具有粗化微孔结构的聚氨酯泡沫的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于聚氨酯领域，并且特别是涉及使用添加剂蜡制备聚氨酯泡沫的方法。 本发明还涉及可通过这样的方法获得的聚氨酯泡沫。本发明涉及添加剂蜡在聚氨酯泡沫的 制备中的用途。本发明还涉及用于制备聚氨酯泡沫的组合物。
【背景技术】
[0002] 各种表现形式的聚氨酯可通过二异氰酸酯与聚醚多元醇或聚酯多元醇的聚合获 得，二异氰酸酯例如4, 4'-亚甲基双（苯基异氰酸酯）（简称为MDI)或2, 4-亚甲苯基二异 氰酸酯（简称为11)1)。聚醚多元醇可例如通过多羟基官能起始物的烷氧基化获得。常用 的起始物是例如二醇、甘油、三羟甲基丙烷、季戊四醇、山梨醇或蔗糖。特别令人感兴趣的是 例如汽车工业或家具行业中所需要的聚氨酯泡沫。在聚氨酯泡沫的制备中可另外使用发泡 剂，其实例为戊烷、二氯甲烷或其它卤代烃、丙酮或二氧化碳。聚氨酯泡沫典型地使用表面 活性物质，特别是表面活性剂进行稳定化。已知各种不同类型的聚氨酯泡沫，例如热固化软 质泡沫、冷固化泡沫、酯泡沫、硬质PUR泡沫和硬质PIR泡沫。
[0003] 就聚氨酯泡沫的制备而言，基本目的是在其形成时影响所得泡沫的微孔结构。
【发明内容】
[0004] 针对这样的背景，由本发明所解决的问题是提供具有粗化微孔结构的聚氨酯泡 沫。
[0005] "粗化微孔结构（Coarsenedcellularstructure) "应理解为是指例如如通过显 微镜所测定，对于微孔集体（cellcollective)的各个微孔，各个微孔的尺寸增加，并且因 此，对于泡沫的微孔结构，每单位长度的微孔数减少。
[0006] 本申请所提出的问题由本发明的主题解决。
[0007] 令人惊讶地，本发明的发明人们发现，在聚氨酯泡沫的制备中使用某些蜡作为添 加剂导致泡沫的微孔结构的粗化，即各个微孔的尺寸增加和每单位长度的微孔数减少。
[0008] 本发明提供通过使一种或多种多元醇组分与一种或多种异氰酸酯组分反应制备 聚氨酯泡沫的方法，其中使用冻凝点（congealingpoint)为40°C-90°C的錯作为添加剂。
【具体实施方式】
[0009]与以类似方式但不使用添加剂蜡获得的泡沫相比，本发明的这种方法在增加各个 微孔的尺寸和减少每单位长度的微孔数的意义上粗化所得泡沫的微孔结构。每单位长度的 微孔数可例如通过以下方式量化：切割开泡沫块（slab)，并例如用墨水笔将切割面的最上 平面涂成黑色。然后，可使用放大镜目测计数厘米内的微孔数。本发明提供另一优点，即泡 沫的水分移除能力增加，特别是就水蒸汽而言。就常见的消费者要求，即材料的所谓透气性 而言，这是明显的优点。因此，这进一步使得能够制备具有增强的移除热的能力的聚氨酯泡 沫。本发明的另一特别优点是，遍及整个泡沫均匀地观察到粗化微孔结构效果。与此相关 的又一优点是，确保了密度的特别规则的分布。进一步特别有利的是，微孔结构的粗化未不 利地影响泡沫的物理性质。因此，本发明使得可依靠用于制备聚氨酯泡沫的试验过的或经 过试验的方法和混入根据本发明待使用的蜡来实现微孔结构的粗化。
