CN110753710B

CN110753710B - 具有改善的透气性的软质聚氨酯泡沫

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Publication number: CN110753710B
Application number: CN201880038633.8A
Authority: CN
Inventors: I·奥特罗马丁内斯; A·雷斯; P·韦斯; A·弗雷里克斯; S·阿尔特梅彭
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 2017-06-27
Filing date: 2018-06-19
Publication date: 2022-07-26
Anticipated expiration: 2038-06-19
Also published as: CN110753710A; ES2951686T3; CA3064515A1; WO2019002013A1; PL3645593T3; MX2019015880A; RU2020102865A; EP3645593B1; US20200157273A1; RU2020102865A3; EP3645593C0; EP3645593A1; BR112019025068A2

Abstract

本发明涉及多元醇混合物，其包含：(b1)至少一种具有10‑60mg KOH/g的羟值并且具有高比例的氧化乙烯的聚醚多元醇，(b2)至少一种具有10‑100mg KOH/g的羟值、低比例的氧化乙烯和不少于40％伯OH基的聚醚多元醇，和(b3)至少一种具有10‑100mg KOH/g的羟值、低比例的氧化乙烯和不超过30％伯OH基的聚醚多元醇。本发明进一步涉及使用本发明的混合物制备软质聚氨酯泡沫的方法，可由此获得的软质聚氨酯泡沫，以及可由此获得的软质聚氨酯泡沫作为床垫或垫子，作为家具的缓冲元件或作为座位元件的用途。

Description

具有改善的透气性的软质聚氨酯泡沫

描述

本发明涉及多元醇混合物，其包含(b1)至少一种具有10-60mg KOH/g的羟值并且具有高比例的氧化乙烯的聚醚多元醇，(b2)至少一种具有10-100mg KOH/g的羟值、低比例的氧化乙烯和不少于40％伯OH基的聚醚多元醇，和(b3)至少一种具有10-100mg KOH/g的羟值、低比例的氧化乙烯和不超过30％伯OH基的聚醚多元醇。

本发明进一步涉及一种使用本发明的混合物制备软质聚氨酯泡沫的方法，可由此获得的软质聚氨酯泡沫，以及可由此获得的软质聚氨酯泡沫作为床垫或垫子，作为家具的缓冲元件或作为座位元件的用途。

软质聚氨酯泡沫尤其用于家具和床垫的生产，还用于汽车座椅和汽车地毯。

该类应用的重要基本性能是机械参数，例如硬度、弹性、伸长率和拉伸强度。对于大多数应用，例如座椅或床垫的缓冲垫，对硬度有固定的要求。兼具硬度的软质聚氨酯泡沫的特别舒适特征是高弹性。回弹率不小于30％的软质泡沫可描述为弹性的，而回弹率小于30％的软质泡沫描述为粘弹性的。

软质聚氨酯泡沫的另一个重要参数是其密度。此处的目的是出于成本和重量原因而降低密度，以便使用尽可能少的材料。然而，在保持硬度不变的情况下降低密度会导致弹性降低。

用于坐卧的家具中的软质聚氨酯泡沫的舒适性的另一个重要参数是高透气性。

软质聚氨酯泡沫是现有技术所已知的。

EP2331597A1描述了基于聚醚多元醇的软质聚氨酯泡沫的制备，所述聚醚多元醇具有20-100mg KOH/g的羟值且具有至少40重量％比例的聚醚多元醇作为开孔多元醇，以及具有20-100mg KOH/g的羟值和小于40重量％的氧化乙烯比例的聚醚多元醇。

WO2009/003964A1公开了聚醚多元醇混合物，其包含具有20-200mgKOH/g的羟值且具有至少50重量％比例的氧化乙烯的亲水性聚醚多元醇，以及具有20-100mg KOH/g的羟值且具有至少60重量％的氧化丙烯的疏水性聚醚多元醇，其中后者包含末端氧化乙烯单元，即伯OH端基。

具有根据DIN EN ISO 3386在40％下为稍大于2kPa的压缩硬度、根据DIN EN ISO1798为至少50kPa的拉伸强度、根据DIN EN ISO 1798为至少100％的高断裂伸长率以及高回弹率的软质聚氨酯泡沫是已知的。

然而，已知的软质聚氨酯泡沫需要改善其舒适特征，特别是透气性，并且需要改善其耐久性，特别是在根据DIN EN ISO 3385的疲劳测试中的硬度损失。

因此，本发明的目的是避免上述缺点。特别地，本发明试图提供在用于坐卧的家具应用领域中具有有利的耐久性和有利的舒适性的软质聚氨酯泡沫。

本发明的一个特定目的是提供具有高透气性且在疲劳测试中具有低硬度损失的软质聚氨酯泡沫。

软质聚氨酯泡沫需要具有高压缩硬度、拉伸强度和断裂伸长率以及高弹性。

本发明的另一个目的是提供具有宽加工范围并且可制成块状泡沫或模制泡沫的软质聚氨酯泡沫。

这些目的通过本发明的混合物、本发明的制备软质聚氨酯泡沫的方法以及可由此获得的软质聚氨酯泡沫来实现。

本发明涉及混合物b)，其包含以下组分b1)至b3)以及任选地b4)和b5)：

b1)75-94重量％的至少一种具有10-60mg KOH/g的羟值、至少2的OH官能

度和基于氧化烯的含量为50-100重量％比例的氧化乙烯的聚醚多元醇，

b2)3-20重量％的至少一种具有10-100mg KOH/g的羟值、至少2的OH官能度，基于氧化烯的含量为2-30重量％比例的氧化乙烯和基于组分b2)的OH基总数为40-100％的伯OH基比例的聚醚多元醇，

b3)3-20重量％的至少一种具有10-100mg KOH/g的羟值、至少2的OH官能度、基于氧化烯的含量为0-30重量％比例的氧化乙烯和基于组分b3)的OH基总数为0-30％的伯OH基比例的聚醚多元醇，

