发明背景
1.发明领域
本发明涉及具有1-30磅/立方英尺的密度的粘弹性聚氨酯泡沫。更具 体地，本发明涉及由具有可改进所述泡沫物理性质和粘弹性的扩链剂的组 合物形成的粘弹性聚氨酯泡沫。
2.相关技术的描述
多种相关技术的粘弹性泡沫由作为异氰酸酯组分和与异氰酸酯反应的 异氰酸酯反应性组分的反应产物的组合物形成。这些相关技术的泡沫在美 国专利No.6,204,300；欧洲专利申请No.1,178,061；和PCT公开 WO01/32736中得到了说明。
粘弹性聚氨酯泡沫目前在美国是一个具有前景的领域。其主要用于家 庭和办公设备，尽管对于汽车应用已经进行了大量的工作。在美国应用于 家庭设备的粘弹性泡沫的市场目前估计约为2500万磅/年。虽然现在市场 规模相对小，但是其正以约为每年20％-30％的预计速率增长。
粘弹性泡沫在压缩循环过程中表现出缓慢的回复以及由此的高滞后 性。其通常也具有低的落球回弹值。这些特性可能是由低气流引起的，因 为回复会受到空气再进入所述泡沫的速率限制，或者由发泡聚合物的固有 性质所致。聚合物粘弹性通常是温度敏感的，以及当聚合物经历玻璃化转 变时最大化。对于目前研究的粘弹性泡沫，这种玻璃化转变由于所述聚醚 软段相的玻璃化引起。通过控制软段相的结构和组成，以使得玻璃化转变 温度近似地与材料的“使用温度”相符合，该材料的粘弹特性得以最大化。 当这种材料被用于床垫中或用作坐垫时，来自使用者的体热可加热一部分 的所述材料，由此使其软化。结果垫子成型为与其接触的身体部分的形状， 从而产生更均匀的压力分布，这可提高舒适性。另外，材料的其余部分保 持坚硬，提供支撑。因而，温度敏感性可提高所述材料的有效支撑系数， 这使得不必使用金属弹簧而构造垫子。
选择和设计异氰酸酯组分的类型以及异氰酸酯反应性组分的官能度和 羟基值以使得玻璃化转变在泡沫的使用温度下发生。尽管粘弹性泡沫的大 多数物理性质类似于常规泡沫的性质，但是粘弹性泡沫的回弹性低得多， 通常小于约15％。粘弹性泡沫的合适应用领域利用了其形状适应性、能量 衰减性和消音性。获得这些特性的一种途径是改变异氰酸酯反应性组分、 异氰酸酯组分、表面活性剂、催化剂、填料的用量和种类，如美国专利No. 4,367,259中的那样，或者改变其他组分的用量和种类，以得到具有低回弹 性、良好柔软度和适当加工特性的泡沫。然而，进行这些配方设计的手段 往往是不合需要地有限的。这些方法在美国专利No.6,495,611和5,420,170 中作了说明。其他相关技术泡沫在美国专利No.4,334,031；4,374,935；和 4,568,702；PCT公开WO01/25305；欧洲专利No.0934962；以及欧洲专利 申请No.1125958和0778301中作了说明。然而，这些相关技术专利中均 未公开或提出本发明的独特而新颖的聚氨酯粘弹性泡沫。
其他制造粘弹性泡沫的方法关键在于寻找聚醚多元醇和其他组分的适 当混合物。例如，美国专利No.4,987,156用羟基官能度分别至少为2的高 分子量和低分子量多元醇的混合物和凝固点小于-20℃的增塑剂而得到了 柔软的低回弹性泡沫。然而，该’156专利没有公开粘弹性泡沫并且要求所 述多元醇和异氰酸酯在所述增塑剂的存在下反应。美国专利No.5,420,170 教导了使用包括一种羟基官能度为2.3-2.8的多元醇和另一种官能度2-3的 多元醇的混合物。美国专利No.5,919,395用包含官能度为2.5-6、重均分子 量为2500-6500的多元醇与分子量为300-1000、官能度为2.5-6的刚性多元 醇的多元醇混合物采取相似的方法。该’170专利和该’395专利均没有公开 向组合物中添加扩链剂以改变泡沫的玻璃化转变温度。
另一种相关技术组合物在Lutter和Mente的题为“Novel MDI-Based Slabstock Foam Technology”的论文中得到公开。所公开的组合物由异氰 酸酯封端的预聚物、柔性多元醇和富含环氧乙烷的多元醇制得粘弹性泡沫。 然而，该论文没有公开以显著量存在从而制备具有改进性质的粘弹性泡沫 的扩链剂。
一元醇(monol)，例如单官能醇类，出于多种原因也已经被包括在 柔性聚氨酯泡沫中，但其很少用于粘弹性泡沫(例如美国专利No. 6,391,935)中。该’935专利公开了一种基于TDI的粘弹性泡沫，它没有公 开基本上不含TDI的泡沫。该’935专利也没有公开使用扩链剂以改变泡沫 的玻璃化转变温度。包括一元醇的大多数参考文献教导了形成具有高回弹 性泡沫的组合物，例如美国专利No.4,981,880、3,875,086和3,405,077。然 而，这些参考文献均未公开使用基本上不含阻燃剂的包含扩链剂以制备粘 弹性泡沫的组合物。
