发泡组成物与发泡材料的形成方法

摘要

本发明提供一种发泡组成物，包括：100重量份的环状碳酸酯基的化合物与发泡剂，其中发泡剂包含：3至13重量份的氨基甲酸盐；以及15至65重量份的氨基化合物。本发明还提供一种发泡材料的形成方法，包括：混合100重量份的环状碳酸酯基的化合物与发泡剂以形成发泡组成物，其中发泡剂包含3至13重量份的氨基甲酸盐与15至65重量份的氨基化合物；以及加热发泡组成物到100℃至170℃，使氨基甲酸盐分解成二氧化碳与氨基化合物，且氨基化合物与环状碳酸酯基的化合物反应以形成发泡材料。本发明的发泡组成物不含卤素与异氰酸酯，符合环保与低毒性的需求。

说明书

技术领域

本揭露关于发泡材料，更特别关于形成发泡材料的发泡组成物。

背景技术

发泡材料具有相当广泛的应用，其中由于聚氨酯发泡材料具有优良耐化性、抗溶剂性、抗磨性等，使其在生活上或工业上的应用相当广泛，特别在家具、床具、运输、冷藏建筑、隔热等。由全球各种聚氨酯应用领域及产品分布比例来看，轻质发泡产品占所有聚氨酯市场约六成半，市场需求量十分惊人。一般发泡制程所使用发泡剂是指能在塑料中形成泡孔结构，即制造泡沫结构而添加的一类助剂。它们能在某些条件下产生大量气体，形成连续或不连续气孔(即开孔或闭孔)的多孔结构材料。

目前常用的异氰酸酯类发泡组成物具有毒性，因此亟需新的发泡组成物取代异氰酸酯在发泡材料上的应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新的发泡组成物，从而避免使用异氰酸酯的毒性。

本揭露一实施例提供的发泡组成物，包括：100重量份的环状碳酸酯基的化合物与发泡剂。发泡剂包含：3至13重量份的氨基甲酸盐；以及15至65重量份的氨基化合物。

本揭露一实施例提供的发泡材料的形成方法，包括：混合100重量份的环状碳酸酯基的化合物与发泡剂，以形成发泡组成物，其中发泡剂包括3至13重量份的氨基甲酸盐、与15至65重量份的氨基化合物；以及加热发泡组成物到100℃至170℃，使氨基甲酸盐分解成二氧化碳与氨基化合物，且氨基化合物与环状碳酸酯基的化合物反应以形成发泡材料。

与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明的发泡组成物采用氨基甲酸盐来提供二氧化碳(以作为发泡剂)，并与环状碳酸酯基进行开环反应，因此该发泡组成物不含卤素与异氰酸酯，符合环保与低毒性的需求。

具体实施方式

本揭露一实施例提供的发泡组成物，包括：100重量份的环状碳酸酯基的化合物和发泡剂，其中发泡剂包含：3至13重量份的氨基甲酸盐、与15至65重量份的氨基化合物。若氨基甲酸盐的比例过低，则发泡效果不足。若氨基甲酸盐的比例过高，则易塌陷且沾粘。若氨基化合物的比例过低，则沾粘。若氨基化合物的比例过高，则亦会沾粘。在一些实施例中，环状碳酸酯基的化合物包括脂肪族环状碳酸酯基的化合物、脂环族环状碳酸酯基的化合物、芳族环状碳酸酯基的化合物或上述的组合。

举例来说，环状碳酸酯基的化合物其结构可为

在一些实施例中，环状碳酸酯基的化合物可为1,4-丁二醇缩水甘油醚环碳酸酯(BDCE)、二缩水甘油基间苯二酚醚环碳酸酯(RDCE)、双酚A二醇缩水甘油醚环碳酸酯(DABCE)、聚丙二醇二缩水甘油醚环碳酸酯(PPGDCE)、环己烷-1,2二羧酸二缩水甘油酯环碳酸酯(DCCDC)、1,4-环己烷二甲醇二缩水甘油醚环碳酸酯(CDCE)、三羟甲基丙烷三缩水甘油醚环碳酸酯(PE300C)，其Mn＝250至10000、环氧大豆油环碳酸酯(CSBO)或上述的组合。

在一些实施例中，氨基甲酸盐是由氨基化合物与二氧化碳反应而成，其结构为

在一些实施例中，发泡组成物更包括0.1至10重量份的环氧化合物，其结构可为

举例来说，环氧化合物包括:1,4-丁二醇缩水甘油醚(1,4-Butanedioldiglycidyl ether，BDGE)、二缩水甘油基间苯二酚醚(Resorcinol diglycidyl ether，RDGE)、双酚A二醇缩水甘油醚(Bisphenol A diglycidyl ether，DABGE)、聚丙二醇二缩水甘油醚(Polypropylene glycol diglycidyl ether，PPGDGE)、环己烷-1,2二羧酸二缩水甘油酯(Diglycidyl 1,2-cyclohexanedicarboxylate，DGCDC)、1,4-环己烷二甲醇二缩水甘油醚(1,4-cycloexanedimethanol diglycidylether，CDGE)、三羟甲基丙烷三缩水甘油醚(Trimethylolpropane triglycidyl ether，PE300)、环氧大豆油(Epoxidized soybeanoil，ESBO)或上述的组合。

