制备用基于天然油的多元醇和聚(环氧丙烷)多元醇制得的开孔泡沫体的方法

摘要

提供了形成聚氨酯泡沫体的方法，所述聚氨酯泡沫体是至少一种多异氰酸酯和多元醇组合物的反应产物。多元醇组合物包括至少一种基于天然油的多元醇和至少一种聚(环氧丙烷)多元醇并且如期望地不含由除环氧丙烷单元之外的环氧烷烃单元形成的非基于天然油的多元醇。基于天然油的多元醇的存在量足以增加泡沫体相对于使用相同方法和相同组分但是不存在基于天然油的多元醇制备的泡沫体的加工窗口。因此，本发明泡沫体可以提供非常开孔的结构以及具有基于聚(环氧丙烷)多元醇的泡沫体的较好的性能性质。

说明书

背景技术

用完全由聚(环氧丙烷)单元组成的多元醇制备的聚氨酯泡沫体在一些物 理性质上可以具有较好的性能，例如阻燃性。但是，这些泡沫体本身较难以 加工，其具有窄的加工窗口，导致泡沫体具有比需要多的闭孔结构。

已经试图从植物或可再生原料制备多元醇，例如由Peerman等人在美国 专利4,423,162中所公开的。Peerman等人描述了加氢甲酰化和还原从植物 油中得到的脂肪酸的酯，和用多元醇或多胺形成所得羟基化物质的酯。从基 于天然油的多元醇形成聚氨酯泡沫体的方法描述于美国专利申请公开 2006/0293400和PCT申请WO 2008/144224。但是，这些参考文献无一描述 过由完全由聚(环氧丙烷)单元组成的多元醇形成并且具有高度开孔结构的聚 氨酯泡沫体，通过穿过泡沫体的空气流速测得该高度开孔结构。反而，这些 参考文献的实施例中报告了由包含环氧乙烷单元的多元醇制得的泡沫体，其 并不遭受与完全由聚(环氧丙烷)单元组成的多元醇相同方式的窄加工窗口。

发明内容

本发明的一方面提供了形成聚氨酯泡沫体的方法，该方法包括使多异氰 酸酯与包含至少一种基于天然油的多元醇(NOBP)和至少一种聚(环氧丙烷) 多元醇的多元醇组合物在基于锡的催化剂、发泡剂和表面活性剂存在下在其 中形成聚氨酯泡沫体的条件下接触。用于该方法的多元醇组合物不含由除环 氧丙烷之外的环氧烷烃形成的非基于天然油的多元醇并且所述基于天然油 的多元醇至多占所述多元醇组合物的10wt%，使得与相应不含基于天然油 的多元醇的泡沫体相比，所述泡沫体的锡加工窗口扩展至较低的锡催化剂浓 度。在一些实施方式中，与相应不含基于天然油的多元醇的泡沫体的锡加工 窗口相比，本发明的锡加工窗口较宽。

该方法的一些实施方式提供了空气流速为至少4cfm的聚氨酯泡沫体， 通过ASTM D 3574测试G测得。这包括其中泡沫体通过ASTM D 3574测试 G测得的空气流速为至少4.5cfm的实施方式，还包括其中泡沫体通过ASTM  D 3574测试G测得的空气流速为至少5cfm的实施方式。

在一些实施方式中，用于该方法的聚(环氧丙烷)多元醇的当量至多为约 1200Da。这包括其中聚(环氧丙烷)多元醇的当量至多为约1000Da的实施方 式。

也提供了根据该方法制备的聚氨酯泡沫体。

附图说明

图1显示了聚氨酯泡沫体的空气流速，如实施例中所描述的。

具体实施方式

提供了制备聚氨酯泡沫体的方法，所述聚氨酯泡沫体是至少一种多异氰 酸酯和多元醇组合物的反应产物。多元醇组合物包括至少一种基于天然油的 多元醇和至少一种聚(环氧丙烷)多元醇并且期望地不含由除环氧丙烷单元之 外的环氧烷烃单元制得的非基于天然油的多元醇。基于天然油的多元醇的存 在量足以改善泡沫体相对于使用相同方法和相同组分但是不存在基于天然 油的多元醇制备的泡沫体的加工窗口。针对本申请的目的，使用相同方法和 相同组分但是不存在基于天然油的多元醇制备的泡沫体将称为“相应不含 NOBP的泡沫体”。因此，本发明方法提供具有非常开孔的结构和具有基于 聚(环氧丙烷)多元醇的泡沫体的较好的性能性质的泡沫体。