[0010] 蜡本身对本领域技术人员而言是已知的。蜡根据其来源分为三类，S卩（a)天然蜡， 特别是以下三个子组：(al)植物蜡（例如棉蜡、巴西棕榈蜡、小烛树蜡、西班牙草蜡、瓜拉那 錯（guarumawax)、日本錯、软木錯（corkwax)、褐煤錯、小冠椰子錯、米胚芽油錯、甘鹿錯）， (a2)动物蜡（例如蜂蜡、尾脂腺油、羊毛蜡、虫胶蜡、鲸蜡）和（a3)矿蜡（mineralwax，例如 微晶錯、纯地錯（ceresin)、天然地錯（ozokerite))，（b)化学改性錯，特别是硬錯子组（例 如氢化霍霍巴蜡、褐煤蜡、萨索尔蜡（sasolwax))，以及（c)合成蜡，例如聚亚烷基蜡（聚烯 烃蜡、聚乙烯蜡、聚丙烯蜡）、聚乙二醇蜡、酰胺蜡。
[0011] 原则上，冻凝点为40°C-90°C的任何蜡或蜡混合物均可用于本发明的目的。
[0012] 冻凝点是指液体物质转变成固体状态的温度。本领域技术人员知道如何确定蜡的 冻凝点，更特别地，这可根据ISO2207进行。
[0013] 在本发明的一个优选实施方案中，蜡的冻凝点为50°C-85°C，优选55°C-80°C，特 别是60°C-75°C。这有助于实现特别有效的粗化微孔结构的方式。
[0014] 在本发明的另一优选实施方案中，根据本发明待使用的蜡选自矿蜡、合成蜡或它 们的混合物。
[0015] 这里特别优选的是蜡主要具有微晶结构，特别是其为微晶蜡。主要具有微晶结构 应理解为是指，特别地，>50重量％的待使用的蜡是微晶蜡。特别地，对应于本发明的特别 优选的实施方案，仅可使用微晶蜡。
[0016] "微晶錯（Microcrystallinewax) "（也称为微晶錯（microwax))是已知的，描述 复杂多元混合物的既定技术术语，所述混合物典型地包含饱和烃，其包含长链线性正烷烃 和特别地包含长链支化异烷烃，并且进一步包含烷基取代的环烷烃（cycloparaffins)以 及烷基取代的和/或环烷烃（naphthene)取代的芳族化合物，其典型地从炼油厂中的石油 炼制残渣回收。与石蜡相比，微晶蜡含有提高的分数的异烷烃和环烷烃。线性正烷烃的分 数通常明显低于40%，例如等于< 20%。异烷烃和环烷烃的分数通常明显高于60%，例如 等于多80%，两者均基于微晶蜡。如果需要，可使用各种方法使微晶蜡的颜色变浅。更特别 地，微晶蜡可例如通过高压氢化而几乎完全不含任何杂质和对立物（contraries)，因此作 为E905的微晶蜡在EU甚至是经过批准的食品添加剂。与粗结晶的商业石蜡相比，微晶蜡 具有非常细的结晶结构。
[0017] 根据其性质，根据精制程度，特别地，微晶蜡可再分为三个进一步的种类，即凡士 林（petrolates)、可塑性变形的微晶蜡和硬微晶蜡。这些中，可塑性变形的微晶蜡特别优 选。微晶蜡可容易且广泛地商购自多个制造商，例如AlphaWaxBV，荷兰或例如SasolWax GmbH,德国。
[0018]因此，在本发明的一个优选实施方案中，本发明的方法使用冻凝点为50°C-85°C， 优选55°C-80 °C，特别是60°C-75 °C的（优选可塑性变形的）微晶蜡。因此，本发明的特别 优选的实施方案使用冻凝点为60°C_75°C的（优选可塑性变形的）微晶蜡。这提供特别有 效的方式来实现粗化泡沫的微孔结构而不显著影响泡沫的物理性质，特别是压缩负荷变形 (compressionloaddeflection)的目标。
[0019] 原则上，任一具体情况下使用的蜡的量可由本领域技术人员通过少数实践测试 确定。然而，在本发明的一个优选实施方案中，选择蜡的量，以相对于每100重量份的多 元醇使用0. 0001-5重量份的蜡，优选0. 0001-1重量份，特别是0. 0001-0. 1重量份，例如 0. 0002-0. 05重量份的蜡，所述100重量份的多元醇包括所使用的所有多元醇组分。
