聚氨酯泡沫的制作方法

文檔序號:10617345
聚氨酯泡沫的制作方法
【專利摘要】本發明的目的是提供與使用通用原料的傳統的聚氨酯泡沫相比具有較高的防水性的聚氨酯泡沫。一種聚氨酯泡沫,其通過將包含多元醇組分、異氰酸酯組分、穩泡劑、交聯劑和催化劑的組合物發泡和固化來生產,所述聚氨酯泡沫的特征在于,所述多元醇組分包含平均分子量為大于3400且4400以下的聚氧丙烯甘油基醚系多元醇(其中所述平均分子量在僅使用一種多元醇時是指多元醇的數均分子量,并且在使用兩種以上多元醇時是指多元醇的[數均分子量]×[含量質量比]值的總和),所述異氰酸酯組分包含甲苯二異氰酸酯系異氰酸酯,所述異氰酸酯組分的含量相對于100質量份所述多元醇組分為40至50質量份,所述交聯劑包含具有三個以上的官能團且OH值為1000至2000的低分子量多元醇,所述組合物中的所述交聯劑的含量相對于100質量份所述多元醇組分為3.0至5.0質量份,并且所述催化劑包含樹脂化催化劑和發泡催化劑。
【專利說明】
聚氨酯泡沬
技術領域
[0001] 本發明涉及一種聚氨酯泡沫,其可以在機動車、住宅、建筑、土木工程和家電等領 域中用作防水性密封材料;特別涉及一種與傳統的聚氨酯泡沫相比具有較高的防水性的聚 氨酯泡沫。
【背景技術】
[0002] 聚氨酯泡沫已經在機動車、住宅、建筑、土木工程和家電等領域中傳統地用作防水 性密封材料。例如,在專利文獻1中,為了提供即使具有低的密度也可以穩定地實現高的防 水性能的防水性聚氨酯泡沫,提出了通過將聚氨酯泡沫原料與二聚酸多元醇和二苯基甲烷 二異氰酸酯(MDI)的組合發泡獲得的防水性聚氨酯泡沫。
[0003] 進一步,在專利文獻2中,為了提供從使用通用的PPG(聚氧丙烯甘油基醚)系多元 醇和MDI(二苯基甲烷二異氰酸酯)系異氰酸酯而不使用特殊的原料體系或特定的添加劑來 改善防水性的聚氨酯泡沫形成的同時實現低的密度和低的透氣性/高的防水性的聚氨酯泡 沫密封材料,通過適當配混例如通用多元醇和異氰酸酯等的材料來提供具有在24小時的防 水保持時間內實現50mm以上的防水壓力的特性的聚氨酯泡沫密封材料。
[0004] 現有技術文獻
[0005] 專利文獻
[0006] 專利文獻 1:JP 2009-173806A
[0007] 專利文獻2:JP 2002-338944A

【發明內容】

[0008] 發明要解決的問題
[0009] 然而,專利文獻1中的聚氨酯泡沫由于使用特殊的原料而是昂貴的,并且專利文獻 2中的密封材料的防水性不足以滿足近來對于防水性密封材料的防水性的要求。
[0010] 因此,本發明的目的是提供與使用通用原料的傳統的聚氨酯泡沫相比具有較高的 防水性的聚氨酯泡沫。
[0011]用于解決問題的方案
[0012] 本發明的目的通過一種聚氨酯泡沫來實現,所述聚氨酯泡沫通過將包含多元醇組 分、異氰酸酯組分、穩泡劑、交聯劑和催化劑的組合物發泡和固化來獲得,
[0013] 所述多元醇組分包含平均分子量為大于3400且4400以下的聚氧丙烯甘油基醚系 多元醇(下文中稱為PPG系多元醇)(其中在一種多元醇的情況下,所述平均分子量是數均分 子量;并且在兩種以上的多元醇的情況下,所述平均分子量是各多元醇的數均分子量X含 量質量比的和);
[0014] 所述異氰酸酯組分包含甲苯二異氰酸酯系異氰酸酯(下文中稱為TDI系異氰酸 酯),所述異氰酸酯組分的含量基于100質量份所述多元醇組分為40至50質量份;所述交聯 劑包含具有3個以上的官能團且0H值為1000至2000的低分子量多元醇,所述組合物中的所 述交聯劑的含量基于100質量份所述多元醇組分為3.0至5.0質量份;并且
[0015] 所述催化劑包含樹脂化催化劑和發泡催化劑。在使用包括上述配混量的PPG系多 元醇、TDI系異氰酸酯和交聯劑的組合物的情況下,確保當使用傳統的原料時,聚氨酯泡沫 的發泡和固化反應在適當的速度下進行,以致可以獲得具有高的防水性的聚氨酯泡沫。
[0016] 本發明的聚氨酯泡沫的優選方面如下。