在每种情况下基于为100重量％的组分b1)至b3)的总重量，以及

b4)基于100重量份的组分b1)至b3)为0-10重量份的至少一种不同于组分

b1)至b3)的其他聚醚多元醇，和

b5)基于100重量份的组分b1)至b3)为0-30重量份的填料，其任选地作为基于组分b1)至b3)中的一种或多种的接枝多元醇的成分存在。

优选实施方案可由权利要求书和说明书看出。优选实施方案的组合不偏离本发明的范围。下文将更详细地阐述优选实施方案。

就本发明而言，化合物的官能度应理解为意指每个分子的反应性基团的数量。因此，多官能化合物的官能度至少为2。

在混合物b)中的聚醚多元醇的情况下，官能度是指每个分子的反应性OH基的数量。在组分a)中的多异氰酸酯的情况下，官能度是指每个分子的反应性NCO基团的数量。

如果将具有不同官能度的化合物的混合物用于特定的组分，则该组分的官能度在每种情况下为各化合物的官能度的数均平均值的结果，即官能度始终应理解为意指数均官能度。

就本发明而言，羟值应理解为意指根据DIN 53240测定的羟值。其以mg KOH/g表示。羟值通过式Mn[g/mol]＝(f*56106g/mol)/OHV[mg/g]与分子量Mn关联，其中f为聚醚多元醇的OH官能度。

伯和仲OH基的比例优选根据ASTM D-4273-11由过乙酰化聚醚多元醇的¹H NMR光谱测定。

就本发明而言，聚氨酯泡沫应理解为意指根据DIN 7726的泡沫。本发明的软质聚氨酯泡沫优选具有根据DIN EN ISO 3386在40％压缩下为15kPa或更低，更优选为1-14kPa，特别优选为2-14kPa的压缩应力。本发明的软质聚氨酯泡沫具有根据DIN EN ISO 7231优选大于2.5dm³/s，更优选大于3.0dm³/s，特别优选大于3.5dm³/s的开孔特性。关于软质聚氨酯泡沫的进一步的细节参见“Kunststoffhandbuch[塑料手册]，第7卷，Polyurethane[聚氨酯]”，Carl Hanser Verlag，1993年第3版，第5章。

根据本发明，所述混合物包含75-94重量％(基于组分b1)至b3)的总重量，其为100重量％)的至少一种具有10-60mg KOH/g的羟值、至少2的OH官能度和基于氧化烯的含量为50-100重量％比例的氧化乙烯的聚醚多元醇。

该聚醚多元醇可称为开孔多元醇，因为它们的加入通常赋予软质聚氨酯泡沫以增加的开孔特性。本发明所包括的开孔多元醇是现有技术所已知的。现有技术在制备弹性泡沫中所用的开孔多元醇的量通常小于多元醇组分的20重量％。

组分b1)在组分b1)、b2)和b3)的总量中的比例优选为78-92重量％，更优选为80-90重量％，特别优选为82-89重量％。

组分b1)中的聚醚多元醇的羟值优选为15-58mg KOH/g，更优选为20-55mg KOH/g，特别优选为25-50mg KOH/g。

优选地，组分b1)中的聚醚多元醇的OH官能度不大于8。进一步优选地，组分b1)中的聚醚多元醇的OH官能度大于2。特别优选地，组分b1)中的聚醚多元醇的OH官能度为2.2-4，最优选为2.4-3.3。

基于OH基总数，组分b1)的聚醚多元醇中的伯OH基比例优选为至少40％，更优选为至少50％，特别优选为至少60％，最优选为至少70％，其中OH基为OH端基，并且此处考虑了伯和仲OH基。在其中仅使用氧化乙烯作为氧化烯的一个实施方案中，存在100％的伯端基。

根据组分b1)的聚醚多元醇的制备是现有技术所已知的。适于组分b1)的聚醚多元醇及其制备更详细地描述于例如DE4318120中。

用于制备组分b1)中的聚醚多元醇的起始剂化合物优选为羟基官能的或氨基官能的。合适的起始剂化合物的实例为丙二醇、乙二醇、二甘醇、二丙二醇、1,2-丁二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、己二醇、戊二醇、3-甲基-1,5-戊二醇、1,12-十二烷二醇、甘油、三羟甲基丙烷、三乙醇胺、季戊四醇、山梨糖醇、蔗糖、氢醌、焦儿茶酚、间苯二酚、双酚F、双酚A、1,3,5-三羟基苯，甲醛和苯酚或三聚氰胺或脲的含羟甲基的缩合物。所用的起始剂化合物优选为甘油、三羟甲基丙烷、蔗糖和/或山梨糖醇。

组分b1)中的聚醚多元醇特别优选基于三官能起始剂，特别是甘油制备。

氧化乙烯在组分b1)中的氧化烯的总重量中的比例优选为60-100重量％，更优选为65-90重量％，特别优选为70-85重量％。在第一优选实施方案中，仅使用氧化乙烯作为氧化烯。

在另一优选实施方案中，氧化乙烯与至少一种其他氧化烯混合使用。合适的其他氧化烯的实例为氧化丙烯、1,2-氧化丁烯或2,3-氧化丁烯和氧化苯乙烯。其他氧化烯优选为氧化丙烯。

优选将氧化丙烯和氧化乙烯分别、混合或依次供入反应混合物中。如果氧化烯连续添加，则制备的产物包含具有嵌段结构的聚醚链。增加氧化乙烯/氧化丙烯混合物中氧化乙烯的比例通常会导致聚醚多元醇中伯OH基的比例增加。伯OH端基的比例可通过随后加入纯氧化乙烯来增加。具有氧化乙烯末端嵌段的产物具有特别高比例的伯OH基。

根据本发明，混合物b2)包含3-20重量％(基于组分b1)至b3)的总重量，其为100重量％)的至少一种具有10-100mg KOH/g的羟值、至少2的OH官能度，基于氧化烯的含量为2-30重量％比例的氧化乙烯和基于组分b2)的OH基总数为40-100％的伯OH基比例的聚醚多元醇。

