具有改善的机械特性的水发泡聚氨酯硬质泡沫的制作方法

本公开涉及聚氨酯组合物，并且具体地涉及全水发泡聚氨酯组合物。

背景技术：

1、多年来，制备全水发泡（wb）硬质聚氨酯泡沫的目标一直备受追捧。这种追捧的原因包括以下事实：利用全水发泡硬质聚氨酯泡沫方法可以实现零臭氧部署潜势（一种非常低的全球变暖潜势），水与基于烃的发泡剂相比是便宜得多的发泡剂，并且与基于烃的发泡剂不同，水是不可燃的。因此，如果这个目标成功实现，则可以以大大降低的资本投资和对环境的影响来实施全水发泡硬质聚氨酯泡沫方法。

2、然而，由于在所得泡沫的性能方面的挑战，水作为生产硬质聚氨酯泡沫的唯一发泡剂的使用仍然有限。此类性能缺陷包括对该泡沫施加于其上的基材的粘附力较弱，尤其是当硬质聚氨酯泡沫在低温（例如，低于40℃）下形成时。特别地，粘附力要求的满足必须适配于冷链行业中常遇到的典型低模塑温度范围（35℃-40℃）。事实上，冷链行业中的这些制造商中的许多制造商使用具有木制的或环氧树脂制成的模具板的机械并不罕见，在该机械中，聚氨酯体系必须在大约35℃的模具温度下（例如，在低温下）运行。此类低温通常导致难以形成令人满意的聚氨酯泡沫。例如，由于低模塑温度，该泡沫可能是脆性的或者对该泡沫施加于其上的基材（例如，用于形成超市柜台或绝热板材的金属基材）的粘附力差。因此，需要一种提高冷链应用中聚氨酯泡沫对基材（例如，金属饰面基材）的粘附力性能，理想情况下实现对基材的拉伸粘结强度值达到至少100千帕斯卡（kpa）的方式。此种提高对于借助于不连续过程生产冷链电器或夹芯板材的客户可能非常有用。因此，本领域仍然需要具有利用高水平的水作为发泡剂从而避免或减少上面提到的问题的能力的新方法和组合物。

技术实现思路

1、本公开通过提供用于具有期望的特性（包括在低温下形成时改善的粘附力特性）的全水发泡（wb）硬质聚氨酯泡沫的组合物来解决上述问题。例如，本公开的水发泡聚氨酯组合物有助于克服与在冷链行业中常遇到的低模塑温度（35℃-40℃）下形成硬质聚氨酯泡沫相关的问题，已知冷链行业仍然使用具有木制的或环氧树脂制成的模具板的机械。此外，本公开的方法和组合物具有利用高水平的水作为发泡剂从而避免或减少上面提到的问题的能力。本公开的实施方案还有助于提高冷链应用中硬质聚氨酯泡沫对多种基材（例如，金属饰面基材）的粘附力性能，在该冷链应用中，本公开的实施方案实现了对基材（诸如金属和聚合物）的拉伸粘结强度值的提高。此类提高对于通过例如不连续过程生产冷链电器或夹芯板材的客户可能非常有用。