其他参考文献教导了低分子量单官能材料的使用。例如，美国专利No. 5,631,319教导了在非粘弹性泡沫中使用与羟基酮联合的C1-C25一元醇。美 国专利No.4,209,593教导了使用萘酚或其他“大体积”单羟基化合物以制 造能量吸收泡沫。该’319专利和该’593专利都没有公开根据本发明的粘弹 性泡沫。不幸的是，在粘弹性泡沫中包含低分子量(＜1000)、高羟基值(＞60 mg KOH/g)的一元醇会不利地影响重要的泡沫性质，特别是压缩形变。 另外，任何一元醇会保持大量未反应状态，尤其是在低指数配方中，从而 导致触觉上油性的并且具有不良“手感”的泡沫。
欧洲专利申请No.0913414公开了可包含聚醚一元醇的粘弹性聚氨酯 泡沫。该一元醇具有小于1500的分子量，并与分子量大于1800的多元醇 一起使用。所有实施例制备具有小于90的低异氰酸酯指数的泡沫。美国专 利No.4,950,695教导了用于软化柔性聚氨酯泡沫的单官能醇或聚醚。该配 方还包括分子量为2000-6500的三元醇。该’695专利没有公开不添加附加 阻燃剂而呈阻燃性的粘弹性泡沫。
这些泡沫表现出一个或多个不足之处。因此，提供克服这些不足之处 的粘弹性聚氨酯泡沫将是有利的。此外，提供由作为异氰酸酯组分和异氰 酸酯反应性组分的反应产物并且包含扩链剂以改进泡沫的物理性质和粘弹 性的组合物而形成的粘弹性泡沫将是有利的。
本发明及其优点的概述
本发明提供了一种具有1-30磅/立方英尺的密度的粘弹性聚氨酯泡沫。 所述泡沫是基本上不含甲苯二异氰酸酯的异氰酸酯组分、异氰酸酯反应性 组分和主链具有2-8个碳原子的扩链剂的反应产物。另外选择所述扩链剂 以具有小于1,000的分子量。基于100重量份所述组合物，所述扩链剂的 用量为5-50重量份。所述组合物可制备具有5-65℃的玻璃化转变温度和 0.40-1.75的tanδ峰值的泡沫。
因此，本发明提供了作为异氰酸酯组分、异氰酸酯反应性组分和扩链 剂的反应产物的粘弹性聚氨酯泡沫。所述扩链剂在制备具有接近于泡沫使 用温度的所需玻璃化转变温度的泡沫中提供更大的柔性。此外，用具有扩 链剂的组合物制成的泡沫在保持泡沫粘弹性的同时还具有改进的物理性 质。因此，本发明克服了相关技术具有的不足。
附图简要说明
当结合附图考虑时通过参照下列详细描述，将容易认识到本发明的其 他优点并且其同时能够得到更好的理解，其中：
图1是说明扩链剂用量和异氰酸酯指数对根据本发明所形成的粘弹性 聚氨酯泡沫的玻璃化转变温度的影响的图示；
图2是说明增加扩链剂用量和增加异氰酸酯指数对调节根据本发明所 形成的粘弹性聚氨酯泡沫的DMTA性质的影响的图示；
图3是说明基于增加扩链剂用量和异氰酸酯指数的粘弹性聚氨酯泡沫 硬度的图示；
图4是说明增加一元醇用量对粘弹性聚氨酯泡沫的玻璃化转变的影响 的图示；和
图5是说明与商购粘弹性泡沫制品的DMTA曲线图比较的根据本发明 制备的粘弹性聚氨酯泡沫的DMTA曲线图的图示。
发明详述
本发明提供了一种具有1-30磅/立方英尺(pcf)的密度的粘弹性聚氨 酯泡沫。优选地，所述粘弹性聚氨酯泡沫具有2.5-25pcf、更优选3-18pcf 的密度。测量多种性质以确定该泡沫是否呈粘弹性。一种性质是泡沫的玻 璃化转变温度。玻璃化转变温度通过动态力学热分析(DMTA)测量。其 玻璃化转变温度通常为约5-50℃，优选10-40℃，更优选15-35℃。DMTA 还产生峰值tanδ，其显示泡沫在压缩循环过程中消散能量的能力并且与泡 沫的回复时间有关。所述峰值tanδ约为0.3-1.8，优选0.4-1.75，更优选 0.9-1.5。玻璃化转变温度和峰值tanδ由泡沫的软段相的玻璃化引起。玻璃 化作用利用的是所述软段相的结构和组成，以使所述玻璃化转变温度近似 地与泡沫的使用温度相符合，由此使泡沫的粘弹特性最大化。
有利的、但与粘弹性质并非特别相关的其他物理性质包括密度、硬度 和回复特性。回复特性差的泡沫会导致指纹，即触摸后指纹长时间地(例 如大于1分钟)保留在泡沫中。另外，由本发明形成的泡沫应具有不发粘 且不具有接触可发觉的任何油质残留物的表面。
本发明的泡沫是基本上不含甲苯二异氰酸酯的异氰酸酯组分与异氰酸 酯反应性组分和扩链剂的反应产物。所属领域技术人员可认识到该泡沫是 由包括所述异氰酸酯组分、异氰酸酯反应性组分和扩链剂的组合物形成的。 下文中提及这些组分的含量可能是针对所述泡沫或者所述组合物，因为正 如本领域技术人员所理解的那样在整个反应中必须平衡质量。
应当理解的是，基本上不含甲苯二异氰酸酯指的是以100重量份所述 异氰酸酯组分计小于8重量份，优选以100重量份异氰酸酯组分计小于5 重量份。更优选地，所述异氰酸酯组分完全不含甲苯二异氰酸酯，即以100 重量份异氰酸酯组分计的0重量份。