组分b2)在组分b1)、b2)和b3)的总量中的比例优选为3-18重量％，更优选为4-18重量％，特别优选为4-15重量％。

组分b2)中的聚醚多元醇的羟值优选为15-90mg KOH/g，更优选为20-80mg KOH/g，特别优选为25-50mg KOH/g。

基于组分b2)中的OH基总数，组分b2)中的聚醚多元醇中的伯OH基比例优选为50-90％，更优选为60-90％，特别优选为70-90％。

组分b2)中的聚醚多元醇的OH官能度优选大于2，更优选为至少2.4，特别优选为至少2.6。组分b2)中的聚醚多元醇的OH官能度优选不大于8，更优选不大于4，特别优选不大于3.3。

在第一优选实施方案中，组分b2)中的优选聚醚多元醇具有大于2且不大于4，更优选为2.4-4，特别优选为2.6-3.3的OH官能度。

在另一实施方案中，优选在组分b2)中使用OH官能度大于4且不大于8，特别优选大于4至6的高官能聚醚多元醇。在该实施方案中，特别优选使用蔗糖、山梨糖醇或其混合物或上述化合物与甘油的混合物作为起始剂。

组分b2)的聚醚多元醇的制备是现有技术所已知的。组分b2)的合适聚醚多元醇可通过已知方法制备，例如通过使用碱金属氢氧化物如氢氧化钠或氢氧化钾，或碱金属醇盐如甲醇钠、乙醇钠或乙醇钾或异丙醇钾作为催化剂进行阴离子聚合。一种这样的制备方法更详细地描述于DE4318120中。

用于制备组分b2)中的聚醚多元醇的合适起始剂化合物与在组分b1)下提及的那些相同。

在优选实施方案中，组分b2)中的聚醚多元醇是基于三官能或更高官能的起始剂，特别优选三官能的起始剂，最优选甘油制备的。

氧化乙烯在组分b2的氧化烯总重量中的比例优选为5-30重量％，更优选为5-25重量％，特别优选为8-22重量％。因此，氧化乙烯与至少一种其他氧化烯混合使用。

合适的其他氧化烯的实例为氧化丙烯、1,2-氧化丁烯或2,3-氧化丁烯和氧化苯乙烯。其他氧化烯优选为氧化丙烯。

优选将氧化丙烯和氧化乙烯分别、混合或依次供入反应混合物中。如果氧化烯连续添加，则制备的产物包含具有嵌段结构的聚醚链。在烷氧基化的最后步骤中加入纯氧化乙烯会产生带有氧化乙烯末端嵌段的产物。具有氧化乙烯末端嵌段的该产物具有特别高比例的伯端基。

在优选实施方案中，组分b2全部或部分以接枝多元醇的形式使用，即与组分b5结合以形成混合物b。该实施方案在下文中在组分b5)的上下文中更详细地阐述。

根据本发明，混合物b3)包含3-20重量％(基于组分b1)至b3)的总重量，度、基于氧化烯的含量为0-30重量％比例的氧化乙烯和基于组分b3)的OH基总数为0-30％的伯OH基比例的聚醚多元醇。

组分b3)在组分b1)、b2)和b3)的总量中的比例优选为4-18重量％，更优选为4-16重量％，特别优选为4-15重量％，最优选为5-14重量％。

组分b3)中的聚醚多元醇的羟值优选为15-90mg KOH/g，更优选为20-80mg KOH/g，特别优选为25-75mg KOH/g，最优选为35-65mg KOH/g。

基于组分b3)的OH基总数，组分b3)中的聚醚多元醇中的伯OH基比例优选为0-25％，更优选为0-20％，特别优选为0-15％，最优选为0-10％。

组分b3)中的聚醚多元醇的OH官能度优选大于2，更优选为至少2.2，特别优选为至少2.4。组分b3)中的聚醚多元醇的OH官能度优选不大于4，更优选不大于3，特别优选不大于2.8。

在优选实施方案中，组分b3)中的优选聚醚多元醇具有大于2且不大于4，更优选为2.2-3，特别优选为2.4-2.8的OH官能度。

组分b3)的聚醚多元醇的制备是现有技术所已知的。合适的多元醇通过已知方法制备，例如通过使用碱金属氢氧化物如氢氧化钠或氢氧化钾，或碱金属醇盐如氢氧化钠或氢氧化钾，或碱金属醇盐如甲醇钠、乙醇钠或乙醇钾或异丙醇钾作为催化剂的阴离子聚合来制备，或者通过双金属氰化物催化由一种或多种在亚烷基中具有2-4个碳原子的氧化烯制备。该制备方法更详细地描述于例如DE4318120和WO2006/034800中。

用于制备组分b3)中的聚醚多元醇的合适起始剂化合物与在组分b1)下列出的那些相同。

在优选实施方案中，组分b3)中的聚醚多元醇是基于双官能、三官能或更高官能的起始剂，最优选甘油、单乙二醇和/或二甘醇制备的。

组分b3)中的氧化烯优选包含氧化丙烯。在第一优选实施方案中，仅使用氧化丙烯作为氧化烯。

在另一优选实施方案中，氧化丙烯与至少一种其他氧化烯混合使用。合适的其他氧化烯的实例为氧化乙烯、1,2-氧化丁烯或2,3-氧化丁烯和氧化苯乙烯。其他氧化烯优选为氧化乙烯。

氧化乙烯在组分b3)中的氧化烯的总重量中的比例优选为0-20重量％，更优选为0-15重量％，特别优选为0-12重量％。

优选将氧化丙烯和氧化乙烯分别、混合或依次供入反应混合物中。如果氧化烯连续添加，则制备的产物包含具有嵌段结构的聚醚链。在烷氧基化的最后步骤中加入纯的氧化丙烯或主要包含氧化丙烯的氧化烯混合物会导致产物具有氧化丙烯末端嵌段。具有氧化丙烯末端嵌段的产物具有特别高比例的仲OH基。