该方法包括使多异氰酸酯与包含至少一种基于天然油的多元醇和至少 一种聚(环氧丙烷)多元醇的多元醇组合物在基于锡的催化剂、发泡剂和表面 活性剂存在下在其中形成聚氨酯泡沫体的条件下接触，其中多元醇组合物不 含由环氧乙烷单元制得的非基于天然油的多元醇。例如，聚氨酯泡沫体可以 通过将多异氰酸酯和多元醇组合物在发泡剂、表面活性剂、催化剂和根据需 要其它任选的成分存在下在以下条件下混合制备：该条件使得多异氰酸酯和 多元醇反应形成聚氨酯和/或聚脲聚合物而同时发泡剂产生使反应的混合物 膨胀的气体。泡沫体可以通过所谓的预聚物方法(例如描述于美国专利 4,390,645)形成，其中化学计量过量的多异氰酸酯首先与多元醇反应形成预 聚物，然后预聚物与增链剂和/或水反应形成所需泡沫体。发泡方法(例如描 述于美国专利3,755,212；3,849,156和3,821,130)也是适宜的。所谓的一步法 (例如描述于美国专利2,866,744)也可以使用。在这样的一步法中，将多异氰 酸酯和全部的多异氰酸酯反应性组分同时放在一起并使其反应。

块料泡沫体(Slabstock foams)可以通过以下步骤制备：将各泡沫体成分 混合并将它们分配到反应混合物反应的槽或其它区域中，对抗大气(有时在 膜或其它软质遮盖物下)自由发起并固化。在普通工业规模的块料泡沫体制 备中，将各泡沫体成分(或其各种混合物)独立地泵送到混合头，在混合头中 将其混合并分配在衬有纸或塑料的输送带上。在输送带上发生发泡和固化以 形成泡沫块。

泡沫体改善的加工窗口(加工范围)的证据是能够在没有分裂和其它稳定 性缺陷的情况下制备泡沫体，同时在宽范围的锡催化剂浓度内可实现泡沫体 的高度多孔性。通常，从异氰酸酯反应产生的热量并未产生足够高的放热以 促进发泡固化反应时，泡沫体是高度倾向于分裂的。因此，不存在足够的凝 胶化以平衡发泡或气体发展反应。最后，膨胀的气泡的动力超过聚合物基质 的拉伸强度并且发生物理分离(分裂)。为避免分裂，通常的实践是提高催化 剂、特别是基于锡的催化剂的含量。但是，提高催化剂含量极大地促进凝胶 反应，增加孔膜的强度，从而抑制孔的开口。这得到较为闭孔的泡沫体，这 由降低的气流可知，降低的气流可导致泡沫体收缩。因此，锡加工窗口可以 定义为可制得下述泡沫体的锡催化剂的浓度范围，该泡沫体没有分裂，还未 经历其开孔结构达到以下点的降级，到达该点时穿过泡沫体的空气流速代表 闭孔泡沫体。针对本申请的目的，如果作为增加的闭孔结构的结果，泡沫体 已经由于大气压和泡沫体的孔内压力之间的压差而发生收缩，那么泡沫体已 经经历其开孔结构的降级。对于具有高度开孔结构的泡沫体，这些压力是相 同的并且未发生收缩。当穿过泡沫体的空气流速小于0.5立方英尺每分钟 (cfm)时，可以认为加工窗口关闭，这代表闭孔泡沫体。

在泡沫体的固化完成之后，通过在已经将其切割成敞开之后视觉检查， 可以观察到泡沫体内的分裂。

术语"空气流速"是指在125Pa(0.018psi)的压力穿过1.0英寸(2.54cm) 厚2英寸x 2英寸(5.08cm)方形截面的泡沫体的空气的体积。单位表示为立 方分米每秒并转化为标准立方英尺每分钟(cfm)。测量气流的代表性商业设备 是FX3300空气渗透性检测器III，购自TEXTEST AG，瑞士苏黎世。穿过泡 沫体的空气流速的测量依照ASTM D 3574测试G。

在一些实施方式中，本发明方法制得泡沫体，该泡沫体不具有分裂并且 空气流速为至少4cfm，根据ASTM D 3574测试G测得。这包括其中泡沫 体不具有分裂并且根据ASTM D 3574测试G测得的空气流速为至少4.5cfm 的实施方式，进一步包括其中泡沫体不含分裂并且根据ASTM D 3574测试 G测得的空气流速为至少5cfm的实施方式。