然而，应当理解的是，在不影响聚氨酯泡沫的粘弹特性的情况下，该 泡沫可以包含最小量的甲苯二异氰酸酯。如本领域中已知的，异氰酸酯指 数是异氰酸酯组分中NCO基团与异氰酸酯反应性组分中OH基团的比值。 优选地，异氰酸酯指数为75-110、更优选80-105。本领域技术人员可以认 识到异氰酸酯组分的用量可通过结合异氰酸酯指数与存在的异氰酸酯反应 性组分的量而确定。
优选地，所述异氰酸酯组分选自纯二苯甲烷二异氰酸酯和聚合的二苯 甲烷二异氰酸酯中的至少一个。纯二苯甲烷二异氰酸酯被本领域技术人员 理解为包括二苯甲烷-2，4’-二异氰酸酯和二苯甲烷-4，4’-二异氰酸酯。聚合的 二苯甲烷二异氰酸酯被本领域技术人员理解为包括具有3-环化合物、4-环 化合、5-环化合物和更高同系物的多环聚异氰酸酯。一种实施方式中，纯 二苯甲烷二异氰酸酯基于100重量份异氰酸酯组分以50-99重量份的量存 在以及聚合的二苯甲烷二异氰酸酯基于100重量份异氰酸酯组分以1-50重 量份的量存在。所述纯二苯甲烷二异氰酸酯包括基于100重量份纯二苯甲 烷二异氰酸酯以1-45重量份的量存在的二苯甲烷-2，4’-二异氰酸酯和基于 100重量份纯二苯甲烷二异氰酸酯以55-99重量份的量存在的二苯甲烷 -4，4’-二异氰酸酯。合适异氰酸酯的实例包括但不限于从BASF公司可购得 的MS、M20S、MI、和 M10、M70和M200异氰 酸酯，以及No.236异氰酸酯、No.233异氰酸酯和No.278异氰酸酯。
另一实施方式中，所述异氰酸酯组分可作为异氰酸酯封端的预聚物加 入。该预聚物是异氰酸酯和多元醇(polyol)的反应产物。所述多元醇具 有大于1,000的重均分子量并且基于100重量份异氰酸酯组分以1-20重量 份的量存在。所述多元醇可选自乙二醇、二甘醇、丙二醇、双丙甘醇、丁 二醇、甘油、三羟甲基丙烷、三乙醇胺、季戊四醇和山梨糖醇中的至少一 个。所述多元醇也可以是选自但不限于乙二胺、甲苯二胺、二氨基二苯基 甲烷和聚亚甲基聚亚苯基多胺的多元胺，以及氨基醇。氨基醇的实例包括 乙醇胺和二乙醇胺、三乙醇胺及其混合物。合适多元醇的实例包括但不限 于从BASF公司可购得的2100、2115、 2120、和2130、2145、 593、945、1509、1051、1385、381、726、 220、718、1718、1442和1117多元醇。
所述异氰酸酯反应性组分包括选自聚醚多元醇和聚酯多元醇中至少一 个的多元醇。优选地，所述多元醇具有20-200mg KOH/g多元醇的羟基值。 多元醇用引发剂形成，如本领域中已知那样，并且可选自乙二醇、二甘醇、 丙二醇、双丙甘醇、丁二醇、甘油、三羟甲基丙烷、三乙醇胺、季戊四醇 和山梨糖醇中的至少一个。所述多元醇也可以是选自但不限于乙二胺、甲 苯二胺、二氨基二苯基甲烷和聚亚甲基聚亚苯基多胺的多元胺，以及氨基 醇。氨基醇的实例包括乙醇胺和二乙醇胺、三乙醇胺及其混合物。
所述聚酯多元醇可通过适当比例的二元醇和更高官能度的多元醇与多 元羧酸的缩合得到。更进一步适合的多元醇包括羟基封端的聚硫醚、聚酰 胺、聚酯酰胺、聚碳酸酯、聚缩醛、聚烯烃和聚硅氧烷。优选的多元醇是 包含环氧乙烷和/或环氧丙烷基团的聚醚多元醇。可用的其他多元醇包括加 成或缩合聚合物在上述类型的多元醇中的分散体或溶液。这种改性多元醇， 通常被称为“聚合物”多元醇，已经在现有技术中得以充分描述并且包括 通过一种或多种乙烯基单体(例如苯乙烯和丙烯腈)在聚合的多元醇(例 如聚醚多元醇)中的原位聚合或者通过多聚异氰酸酯与氨基-或羟基官能的 化合物(例如三乙醇胺)之间在聚合的多元醇中的原位反应所得到的产物。
优选所述异氰酸酯反应性组分包括富含环氧乙烷(EO)的多元醇和柔 性多元醇。如本领域技术人员所理解的，该富含EO的多元醇具有40-95％、 优选50-90％、更优选65-85％的环氧乙烷基团含量。该柔性多元醇具有小 于110的羟基值。适合的富含EO多元醇的实例包括但不限于从BASF公 司可购得的593和1123多元醇。适合的柔性 多元醇的实例包括但不限于从BASF公司可购得的2100、 380、2115、2120和 2130、2145、945、 1509、1051、1385、 1538、381、726、220、718、1718、1442和 1117和1135多元醇。
所述组合物进一步包括主链具有2-8个碳原子的扩链剂。优选地，所 述主链具有2-6个碳原子。该扩链剂另外具有小于1,000的重均分子量。优 选地，所述扩链剂具有25-250、更优选小于100的重均分子量。扩链剂可 基于100重量份所述组合物以5-50重量份、优选5-30重量份、更优选5-15 重量份的量存在。