在优选实施方案中，组分b3)部分以接枝多元醇的形式加入，即与组分b5)结合，从而形成本发明的混合物b。该实施方案将在下文中更详细地阐述。

本发明的混合物b任选包含0-10重量份(基于100重量份的组分b1至b3)的至少一种不同于组分b1)至b3的聚醚多元醇作为组分b4)。

在优选的第一实施方案中，本发明的混合物b不包含根据组分b4)的其他聚醚多元醇。在第二优选实施方案中，本发明的混合物b包含0.01-10重量份，更优选1-10重量份，特别优选1-5重量份(基于100重量份的组分b1至b3)的至少一种不同于组分b1)至b3)的其他聚醚多元醇。

基于100重量份的组分b1)至b3)，本发明的混合物b)任选包含0-30重量份的填料作为组分b5)。在本发明的上下文中，填料应理解为意指固体。填料优选作为基于组分b2)和/或b3)的至少一种接枝多元醇的成分存在。

在第一优选实施方案中，本发明的混合物不包含根据组分b5)的填料。在第二优选实施方案中，基于100重量份的组分b1)至b3)，本发明的混合物b)包含0.01至30重量份，更优选0.2-25重量份，特别优选0.3-10重量份，最优选0.5-8重量份的填料。

在优选实施方案中，填料作为接枝多元醇的成分存在于混合物b)中，即与聚醚多元醇组合。接枝多元醇的使用导致改善的拉伸强度。此外，接枝多元醇的使用导致混合物b具有更好的相容性和长期稳定性。作为接枝多元醇的基础聚合物，有利的是使用根据组分b2和/或b3的聚醚多元醇。该接枝多元醇是现有技术所已知的，或者可通过已知方法制备。

特别优选作为填料的是SAN颗粒(苯乙烯-丙烯腈颗粒)。还适合作为接枝多元醇的是聚合物改性的聚醚多元醇，优选接枝聚醚多元醇，特别优选基于苯乙烯和/或丙烯腈的那些，其通过丙烯腈、苯乙烯或优选地苯乙烯和丙烯腈的混合物，例如以90:10-10:90，优选70:30-30:70的重量比原位聚合制备，这有利地在上述聚醚多元醇中进行；以及聚醚多元醇分散体，其通常以1-50重量％，优选2-25重量％的量包含如下物质作为分散相：例如聚脲、聚酰肼、包含叔氨基的聚氨酯和/或三聚氰胺。该制备方法更详细地描述于例如“DowPolyurethanes Flexible Foams”，第2版，1997，第2章中。

或者，也可以以所谓的熔融乳化方法获得优选以分散的填料颗粒形式存在的填料。该方法描述于WO2009/138379中。在该方法中，将热塑性聚合物(任选与稳定剂一起)和多胺加热至高于热塑性聚合物熔点的温度，均化(例如使用超声、挤出机或齿环分散机)，并冷却至低于热塑性聚合物熔点的温度。为此，原则上可使用所有的热塑性聚合物。优选使用可通过上述单体的聚合获得的热塑性聚合物。任选地，进一步添加乳化剂。例如，可使用WO2009/138379中所述的稳定剂和乳化剂。在优选实施方案中，熔融乳化方法中所用的热塑性聚合物由聚苯乙烯-丙烯腈组成。

优选的混合物b)包含80-94重量％的组分b1)，3-18重量％的组分b2)和3-16重量％的组分b3)。特别优选的混合物b)包含80-92重量％的组分b1)，4-16重量％的组分b2)和4-15重量％的组分b3)。

此外，本发明涉及一种制备软质聚氨酯泡沫的方法，其中将以下组分混合以形成反应混合物并转化成软质聚氨酯泡沫：

a)至少一种多异氰酸酯，其中存在的多异氰酸酯中的至少一种是基于二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)的，

b)本发明的混合物b，

c)任选的扩链剂和/或交联剂，

d)至少一种催化剂，和

e)至少一种包含水的发泡剂，以及任选地

f)一种或多种不同于组分a)至e)的添加剂。

在软质聚氨酯泡沫的制备中，优选将两种或更多种液体料流彼此组合。这些液体料流的混合引发聚合材料的聚合和发泡。聚合和成型通常是在一个步骤中完成的，通常在反应混合物仍为液态的情况下使其成型。此外，聚氨酯通常也以嵌段的形式制备，然后将其切成所需的形状。

上述两种液体料流优选为组分a)，以及组分b)、c)、d)、e)和任选的f)的预混物。在块状泡沫的制备中，通常将超过两种液体料流彼此组合。

优选的组分a)、c)、d)、e)和任选的f)将在下文阐述。

就本发明而言，多异氰酸酯应理解为意指超过一种多官能异氰酸酯。合适的多异氰酸酯特别为基于二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)和甲苯二异氰酸酯(TDI)的那些。

在本发明的方法中，至少一种多异氰酸酯作为组分a)反应，其中组分a)由至少一种基于二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)的多异氰酸酯组成。优选地，组分a)由至少一种基于MDI的多异氰酸酯组成。

基于MDI的多异氰酸酯为2,2'-二苯甲烷二异氰酸酯、2,4'-二苯甲烷二异氰酸酯、4,4'-二苯甲烷二异氰酸酯和多环二苯甲烷二异氰酸酯(多环MDI，即具有3个或更多个芳基环，其也称为聚苯基聚亚甲基异氰酸酯或低聚MDI)，或两种或更多种上述化合物的混合物，或由MDI制备获得的粗MDI。

在一个实施方案中，上述基于MDI的多异氰酸酯与其他多异氰酸酯，特别是其他芳族多异氰酸酯，优选甲苯二异氰酸酯(TDI)混合使用。在另一优选实施方案中，仅使基于MDI的多异氰酸酯反应。