多元醇组合物：

制备泡沫体的多元醇组合物包括至少一种基于天然油的多元醇和至少 一种聚(环氧丙烷)多元醇。多元醇组合物不包括由除环氧丙烷之外的环氧烷 烃单元形成(例如，封端)的任何非基于天然油的多元醇。在一些实施方式中， 多元醇组合物基本上不含除基于天然油的多元醇和聚(环氧丙烷)多元醇之外 的多元醇。(如本申请使用，"多元醇"是指平均每分子具有多于1.0个羟基的 有机分子。其也可以包括其它官能团，即，其它类型的官能团。)

基于天然油的多元醇(NOBP)：

本发明方法至少部分基于以下出乎意料的发现，即在充分低的浓度，存 在一种或多种基于天然油的多元醇可以对增加由聚(环氧丙烷)多元醇制备的 泡沫体的锡加工窗口，以及扩展加工窗口至较低锡催化剂浓度具有有利影 响。这种增加的锡加工窗口是相对于相应不含NOBP的泡沫体。因此，在由 一种或多种基于天然油的多元醇和单一的聚(环氧丙烷)多元醇的混合物形成 的泡沫体的情况下，该泡沫体具有增加的加工窗口，与使用相同加工条件和 方法和相同的组分，除了基于天然油的多元醇含量由另外的聚(环氧丙烷)多 元醇代替制备的相应泡沫体相比。

除了相对于相应不含NOBP的泡沫体具有总体增加的加工窗口之外，本 发明泡沫体在给定的锡催化剂浓度与相应不含NOBP的泡沫体相比也具有 增加的空气流速。

基于天然油的多元醇在多元醇组合物中含量的上限可以变化至一定程 度，但是通常其不超过(优选为低于)10wt%，基于组合物中多元醇的总重量 (例如，5wt%至10wt%)。在一些实施方式中，泡沫体由多元醇组合物制备， 所述多元醇组合物包括至多9wt%，至多8wt%，至多7wt%或至多5wt% 的基于天然油的多元醇，基于组合物中多元醇的总重量。在较高的基于天然 油的多元醇浓度，具有较多闭孔结构的泡沫体开始形成并且泡沫体收缩。

基于天然油的多元醇是基于或得自可再生原料资源(如天然和/或转基因 (GMO)植物的植物种籽油和/或动物源脂肪)的多元醇。这样的油和/或脂肪通 常包括甘油三酯，即，脂肪酸与甘油相连。优选的是在甘油三酯中具有至少 约70%不饱和脂肪酸的植物油。优选地，天然产物包含至少约85重量%的 不饱和脂肪酸。优选的植物油的实例包括，例如，来自蓖麻、大豆、橄榄、 花生、油菜籽、玉米、芝麻、棉花、芸苔(canola)、红花(safflower)、亚麻子、 棕榈、葡萄籽、黑香菜(black caraway)、南瓜仁、琉璃苣籽、木菌(wood germ)、 杏仁(apricot kernel)、阿月浑子、杏仁(almond)、澳大利亚坚果、鳄梨、海洋 鼠李植物(sea buckthorn)、大麻、榛实、夜来香、野玫瑰、蓟、胡桃、向日 葵、麻疯籽油(jatropha seed oils)、或其组合的那些。动物产品的实例包括猪 油、牛脂、鱼油及其混合物。此外，也可以使用得自有机体如藻类的油。也 可以使用基于植物、藻类、和动物的油/脂肪的组合。