[0017] (1)所述TDI系異氰酸酯包含2,4-甲苯二異氰酸酯和/或2,6-甲苯二異氰酸酯。
[0018] (2)所述組合物中的所述交聯劑的含量基于100質量份所述多元醇組分為3.5至 5.0質量份。因此可以獲得具有更高的防水性的聚氨酯泡沫。
[0019] (3)所述組合物中的所述樹脂化催化劑和所述發泡催化劑的總含量基于100質量 份所述多元醇組分為1至4質量份。在以上述范圍的量配混的催化劑的情況下,因此可以獲 得具有更高的防水性的聚氨酯泡沫。
[0020] (4)所述組合物中的所述樹脂化催化劑和所述發泡催化劑的總含量基于100質量 份所述多元醇組分為1至1.5質量份。在以上述范圍的量配混的催化劑的情況下,在發泡和 固化時獲得均勻的發泡狀態,以致可以獲得具有更高的防水性的聚氨酯泡沫。
[0021] (5)所述交聯劑中的低分子量多元醇的官能團數是3至6個。
[0022] (6)所述樹脂化催化劑和所述發泡催化劑是胺催化劑。
[0023] 發明的效果
[0024]在制造本發明的聚氨酯泡沫時,包含上述配混量的作為多元醇組分的PPG系多元 醇、作為異氰酸酯組分的TDI系異氰酸酯和作為交聯劑的低分子量多元醇的組合物的使用 能夠使聚氨酯泡沫的發泡和固化反應在適當的速度下進行,使用通用原料,以致可以在降 低的成本下提供具有高的防水性的聚氨酯泡沫。
【附圖說明】
[0025] [圖1]圖1是用于評價防水性的U形樣品的斜視圖。
[0026] [圖2]圖2是用于評價防水性的U形試驗法的概覽。
【具體實施方式】
[0027] 本發明的聚氨酯泡沫是通過將至少包含多元醇組分、異氰酸酯組分、穩泡劑、交聯 劑和催化劑的組合物發泡和固化來獲得的聚氨酯泡沫。規定組合物中的多元醇組分、異氰 酸酯組分、交聯劑和催化劑的種類和含量。各組分如下詳細地描述。
[0028][多元醇組分]
[0029] 在本發明中,多元醇組分包含平均分子量為大于3400且4400以下的PPG系多元醇。 在本發明中,在PPG系多元醇包括一種多元醇的情況下,PPG系多元醇的〃平均分子量〃意味 著多元醇的數均分子量;并且在PPG系多元醇包括兩種以上的多元醇的混合物的情況下,〃 平均分子量"意味著各多元醇的數均分子量X含量質量比的和。在PPG系多元醇具有在該范 圍內的平均分子量的情況下,可以獲得能夠使發泡和固化反應在適當的速度下進行的具有 適當的粘度的組合物。PPG系多元醇意味著主要由通過甘油與氧化丙烯的加成聚合獲得的 PPG組成的多元醇。PPG系多元醇也可以包含例如通過甘油與其它氧化烯烴的加成聚合獲得 的多元醇等的其它附加的多元醇。PPG系多元醇優選為包含優選70質量%以上,更優選80質 量%以上的量的PPG的多元醇。
[0030] PPG系多元醇的平均分子量優選3500至4200,更優選3600至4000 WPG系多元醇的 數均分子量可以例如從0H值獲得。0H值依照JIS K 1557-1:2007。換言之,0!1值是相當于18 的樣品中的0H基的氫氧化鉀的mg數。PPG系多元醇的粘度優選500至700mPa · s (25°C ),更優 選520至680mPa · s(25°C),特別優選540至660mPa · s(25°C)。
[0031] 作為上述多元醇組分,可以使用一種PPG系多元醇或可以使用適當混合的兩種以 上的PPG系多元醇。例如,可以單獨使用數均分子量為3600至4400的PPG系多元醇(多元醇 A),或可以使用數均分子量為2700至3300的PPG系多元醇(多元醇B)與多元醇A的質量比 ([多元醇B/多元醇A])在0< [多元醇B/多元醇A]彡1的范圍內的多元醇A和多元醇B的混合 物。即使在具有這樣的構成的PPG系多元醇的情況下,可以獲得能夠使發泡和固化反應在適 當的速度下進行的具有適當的粘度的組合物。在使用多元醇A和B的情況下,多元醇A的數均 分子量優選3800至4200,特別優選4000。多元醇B的數均分子量優選2850至3150,特別優選 3000。作為多元醇A和B,可以適當地使用市售產品。多元醇A的實例包括SANNIX GP-4000 (Sanyo Chemical Industries,Ltd.制造)。多元醇B的實例包括SANNIX GP_3000(Sanyo Chemical Industries,Ltd.制造)。