作为基于MDI的多异氰酸酯，特别优选的是与双环MDI，特别是4,4'-MDI和任选地2,4'-MDI混合的多环MDI。

低聚MDI包含一种或多种官能度大于2，特别是3或4或5的多环MDI缩合产物。低聚MDI通常与单体MDI混合使用。

基于组分a)的总重量，组分a)优选包含60-100重量％，更优选65-90重量％，特别优选68-80重量％，最优选70-80重量％的4,4'-MDI。

组分a)优选包含65-90重量％的4,4'-MDI，0-20重量％的2,4'-MDI和10-30重量％的多环MDI，在每种情况下基于组分a)的总重量。

组分a)更优选包含68-90重量％，特别优选70-80重量％的4,4'-MDI，0-20重量％，更优选1-17重量％，特别优选1-12重量％，最优选1-10重量％的2,4'-MDI，和10-30重量％，更优选13-28重量％的多环MDI，在每种情况下基于组分a)的总重量。

组分a)的相应组成导致高压缩硬度和断裂伸长率，同时具有高回弹率和良好的耐久性，而对透气性没有任何不利影响。

组分a)的(数均)官能度可在约2-约4的范围内变化，更优选为2-3，特别优选为2.1-2.7。

基于MDI的多官能异氰酸酯或多种多官能异氰酸酯的混合物是已知的并且例如由BASF Polyurethanes GmbH以商品名

销售。

组分a)中的异氰酸酯基的含量优选为5-10mmol/g，更优选为6-9mmol/g，特别优选为7-8.5mmol/g。本领域技术人员已知的是，异氰酸酯基的含量(以mmol/g计)和所谓的当量(g/当量)为倒数比。异氰酸酯基的含量(以mmol/g计)根据ASTM D-5155-96A由含量(以重量％计)计算。

所用的组分a)的粘度可在宽范围内变化。组分a)在25℃下的粘度优选为10-300mPa.s，更优选为20-250mPa.s。

在优选实施方案中，组分a)全部或部分以多异氰酸酯预聚物的形式使用。

这些多异氰酸酯预聚物可通过使所有或一些上述根据组分a)的多异氰酸酯与对异氰酸酯具有反应性的聚合化合物反应以形成异氰酸酯预聚物而获得。该反应在过量的组分a)下进行，例如在30-100℃的温度下，优选在约80℃下进行。多异氰酸酯预聚物的使用改善了可根据本发明获得的软质聚氨酯泡沫的拉伸强度和回弹率。

含有对异氰酸酯具有反应性的基团的合适聚合化合物是本领域技术人员所已知的，并且描述于例如“Kunststoffhandbuch[塑料手册]，第7卷，Polyurethane[聚氨酯]”，Carl Hanser Verlag，1993年第3版第3.1章中。

含有对异氰酸酯具有反应性的基团的合适聚合物化合物原则上可为所有已知的含有至少两个对异氰酸酯具有反应性的氢原子的化合物，例如具有2-8的官能度并且数均分子量Mn为400-15,000g/mol的那些。因此，例如可使用选自聚醚多元醇、聚酯多元醇及其混合物的化合物。

合适的预聚物的实例描述于DE10314762中。

含有对异氰酸酯具有反应性的基团的优选聚合化合物是根据组分b1)、b2)和/或b3)的聚醚多元醇，特别是根据组分b1)的聚醚多元醇。上述聚合化合物优选与上述多异氰酸酯反应，其中后者以过量存在。

所用预聚物的NCO含量优选为20-32.5％，特别优选为25-31％。NCO含量根据ASTMD-5155-96A)确定。

在优选实施方案中，在制备软质聚氨酯泡沫的方法中，将扩链剂和/或交联剂用作组分c)。

含有至少两个对异氰酸酯具有反应性并且分子量小于400g/mol的化合物可用作扩链剂和交联剂c)，其中含有两个对异氰酸酯具有反应性的氢原子的分子称为扩链剂，并且含有超过两个对异氰酸酯具有反应性的氢原子的分子称为交联剂。然而，也可省略扩链剂或交联剂。然而，为了改变机械性能，例如硬度，可有利地添加扩链剂、交联剂或任选地及其混合物。

如果使用扩链剂和/或交联剂c)，则可使用聚氨酯的制备中已知的扩链剂和/或交联剂。这些优选为含有对异氰酸酯具有反应性官能团的低分子量化合物，例如丁二醇、2-甲基-1,3-丙二醇、山梨糖醇、甘油、三羟甲基丙烷、二醇和二胺。其他可能的低分子量扩链剂和/或交联剂在例如“Kunststoffhandbuch[塑料手册]，第7卷，Polyurethane[聚氨酯]”，CarlHanser Verlag，1993年第3版，第3.4章中给出。

在本发明方法的优选实施方案中，使用至少一种催化剂作为组分d)。

催化剂d)强烈促进与多元醇b)的组分a)和任选的扩链剂和交联剂c)以及发泡剂e)的反应。

在一个实施方案中，组分d)包含可引入的胺催化剂。这些具有至少一个，优选1-8个，特别优选1-2个对异氰酸酯具有反应性的基团，例如伯胺基、仲胺基、羟基、酰胺基或脲基，优选伯胺基、仲胺基、羟基。可引入的胺催化剂主要用于制备低排放聚氨酯，尤其是用于汽车内部的聚氨酯。该催化剂是已知的并且描述于例如EP1888664中。这些包括除了对异氰酸酯具有反应性的基团之外，还优选具有一个或多个叔氨基的化合物。可引入的催化剂中的至少一个叔氨基优选带有至少两个脂族烃基，优选每个基团具有1-10个碳原子，更优选每个基团具有1-6个碳原子。更优选地，叔氨基带有两个独立地选自甲基和乙基的基团以及其他有机基团。可用的可引入催化剂的实例为双(二甲基氨基丙基)脲、双(N,N-二甲基氨基乙氧基乙基)氨基甲酸酯、二甲基氨基丙基脲、N,N,N-三甲基-N-羟乙基双(氨基丙基醚)、N,N,N-三甲基-N-羟乙基双(氨基乙基醚)、二乙基乙醇胺、双(N,N-二甲基-3-氨基丙基)胺、二甲基氨基丙胺、3-二甲基氨基丙基-N,N-二甲基丙烷-1,3-二胺、二甲基-2-(2-氨基乙氧基乙醇)和(1,3-双(二甲基氨基)丙烷-2-醇)、N,N-双(3-二甲基氨基丙基)-N-异丙醇胺、双(二甲基氨基丙基)-2-羟乙胺、N,N,N-三甲基-N-(3-氨基丙基)-双(氨基乙基醚)、3-二甲基氨基异丙基二异丙醇胺或其混合物。