为用于制备聚氨酯泡沫体，可以改性天然物质以使该物质具有异氰酸酯 反应性基团或增加该物质中的异氰酸酯反应性基团的数目。优选地，这样的 反应性基团是羟基基团。

改性的得自天然油的多元醇可以通过多步法得到，其中使动物或植物油 /脂肪经受酯交换反应并回收脂肪酸组分。在该步骤之后，对脂肪酸组分中 的碳-碳双键进行加氢甲酰化以形成羟基甲基基团。例如，适宜的加氢甲酰 化方法描述于美国专利4,731,486和4,633,021、和美国专利申请 2006/0193802。本申请中将羟基甲基化的脂肪酸标记为形成基于天然油的多 元醇的构造嵌段之一的“单体”。所述单体可以是羟基甲基化的脂肪酸和/或羟 基甲基化的脂肪酸甲酯中的单独一种，如羟基甲基化的油酸或其甲酯、羟基 甲基化的亚油酸或其甲酯、羟基甲基化的亚麻酸或其甲酯、α-亚麻酸和γ-亚 麻酸或其甲酯、肉豆蔻烯酸或其甲酯、棕榈油酸或其甲酯、油酸或其甲酯、 异油酸或其甲酯、岩芹酸或其甲酯、鳕油酸或其甲酯、芥子酸或其甲酯、神 经酸或其甲酯、十八碳四烯酸(stearidonic acid)或其甲酯、花生四烯酸或其甲 酯、二十碳五烯酸或其甲酯、鰶鱼酸或其甲酯、二十二碳六烯酸(cervonic acid) 或其甲酯、或羟基甲基化的蓖麻油酸或其甲酯。在一种实施方式中，所述单 体是加氢甲酰化的油酸甲酯。可替换地，所述单体可以是从动物或植物油/ 脂肪的酯交换过程回收的脂肪酸的混合物的加氢甲酰化产物。在一种实施方 式中，所述单体是加氢甲酰化的大豆油脂肪酸。在另一种实施方式中，所述 单体是加氢甲酰化的蓖麻子脂肪酸。在另一种实施方式中，所述单体可以是 所选的羟基甲基化的脂肪酸或其甲酯的混合物。仍在其它实施方式中，基于 天然油的多元醇可以得自植物油的直接加氢甲酰化反应。

然后通过下述方法形成多元醇：使所述单体与适当的引发剂化合物反应 以形成聚酯多元醇或聚醚/聚酯多元醇。这种多步法通常是本领域已知的， 并且其描述于，例如，PCT公开WO 2004/096882和2004/096883。所述多 步法使得生产的多元醇同时包含疏水基团和亲水基团，这可同时增强多元醇 与水以及与常规基于石油的多元醇的溶混性。

用于制备得自天然油的多元醇的多步方法的引发剂可以是用于制备常 规基于石油的多元醇的任何引发剂。优选地，引发剂选自新戊二醇；1,2-丙 二醇；三羟甲基丙烷；季戊四醇；山梨糖醇；蔗糖；甘油；氨基醇，如乙醇 胺、二乙醇胺、和三乙醇胺；烷烃二醇，如1,6-己二醇、1,4-丁二醇；1,4- 环己二醇；1,3-环己烷二甲醇、1,4-环己烷二甲醇、2,5-己二醇；乙二醇；二 甘醇、三甘醇；双-3-氨基丙基甲胺；乙二胺；二亚乙基三胺；9(l)-羟基甲基 十八烷醇、1,4-双羟基甲基环己烷；8,8-双(羟基甲基)三环[5,2,1,0^2，6]癸烯； Dimerol醇(得自Henkel Corporation的36碳二醇)；氢化双酚；9,9(10,10)-双 羟基甲基十八烷醇；1,2,6-己三醇及其组合。优选地，引发剂选自甘油；乙 二醇；1,2-丙二醇；三羟甲基丙烷；乙二胺；季戊四醇；二亚乙基三胺；山 梨糖醇；蔗糖；或任何前述的物质，其中物质中存在的醇或胺基团中的至少 一种已经与环氧乙烷，环氧丙烷或其混合物发生反应；及其组合。优选地， 引发剂是甘油、三羟甲基丙烷、季戊四醇、蔗糖、山梨糖醇、和/或其组合。

其它引发剂包括其它包含胺的直链和环状化合物。示例性的多胺引发剂 包括乙二胺、新戊二胺、1,6-二氨基己烷；双氨基甲基三环癸烷；双氨基环 己烷；二亚乙基三胺；双-3-氨基丙基甲胺；三亚乙基四胺；甲苯二胺的各种 异构体；二苯基甲烷二胺；N-甲基-1,2-乙烷二胺、N-甲基-1,3-丙烷二胺、N,N- 二甲基-1,3-二氨基丙烷、N,N-二甲基乙醇胺、3,3’-二氨基-N-甲基二丙基胺、 N,N-二甲基二亚丙基三胺、氨基丙基-咪唑。

在一种实施方式中，引发剂用环氧乙烷、环氧丙烷、或环氧乙烷和至少 一种其它环氧烷烃的混合物烷氧基化，得到分子量为约200至约6000、优 选为约500至约5000的烷氧基化的引发剂。在一种实施方式中，引发剂的 分子量为约550，在另一种实施方式中，分子量为约625，再在另一种实施 方式中，引发剂的分子量为约4600。

在一种实施方式中，至少一种引发剂是当量为至少约400或每个活性氢 基团具有平均至少约9.5个醚基团的聚醚引发剂，此引发剂描述于2009年3 月20日提交的题为“Polyether Natural Oil Polyols and Polymers Thereof”的专 利申请PCT/US09/37751，其全部内容在此引入作为参考。