[0032] [異氰酸酯組分]
[0033] 在本發明中,異氰酸酯組分包括TDI系異氰酸酯。因此可以獲得較高的聚氨酯強 度,以致可以獲得具有高的防水性的聚氨酯泡沫。TDI系異氰酸酯意味著主要由TDI組成的 異氰酸酯化合物。TDI系異氰酸酯的實例優選包括2,4_甲苯二異氰酸酯和/或2,6_甲苯二異 氰酸酯。在本發明中,組合物中的異氰酸酯組分的含量基于100質量份多元醇組分為40至50 質量份。因此可以獲得具有適當的機械強度的聚氨酯泡沫。在異氰酸酯組分超過上述范圍 的情況下,由于不充分的量的閉孔泡沫(closed-cell foam)或不充分的樹脂化,不能獲得 具有適當的機械強度的所得聚氨酯泡沫。
[0034] [交聯劑]
[0035]在本發明中,交聯劑包括具有3個以上的官能團且0H值為1000至2000的低分子量 多元醇。以上低分子量多元醇是具有高的反應性的交聯劑,其確保提供了能夠使發泡和固 化反應在適當的速度下進行的組合物。交聯劑的低分子量多元醇的實例包括:例如三羥甲 基丙烷、季戊四醇、二季戊四醇和山梨醇等的多元醇,和由其中加成了氧化乙烯或氧化丙烯 等的多元醇形成的聚亞烷基醚多元醇。低分子量多元醇的官能團數優選3至6。作為低分子 量多元醇,可以適當地使用市售產品。例如,可以使用三輕甲基丙烷TMP(Toyo Chemicals Co·, Ltd.制造)和DM 82162(Dow Chemical Company制造)。在本發明中,組合物中的交聯劑 的含量基于100質量份多元醇組分為3.0至5.0質量份。因此可以獲得具有高的防水性的聚 氨酯泡沫。組合物中的交聯劑的含量基于100質量份多元醇組分優選3.5至5.0質量份。因此 可以獲得具有高的防水性的聚氨酯泡沫.
[0036] [催化劑]
[0037] 在本發明中,催化劑包括樹脂化催化劑和發泡催化劑。作為催化劑,可以使用在制 造聚氨酯泡沫時已知的那些而沒有特別限制。作為樹脂化催化劑和發泡催化劑,優選使用 胺催化劑。發泡胺催化劑定義為具有發泡活性與樹脂化活性的活性比(發泡活性/樹脂化活 性)為30/10以上,其實例包括N,N,N',N",N"_五甲基二亞乙基三胺和雙(2-二甲基氨基乙 基)醚。樹脂化胺催化劑定義為活性比小于30/10的胺催化劑,并且其實例包括三亞乙基二 胺、N-乙基嗎啉和二甲基乙基乙醇胺。樹脂化催化劑和發泡催化劑的總含量基于100質量份 多元醇組分優選1至5質量份,更優選1至1.5質量份。在發泡和固化反應中因此可以獲得更 均勻的發泡狀態,以致可以獲得具有更高的防水性的聚氨酯泡沫。
[0038] [穩泡劑]
[0039] 雖然在本發明中對穩泡劑沒有特別限制,但優選使用反應型有機硅來進一步改善 防水性能。反應型有機硅的實例包括由以下通式(I)至(III)表示的含羥基的反應型有機硅 化合物。在主鏈中或在側鏈處具有一個以上的0H基的這樣的反應型有機硅可以通過硅油的 醇變性(alcohol denaturation)來獲得。組合物中的穩泡劑的含量基于100質量份多元醇 組分優選0.1至10質量份,更優選1至5質量份。
[0040] [式1]
[0042](在式中,R表示亞烷基。)
[0043] [其它]
[0044] 在本發明中,發泡劑可以基于需要添加至組合物。使用的發泡劑的實例包括例如 水和二氯甲烷等的已知的那些。組合物中的發泡劑的含量基于1〇〇質量份多元醇組分優選1 至8質量份,更優選2至5質量份。另外,在不損害本發明的效果的范圍內,組合物可以基于需 要進一步包含其它已知的添加劑。其它添加劑的實例包括:例如顏料等的著色劑、例如碳酸 鈣等的填料、抗氧化劑、阻燃劑、紫外線吸收劑、抗菌劑和抗靜電劑。
