沫，其中a′为4～30的整数，b′为11～30的整数。
4.如权利要求所述1的聚氨酯泡沫，其中a″为6～32的整数，b″为10～32的整数。
5.如权利要求所述1的聚氨酯泡沫，其中组分(i)占聚醚总量的摩尔百分数为35～
60％，数均分子量为2,300～4,000，氧乙烯和环氧丙烷的重量比为2∶3；组分(ii)占聚醚总量的摩尔百分数为小于30％，数均分子量为1,300～1,600，氧乙烯和环氧丙烷的重量比为2∶3；和组分(iii)占聚醚总量的摩尔百分数为10～60％，数均分子量为1,400～
1,600，氧乙烯和环氧丙烷的重量比为2∶3，前提为x+y为77，x/y为14。
6.如权利要求5所述的聚氨酯泡沫，其中组分(iii)占聚醚总量的摩尔百分数为20～
40％。
7.如权利要求1所述的聚氨酯泡沫，其中聚醚总量的数均分子量为2,000～2,4000。
8.如权利要求1所述的聚氨酯泡沫，还包括稀释剂。
9.如权利要求8所述的聚氨酯泡沫，其中所述稀释剂为二丙二醇。
10.如权利要求1所述的聚氨酯泡沫，其中聚醚的氧乙烯和环氧丙烷的重量比为
2∶3。
11.如权利要求1所述的聚氨酯泡沫，其中泡沫形成反应混合物还包括至少一种多元醇，至少一种异氰酸酯源，至少一种聚氨酯催化剂，和可选择性含有选自下组的至少一种其它组分：填料、发泡剂、其它聚合物和/或共聚物、括链剂、交联剂、增强剂、颜料、色料、染料、着色剂、阻燃剂、抗氧化剂、抗臭氧剂、UV稳定剂、抗静电剂、杀虫剂和生物稳定剂。
12.如权利要求11所述的聚氨酯泡沫，其中多元醇选自下组中的至少一种：聚醚多元醇、聚酯多元醇、聚己内酯多元醇、聚碳酸酯多元醇、聚丁二烯多元醇、羟基封端的聚烯烃多元醇、接枝多元醇和衍生自天然来源的多元醇。
13.如权利要求12所述的聚氨酯泡沫，其中接枝多元醇选自下组中的至少一种：苯乙烯/丙烯腈(SAN)接枝聚醚多元醇、丙烯腈(AN)接枝聚醚多元醇和接枝聚酯多元醇。
14.如权利要求11所述的聚氨酯泡沫，其中多元醇选自下组中的至少一种：聚醚封端的聚丁二烯和衍生自天然来源的聚醚封端的多元醇。
15.如权利要求11所述的聚氨酯泡沫，其中异氰酸酯源选自下组中的至少一种：二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、聚合的MDI、改性的MDI、MDI的预聚物、甲苯二异氰酸酯(TDI)、TDI的预聚物和改性的TDI。
16.如权利要求15所述的聚氨酯泡沫，其中异氰酸酯源选自下组中的至少一种：4，
4’-二苯基甲烷二异氰酸酯、2，2’-二苯基甲烷二异氰酸酯、2，4-甲苯二异氰酸酯和
2，6-甲苯二异氰酸酯。
17.如权利要求11所述的聚氨酯泡沫，其中催化剂包括选自下组的至少一种：有机金属催化剂、碱金属羧酸盐催化剂、基于重金属的催化剂、三乙二胺、锡基和和叔胺氨基甲酸酯催化剂。
18.如权利要求11所述的聚氨酯泡沫，其中催化剂选自下组中的至少一种：乙酰丙酮酸镍、乙酰丙酮酸铁、锡基催化剂、铋基催化剂、锌基催化剂、辛酸钾、乙酸钾、乙酸钠、辛酸钠和季铵羧酸盐。
19.由权利要求11所述的泡沫形成反应混合物制备的聚氨酯泡沫。
3 3
20.如权利要求1所述的聚氨酯泡沫，其中泡沫的密度为20Kg/m 或小于20Kg/m。
3 3
21.如权利要求1所述的聚氨酯泡沫，其中泡沫的密度为12Kg/m 或小于12Kg/m。
含有有机硅表面活性剂的聚氨酯泡沫
技术领域
[0002] 聚氨酯泡沫通常是由聚酯或聚醚多元醇、聚氰酸酯、表面活性剂、催化剂、一或多种发泡剂和其它助剂组成的液体反应混合物在聚合过程中产生气体而制备的。 该气体导致反应混合物产生泡沫而从形成泡孔(cell)结构。 表面活性剂稳定聚氨酯泡沫的结构。
[0003] 在现有的聚氨酯技术中，有机硅表面活性剂用于帮助和控制聚氨酯泡沫泡孔形成的成核位点、使化学组分相容并在形成聚氨酯泡沫过程中稳定泡孔。
[0004] 软质的聚氨酯泡沫商业上制备成板状泡沫或在模子中制备。 一些板状泡沫是通过将混合的反应物倒入大的盒子中制备的(间歇法)，而其它的泡沫是通过连续的方式在衬纸的输送机上沉淀反应混合物制备的。 随着输送机的前进，泡沫升起并成型，当退出泡沫机器时被切割成大块。 一些软质板状聚氨酯泡沫的用途包括：家居垫子、寝具和地毯的衬垫。