所述扩链剂具有两个异氰酸酯反应性基团。优选地，所述扩链剂是具 有羟基作为异氰酸酯反应性基团的二醇。更优选地，所述扩链剂选自1,4- 丁二醇、1，3-丁二醇、2，3-丁二醇、1，2-丁二醇、1，3-丙二醇、1，5-戊二醇、 乙二醇、二甘醇和重均分子量至多为200的聚乙二醇中的至少一个。可商 购扩链剂的一个合适实例是来自Crompton OSI的DP-1022。
所述扩链剂可提高泡沫的玻璃化转变温度(Tg)。所述扩链剂与异氰 酸酯组分反应以形成泡沫中的聚氨酯硬段，其被引入所述软段相中并提高 软段的Tg。这使得可以不依赖于泡沫的密度而在宽温度范围内调整Tg，这 在以前是不可能的。本发明通过调节扩链剂含量而提供柔性以制备具有宽 范围Tg的泡沫。应当注意的是除了调节扩链剂含量之外，提高异氰酸酯指 数也可提高Tg。通过同时调节异氰酸酯指数，所述Tg和硬度均可独立地 改变。
所述组合物可进一步包括交联剂。如果包括的话，交联剂基于100重 量份以2-18重量份、优选4-16重量份、更优选4-15重量份的量存在。优 选地，所述交联剂是基于胺的交联剂，更优选地，该基于胺的交联剂选自 三乙醇胺、二乙醇胺、乙二胺及羟基值大于250的其烷氧基化产物中的至 少一个。然而，应当认识到，不同于基于胺的交联剂的其他类型交联剂可 以用于本发明中。具有大于250的羟基值和大于2的官能度的多元醇可在 本发明中用作交联剂。一种合适的交联剂是可从BASF公司购得的 355，但并不限于此。
一元醇也可包括在所述组合物中，并且如果包括的话，基于100重量 份组合物其以1-15重量份的量存在以增加泡沫的tanδ峰值。优选地，该 一元醇选自苄醇、2，2-二甲基-1，3-二氧戊环-4-甲醇和脂肪醇乙氧基化物中 的至少一个。增加所述一元醇可提高所述泡沫的峰值tanδ，同时也软化泡 沫和减缓回复作用。Tg也会随着一元醇含量的增加而提高，这样形成相对 于其他树脂副组分而言更多的聚氨酯，这是由于其高羟基含量所致。所述 一元醇也可包括其他典型的表面活性剂。合适一元醇的实例包括但不限于 从Chemische Werke Hommel GmbH可购得的Solketal，从BASF公司可 购得的ICONOLTM DA-4、ICONOLTM DA-6、LA4、 RA-40、LF4030和TFA-8。
所述组合物可包括具有链烷烃链、环状烃链和芳族烃链中至少一个的 扩孔剂(cell opener)，并且如果包括的话，基于100重量份组合物其以 1-15、优选1-12、更优选3-12重量份的量存在。优选地，该扩孔剂是矿物 油。然而，其他扩孔剂也可使用，其包括但不限于硅油、玉米油、棕榈油、 亚麻籽油、豆油和基于微粒如二氧化硅的消泡剂。用所述扩孔剂形成的泡 沫与不用扩孔剂的那些相比发粘性显著更小，并且该泡沫不具有油质残留 物。已经确定的是包含以100重量份组合物计小于2.5重量份扩孔剂的泡 沫具有在触摸后保留指纹的较小倾向。然而，应当认识到改变组合物的其 他组分也可以影响指纹作用。所述扩孔剂可增加通过泡沫的气流并减少泡 沫的回复时间。它还降低压缩形变。合适扩孔剂的一个实例是从 Mallinckrodt Chemicals可购得的白色、轻质矿物油。
如本领域技术人员已知的那样，所述组合物可进一步包括其他添加剂 例如稳定剂或催化剂。合适稳定剂的实例为从Goldschmidt Chemical Corporation均可购得的B-8409和B-8418， 但不限于此。交联剂的实例包括但不限于从Air Products and Chemicals Inc.可购得的33LV或BL-11。
从本发明的组合物形成的泡沫具有5-65℃的玻璃化转变温度和 0.40-1.75的tanδ峰值，如下文将更充分地描述的那样。如前所述，存在 于组合物中的扩链剂的量可影响玻璃化转变发生的温度以及另外影响泡沫 的tanδ峰值。当扩链剂以上述优选量存在时，所述泡沫具有15-35℃的玻 璃化转变温度和0.9-1.5的tanδ峰值。优选选择、设计和改变扩链剂和一 元醇的量以使得所述泡沫在其使用温度下具有玻璃化转变。当考虑到泡沫 可能用于具有变化温度的领域中时这尤其重要，并且可能有利的是改变所 述组合物以使得所述泡沫更好地适合于特定的温度。“使用温度”可基于 体温、一年中的时节、地理位置或以上全部因素。
本发明进一步提供一种了形成粘弹性聚氨酯泡沫的方法，其包括提供 基本上不含阻燃剂的异氰酸酯组分、提供异氰酸酯反应性组分以及提供上 述扩链剂的步骤。该方法进一步包括将所述异氰酸酯组分、异氰酸酯反应 性组分和扩链剂反应以形成具有5-65℃玻璃化转变温度和0.40-1.75的tan δ峰值的泡沫的步骤。
实施例
根据本发明形成粘弹性聚氨酯泡沫。除非另作说明，形成所述组合物 的各组分以重量份列出。如上所述，异氰酸酯指数是异氰酸酯组分中-NCO 基团与异氰酸酯反应性组分中-OH基团的比值。