[0045][聚氨酯泡沫的制造方法]
[0046]本發明的聚氨酯泡沫可以使用包含上述材料的組合物通過傳統方法來制造。組合 物的混合可以通過例如一步法(one-shot method)和預聚物法等的傳統方法來進行。
[0047] [防水性]
[0048] 在本發明中,防水性可以例如如下評價。更具體地,將如圖1中示出的厚度(a)為 10mm、寬度(e)為10mm、高度(f)為130mm和兩端間距(g)為45mm的U形聚氨酯泡沫在如圖2中 示出在厚度方向上壓縮50%的狀態下保持在兩個丙烯酸系板2與3之間。U形聚氨酯泡沫裝 填有水至預定高度:(h 2)mm。在24小時以上沒有檢測到漏水的情況下,將聚氨酯泡沫評價為 具有〃(h2)mmaq〃的防水性。在上述評價方法中,在防水性優選80mmaq以上,更優選lOOmmaq 以上的情況下,本發明的聚氨酯泡沫具有高的防水性。
[0049] 本發明的聚氨酯泡沫可以在機動車、住宅、建筑、土木工程和家電等領域中有效地 用作防水性密封材料。
[0050] 實施例
[00511本發明如下參考實施例來描述。
[0052] 1.聚氨酯泡沫的制備
[0053](實施例1至22和比較例1至10)
[0054]將表中示出的聚氨酯泡沫組合物的材料根據表1中示出的配方通過一步法混合。 將混合物發泡和固化從而獲得各聚氨酯泡沫。省略了對例如發泡劑和穩泡劑等的通常組分 的配方的說明。
[0055]該配方的材料的細節如下。
[0056] 多元醇A:SANNIX GP_4000(Sanyo Chemical Industries,Ltd.制造,PPG系多元醇 (數均分子量:4000,粘度:66011^ &.8(25°(:)))
[0057] 多元醇B:SANNIX GP_3000(Sanyo Chemical Industries,Ltd.制造,PPG系多元醇 (數均分子量:3000,粘度:500mPa · s (25 °C)))
[0058] 異氰酸酯:2,4-甲苯二異氰酸酯和2,6-甲苯二異氰酸酯的混合物
[0059] 交聯劑A:DM 82162(Dow Chemical Company制造,具有3個以上的官能團的交聯劑 (0H值:1300))
[0060] 交聯劑B:ACTC0L T 880(Mitsui Chemicals, Inc.制造,具有3個官能團的交聯劑)
[0061 ]樹脂化催化劑:DABC0 33LV(Air Products Japan, Inc.制造)
[0062] 發泡催化劑:T0Y0CAT ET-33B(Tosoh Corporation制造)
[0063] 2.聚氨酯泡沫的評價方法
[0064] ⑴防水性
[0065] 從各聚氨酯泡沫取出如圖1中示出的厚度(a)為10mm、寬度(e)為10mm、高度(f)為 130mm和兩端間距(g)為45mm的U形樣品S!。將各樣品在如圖2中示出在厚度方向上壓縮50% 的狀態下保持在兩個丙烯酸系板2與3之間。U形聚氨酯泡沫裝填有水至80mm和100mm的高 度,并且觀察有無漏水24小時以上。當在80mm的高度處檢測到漏水時,防水性定義為〃 X"。 當在80mm的高度處沒有檢測到但在100mm的高度處檢測到漏水時,防水性定義為"80mmaq"。 當在10 0mm的高度處沒有檢測到漏水時,防水性定義為"10 Omma q "。
[0066] (2)泡孔數
[0067]將在聚氨酯泡沫的生長方向和水平方向上切割的試驗片通過立體顯微鏡來觀察 從而測量在25mm的長度上的泡孔數。3點的測量值的平均值定義為泡孔數(個/25mm)。本文 中,50個/25mm以下的值定義為"X"。
[0068] (3)泡沫的狀態
[0069] 依照聚氨酯泡沫的配方,彼此連通的泡沫定義為◎,彼此有點不充分地連通的泡 沫定義為?,沒有彼此連通而形成的泡沫定義為Λ,并且閉孔的泡沫和下落的泡沫(downed foams)定義為X。
[0070] 3.聚氨酯泡沫的評價結果
[0071] 在以下表中記載評價結果。