[0005] 软质泡沫制剂通常包括如：多元醇、聚异氰酸酯、水、可选的发泡剂(低沸点的有机化合物或惰性气体，如CO2)、有机硅类型的表面活性剂和催化剂。 软质泡沫通常是结构中空(open celled)型材料，而刚性泡沫通常含有较高比例的闭合细胞。
[0006] 聚氨酯泡沫通常是可选择性地在发泡剂、催化剂、基于有机硅的表面活性剂和其它助剂存在下，使二-或聚异氰酸酯与含有两个或多个活性氢的化合物进行反应制得的。 含有活性氢的化合物通常为多元醇、伯或仲多胺以及水。 在制备聚氨酯泡沫过程中，两个主要的反应，凝胶反应和发泡反应是通过反应物中的催化剂促进的。 为了获得具有所需物理性质的聚氨酯泡沫，在该方法进行过程中，这些反应需要同时进行且处于竞争性平衡速率。
[0007] 异氰酸酯与多元醇或多胺之间的反应(通常被称为凝胶反应)使得形成高分子量的聚合物。 该反应在不使用低沸点有机化合物发泡的泡沫中是占主导地位的。 该反应的进行提高了混合物的粘度，通常有助于多官能的多元醇形成交联。 第二主要反应在异氰酸酯和水之间。 该反应增加聚氨酯的生长，对于产生促进发泡的二氧化碳气体是重要的。 因此，该反应通常被称作发泡反应。
[0008] 历史上，许多级别的聚氨酯泡沫用基于氯氟烃(CFC)的发泡剂发泡的，用来降低泡沫的密度、控制泡沫的硬度、冷却泡沫从而使褪色、降解和可能的着火最小化。 与特定的CFCs有关的臭氧损耗的环境问题导致签订了蒙特利尔议定书，CFCs。 因此，聚氨酯泡沫产业试图用发泡剂(ABA)的替代物生产同样级别和质量的泡沫。已经在软质泡沫中，对许多不同的发泡剂进行评价，包括烷基碳酸盐、丙酮、二氯甲烷、四氯化碳、三氯乙烷和戊烷。 最近，在软质聚氨酯泡沫中，补充增加惰性气体如二氧化碳(CO2)作为发泡剂的一部分已经有效使用。
[0009] 目前，有机硅表面活性剂用来乳化、成核和稳定聚氨酯泡沫。 这在文献中是公知的。 如今普遍用于各种应用的有机硅表面活性剂，包括，与硅氧烷共聚物主链反应的所有环氧乙烷聚醚侧基(pendant)或所有环氧乙烷/环氧丙烷侧基。
[0010] 低密度的板状聚氨酯泡沫广泛生产，制备这种泡沫经济的方法包括使用大量的发泡剂和填料。 然而，在生产低密度软质板状聚氨酯泡沫中使用的辅助发泡剂和水的水平的增加导致泡沫内部裂开或坍塌。 用来生产板状聚氨酯泡沫而使用的无机填料水平的增加也会经常导致泡沫内部裂开和泡孔结构粗糙。
[0011] 用来制备低密度聚氨酯泡沫而使用的现有的有机硅表面活性剂导致粗糙的泡孔3
结构和/或表现出低效力，(尤其当密度小于10kg/m)。 同样，传统的用于制备聚氨酯泡沫的有机硅表面活性剂含有大量的填料，即大于50％重量比的多元醇，会出现生产问题，如泡沫坍塌或泡孔粗糙。 因此，并不是所有的有机硅表面活性剂都适合这种泡沫系统。 因而，需要高效能的有机硅表面活性剂来稳定泡沫组成直到生成产品的化学反应充分完成，而且泡沫是自给的，又不具有坍塌和粗糙泡孔的缺陷。 本发明的有机硅表面活性剂与目前其它市售的表面活性剂相比，能提供更为均匀和优良的泡孔，并具有更稳定的发泡过程。
结构和/或表现出低效力，(尤其当密度小于10kg/m)。 同样，传统的用于制备聚氨酯泡沫的有机硅表面活性剂含有大量的填料，即大于50％重量比的多元醇，会出现生产问题，如泡沫坍塌或泡孔粗糙。 因此，并不是所有的有机硅表面活性剂都适合这种泡沫系统。 因而，需要高效能的有机硅表面活性剂来稳定泡沫组成直到生成产品的化学反应充分完成，而且泡沫是自给的，又不具有坍塌和粗糙泡孔的缺陷。 本发明的有机硅表面活性剂与目前其它市售的表面活性剂相比，能提供更为均匀和优良的泡孔，并具有更稳定的发泡过程。
[0012] 发明概述
[0013] 本发明提供由泡沫形成组合物制备获得的聚氨酯泡沫，其中，所述泡沫组合物包含一种有机硅共聚物表面活性剂，通式为：
[0014] MDxD′yM，
[0015] 其中，
[0016] M表示(CH3)3SiO1/2或者(CH3)2RSiO1/2，
[0017] D表示(CH3)2SiO2/2，