表1代表在下列实施例中进一步描述的一般配方。该基础配方如下列 实施例中所示通过改变多元醇C、扩链剂、交联剂、一元醇、水的量以及 通过改变异氰酸酯指数而改变。除非在下列表中另行注明，所用水的量为 1.4pbw以及所用催化剂2的量为0.2pbw。
表1：基础配方
组分 用量 多元醇A 90 多元醇B 10 交联剂 12 扩链剂 5-15 催化剂1 0.25 催化剂2 0.1-0.2 稳定剂 3 一元醇 8 水 1.4-1.6 异氰酸酯组分指数 80-105
多元醇A是官能度为2.96、重均分子量3606、羟基值460、75％ EO-25％PO混杂的从BASF公司可购得的593多元醇，以 及多元醇B是官能度为3、重均分子量6000、羟基值25、5％EO-95％PO 混杂的从BASF公司可购得的220多元醇。交联剂是官能度 3.96、重均分子量491、羟基值453、10％EO-77.9％PO的从BASF公司 可购得的355多元醇。异氰酸酯组分是各自可从BASF公司 购得的48.7重量份异氰酸酯No.233、31.6重量份MI、和 19.7重量份M20S异氰酸酯的混合物。扩链剂是1，4-丁二 醇。添加剂是稳定剂，从Goldschmidt Chemical Corporation可购得的 B-8418。催化剂1是从Crompton OSI可购得的A-1。 催化剂2是从Air Products and Chemicals，Inc.可购得的33LV。 一元醇是苄醇。
如下列实施例中论述的，泡沫在用标准手动搅拌技术的手动搅拌器中 制备。在手动搅拌器中，将除了异氰酸酯的所有组分加入至64盎司的纸杯 中，并用在2200rpm下旋转的直径3英寸的圆形混合桨叶进行预混48秒。 然后加入异氰酸酯组分，混合8秒。将该混合物倒入5加仑的桶中并在室 温下固化至少30分钟。然后将泡沫放于设定在250°F下的烘箱中16小时。 如下表中所示，用M-30实验室规模的连续搅拌机制成一些泡沫。20分钟 后从传送装置中取出这些机器制备的泡沫，在切割前使其固化过夜。不对 这些实施例中所述的泡沫进行粉碎。根据以下所列ASTM参考资料进行物 理性质试验。
对根据本发明制备的泡沫测量其多种物理性质。密度根据ASTM D1622测量。压痕力挠曲(IFD)根据ASTM D3574在25％、50％、65％ 和25％恢复下测定。块状撕裂(block tear)根据ASTM D1938测量。抗 张强度根据ASTM D3574测量。落球回弹性根据ASTM D3574测量。 Frazier气流根据ASTM D737测量。压缩形变根据ASTM D395测量以及 热老化根据D3574测定。DMTA根据D4065用Rheometrics RSA II测定 并且冲切2cm宽1/2英寸厚的圆盘形试样用于该测量。采用0.5％应变、1Hz 频率和5℃/min的加热速率。
表2说明了扩链剂基于100重量份的组合物以0-7.5重量份的量存在、 水以2.42或2.80的量存在的表1中所示基础配方，并且异氰酸酯指数为 90或95。对各个实施例测量所得到的物理性质并在下面列出。
表2扩链剂和异氰酸酯指数对Tg的影响
实施例 1 实施例 2 实施例 3 实施例 4 实施例 5 实施例 6 实施例 7 实施例 8 水 2.42 2.42 2.80 2.80 2.42 2.42 2.80 2.80 扩链剂 2.5 2.5 5 5 7.5 7.5 0 0 异氰酸酯 74.4 78.5 87.0 91.9 88.8 93.7 72.6 76.7 异氰酸酯 指数 90 95 90 95 90 95 90 95 物理性质心密度， (pcf)g/l (3.50) 56 (3.30) 53 (3.30) 53 (3.10) 50 (3.80) 61 (3.60) 58 (3.10) 50 (2.90) 46 Frazier气 流，cfm 2.00 1.30 7.70 2.30 0.50 0.30 10.90 1.50 初始峰值 张力，(psi) N/mm2 (5.50) 0,04 (7.30). 0,05 (7.90) 0,06 (8.90) 0,06 (7.70) 0,06 (11.30) 0,08 (6.10) 0,04 (7.20) 0,05 初始断裂伸 长率.，％ 117.00 117.00 134.00 114.00 119.00 116.00 131.00 115.00 初始块状 撕裂，ppi 0.86 0.94 1.06 1.54 1.09 1.32 0.72 0.84 落球回弹性 3.00 2.00 3.00 4.00 3.00 3.00 3.00 4.00