聚醚引发剂的醚基团可以在聚(环氧烷烃)链中，例如在聚(环氧丙烷)或 聚(环氧乙烷)或其组合中。在一种实施方式中，醚基团可以在由聚(环氧乙烷) 封端的聚(环氧丙烷)的二嵌段结构中。

在一种实施方式中，NOPB用每个活性氢基团的平均当量为约400至约 3000的引发剂或引发剂的组合制备。本申请包括并公开了每个活性氢基团 约400至约3000的所有单个数值和子范围；例如，平均当量可以为下限值 每个活性氢基团约400、450、480、500、550、600、650、700、800、900、 1000、1200、或1300至上限值每个活性氢基团约1500、1750、2000、2250、 2500、2750、或3000。

因此，在该实施方式中，至少两种基于天然油的单体通过平均分子量为 约1250道尔顿至约6000道尔顿的分子结构划分。本申请包括并公开了约 1250道尔顿至约6000道尔顿的所有单个数值和子范围；例如，平均分子量 可以为下限值约1250、1500、1750、2000、2250、2500、2750、3000道尔 顿至上限值约3000、3500、4000、4500、5000、5500、或6000道尔顿。

为形成聚醚引发剂，活性氢基团可以与至少一种环氧烷烃(例如环氧乙 烷或环氧丙烷或其组合)反应；或与环氧丙烷的嵌段反应然后与环氧乙烷的 嵌段反应，形成聚醚多元醇。聚醚引发剂可以用作与至少一种基于天然油的 单体的反应的引发剂。可替换地，使引发剂反应从而转化一个或多个羟基为 可替换的活性氢基团。

因此，在一种实施方式中，基于天然油的多元醇可以包含至少两个由具 有至少约19个醚基团或具有至少约400的当量的分子结构所分隔的天然油 部分，优选两个条件都满足。当聚醚引发剂具有多于2个与天然油或其衍生 物具有反应性的活性氢基团时，各天然油部分彼此之间由平均至少约19个 醚基团或至少约400的分子量的结构所分隔，优选两个条件都满足。

所得基于天然油的多元醇的官能度可以高于约1.5并且通常不高于约6。 在一种实施方式中，官能度低于约4。基于天然油的多元醇的羟值可以低于 约300mg KOH/g，优选为约50至约300，优选为约60至约200。在一种实 施方式中，羟值低于约100。

以下实施例的NOBP 1是基于大豆油的多元醇的实例，所述基于大豆油 的多元醇根据题为“High resilience foams”的WO/2008/144224的NOPO-1的 实施例制备。单体是羟基甲基化的大豆脂肪酸甲酯，引发剂是625分子量聚 (环氧乙烷)三醇，其中单体与引发剂的使用比率为4.1:1。多元醇的羟值为89。

聚(环氧丙烷)多元醇(PO-多元醇)：

如本申请使用，术语"聚(环氧丙烷)多元醇"是由环氧丙烷或其组合形成 的多元醇，并且其不具有：(1)得自植物或动物油的分子的部分；或(2)在其 主链中或作为封端取代基中的除环氧丙烷单元外的环氧烷烃单元。聚(环氧 丙烷)多元醇可以通过已知方法例如通过适当的起始剂分子的烷氧基化制 备。这样的方法通常包括使引发剂例如水、丙二醇、甘油、山梨糖醇或其共 混物与环氧丙烷在催化剂的存在下反应。VORANOL^TM 3022J是适宜的聚(环 氧丙烷)多元醇的实例。该多元醇是具有标称3000分子量(1000当量)的聚(环 氧丙烷)多元醇，其购自Dow Chemical Company。

聚(环氧丙烷)多元醇在多元醇组合物中的含量如期望地足够高，从而为 泡沫体提供阻燃性质。因此，在一些实施方式中，泡沫体在英国标准5852 部分2(Crib 5)、加利福尼亚技术公告133((Cal 133))、和美国安全标准MVSS 302中的一种或多种下被分类为阻燃的(其中使用或未使用另外的阻燃剂)。

聚(环氧丙烷)多元醇在多元醇组合物中的含量的下限值可以变化。在一 些实施方式中，其不小于(优选为大于)90wt%，基于组合物中多元醇的总重 量。在一些实施方式中，泡沫体由多元醇组合物制得，该多元醇组合物包括 不少于91wt%、不少于92wt%、不少于93wt%或不少于95wt%的聚(环氧 丙烷)多元醇，基于组合物中多元醇的总重量。