[0018] D′表示(CH3)RSiO2/2，
[0019] x+y为50～150；y为至少3；x/y为3～15；且R为聚醚，独立地选自下组：
[0020] i)至少一种聚氧化烯部分，通式为：
[0021] -CnH2n(C2H4O)α(C3H6O)bOR′，数均分子量为2,300～5,500，其中n为2～4，a为数字，该数字使聚氧化烯聚醚的环氧烷的残基中氧乙烯残基的重量比为20～60％，b为数字，该数字使聚氧化烯聚醚的环氧烷残基中环氧丙烷残基的重量比为40～80％，和R′表示1～4个碳原子的烷基或为-C(O)CH3；
[0022] ii)至少一种聚氧化烯部分，通式为：
[0023] -Cn′H2n′(C2H4O)α′(C3H6O)b′OR′，数均分子量为800～2,200，其中n′为2～4，a′为数字，该数字使聚氧化烯聚醚的环氧烷的残基中氧乙烯残基的重量比为20～60％的，b′为数字，该数字使聚氧化烯聚醚的环氧烷残基中环氧丙烷残基的重量比为40～80％，和R′表示1～4个碳原子的烷基或为-C(O)CH3；和，
[0024] iii)至少一种聚氧化烯部分，通式为：
[0025] -Cn″H2n″(C2H4O)α″(C3H6O)b″OH，数平均分子量为1,400～2,300，n″为2～4，a″′为数字，该数字使聚氧化烯聚醚的环氧烷的残基中氧乙烯残基的重量比为20～
60％的，b″为数字，该数字使聚氧化烯聚醚的环氧烷残基中环氧丙烷残基的重量比为
40～80％，前提是MDxD′yM至少具有一种组分(iii)。
60％的，b″为数字，该数字使聚氧化烯聚醚的环氧烷残基中环氧丙烷残基的重量比为
40～80％，前提是MDxD′yM至少具有一种组分(iii)。
[0026] 同市售的表面活性剂制备的低密度聚氨酯泡沫相比，本发明提供的由聚氨酯泡沫形成组合物制备的聚氨酯泡沫，增加了乳化性，从而提供了稳定的发泡工艺，改善了泡沫碎片的比例并在泡孔细度和密度分布方面表现出突出性能。 本发明的有机硅表面活性剂与目前市售的其它表面活性剂相比，提供了均匀的和更为细小的泡沫泡孔和展现了更为稳定的发泡工艺，
[0027] 同时提供的还有制备有机硅共聚物表面活性剂的方法，包括使至少一种具有末端或Si-H侧基的聚硅氧烷和具有一个末端碳碳双键基团的聚氧化烯聚醚反应。
[0028] 发明详述
[0030] 还应理解的是，本文引用的任何数字范围意欲包括该范围内的所有子范围以及这些范围或子范围的各种端点的任何组合。
[0031] 进一步应理解的是，在说明书中明确或隐含公开的和/或在权利要求中记载的属于一组在结构上、组成上和/或功能上相关的化合物、材料或物质的任何化合物、材料或物质包括该组的单个的代表及其所有组合。
[0032] 据此，本发明的一个目的是提供含有羟基封端的聚醚侧基的硅氧烷聚醚共聚物。 本发明的另一个目的是提供可改善氨酯反应混合物乳化作用的不可水解的有机硅表面活性剂。 本发明的进一步的目的是提供某种对制备低密度软质聚氨酯泡沫具有高效力的有机硅表面活性剂。 本发明另一个目的是提供能在聚氨酯泡沫中获得均匀和细小泡孔结构的表面活性剂。
[0033] 本发明的有机硅聚醚共聚物表面活性剂具有由连接到同一个硅氧烷骨架的至少一种环氧乙烷/环氧丙烷侧基组成的侧基混合物，即所述的组分(i)、(ii)和(iii)，其中一个为羟基封端。 该表面活性剂用于乳化制备聚氨酯泡沫的原料。
[0034] 根据本发明的一个实施方案，该有机硅共聚物表面活性剂具有下述通式：
[0035] MDxD′yM，
[0036] 其中，
[0037] M表示(CH3)3SiO1/2或者(CH3)2RSiO1/2，
[0038] D表示(CH3)2SiO2/2，
[0039] D′表示(CH3)RSiO2/2，
[0040] x+y为50～150；y为至少3；x/y为3～15；且R为聚醚，独立地选自下组：
[0041] i)至少一种聚氧化烯部分，通式为：