[0075]如表中示出,從包含多元醇組分、異氰酸酯組分、交聯劑和催化劑的組合物制備的 實施例1至22的聚氨酯泡沫具有優異的防水性;所述多元醇組分包括平均分子量為大于 3400且4400以下的PPG系多元醇(從作為多元醇A的數均分子量為4000的PPG系多元醇和作 為多元醇B的數均分子量為3000的PPG系多元醇制備的多元醇);所述異氰酸酯組分包括基 于100質量份多元醇組分的含量為40至50質量份的TDI系異氰酸酯;所述交聯劑包括基于 100質量份多元醇組分的含量為3.0至5.0質量份的具有3個以上的官能團且OH值為1300的 低分子量多元醇;并且所述催化劑包括樹脂化催化劑和發泡催化劑。比較例1、3、5和8的具 有小量的交聯劑的聚氨酯泡沫和比較例2、4、6和9的具有大量的交聯劑的聚氨酯泡沫具有 不充分的防水性。進一步,比較例7的包括具有3個官能團的交聯劑的聚氨酯泡沫和比較例 10的包括平均分子量為3400的PPG系多元醇的聚氨酯泡沫具有不充分的防水性。
[0076] 在實施例17至22中,改變催化劑的含量來評價泡沫的狀態。結果,從樹脂化催化劑 和發泡催化劑的總含量在基于100質量份多元醇組分為1至1.5質量份的范圍內的組合物獲 得的實施例19至22的聚氨酯泡沫具有特別良好的泡沫狀態,具有優異的防水性。
[0077] 本發明不限于實施方案的構成和實施例,并且在本發明的范圍內可以做出各種修 改。
[0078] 產業上的可利用性
[0079] 本發明可以使用通用原料在低的成本下提供具有高的防水性的聚氨酯泡沫。
[0080] 附圖標記說明
[0081 ] S1:u 形樣品
[0082] 2和3:丙烯酸系板
【主權項】
1. 一種聚氨酯泡沫,其特征在于,其通過將包含多元醇組分、異氰酸酯組分、穩泡劑、交 聯劑和催化劑的組合物發泡和固化來獲得, 所述多元醇組分包含平均分子量為大于3400且4400以下的聚氧丙烯甘油基醚系多元 醇,所述聚氧丙烯甘油基醚系多元醇簡稱為PPG系多元醇,其中在一種多元醇的情況下,所 述平均分子量是數均分子量;并且在兩種以上的多元醇的情況下,所述平均分子量是各多 元醇的數均分子量X含量質量比的總和; 所述異氰酸酯組分包含甲苯二異氰酸酯系異氰酸酯,所述甲苯二異氰酸酯系異氰酸酯 簡稱為TDI系異氰酸酯,所述異氰酸酯組分的含量基于100質量份所述多元醇組分為40至50 質量份; 所述交聯劑包含具有3個以上的官能團且OH值為1000至2000的低分子量多元醇,所述 組合物中的所述交聯劑的含量基于100質量份所述多元醇組分為3.0至5.0質量份;并且 所述催化劑包含樹脂化催化劑和發泡催化劑。2. 根據權利要求1所述的聚氨酯泡沫,其中所述TDI系異氰酸酯包含2,4_甲苯二異氰酸 酯和/或2,6-甲苯二異氰酸酯。3. 根據權利要求1或2所述的聚氨酯泡沫,其中所述組合物中的所述交聯劑的含量基于 100質量份所述多元醇組分為3.5至5.0質量份。4. 根據權利要求1至3任一項所述的聚氨酯泡沫,其中所述組合物中的所述樹脂化催化 劑和所述發泡催化劑的總含量基于100質量份所述多元醇組分為1至5質量份。5. 根據權利要求1至4任一項所述的聚氨酯泡沫,其中所述組合物中的所述樹脂化催化 劑和所述發泡催化劑的總含量基于100質量份所述多元醇組分為1至1.5質量份。6. 根據權利要求1至5任一項所述的聚氨酯泡沫,其中所述交聯劑中的低分子量多元醇 的官能團數是3至6個。7. 根據權利要求1至6任一項所述的聚氨酯泡沫,其中所述樹脂化催化劑和所述發泡催 化劑是胺催化劑。
【文檔編號】C08G18/76GK105980437SQ201580007718
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2015年1月8日
【發明人】神崎慎也
【申請人】株式會社普利司通
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