聚(环氧丙烷)多元醇的当量期望地为至多1200Da。这包括当量为至多 1000Da的聚(环氧丙烷)多元醇。当量等于分子的数均分子量除以羟基、伯 胺和仲胺基团的总数。

多异氰酸酯：

用于本发明泡沫体的制剂的有机多异氰酸酯可以是聚合的多异氰酸酯， 芳族异氰酸酯，脂环族异氰酸酯，或脂族异氰酸酯。示例性的多异氰酸酯包 括间苯二异氰酸酯、甲苯-2-4-二异氰酸酯、甲苯-2-6-二异氰酸酯、六亚甲基 -1,6-二异氰酸酯、四亚甲基-1,4-二异氰酸酯、环己烷-1,4-二异氰酸酯、六氢 甲苯二异氰酸酯、萘-1,5-二异氰酸酯、甲氧基苯基-2,4-二异氰酸酯、二苯基 甲烷-4,4′-二异氰酸酯、4,4′-联苯二异氰酸酯、3,3′-二甲氧基-4,4′-联苯二异氰 酸酯、3,3′-二甲基-4-4′-联苯二异氰酸酯、3,3′-二甲基二苯基甲烷-4,4′-二异氰 酸酯、4,4′,4″-三苯基甲烷三异氰酸酯、聚亚甲基聚苯基异氰酸酯(PMDI)、甲 苯-2,4,6-三异氰酸酯和4,4′-二甲基二苯基甲烷-2,2′,5,5′-四异氰酸酯。优选地， 多异氰酸酯是二苯基甲烷-4,4′-二异氰酸酯、二苯基甲烷-2,4′-二异氰酸酯、 PMDI、甲苯-2-4-二异氰酸酯、甲苯-2-6-二异氰酸酯或其混合物。二苯基甲 烷-4,4′-二异氰酸酯、二苯基甲烷-2,4′-二异氰酸酯及其混合物一般称为MDI。 甲苯-2-4-二异氰酸酯、甲苯-2-6-二异氰酸酯及其混合物一般称为TDI。 Voranate T-80是可商购的甲苯二异氰酸酯(80重量%的2,4-甲苯二异氰酸酯 和20重量%的2,6-甲苯二异氰酸酯)的实例，其购自Dow Chemical Company。

用于制备本发明聚氨酯泡沫体的多异氰酸酯的含量可以表示为异氰酸 酯指数，即反应混合物中NCO基团与异氰酸酯反应性基团(包括如果用作发 泡剂的水提供的那些)的比率乘以100倍。在本发明泡沫体的生产中，异氰 酸酯指数可以为，例如，约50至150，特别为约95至115。

泡沫体制剂的其它组分：

多异氰酸酯和多元醇组合物的多元醇的反应在发泡剂的存在下进行。适 宜的发泡剂包括物理发泡剂例如各种低沸点氯氟烃、氟烃、烃等。具有低或 零全球变暖和臭氧耗损潜能的氟烃和烃在物理发泡剂中是优选的。也可使用 聚氨酯-形成反应的条件下分解或反应的化学发泡剂。常用的化学发泡剂是 水，其与异氰酸酯基团反应，释放二氧化碳并形成脲连接基。在一些实施方 式中，水用作唯一的发泡剂，在该情况下每100重量份的多元醇通常使用1 至7重量份的水，特别是2至6重量份的水。也可以使用水和物理发泡剂的 组合。而且，气体例如二氧化碳、空气、氮气或氩气可以用作发泡法中的发 泡剂。

表面活性剂也用于生产泡沫体。通常用于制备聚氨酯泡沫体的多种有机 硅表面活性剂可以用于制备本发明泡沫体。这样的有机硅表面活性剂的实例 可以商业名称Tegostab^TM(Th.Goldschmidt and Co.)、Niax^TM(GE OSi有机硅) 和Dabco^TM(Air Products and Chemicals，Inc.)商购。例如，Dabco DC 5160 是购自Air Products and Chemicals，Inc的适宜的硅表面活性剂。表面活性剂 的用量可以根据具体应用和使用的表面活性剂稍微变化，但是通常可以为例 如0.1至6重量份每100重量份的多元醇。

用于制备泡沫体的制剂也将包括至少一种催化剂。催化剂催化多元醇- 异氰酸酯(凝胶)反应，水-异氰酸酯(发泡)反应(当水用作发泡剂时)，或者同 时催化两者。在制备水-发泡的泡沫体时，通常使用至少一种利于发泡反应 的催化剂和至少一种利于凝胶反应的其它催化剂的混合物。