除了可引入的胺催化剂以外，可进一步使用用于制备聚氨酯的常规催化剂。实例包括脒，例如2,3-二甲基-3,4,5,6-四氢嘧啶，叔胺，例如三乙胺，三丁胺，二甲基苄胺，N-甲基-、N-乙基和N-环己基吗啉，N,N,N',N'-四甲基乙二胺，N,N,N',N'-四甲基丁二胺，N,N,N',N'-四甲基己二胺，五甲基二亚乙基三胺，四甲基二氨基乙基醚，双(二甲基氨基丙基)脲，二甲基哌嗪，1,2-二甲基咪唑，1-氮杂双环[3.3.0]辛烷，优选1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷和链烷醇胺化合物，例如三乙醇胺，三异丙醇胺，N-甲基和N-乙基二乙醇胺，以及二甲基乙醇胺。同样合适的是有机金属化合物，优选有机锡化合物，例如有机羧酸的锡(II)盐，例如乙酸锡(II)，辛酸锡(II)，乙基己酸锡(II)和月桂酸锡(II)，以及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，蓖麻油酸锡，马来酸二丁基锡和二乙酸二辛基锡，以及羧酸锌，例如蓖麻油酸锌，以及羧酸铋，例如新癸酸铋(III)，2-乙基己酸铋和辛酸铋，或其混合物。有机金属化合物可单独使用或优选与强碱性胺组合使用。

如果使用催化剂d)，则这些可以以基于100重量份组分b)例如为0.001-5重量份，特别为0.05-2重量份的量用作催化剂/催化剂组合。

在本发明的方法中，使用至少一种包含水的发泡剂e)。

除了水以外，原则上可使用聚氨酯制备中已知的所有发泡剂。这些可包括化学和/或物理发泡剂。该类发泡剂描述于例如“Kunststoffhandbuch[塑料手册]，第7卷，Polyurethane[聚氨酯]”，1993年第3版，第3.4.5章中。此处，化学发泡剂应理解为意指通过与异氰酸酯反应形成气态产物的化合物。该发泡剂的实例不仅为水，而且还有羧酸。此处，物理发泡剂应理解为意指在用于聚氨酯制备的原料中溶解或乳化并在聚氨酯形成的条件下蒸发的化合物。这些的实例为烃、卤代烃和其他化合物，例如全氟烷烃，例如全氟己烷，氯氟烃和醚，酯，酮，缩醛和/或液态二氧化碳。此处使用的发泡剂的量可自由选择。

优选将水用作唯一的发泡剂e)。

发泡剂的使用量优选使聚氨酯泡沫的密度为10-80g/L，更优选为20-60g/L，特别优选为25-60g/L。

可额外使用不同于组分a)至e)的助剂和/或添加剂f)。可使用聚氨酯制备中已知的所有助剂和添加剂。实例包括表面活性物质、泡沫稳定剂、泡孔调节剂、脱模剂、填料、染料、颜料、阻燃剂、水解稳定剂以及抑真菌和抑细菌物质。该类物质是已知的，并且描述于例如“Kunststoffhandbuch[塑料手册]，第7卷，Polyurethane[聚氨酯]”，Carl HanserVerlag，1993年第3版，第3.4章中。

合适的表面活性物质的实例是用于促进起始物质均化并且任选地还适于调节泡沫的泡孔结构的化合物。这些的实例包括硅氧烷-氧化烯共聚物和其他有机聚硅氧烷、乙氧基化烷基酚、乙氧基化脂肪醇、石蜡油，蓖麻油酯或蓖麻油酸酯，其用量为0.2-8重量份，优选0.5-5重量份，基于每100重量份组分b)。

合适的阻燃剂的实例是含有磷和/或卤素原子的化合物，例如磷酸三甲苯酯、磷酸三(2-氯乙基)酯、磷酸三(氯丙基)酯、2,2-双(氯甲基)三亚甲基双(双(2-氯乙基)磷酸酯)、低聚有机磷化合物(例如

PNX，

RDP)和三(2,3-二溴丙基)磷酸酯。

除了上述卤素取代的磷酸酯之外，还可使用无机阻燃剂，例如三氧化锑、氧化砷、聚磷酸铵、可膨胀石墨和硫酸钙或三聚氰胺，以使聚氨酯泡沫阻燃。

通常发现基于100重量份的组分b)使用5-50重量份，优选5-35重量份的所述阻燃剂是有利的。

在本发明的软质聚氨酯泡沫的制备中，通常使多异氰酸酯a)、多元醇b)、催化剂d)、发泡剂e)和任选的扩链剂和/或交联剂c)和任选的添加剂f)在0-70℃，优选15-50℃的温度下以使得异氰酸酯a)中的NCO基团与组分b)、c)和任选的e)和f)中的反应性氢原子总和的当量比为0.75-1.5:1，优选为0.80-1.25:1，更优选为0.9-1.2:1，特别优选为0.95-1.15:1的量反应。此处，1:1的比例对应于100的异氰酸酯指数。

本发明进一步提供了可通过本发明的方法获得的软质聚氨酯泡沫。

可根据本发明获得的软质聚氨酯泡沫优选具有根据DIN EN ISO 8307为至少30％，优选至少40％，特别优选至少45％的回弹率，并且显示出根据DIN EN ISO 7231为至少3.0dm³/s，优选至少3.5dm³/s，更优选至少4.0dm³/s，特别优选至少4.5dm³/s的透气性。

根据DIN EN ISO 3386，本发明软质聚氨酯泡沫的泡沫密度优选小于150g/l，优选为20-100g/l，更优选为25-80g/l，特别优选为25-60g/l。