[0042] -CnH2n(C2H4O)α(C3H6O)bOR′，数均分子量为2,300～5,500，其中n为2～4，a为数字，该数字使聚氧化烯聚醚的环氧烷的残基中氧乙烯残基的重量比为20～60％，b为数字，该数字使聚氧化烯聚醚的环氧烷残基中环氧丙烷残基的重量比为40～80％，和R′表示1～4个碳原子的烷基或为-C(O)CH3；
[0043] ii)至少一种聚氧化烯部分，通式为：
[0044] -Cn′H2n′(C2H4O)α′(C3H6O)b′OR′，数均分子量为800～2,200，其中n′为2～4，a′为数字，该数字使聚氧化烯聚醚的环氧烷的残基中氧乙烯残基的重量比为20～60％，b′为数字，该数字使聚氧化烯聚醚的环氧烷残基中环氧丙烷残基的重量比为40～80％，和R′表示1～4个碳原子的烷基或为-C(O)CH3；和，
[0045] iii)至少一种聚氧化烯，部分通式为：
[0046] -Cn″H2n″(C2H4O)α″(C3H6O)b″OH，数平均分子量为1,400～2,300，n″为2～4，a″′为数字，该数字使聚氧化烯聚醚的环氧烷的残基中氧乙烯残基的重量比为20～
60％的，b″为数字，该数字使聚氧化烯聚醚的环氧烷残基中环氧丙烷残基的重量比为
40～80％，前提是MDxD′yM至少具有一种组分(iii)。
60％的，b″为数字，该数字使聚氧化烯聚醚的环氧烷残基中环氧丙烷残基的重量比为
40～80％，前提是MDxD′yM至少具有一种组分(iii)。
[0047] 根据本发明的一个实施方案，为了提供聚氧化烯部分，其通式为-CnH2n(C2H4O)α(C3H6O)bOR′，即组分(i)，数均分子量为2,300～5,500，a为10.5～75的整数，b为16～76的整数。 同样，根据本发明的另一个实施方案，为了提供聚氧化烯，其通式为-Cn′H2n′(C2H4O)α′(C3H6O)b′OR′，即组分(ii)，数均分子量为800～2,200，a′为4～30的整数，b′为11～30的整数。 同样在另一个实施方案中，羟基封端的聚氧化烯，即组分(iii)，其数均分子量为1,400～2,300，a″为6～32的整数，b″为10～32的整数。
[0048] 本发明的有机硅共聚物表面活性剂可通过多种合成方式制备，包括分段添加聚醚的方式。 此外，聚氧化烯聚醚组分是本领域公知的，和/或可通过任何传统工艺进行制备。 例如，作为制备三元共聚物的适宜原料，羟基封端的聚氧化烯可通过将适宜的醇和环氧乙烷和环氧丙烷(1，2-环氧丙烷)反应，制备所需分子量的聚氧化烯聚醚。 适宜的醇为羟基烯基化合物，如乙烯醇，烯丙醇，甲基烯丙醇等。 通常优选将醇原料与催化量的适宜催化剂，如氢氧化钾，氢氧化钠，其它碱金属氢氧化物，或钠，或其它碱金属一同置于一个高压灭菌器或其它高压灭菌容器中。 更为详细的制备过程在如美国专利No.3,980,688中公开。 该专利全文并入本文作为参考。
[0049] 上述的醇-氧化物反应产生单羟基封端的聚氧化烯聚醚，其中另一个封端基团为一个不饱和烯基，由烯丙基或甲基烯丙基或者乙烯氧基组成。 通过任何常规方法，通过封端所述单羟基封端的聚(氧乙烯氧丙烯)共聚物的羟基端基，可将这些聚醚转化为单烯氧基封端的聚氧化烯聚醚，
[0050] 在组合物中，含有R取代基团全部的聚氧化烯聚醚混合物的数均分子量为2,050～2,350，且羟基封端的聚氧化烯基团占全部的聚氧化烯聚醚重量的10～60％。
[0051] 发明的聚硅氧烷-聚氧化烯支链共聚物可通过公知的方法制备。 不能水解的Si-C连接的共聚物通过具有Si-H端基或侧基的聚硅氧烷与具有C＝C双键端基的聚氧化烯聚醚反应制备，聚氧化烯聚醚的总摩尔量超过了每个聚硅氧烷的Si-H基团的40％，从而促进反应完全。 铂催化剂特别适合加速这种加成反应，如H2PtCl6·6H2O，然而催化剂的用量只能是催化用量。 反应温度主要依参与反应的反应物和所需要制备的聚硅氧烷-聚氧化烯支链共聚物而定。
[0052] 应该理解的是，由于Si-H基团与聚氧化烯反应物的不完全反应，本发明的聚硅氧烷-聚氧化烯支链共聚物可能含有少量的Si-H基团。该聚硅氧烷-聚氧化烯支链共聚物通常用稀释剂如二丙二醇(DPG)混合，以控制产物的粘度，并且在制备过程中给予辅助。
[0053] 更为具体的，本发明涉及这些有机硅表面活性剂作为泡孔稳定剂在制备低密度3