[0020] 因此，在本发明的一个特别优选的实施方案中，本发明的方法使用冻凝点为 60°C-75°C的（优选可塑性变形的）微晶蜡，其中选择蜡的量，以相对于每100重量份的多 元醇使用〇? 0001-5重量份（优选0? 0001-1重量份，特别是0? 0001-0. 1重量份）的蜡，所 述100重量份的多元醇包括所使用的所有多元醇组分。
[0021] 已进一步证明，对于微孔结构的均匀性，特别有利的是使用分散形式的蜡，其中分 散介质优选包括有机溶剂，其特别地选自一元醇或多元醇的酯，以及聚醚、二甲苯、甲苯，一 元醇或多元醇的酯优选一元醇或多元醇的脂肪酸酯，例如特别是甘油酯或山梨醇酯。合适 的分散体优选可含有〇. 1至〈10重量％ (例如，〇. 2-5重量％ )的蜡和至少90重量％的分 散介质。如果需要，可加热分散介质和/或蜡以制备分散体。为制备此类分散体，本领域技 术人员可使用现有技术中已知的任何技术。
[0022] 因此，本发明的一个非常特别优选的实施方案使用冻凝点为60°C-75°C的（优选 可塑性变形的）微晶蜡，其量为相对于每100重量份的多元醇使用0. 0001-5重量份（优选 0. 0001-1重量份，特别是0. 0001-0. 1重量份）的蜡，所述蜡以分散形式引入，所述100重量 份的多元醇包括所使用的所有多元醇组分。此方法对于实现泡沫的期望性质（特别是就微 孔结构的粗化和均匀性而言）的特别好的结果特别有益。
[0023] 根据本发明待使用的蜡可在任何已知的用于制备聚氨酯泡沫，例如聚氨酯软质泡 沫、热固化软质泡沫、硬质泡沫、酯泡沫、粘弹性软质泡沫或高回弹性泡沫（HR泡沫；也称为 冷固化泡沫），特别是用于制备软质聚氨酯泡沫的方法中用作添加剂。
[0024] 用于制备聚氨酯泡沫的传统方法本身已知。在本发明的上下文中，这些方法原则 上可以依靠，只要以本发明的方式使用蜡作为添加剂。
[0025] 优选通过在出于本发明的目的待使用的蜡的存在下，使含有至少一种氨基甲酸酯 和/或异氰脲酸酯催化剂、至少一种发泡剂、至少一种异氰酸酯组分和至少一种多元醇组 分的混合物膨胀，来制备PUR泡沫。
[0026] 除已经提及的组分以外，所述混合物还可以包含其它任选存在的成分，例如任选 存在的（其它）发泡剂、任选存在的预聚物、任选存在的阻燃剂和任选存在的其它添加剂 (除本发明中待使用的蜡以外），例如填料、乳化剂、基于羟基官能化合物与异氰酸酯的反 应的乳化剂、稳定剂，例如含Si和不含Si的稳定剂，尤其是含Si和不含Si的有机稳定剂 和表面活性剂、减粘剂、染料、抗氧化剂、UV稳定剂或抗静电剂。应理解，寻求制备不同类型 的软质聚氨酯泡沫，即热固化、冷固化或酯软质聚氨酯泡沫的本领域技术人员会以适当的 方式选择所需的特定物质，例如异氰酸酯（预聚物）、多元醇、稳定剂等，以获得期望的特定 类型的软质聚氨酯泡沫。
[0027] 下文指出描述用于制备不同类型的软质聚氨酯泡沫，即热固化、冷固化以及酯 软质聚氨酯泡沫的合适的组分和方法的许多专利，并且所述专利通过引用完全并入本 文：EP0152878AUEP0409035A2、DE102005050473A1、DE19629161AUDE3508292 AUDE4444898AUEP1061095AUEP0532939BUEP0867464B1、EP1683831Al和 DE102007046860Al〇
[0028] 关于可使用的起始材料、催化剂以及辅助和附加物质材料的进一步详情可参