2、对于各种实施方案，本公开提供了一种水发泡聚氨酯组合物，该水发泡聚氨酯组合物包含：(1)异氰酸酯；(2)异氰酸酯反应性组分，该异氰酸酯反应性组分包含：(a)基于组分(2)至(6)的总重量计40重量百分比（重量%）至60重量百分比（重量%）的至少一种聚氧丙烯聚醚多元醇，该至少一种聚氧丙烯聚醚多元醇具有310毫克氢氧化钾/克至550毫克氢氧化钾/克聚氧丙烯聚醚多元醇的羟基值和大于4的官能度；(b)基于组分(2)至(6)的总重量计10重量%至20重量%的至少一种聚丙二醇，该至少一种聚丙二醇具有80毫克氢氧化钾/克至300毫克氢氧化钾/克聚丙二醇的羟基值，该至少一种聚丙二醇中的每一种聚丙二醇均不同于该至少一种聚氧丙烯聚醚多元醇；和(c)基于组分(2)至(6)的总重量计15重量%至20重量%的至少一种甘油引发的聚醚多元醇，该至少一种甘油引发的聚醚多元醇具有100毫克氢氧化钾/克至200毫克氢氧化钾/克甘油引发的聚醚多元醇的羟基值，该至少一种甘油引发的聚醚多元醇中的每一种甘油引发的聚醚多元醇均不同于该至少一种聚氧丙烯聚醚多元醇和该至少一种聚醚多元醇；(3)基于组分(2)至(6)的总重量计0.05重量%至3重量%的催化剂；(4)基于组分(2)至(6)的总重量计2重量%至6重量%的作为发泡剂的水；(5)基于组分(2)至(6)的总重量计1重量%至5重量%的3-辛基七甲基三硅氧烷；和(6)基于组分(2)至(6)的总重量计1重量%至5重量%的有机硅酮共聚物，其中(2)至(6)的重量%总计为100重量%。

3、对于各种实施方案，(1)异氰酸酯组分可以选自由以下项组成的组：4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯、2,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯和2,2’-二苯基甲烷二异氰酸酯；2,4-甲苯二异氰酸酯和/或2,6-甲苯二异氰酸酯；二苯基甲烷二异氰酸酯与多苯基多亚甲基多异氰酸酯的混合物；甲苯二异氰酸酯与多苯基多亚甲基多异氰酸酯的混合物；和多苯基多亚甲基多异氰酸酯。对于各种实施方案，对于(3)，该催化剂可以选自由以下项组成的组：二甲基苄基胺、n,n,n,n,n-五甲基二亚乙基三胺（pmdeta）以及它们的组合。对于各种实施方案，对于(4)，作为发泡剂的水的量可以是基于组分(2)至(6)的总重量计3重量%至5重量%。对于各种实施方案，对于(6)，该有机硅酮共聚物包含硅酮主链，该硅酮主链具有包含聚醚部分的官能团。对于各种实施方案，该组合物还包含基于组分(2)至(6)的重量计5重量%至15重量%的基于磷的无卤素阻燃剂。

4、对于各种实施方案，本公开还提供了一种通过使包含如上文和本文提供的(1)至(6)的制剂发生反应而由本文提供的水发泡聚氨酯组合物制备硬质聚氨酯泡沫的方法。

1.一种水发泡聚氨酯组合物，所述水发泡聚氨酯组合物包含：

2.根据权利要求1所述的水发泡聚氨酯组合物，其中对于(3)，所述催化剂选自由以下项组成的组：二甲基苄基胺、n,n,n,n,n-五甲基二亚乙基三胺（pmdeta）以及它们的组合。

3.根据权利要求1至2中任一项所述的水发泡聚氨酯组合物，其中所述组合物还包含基于组分(2)至(6)的重量计5重量%至15重量%的基于磷的无卤素阻燃剂。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的水发泡聚氨酯组合物，其中(1)所述异氰酸酯组分选自由以下项组成的组：4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯、2,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯和2,2’-二苯基甲烷二异氰酸酯；2,4-甲苯二异氰酸酯和/或2,6-甲苯二异氰酸酯；二苯基甲烷二异氰酸酯与多苯基多亚甲基多异氰酸酯的混合物；甲苯二异氰酸酯与多苯基多亚甲基多异氰酸酯的混合物；和多苯基多亚甲基多异氰酸酯。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的水发泡聚氨酯组合物，其中对于(4)，作为发泡剂的水的量为基于组分(2)至(6)的总重量计3重量%至5重量%。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的水发泡聚氨酯组合物，其中(6)所述有机硅酮共聚物包含硅酮主链，所述硅酮主链具有包含聚醚部分的官能团。

7.一种用于制备硬质聚氨酯泡沫的方法，所述方法包括使包含以下项的制剂发生反应：