软质板状聚氨酯泡沫，即制备密度小于20kg/m 的聚氨酯泡沫，更为优选为制备密度为
3
6～14kg/m 的聚氨酯泡沫中的应用。
软质板状聚氨酯泡沫，即制备密度小于20kg/m 的聚氨酯泡沫，更为优选为制备密度为
3
6～14kg/m 的聚氨酯泡沫中的应用。
[0054] 聚氨酯泡沫通常由包含与含活性氢的多元醇具有反应活性的有机异氰酸酯、表面活性剂和催化剂的反应组合物合成。
[0055] 本发明适合制备聚氨酯泡沫的多元醇每分子的羟基平均数至少稍大于2，且通常每分子的羟基数为2.1～3.5，数均分子量为100～6000，优选的数均分子量为2500～4000。 这些有用的多元醇包括聚醚二醇和三醇，聚酯二醇和三醇和羟基封端的聚烯烃多元醇，如聚丁二烯二醇。 其它有用的多元醇包括在多元醇主链上接枝的聚合物的共聚物，如在聚醚多元醇上接枝的SAN(苯乙烯/丙烯腈)或AN(丙烯腈)，通常称为共聚物多元醇；衍生自天然存在的物质(如蓖麻油、化学改性的大豆油或其它化学改性的脂肪酸油)的多元醇；和由这些天然存在的物质如蓖麻油和大豆油烷氧基化得到的多元醇。
[0056] 优选的多元醇为聚醚二醇和三醇，特别优选的是这些衍生自一种或多种环氧烷，苯基取代的环氧烷，苯基取代的环氧烷和/或开环的环醚，如环氧乙烷，环氧丙烷，环氧乙基苯、四氢呋喃等，有利的是，数均分子量为1000～6000，优选的数均分子量为2500～4000。 该聚醚二醇的实例包括，如DOW Voranol，Voranol是DOW的一个注册商标。
[0057] 适宜的聚异氰酸酯包括甲苯二异氰酸酯(TDI)，包括2，4和2，6异构体和制备自TDI和多元醇反应的TDI的异氰酸酯预聚物或其它芳香族或脂肪族的异氰酸酯，且泡沫的指数通常为60～130。 根据本发明的一个具体实施方案，聚异氰酸酯(b)可以是烃基二异氰酸酯，(如烯烃基二异氰酸酯和亚芳基二异氰酸酯)，如甲苯二异氰酸酯，二苯甲烷异氰酸酯，包括聚合形式及其组合。 在本发明的另一个具体实施方案中，聚异氰酸酯(b)可以是上述的异构体，如二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)和2，4-和2，6-甲苯二异氰酸酯(TDI)，以及已知的三异氰酸酯和聚亚甲基聚(亚苯基聚异氰酸酯)，也称为聚合的或未改性的MDI及其组合。 2，4-和2，6-甲苯二异氰酸酯的异构体的非限制性实例包括 TDI、Papi 27MDI及其组合。 或上述这些聚异氰酸酯的混合物。
[0058] 一种或多种物理和/或化学类型的发泡剂可包括在反应混合物中。 典型的物理发泡剂包括，例如二氯甲烷、丙酮、水或CO2，用于在发泡过程中提供膨胀。 典型的化学发泡剂为水，其与泡沫中的异氰酸酯反应，形成反应混合物，以产生二氧化碳气体。这些发泡剂与用于形成聚氨酯泡沫的其它组分具有不同程度的溶解度或相容性。 当使用相容性差的组分时，发挥和保持良好乳化对于处理过程和达到可接受的聚氨酯泡沫品质是至为关键的。
[0059] 其它可选择的组分为本领域公知的，包括填料，如无机填料或填料的组合。 填料可包括用于改变密度、改进物理性能(如机械性能或吸声性)、具有阻燃性或其它益处包括参与提高经济性的填料，如碳酸钙(石灰石)或降低泡沫成本的其它填料、三水合铝或其它阻燃填料、硫酸钡(重晶石)或用于吸声的其它高密度填料、进一步降低泡沫密度的各种物质(例如玻璃或聚合物)的微球体。 用于改变机械性能(如泡沫劲度或弯曲模量)的高纵横比的填料包括：人造纤维，例如磨碎磨粒纤维或石墨纤维；天然矿物纤维，例如硅灰石；天然动物纤维(例如羊毛)或植物纤维(例如棉花)；人造片状填料，例如碎玻璃；天然矿物片状填料，例如云母；可能添加的任何颜料、色料或着色剂。
[0060] 可选的组分包括已知量的本领域公知的任意组分，包括其它多羟基封端的物质，例如每分子中具有2～8个羟基且分子量为62～500的用作交联剂或括链剂的物质。具有两个羟基的有用的括链剂的实例包括二丙二醇、二乙二醇、1，4-丁二醇、乙二醇、
2，3-丁二醇和新戊二醇。具有3～8个羟基的交联剂包括甘油、季戊四醇、甘露醇等。