实施例 1 实施例 2 实施例 3 实施例 4 实施例 5 实施例 6 实施例 7 实施例 8 ％ 初始50％CFD， (psi) N/mm2 (0.15) 0,001 (0.17) 0,001 (0.16) 0,001 (0.19) 0,001 (0.21) 0,002 (0.27) 0,001 (0.13) 0,001 (0.14) 0,001 50％压缩 形变 (22HRS.， 158°F)，％ 4.40 3.20 5.00 4.80 4.30 2.60 4.40 4.10 热老化峰 值张力 (22HRS.， 250°F)，(psi) N/mm2 (7.50) 0,05 (9.60) 0,07 (9.40) 0,07 (11.30) 0,08 (12.80) 0,09 (13.50) 0,09 (6.60) 0,04 (6.30) 0,04 热老化伸 长率％ 108.00 106.00 114.00 104.00 111.00 111.00 102.00 104.00 Tg，℃ 18.10 22.70 28.80 33.90 29.10 31.10 15.60 20.30 峰值tgδ 1.03 0.97 1.01 0.93 1.06 0.99 0.95 0.91
初始块状撕裂＝original block tear
参照图1、2和3，图示地说明来自表2的结果。通常，当扩链剂的量 增加时，泡沫的Tg提高。同样，当异氰酸酯指数增加时，泡沫的Tg提高。 泡沫的峰值tanδ通常随着异氰酸酯指数的增加而降低，但是扩链剂的量 没有实质上影响峰值tanδ。对于100或更小的异氰酸酯指数，泡沫的硬度 基本上不受增加扩链剂用量的影响。当异氰酸酯指数为105时，通过增加 扩链剂用量而提高硬度。改变水的用量以改进泡沫的密度。
表3说明扩链剂用量和异氰酸酯指数对泡沫收缩的影响。
表3：扩链剂和异氰酸酯指数对泡沫收缩的影响
扩链剂 异氰酸酯 异氰酸酯 指数 收缩 (无、轻微、中等、严重) 实施例9 12 88.5 90 无 实施例10 5 69.8 95 无 实施例11 10 85.0 95 轻度 实施例12 7 80.7 100 轻度 实施例13 10 85.0 105 中等 实施例14 5 77.2 105 严重
从表3可以确定的是，增加异氰酸酯指数使泡沫的收缩倾向增加。然 而，似乎通过增加扩链剂用量，高异氰酸酯指数下的收缩可得以减少。
表4说明改变多元醇C的量对泡沫物理性质和粘弹性的影响。表4中， 催化剂2以0.1pbw的量存在。
表4：多元醇C用量对Tg和泡沫收缩的影响
实施例 15 实施例 16 实施例 17 实施例 18 多元醇C，pbw 0 5 10 15 扩链剂，pbw 7 7 7 7 异氰酸酯 80.1 80.4 80.7 81.0 异氰酸酯指数 100 100 100 100 物理性质 收缩(无、轻度、中等、严重) 无 无 轻微 无 心密度，pcf 4.80 5.10 5.30 5.30 Frazier气流，cfm 2.60 0.80 0.40 0.40 初始峰值张力，psi 10.40 10.40 11.50 11.20 初始断裂伸长率.，％ 103.00 101.00 106.00 109.00 初始块状撕裂，ppi 0.83 0.67 0.68 0.61 落球回弹性，％ 3.00 3.00 3.00 3.00 初始50％CFD，psi 0.48 0.03 N/mm3 0.46 0.03 N/mm3 0.51 0.04 N/mm3 0.48 0.03 N/mm3 50％压缩形变 1.10 1.10 0.70 1.00
实施例 15 实施例 16 实施例 17 实施例 18 (22HRS.，70℃，158°F)，％ 热老化峰值张力 (22HRS.，121℃，250°F)，psi 0.07 N/mm3 (10.40) 0.07 N/mm3 (9.40) 0.06 N/mm3 (9.20) 0.06 N/mm3 (9.00) 热老化伸长率，％ 138.00 132.00 135.00 127.00 Tg，℃ 22.40 22.00 24.10 22.70 峰值tgδ 1.03 1.05 1.01 1.04
增加多元醇C的量倾向于增加泡沫密度，同时也可改进张力和伸长率。 然而，增加多元醇C的量降低了Frazier气流。泡沫的粘弹性似乎不受增 加多元醇C用量的影响。
表5说明由具有基于100重量份组合物以12重量份的量存在的扩链剂 和异氰酸酯指数为95的表1配方所制备的泡沫的物理性质。实施例19没 有附加阻燃剂，而实施例20具有基于100重量份组合物以6重量份的量存 在的阻燃剂。实施例19和20的泡沫通过上述的机器制备。
表5：具有12pbw扩链剂的泡沫的性质