根据DIN EN ISO 3386，可根据本发明获得的聚氨酯泡沫在40％下的压缩硬度优选为2-10kPa，更优选为2.2-6.5kPa。

本发明进一步提供了本发明的聚氨酯泡沫作为床垫或垫子，作为家具的缓冲元件或作为座椅元件的用途，特别是在诸如公共汽车、火车和飞机的运输方式中或在诸如电影院、剧院、办公室、体育馆的建筑中。

本发明的软质聚氨酯泡沫特别优选用于床垫和垫子。本发明所用的混合物适于通过块状泡沫工艺和泡沫模制工艺制备软质聚氨酯泡沫。

本发明的软质聚氨酯泡沫的特征在于良好的机械性能，特别是拉伸强度和断裂伸长率的高值。本发明的软质聚氨酯泡沫还具有优异的透气性，因此当用作床垫或枕头时具有良好的微气候，以及良好的耐久性和因此长的产品寿命。

下文将参照实施例阐述本发明。

实施例

使用水作为发泡剂，将表2、3、5和7中列出的成分发泡成软质聚氨酯泡沫。

为此，通过混合指定的聚醚多元醇、催化剂和添加剂而制备多元醇组分。将多元醇组分与指定的多异氰酸酯以100的指数混合，并引入打开的模具中。

所得软质聚氨酯泡沫的性能在下表4、6和8中给出。

所用的起始物质：

多元醇A：OH值为42mg KOH/g，基于氧化丙烯和氧化乙烯(72重量％)的聚醚多元醇，具有77％伯OH基，起始剂为甘油。平均官能度为2.7。

多元醇B：OH值为35mg KOH/g，基于氧化丙烯和氧化乙烯(13重量％)的聚醚多元醇，具有72％伯OH基，起始剂为甘油。平均官能度为2.7。

多元醇C：OH值为48mg KOH/g，基于氧化丙烯和氧化乙烯(10重量％)的聚醚多元醇，具有小于5％的伯OH基，起始剂为甘油、乙二醇。平均官能度为2.5。

多元醇D：OH值为20mg KOH/g，接枝多元醇，在作为载体多元醇的多元醇B中的固含量(苯乙烯-丙烯腈)为45％。平均官能度为2.7。

多元醇E：OH值为29mg KOH/g，基于氧化丙烯和氧化乙烯(16重量％)的聚醚多元醇，具有79％的伯OH基，起始剂为甘油。平均官能度为2.7。

DEOA 处于水中的80％二乙醇胺

33 LV 处于二丙二醇中的凝胶催化剂(Air Products)

A1 发泡催化剂(Momentive)

NE 300 发泡催化剂(Air Products)

B 4900 硅氧烷稳定剂(Evonik)

B8783 LF2 硅氧烷稳定剂(Evonik)

异氰酸酯A： NCO含量为31.5重量％，二环和多环MDI的混合物，官能度为2.7

异氰酸酯B： NCO含量为33.5％重量，4,4'-MDI(～99％)

异氰酸酯C： NCO含量为33.5％重量，4,4'-MDI(～50％)和2,4'-MDI(～50％)异构体混合物

表1：用于泡沫测试的标准

性能	标准	标准
			泡沫密度	kg/m<sup>3</sup>	DIN EN ISO 3386
压缩硬度40％	kPa	DIN EN ISO 3386
			滞后	％	DIN EN ISO 3386
拉伸强度	kPa	DIN EN ISO 1798
			断裂伸长率	％	DIN EN ISO 1798
撕裂强度	N/mm	DIN EN ISO 34-1,B(b)
			透气性<sup>2</sup>	dm<sup>3</sup>/s	DIN EN ISO 7231
回弹率	％	DIN EN ISO 8307
			FT<sup>1</sup>—硬度损失	％	DIN EN ISO 3385

¹FT—疲劳测试

²在泡沫充满以获得完全开孔后测量

表2：所用组分A的组成(异氰酸酯A、B和C和聚醚多元醇A，以重量份计)。这用于计算组分a)的组成(以重量份计)。在每种情况下，100重量％的差额为2,2'-MDI。

表3：自由发泡的软质聚氨酯泡沫的用量(所用组分的总重量：异氰酸酯、多元醇和添加剂约2.5kg)。所有数据均以重量份计。

A'、B'和C'所示的重量量为重量％，总计为100重量％。SAN'所示的量为除100重量份的组分A'、B'和C'以外的其他重量份。

包含50份多元醇A、30份多元醇B、7份多元醇C和13份多元醇D的泡沫塌陷，无法表征。

表4：所得软质泡沫的机械性能

¹FT—疲劳测试

²在泡沫充满以获得完全开孔后测量

表5：自由发泡的软质聚氨酯泡沫的成分(所用组分的总重量：异氰酸酯，聚醚多元醇和添加剂约2.5kg)。所有数据均以重量份计。

表6：所得软质泡沫的机械性能

¹FT—疲劳测试

²在泡沫充满以获得完全开孔后测量

表7：自由发泡的软质聚氨酯泡沫的成分(所用组分的总重量：异氰酸酯、多元醇和添加剂约2.5kg)。所有数据均以重量份计。

*泡沫V8和V10坍塌，无法表征。

表8：所得软质泡沫的机械性能

实施例	V7	V9	3
				泡沫密度(kg/m<sup>3</sup>)	45.3	39.0	41.6
压缩硬度40％(kPa)	4.5	2.8	3.0
				滞后(％)	28.3	26.6	23.5
拉伸强度(kPa)	74	85	72
				断裂伸长率(％)	92	124	152
撕裂强度(N/mm)	0.34	0.45	0.58
				透气性<sup>2</sup>(dm<sup>3</sup>/s)	0.8	1.0	4.8
回弹率(％)	56	60	49
				FT<sup>1</sup>—硬度损失(％)	28.0	29.9	14.9