用于催化凝胶反应的基于锡的催化剂(即，有机锡催化剂)应该以充分高 的量使用以避免泡沫体中形成分裂，但是同时也应该以充分低的量使用以得 到没有显著泡沫体收缩的开孔结构。在一些实施方式中，基于锡的催化剂的 用量为至多0.25重量份每100重量份的多元醇(pphp)。这包括其中基于锡的 催化剂的用量为至多0.2pphp的实施方式并且还包括其中基于锡的催化剂 的用量为至多0.18pphp的实施方式。例如，在一些实施方式中，基于锡的 催化剂的用量为0.12至0.21pphp。

基于锡的催化剂的实例是氯化锡、氯化亚锡、辛酸亚锡、油酸亚锡、二 月桂酸二甲基锡、二月桂酸二丁基锡、式SnR_n(OR)_4-n的其它有机锡化合物， 其中R是烷基或芳基，n为0-2等。有机锡催化剂可以与一种或多种叔胺催 化剂联合使用。可从商业上购买到的有用的有机锡催化剂包括Dabco^TM T-9 和T-95催化剂(都为辛酸亚锡组合物，购自Air Products and Chemicals，Inc.)。

已知多种物质可以催化聚氨酯-形成反应，包括叔胺、叔膦、各种金属 螯合剂、酸的金属盐、强碱、各种金属醇盐和酚盐以及有机酸的金属盐。叔 胺催化剂的实例包括：三甲胺、三乙胺、N-甲基吗啉、N-乙基吗啉、N,N- 二甲基苄胺、N,N-二甲基乙醇胺、N,N,N′,N′-四甲基-1,4-丁二胺、N,N-二甲 基哌嗪、1,4-重氮双环-2,2,2-辛烷、二(二甲基氨基乙基)醚、三亚乙基二胺和 二甲基烷基胺，其中烷基基团包含4至18个碳原子。可以使用这些叔胺催 化剂的混合物。适宜的可商购的催化剂的实例包括Niax^TM A-1(二(二甲基氨 基乙基)醚在丙二醇中，购自GE OSi Silicones)、Niax^TM B9(N,N-二甲基哌嗪 和N-N-二甲基十六胺在聚环氧烷烃多元醇中，购自GE OSi Silicones)、 Dabco^TM 8264(二(二甲基氨基乙基)醚、三亚乙基二胺和二甲基羟基乙基胺的 混合物在一缩丙二醇中，购自Air Products and Chemicals，Inc.)、和Dabco^TM  33LV(三亚乙基二胺在一缩丙二醇中，购自Air Products and Chemicals，Inc.)、 Dabco^TM BLV(Dabco^TM BL 11(二(二甲基氨基乙基)醚和Dabco^TM 33LV的共混 物)、Niax^TM A-400(专利的在水以及专利羟基化合物中的叔胺/羧酸盐和二(二 甲基氨基乙基)醚，购自GE OSi Silicones)；Niax^TM A-300(专利的在水中的叔 胺/羧酸盐和三亚乙基二胺，购自GE OSi Specialties Co.)；Polycat^TM 58(专利 胺催化剂，购自Air Products and Chemicals，Inc.)、Polycat^TM 5(五甲基二亚 乙基三胺，购自Air Products and Chemicals，Inc.)和Polycat^TM 8(N,N-二甲基 环己胺，购自Air Products and Chemicals，Inc.)。这样的催化剂通常以小含 量使用，例如，每种催化剂的用量为约0.0015重量%至约5重量%的多元醇。

任选的组分：

除了上述组分之外，用于制备泡沫体的制剂可以包含各种其它任选的成 分例如开孔剂(cell openers)；填料例如碳酸钙；颜料和/或着色剂例如二氧化 钛、氧化铁、氧化铬、偶氮/重氮染料、酞菁、二嗪和炭黑；增强剂例如纤 维玻璃、碳纤维、玻璃片、云母、滑石等；生物灭杀剂；防腐剂；抗氧化剂； 阻燃剂；等。

实施例

该实施例说明使用基于天然油的多元醇以扩展由聚(环氧丙烷)多元醇制 得的聚氨酯泡沫体的加工窗口。表1显示用于制备四种聚氨酯泡沫体的制 剂。在第一泡沫体中，是不使用任何基于天然油的多元醇制备的相应不含 NOBP的泡沫体。