物理性质 实施例19 实施例20 密度，pcf 6.20 5.70 Dow气流，cfm 0.09 0.06 张力，psi 11.90 16.60 HA张力，(psi)N/mm3 (11.30) 0.08 (18.10) 0.12 伸长率，％ 160.50 120.80 撕裂 1.40 1.80 回弹性，％ 2.00 2.00 压缩形变，％ 50％ 2.00 1.00 90％ 2.00 2.00 CFD，50％，psi 0.41 0.58 在220F下潮湿老化3 CFD，50％的％ 46.00 55.00 压缩形变
物理性质 实施例19 实施例20 50％ 5.00 3.00 90％ 6.00 5.00 疲劳性质 Frazier，cfm/ft2 疲劳前 3.96 2.04 疲劳后 5.40 6.90 回复时间，Sec. 4英寸厚 22.00 14.00 在疲劳前2英寸厚 16.00 6.00 在疲劳后2英寸厚 15.00 4.00 Catastophic疲劳(12K循环) 高度，％损失 0.00 0.00 75％IFD，％损失 2.43 4.70 tgδ 1.22 1.03 Tg温度，C 22.50 30.30 可燃性 California TB 117 垂直明火燃烧 失败 失败 炭长平均值，in. 5.00 4.00 后燃烧平均值，sec. 46.00 38.00 HA炭长平均值，in. 5.00 4.00 HA后燃烧平均值，sec. 46.00 38.00 烟草闷燃，％wt. 通过 通过
应当注意到的是，实施例19和20都没有通过垂直明火实验(vertical open flame test)，但通过了烟草闷燃实验(cigarette smoldering test)， 这两种实验是本领域技术人员已知的。尽管实施例20没有通过垂直明火实 验，炭长(char length)和后燃烧(after flame)值与实施例19相比得以 改进。
表6说明改变存在于组合物中的一元醇用量的影响。下列实施例按照 具有基于100重量份组合物以7重量份的量存在的扩链剂和异氰酸酯指数 为100的表1配方而形成。表6中，催化剂2以0.1pbw的量存在。
表6：一元醇用量对泡沫的影响
实施例 21 实施例 22 实施例 23 实施例 24 异氰酸酯 一元醇，pbw 75.4 0 75.4 4 80.7 8 86.0 12 物理性质 心密度，pcf 5.10 5.10 5.30 5.60 Frazier气流，cfm 0.30 0.40 0.40 0.70 初始峰值张力，(psi) N/mm3 (12.50) 0.09 (10.80) 0.08 (11.50) 0.08 (9.30) 0.07 初始断裂伸长率，％ 65.00 78.00 106.00 114.00 初始块状撕裂，ppi 0.40 0.55 0.68 0.95 落球回弹性，％ 8.00 5.00 3.00 2.00 初始50％CFD，psi 1.06 0.74 0.51 0.37 50％压缩形变 (22HRS.，158°F)，％ 0.10 0.30 0.70 2.50 热老化峰值张力 (22HRS.，250°F，121℃)， (psi) 0.06 (8.60) 0.06 (8.80) 0,06 (9.20) 0.07 (9.60) 热老化伸长率，％ 99.00 117.00 135.00 143.00 Tg，℃ 22.20 22.40 24.20 25.00 峰值tgδ 0.76 0.90 1.01 1.13
参照图4，图示说明以上结果。通常，增加一元醇的量可同时改进泡 沫的Tg和峰值tanδ，从而导致改进的粘弹性。增加的一元醇还降低了泡 沫的硬度使其更柔软，然而，它也降低了泡沫的张力、伸长率和撕裂强度。
表7说明存在的交联剂的量的影响和由此对Tg产生的影响。泡沫按照 表1的配方制备，除了不存在多元醇B。扩链剂基于100重量份组合物以 7重量份的量存在。异氰酸酯指数为100。表7中，催化剂2以0.1pbw Dabco 33LV存在。同样，交联剂是三乙醇胺(TEOA)而不是Pluracol 355。
表7：交联剂对泡沫Tg的影响
实施例 25 实施例 26 实施例 27 交联剂，pbw 2 4 6 扩链剂，pbw 7 7 7 异氰酸酯，pbw 72.6 78.4 84.2 异氰酸酯指数 100 100 100 物理性质 收缩 无 无 无 心密度，pcf 5.00 5.20 5.40 Frazier气流，cfm 6.40 3.30 2.90 初始峰值张力，(psi) N/mm3 0.05 (7.40) 0.06 (8.40) 0.06 (8.70) 初始断裂伸长率，％ 135.00 127.00 96.00 初始块状撕裂，ppi 0.48 0.73 0.70 落球回弹性，％ 3.00 4.00 3.00 初始50％CFD，psi 0.28 0.35 0.48 50％压缩形变 (22HRS.，158°F，70℃)，％ 1.60 0.30 0.60 热老化峰值张力 (22HRS.，121℃，250°F)， (psi)N/mm3 0.06 (8.70) 0.07 (11.00) 0.10 (15.10) 热老化伸长率，％ 141.00 119.00 110.00 Tg，℃ 16.00 18.20 25.80 峰值tgδ 1.07 1.05 0.98