¹FT—疲劳测试

²在泡沫充满以获得完全开孔后测量。

Claims

1.混合物b，其包含以下组分：

b1)75-94重量％的至少一种具有10-60mg KOH/g的羟值、大于2的OH官能度和基于氧化烯的含量为50-100重量％比例的氧化乙烯的聚醚多元醇，

b2)3-20重量％的至少一种具有10-100mg KOH/g的羟值、大于2的OH官能度，基于氧化烯的含量为2-30重量％比例的氧化乙烯和基于组分b2)的OH基总数为40-100％的伯OH基比例的聚醚多元醇，

b3)3-20重量％的至少一种具有10-100mg KOH/g的羟值、大于2的OH官能度、基于氧化烯的含量为0-30重量％比例的氧化乙烯和基于组分b3)的OH基总数为0-30％的伯OH基比例的聚醚多元醇，在每种情况下基于为100重量％的组分b1)至b3)的总重量，以及

b4)基于100重量份的组分b1)至b3)为0-10重量份的至少一种不同于组分b1)至b3)的其他聚醚多元醇，和

2.根据权利要求1的混合物，其中基于组分b2)的OH基总数，组分b2)中的伯羟基比例为50-100％。

3.根据权利要求1的混合物，其中基于组分b2)的OH基总数，组分b2)中的伯羟基比例为70-90％。

4.根据权利要求1的混合物，其中基于组分b3)的OH基总数，组分b3)中的伯OH基比例为0-25％。

5.根据权利要求2的混合物，其中基于组分b3)的OH基总数，组分b3)中的伯OH基比例为0-25％。

6.根据权利要求3的混合物，其中基于组分b3)的OH基总数，组分b3)中的伯OH基比例为0-25％。

7.根据权利要求1的混合物，其中基于组分b3)的OH基总数，组分b3)中的伯OH基比例为0-15％。

8.根据权利要求2的混合物，其中基于组分b3)的OH基总数，组分b3)中的伯OH基比例为0-15％。

9.根据权利要求3的混合物，其中基于组分b3)的OH基总数，组分b3)中的伯OH基比例为0-15％。

10.根据权利要求1-9中任一项的混合物，其中组分b2)具有至少2.4的OH官能度。

11.根据权利要求1-9中任一项的混合物，其中组分b3)具有2.4-3的OH官能度。

12.根据权利要求10的混合物，其中组分b3)具有2.4-3的OH官能度。

13.根据权利要求1-9中任一项的混合物，其中组分b1)具有至少2.4的OH官能度。

14.根据权利要求11的混合物，其中组分b1)具有至少2.4的OH官能度。

15.根据权利要求1-9中任一项的混合物，其中基于组分b1)的OH基总数，组分b1)具有40-100％的伯羟基比例。

16.根据权利要求13的混合物，其中基于组分b1)的OH基总数，组分b1)具有40-100％的伯羟基比例。

17.根据权利要求1-9中任一项的混合物，其包含80-92重量％的组分b1)，4-16重量％的组分b2)和4-15重量％的组分b3)。

18.根据权利要求15的混合物，其包含80-92重量％的组分b1)，4-16重量％的组分b2)和4-15重量％的组分b3)。

19.根据权利要求1-9中任一项的混合物，其中基于100重量份的组分b1)至b3)，组分b5)包含0.5-8重量份的填料，其作为基于组分b1)至b3)中的一种或多种的接枝多元醇的成分存在。

20.根据权利要求17的混合物，其中基于100重量份的组分b1)至b3)，组分b5)包含0.5-8重量份的填料，其作为基于组分b1)至b3)中的一种或多种的接枝多元醇的成分存在。

21.一种制备软质聚氨酯泡沫的方法，其中将以下组分混合以形成反应混合物并转化成软质聚氨酯泡沫：

a)至少一种多异氰酸酯，其中存在的多异氰酸酯中的至少一种是基于二苯甲烷二异氰酸酯的，

b)根据权利要求1-20中任一项的混合物b，

c)任选的扩链剂和/或交联剂，

d)至少一种催化剂，和

e)至少一种包含水的发泡剂，和任选地

f)一种或多种添加剂。

22.根据权利要求21的方法，其中组分a)包含60-100重量％的4,4'-二苯甲烷二异氰酸酯，基于组分a)的总重量。

23.根据权利要求21的方法，其中组分a)包含65-90重量％的4,4'-二苯甲烷二异氰酸酯，0-20重量％的2,4'-二苯甲烷二异氰酸酯，和10-30重量％的多环二苯甲烷二异氰酸酯，在每种情况下基于组分a)的总重量。

24.根据权利要求22的方法，其中组分a)包含65-90重量％的4,4'-二苯甲烷二异氰酸酯，0-20重量％的2,4'-二苯甲烷二异氰酸酯，和10-30重量％的多环二苯甲烷二异氰酸酯，在每种情况下基于组分a)的总重量。

25.根据权利要求21-24中任一项的方法，其中组分a)包含68-90重量％的4,4'-二苯甲烷二异氰酸酯，0-20重量％的2,4'-二苯甲烷二异氰酸酯，和10-30重量％的多环二苯甲烷二异氰酸酯，在每种情况下基于组分a)的总重量。

26.根据权利要求25的方法，其中组分a)包含70-80重量％的4,4'-二苯甲烷二异氰酸酯。

27.根据权利要求25的方法，其中组分a)包含1-10重量％的2,4'-二苯甲烷二异氰酸酯。

28.根据权利要求25的方法，其中组分a)包含13-28重量％的多环二苯甲烷二异氰酸酯。

29.根据权利要求21-24中任一项的方法，其中将水用作唯一的发泡剂e)。

30.根据权利要求21-24中任一项的方法，其中根据DIN EN ISO 3386，聚氨酯泡沫的泡沫密度为25-60kg/m³。

31.根据权利要求21-24中任一项的方法，其中根据DIN EN ISO 3386，在40％下的压缩硬度为2-10kPa。

32.根据权利要求21-24中任一项的方法，其中根据DIN ENISO 8307，软质聚氨酯泡沫的回弹率为至少45％。

33.通过根据权利要求21-32中任一项的方法获得的软质聚氨酯泡沫。

34.根据权利要求33的软质聚氨酯泡沫的用途，其用作床垫或垫子或用作家具的缓冲元件或用作座椅元件。