2，3-丁二醇和新戊二醇。具有3～8个羟基的交联剂包括甘油、季戊四醇、甘露醇等。
[0061] 另外，本发明包括使用有机阻燃剂；抗臭氧剂，抗氧化剂；热或热-氧化降解抑制剂、UV稳定剂、UV吸收剂或当加入到泡沫形成组合物中时会防止或抑制热量、光照和/或得到的泡沫化学降解的任何其它添加剂。 本发明还包括使用任何已知和常规的生物稳定剂、抗菌剂和烟褪色抑制剂。
[0062] 用于制备软质板状聚氨酯泡沫的典型制剂，含有或不含有填料，包括如下(I)-(IV)剂型。
[0063] 制备低密度软质板状聚氨酯泡沫：下述软质板状聚氨酯泡沫的密度为14.0kg/3
m，并按照下述的制剂(I)制备。
m，并按照下述的制剂(I)制备。
[0064] 制剂(I)
[0065]
[0066] *多元醇V-3010是由甘油和重量百分比为84％的环氧丙烷和质量百分比为16％的环氧丙烷的混合物制备的多元醇。 V-3010的羟基数56。
[0067] TDI 80/20是质量百分比为80％的2，4-甲苯二异氰酸酯和质量百分比为20％的2，6-甲苯二异氰酸酯的混合物。
[0069] A-200莫门蒂夫性能材料有限公司制备的胺类催化剂。
[0070] 存在足量的有机硅表面活性剂来稳定泡沫，然而泡沫应该有适当的回缩从而能看到差异，这就是有机硅表面活性剂的效力。
[0071] 制备极低密度的软质板状聚氨酯泡沫：下面的软质板状聚氨酯泡沫的密度为8.5kg/m3，并按照下述的制剂(II)制备。
[0072] 制剂(II)
[0073]
[0074]*
[0075] 备注：A-230为莫门蒂夫性能材料有限公司制备的平衡的胺类催化剂。
[0076] 制备中等密度的无机填料软质板状聚氨酯泡沫：下面的无机填料软质板状聚氨3
酯泡沫的密度约为20.0kg/m，并按照下述的制剂(III)制备，其中添加50pphp的轻质CaCO3(每百份多元醇的pphp重量份)，即“填料”。
酯泡沫的密度约为20.0kg/m，并按照下述的制剂(III)制备，其中添加50pphp的轻质CaCO3(每百份多元醇的pphp重量份)，即“填料”。
[0077] 制剂(III)
[0078]
[0079] 制备极低密度的无机填料软质板状聚氨酯泡沫：下面的无机填料软质板状聚氨酯泡沫的密度约为9.0kg/m3，并含30pphp的轻质CaCO3，按照下述的制剂(IV)和步骤制备。
[0080] 制剂(IV)
[0081]
[0082]
[0083] 制剂(I)和制剂(III)的板状发泡步骤如下：将250.0±0.5g的多元醇DOW V-3010添加到一个32盎司的纸杯中；125.0±0.1g的轻质CaCO3只添加到制剂(III)中；表面活性剂添加到V-3010并彻底混匀，监控混合物的温度并维持在22.5～23.5℃；添加14.25±0.05g的水和A-200催化剂的预混液；含填料的混合物于2000RPM搅拌3min，不含填料的混合物2000RPM搅拌15s混合；添加37.5±0.1g的二氯甲烷到纸杯中，
2000RPM搅拌15s继续混合；搅拌器停止3s，同时添加1.250±0.005g的D-20催化剂，使用一个带有12量程针头的1cc的注射器用来分散催化剂；继续混合7s并添加173.6±0.5g的甲苯二异氰酸酯，继续搅拌；搅拌器用2000rpm的速度再额外搅拌7s；从发泡台中移走纸杯；将里面的原料立即倒入5加仑圆柱体模子中，纸杯保持反转，持续倒原料5s；
泡沫开始反应并在室温下上升(23℃)；记录泡沫上升的最高高度和泡沫回缩后的高度；
静置泡沫，从混合步骤开始总共3分钟后，将泡沫置于115～120℃的烘箱中15min；将泡沫从烘箱中拿出，并冷却至少10min。
2000RPM搅拌15s继续混合；搅拌器停止3s，同时添加1.250±0.005g的D-20催化剂，使用一个带有12量程针头的1cc的注射器用来分散催化剂；继续混合7s并添加173.6±0.5g的甲苯二异氰酸酯，继续搅拌；搅拌器用2000rpm的速度再额外搅拌7s；从发泡台中移走纸杯；将里面的原料立即倒入5加仑圆柱体模子中，纸杯保持反转，持续倒原料5s；
泡沫开始反应并在室温下上升(23℃)；记录泡沫上升的最高高度和泡沫回缩后的高度；