从表7可以确定的是，通过增加交联剂用量增加了Tg，但降低了峰值 tanδ。希望保持较高的峰值tanδ，因为其表示泡沫在压缩循环过程中消散 能量的能力并且与回复时间有关。Frazier气流也随着交联剂量的增加而降 低。同样由表7结合表6、实施例23得出，具有6重量份TEOA的实施例 27得到与具有12重量份Pluracol 355的实施例23相似的性质。
表8说明扩孔剂对泡沫的影响。泡沫按照表1的配方制备。扩链剂基 于100重量份组合物以7重量份的量存在，异氰酸酯指数为100。表8中， 催化剂2以0.1重量份的量存在并且异氰酸酯以80.7重量份的量存在。
表8：扩孔剂对泡沫的影响
实施例 28 实施例 29 实施例 30 扩孔剂，pbw 0 5 10 物理性质 心密度，(pcf)g/l 85 5.30 90 5.60 91 5.70 Frazier气流，cfm 0.40 6.20 10.70 初始峰值张力，(psi) 0.08 (11.50) 0.07 (9.80) 0.07 (10.30) 初始断裂伸长率，％ 106.00 101.00 111.00 初始块状撕裂，ppi 0.68 0.74 0.69 落球回弹性，％ 3.00 3.00 3.00 初始50％CFD，(psi) N/mm3 (0.51) 0.01 (0.52) 0.01 (0.48) 0.01 50％压缩形变 (22HRS.，70℃，158°F)，％ 0.70 0.20 0.80 热老化峰值张力 (22HRS.，121℃，250°F)， (psi) 0.06 (9.20) 0.07 (9.90) 0.08 (10.90) 热老化伸长率，％ 135.00 158.00 148.00 Tg，℃ 24.20 24.80 24.50 峰值tgδ 1.01 1.02 1.04
增加扩孔剂的用量似乎不会影响基于Tg和峰值tanδ的泡沫粘弹性。 然而，增加扩孔剂用量确实增加了通过泡沫的气流量，其表明泡沫具有改 进的压缩回复性。因此，所得到的泡沫具有改进的回复性，但不牺牲任何 物理性质或粘弹性。
表9说明商购的高密度、粘弹性泡沫的比较例。该对比泡沫具有约5.3 磅/英尺3的密度。
表9：对比高密度粘弹性泡沫的性质
物理性质 对比实施例 Dow气流，cfm 0.00 张力，(psi)N/mm3 (8.80)0.06 HA张力，(psi)N/mm3 (9.60)0.07 伸长率，％ 175.00 撕裂 0.95 回弹性，％ 1.00 压缩形变，％ 50％ 20.00 90％ 65.00 CFD，50％，(psi)N/mm3 (0.29)0.01 在104℃(220F)下潮湿老化3 CFD，50％的％ 61.80 压缩形变 50％ 14.00 90％ 51.00 Tg(DMTA)，℃ 28.00 疲劳性质 静疲劳厚损失，％ 0.40 静疲劳25％损失 1.80 静疲劳65％损失 1.20 敲打疲劳厚损失，％ 1.50 敲打疲劳40％损失 18.70 可燃性 California TB 117 垂直明火燃烧 炭长平均值，in. 0.90 后燃烧平均值，sec. 7.20 HA炭长平均值，in. 0.50 HA后燃烧平均值，sec. 0.90 烟草闷燃，％wt.Ret. 99.6
表9中的比较例与表5中的实施例20相比，该比较例和实施例20都 具有相似的密度。该比较例具有85g/l的密度而实施例20具有91g/l的密 度。实施例20具有更好的张力、热老化张力和抗撕裂性质。实施例20具 有0％的高度损失，然而所述比较例具有1.5％的损失。因此，实施例20 具有与比较例相比更好的疲劳特性。所述比较例具有28℃的Tg而实施例 20具有30.3℃的Tg，显示各自具有相似的粘弹性质。两者都通过了香烟 闷燃实验，但实施例20没有通过垂直明火实验。图5说明另一Tg为23.9 ℃和峰值tanδ为1.56的对比粘弹性泡沫实例的DMTA曲线。根据本发明 泡沫的另一实例的DMTA曲线也在示于图5中，其具有23.5℃的Tg和1.23 的峰值tanδ。
显然，本发明的许多改进和变化根据上述的教导是可能的。除了如具 体描述的那样以外，本发明可在所附权利要求的范围内实施。