表1.聚氨酯泡沫体制剂。

VORANOL^TM 3022J是具有标称3000分子量的聚(环氧丙烷)多元醇，其 购自Dow Chemical Company。NOBP 1是基于大豆油的多元醇的实例，该基 于大豆油的多元醇是根据题为“High resilience foams”的WO/2008/144224的 实施例NOPO-1制备的。水用作发泡剂。Dabco^TM BLV(Dabco^TM BL11(二(二 甲基氨基乙基)醚)和Dabco^TM 33LV的共混物)。Dabco DC 5160是购自Air  Products and Chemicals，Inc的硅表面活性剂。Dabco^TM T-9是购自Air Products  and Chemicals，Inc的辛酸亚锡催化剂。Voranate T-80是购自Dow Chemical  Company的甲苯二异氰酸酯(80重量%的2,4-甲苯二异氰酸酯和20重量%的 2,6-甲苯二异氰酸酯)。

重量为约1kg的泡沫体通过将除锡催化剂和异氰酸酯以外的所有组分 在混合机中以1800rpm混合10秒制备。然后添加锡催化剂，然后以1800rpm 在另外的混合阶段混合10秒。最后，添加异氰酸酯，并以2400rpm混合3 秒。然后将混合物倒入16英寸x 16英寸x 14英寸盒中并使其上升。记录完 全上升和放出时间。

测量每种泡沫体的空气流速与基于锡的催化剂含量的关系，结果如图1 所示。如该图中所示，当以适当量使用时，与相应不含NOBP的泡沫体相比， 基于天然油的多元醇得到的泡沫体具有扩展至较低的催化剂含量的加工窗 口、增加的空气流速，或者同时具有两者。

本申请所有提及的元素周期表是指由CRC Press，Inc.于2003出版并享 有版权的元素周期表。同样，任何提及的族应该为在使用编号族的IUPAC 系统的这个元素周期表中所反映的族。除非指出，从上下文暗示或现有技术 惯例，所有的份和百分比均基于重量，而且所有的测试方法是与本申请的提 交日期同步的。针对美国专利实践的目的，任何涉及的专利、专利申请或公 开的内容在此全部引入作为参考(或其等价的US同族也引入作为参考)，特 别是关于本领域中的合成技术、产品和加工设计、定义(不与本申请具体提 供的任何定义不一致)和常识的披露。

数值范围包括以1个单位增加的从下限值到上限值的所有数值并且包 括上限值和下限值，条件是在任意较低值与任意较高值之间存在至少2个单 位的间隔。例如，如果记载组分、物理或其它性质是100至1,000，意味着 明确地列举了所有的单个数值，如100、101、102等，以及所有的子范围， 如100至144、155至170、197至200等。对于包含小于1的数值或者包含 大于1的分数(例如1.1、1.5等)的范围，适当时将1个单位看作0.0001、0.001、 0.01或0.1。对于包含小于10(例如1至5)的个位数的范围，通常将1个单位 看作0.1。这些仅仅是具体所意指的内容的示例，并且所列举的最低值与最 高值之间的数值的所有可能组合都被认为清楚记载在本申请中。

除非说明，否则术语“或”指列出的单独成员或其任何组合。

定义：

“聚合物”表示通过使单体(不管是相同类型还是不同类型)聚合制备的聚 合物化合物。一般性术语聚合物因此包括术语均聚物(通常用来指仅由一种 类型的单体制备的聚合物)，并且也包括术语互聚物。"互聚物"表示通过至少 两种不同的单体的聚合制备的聚合物。该一般性术语包括共聚物(通常用来 指由两种不同类型的单体制备的聚合物)、和由多于两种不同类型的单体制 备的聚合物(例如，三元共聚物、四元共聚物等)。

“组合物”、“制剂”等术语表示两种或更多种组分的混合物或共混物。在 制造预浸料或其它制造制品的物质的混合物或共混物的上下文中，组合物包 括混合物的所有组分。

术语“包括”及其派生词不排除任何附加组分、步骤或过程的存在，而不 管本申请是否披露过它们。为消除任何疑问，除非说明，否则所有本申请要 求的使用术语“包括”的方法或组合物可以包括任何附加的步骤、设备、添加 剂、辅料、或化合物(不管是否为聚合的)。相反，除了对于操作性能不必要 的那些，术语“基本上由…组成”将任何其它组分、步骤或过程排除在任何以 下叙述的范围之外。术语“由…组成”不包括未特别描述或列出的组分、步骤 或过程。除非说明，否则术语“或”指列出的单独成员或其任何组合。

尽管已经通过前述描述、附图和实施例以相当多的详情描述了本发明， 但是该详述仅针对说明的目的。在不背离本发明精神和范围的情况下，本领 域技术人员可以进行很多变型和修改，本发明的精神和范围由所附权利要求 描述。