静置泡沫，从混合步骤开始总共3分钟后，将泡沫置于115～120℃的烘箱中15min；将泡沫从烘箱中拿出，并冷却至少10min。
[0084] 制剂(II)和制剂(IV)的板状发泡步骤如下：将200.0±0.1g的DOWV-3010加入到一个32盎司的纸杯中；60.0±0.1g的轻质CaCO3只添加到制剂(IV)的V-3010中；添加表面活性剂到混合物中，监控溶液的温度并维持在22.5～23.5℃；添加14.5±0.05g的水和A-230催化剂的预混液(预混的比例依制剂而定)；含填料的混合物于2000RPM搅拌3min，不含填料的混合物于2000RPM搅拌30s混匀；2000RPM搅拌混合3min(含填料的泡沫)或混合30s(不含填料的泡沫)后，立即添加88.0±0.5g的二氯甲烷，接下来，立即添加3.0±0.005g的D-20；继续混合，紧接着添加178.0±0.5g的TDI，额外混合3s；停止混合，从发泡台中移走纸杯；立即将杯内的原料倒入一个35.0×35.0×15.0cm铝制模型的蛋糕盒中，持续倒原料6s；泡沫开始反应并将在室温下上升(23℃)；用Sonar机器记录泡沫的最终高度和回缩；将盒子置于室温，直到从添加二氯甲烷开始总共历经3分钟；从铝制模子中移走硬纸盒，并将泡沫置于110～120℃的烘箱中10min；将泡沫从烘箱中拿出，并冷却至少10min。
[0085] 泡沫实际上是用如上述的相同的化学制剂制备的，实例之间的主要差别在于，根据采用的填料泡沫(即含有填料)和非填料泡沫，用一种表面活性剂组合物置换另一种。
[0086] 用如下所述的性能测试来评价软质板状泡沫：
[0087] 所述的术语具有如下定义：
[0088] 最大上升高度：在泡沫上升过程中最大高度的厘米数。
[0089] 完全成型高度：在室温下放置16～24小时后的泡沫的最终高度的厘米数。
[0090] 回缩百分比等于(最大高度-完全成型高度)*100/最小上升高度。
[0091] 空气流量：从同一水平和位置的所有比较泡沫中选取尺寸为5.1×5.1×2.5cm的泡沫样品。设计这些试验用来直接比较泡沫中几乎等效位置的泡沫的关键工艺参数。 具体地说，所有的泡沫用IDM透气性仪器测定孔隙度并且在标准的每立方米每分钟下读取空气流量。
[0092] 泡孔数：在泡沫切片(2in×2in×1/4in)间用肉眼进行比较。 对泡沫进行比较以调节改变泡孔结构质量。 相对泡孔结构的刻度间隔从“非常粗糙”，即平均每厘米小于7个泡孔至“非常细小”，即平均每厘米多于16～18个泡孔。 另一个落在这两个极值之间。
[0093] 密度：Kg/m3，同一水平和大小的泡沫中孔和底部的密度。实施例
[0094] 制备聚硅氧烷-聚氧化烯支链共聚物：
[0095] 实施例1的制备方式如下：往一个固定有暖气罩、机械搅拌器、温度计和通有氮气的500ml四颈烧瓶加入164.40g的烯丙基起始的、甲基封端的聚氧化烯聚醚(R)，其平均分子量为2400，含有重量百分比40％的环氧丙烷基和重量百分比为60％的环氧丙烷基(在此，称为聚醚A)；19.8g的烯丙基起始的、羟基封端的聚氧化烯聚醚(R)，其平均分子量为1500，含有重量百分比40％的环氧乙烷基和重量百分比为60％的环氧丙烷基(在此，称为聚醚B)。
[0096] 通过移液管将一滴二丁基氨基乙醇(DBAE)添加到聚氧化烯聚醚中并进行搅拌。然后，将平均式为(M D70D′5..0M(Si-H液体))的65.8g聚氧化烯聚醚添加到罐中。将该混合物加热至85℃，并搅拌约5min，添加15ppm的Pt如溶解于乙醇的H2PtCl6。 将罐内的原料维持在85℃一小时以后，测定Si-H的含量小于0.1mL/gr。 该产物在这里被称为表面活性剂实施例1，是一个清澈的琥珀色液体。
[0097] 按照与实施例1完全相同的方法，采用如表1所示的不同聚醚组合制备实施例6～12和比较实施例2～5中的硅氧烷-聚醚表面活性剂：
[0098] 表1
[0099]
[0100] * 聚 醚A：CH2＝ CH-CH2(C2H4)a(C3H6O)bOCH3；EO/PO wt ％ ＝ 2∶ 3；Mn≈2400g/mol。
[0101] 聚 醚 B：CH2＝CH-CH2(C2H4)a″(C3H6O)b″OH；EO/POwt ％ ＝ 2∶ 3；Mn≈1500g/mol。
[0102] 聚醚C：CH2＝CH-CH2(C2H4)a′(C3H6O)b′OCH3；EO/PO wt％＝2∶3；Mn≈1400g/mol。
[0103] 聚 醚D：CH2＝ CH-CH2(C2H4)a″(C3H6O)b″OH；EO/PO wt ％ ＝2∶ 3；Mn≈4000g/mol。
[0104] 聚醚E：CH2＝CH-CH2(C2H4)a(C3H6O)bOC(O)CH3；EO/POwt％＝2∶3；Mn≈3800g/mol。
[0105] 聚醚F：CH2＝CH-CH2(C2H4)a′(C3H6O)b′OC(O)CH3；EO/POwt％＝2∶3；Mn≈1400g/mol。
[0106] *(聚醚A是聚醚C和聚醚E的混合物)
[0107] 制备软质板状聚氨酯泡沫：
[0108] 另外，比较实施例6和7分别用市售的表面活性剂 L-580和L-600制备。 实施例1和比较实施例2～4和6～7的有机硅表面活性剂用来制备制剂I的聚氨酯泡沫。 结果如下面表2所示。
[0109] 表2
[0110]
[0111]
[0112] Niax L-580和Niax L-600是莫门蒂夫性能材料有限公司市售的有机硅表面活性剂，不含有游离羟基官能度(functionality)。
[0113] 表2的数据表明，与比较实施例2～4和6～7的有机硅表面活性剂相比，本发明的有机硅表面活性剂实施例1不仅能提供效力更高的泡沫，而且能提供细小的泡孔结构和甚至使用量低至0.6pphp(每一百份多元醇中V-3010的份数)，仍能提供低的底部重量。
[0114] 有机硅表面活性剂实施例1用按重量比58％的活性表面活性剂和42％的二丙二醇(DPG)进行稀释，标为有机硅表面活性剂实施例1-A，如下面表3所示。 表3描述了表面活性剂实施例1-A的表面活性剂性能，并且用制剂(I)中3个不同剂量水平(0.8，1.0和1.2pphp)和制剂(II)中的一个剂量水平(3pphp)，同比较实施例7和比较实施例8进行比较。比较实施例8，即B-8123，是Evonik有限公司专营的一种市售有机硅表面活性剂。在表3中，这些表面活性剂在制剂(I)中使用不同的剂量，0.8/1.0/1.2，此外，用制剂(II)制备极低密度的软质板状泡沫用作比较。
[0115] 表3
[0116]
[0117]
[0118] 表3中所列的数据作为一种证据，证明本发明的表面活性剂实施例1-A即使用极低密度的制剂也能制备总体性能优良的泡沫，如效力高(完全成型高度)，泡孔结构细小，回缩率和底部重量低。
[0119] 制备软质板状聚氨酯泡沫：以制剂(I)对表1中的实施例6～12，和比较实施例6(即 L-580)和比较实施例5的有机硅表面活性剂中进行评价。 有机硅表面活性剂实施例8-A由表1中的表面活性剂实施例8和DPG的混合物制备，其中表面活性剂的重量百分比为55％，DPG的重量百分比为45％，以制剂(II)将有机硅表面活性剂实施例
8-A同市售的表面活性剂，即比较实施例6～8进行比较。 结果列于下表4中。
8-A同市售的表面活性剂，即比较实施例6～8进行比较。 结果列于下表4中。
[0120] 表4制剂I和II
[0121]
[0122]
[0123] 表4比较清晰的显示，本发明的羟基封端的聚醚改性有机硅表面活性剂实施例6～12(在制剂I中)能增强效力和改善泡孔结构。如表4中制剂II的数据所示，比较实施例6，7和8，分别使用市售的表面活性剂L-580，L-600和B-8123，效果比本发明的表面活性剂实施例8-A差，体现在出现很多针孔缺陷或在极低密度的软质板状泡沫中细小胞孔减少。
[0124] 制备软质板状聚氨酯泡沫：将有机硅表面活性剂实施例8-A同比较实施例7和8，(即分别为L-600和B-8123)以制剂(III)和制剂(IV)进行比较。 结果如下表5所示。
[0125] 表5制剂I和制剂II
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