在一些实施例中，发泡组成物更包括2至10重量份的填料，且填料包括中空微珠、蛭石或上述的组合，而微珠的材质可为塑料、陶瓷或玻璃。填料可以支撑发泡体防止塌陷。若填料的用量过高，则发泡密度过高。

本揭露一实施例提供的发泡材料的形成方法，包括：混合100重量份的环状碳酸酯基的化合物与发泡剂以形成发泡组成物。发泡剂包含3至13重量份的氨基甲酸盐、与15至65重量份的氨基化合物。发泡组成物的组成与比例如前述，在此不详述。

接着加热发泡组成物到100℃至170℃，使氨基甲酸盐分解成二氧化碳与氨基化合物，且氨基化合物与环状碳酸酯基的化合物反应以形成发泡材料。若加热发泡组成物的温度过低，则氨基甲酸盐不会分解成二氧化碳与氨基化合物，因此不具发泡效果。若加热发泡组成物的温度过高，则发泡产物将严重破泡。

综上所述，上述的氨基甲酸盐可提供二氧化碳(以作为发泡剂)，并与环状碳酸酯基进行开环反应。由于上述发泡组成物不含卤素与异氰酸酯，符合环保与低毒性的需求。

为让本揭露的上述内容和其他目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施例，作详细说明如下：

【实施例】

合成例1(CA-TETA)

取TETA(150g)置于2升夹套式玻璃反应器，以机械搅拌反应液并且利用喷雾器通入二氧化碳(20Kg/cm

合成例2(CA-PEI300)

取PEI300(150g)置于2升夹套式玻璃反应器，以机械搅拌反应液并且利用喷雾器通入二氧化碳(20Kg/cm

合成例3(CA-TMD)

取TMD(150g)置于2升夹套式玻璃反应器，以机械搅拌反应液并且利用喷雾器通入二氧化碳(20Kg/cm

合成例4(CA-BAC)

取BAC(150g)置于2升夹套式玻璃反应器，以机械搅拌反应液并且利用喷雾器通入二氧化碳(20Kg/cm

合成例5(CA-mXDA)

取mXDA(150g)置于2升夹套式玻璃反应器，以机械搅拌反应液并且利用喷雾器通入二氧化碳(20Kg/cm

合成例6(CSBO)

取环氧大豆油(Epoxidized soybean oil，150g)及触媒TBAB(Tetrabutylammonium bromide，1.5g，2wt％)置于反应槽中，通入CO

实施例1

取CSBO(100重量份)与CA-TETA(36.4重量份，其含16.86％的氨基甲酸盐，即6.1重量份的氨基甲酸盐与30.3重量份的TETA)搅拌混合均匀后，置于130℃烘箱内20分钟后取出，产物的性质如下：密度107Kg/m

实施例2

取CSBO(100重量份)、CA-TETA(36.4重量份，其含16.86％的氨基甲酸盐，即6.1重量份的氨基甲酸盐与30.3重量份的TETA)、与填料031DU40(购自AkzoNobel，CSBO与CA-TETA的总重的5％)搅拌混合均匀后，置于130℃烘箱内30分钟后取出，产物的性质如下：密度103Kg/m

实施例3

取CSBO(100重量份)、CA-TETA(36.4重量份，其含16.86％的氨基甲酸盐，即6.1重量份的氨基甲酸盐与30.3重量份的TETA)、与填料031DU40(购自AkzoNobel，CSBO与CA-TETA的总重的5％)搅拌混合均匀后，置于150℃烘箱内30分钟后取出，产物的性质如下：密度95Kg/m

实施例4

取CSBO(100重量份)、CA-TETA(36.9重量份，其含16.86％的氨基甲酸盐，即6.2重量份的氨基甲酸盐与30.7重量份的TETA)、环氧树脂BDGE(1.8重量份)、填料031DU40(购自AkzoNobel，CSBO、CA-TETA、与BDGE的总重的5％)搅拌混合均匀后，置于130℃烘箱内30分钟后取出，产物的性质如下：密度122Kg/m

实施例5

取CSBO(100重量份)、CA-TETA(37.8重量份，其含16.86％的氨基甲酸盐，即6.4重量份的氨基甲酸盐与31.4重量份的TETA)、环氧树脂BDGE(3.7重量份)、填料031DU40(购自AkzoNobel，CSBO、CA-TETA、与BDGE的总重的5％)搅拌混合均匀后，置于130℃烘箱内30分钟后取出，产物的性质如下：密度114Kg/m

实施例6

取CSBO(100重量份)、CA-TETA(36.8重量份，其含16.86％的氨基甲酸盐，即6.2重量份的氨基甲酸盐与30.6重量份的TETA)、环氧树脂RDGE(2.1重量份)、填料031DU40(购自AkzoNobel，CSBO、CA-TETA、与RDGE的总重的5％)搅拌混合均匀后，置于130℃烘箱内30分钟后取出，产物的性质如下：密度106Kg/m

实施例7

取CSBO(100重量份)、CA-TETA(37.6重量份，其含16.86％的氨基甲酸盐，即6.3重量份的氨基甲酸盐与31.3重量份的TETA)、环氧树脂RDGE(4.3重量份)、填料031DU40(购自AkzoNobel，CSBO、CA-TETA、与RDGE的总重的5％)搅拌混合均匀后，置于130℃烘箱内30分钟后取出，产物的性质如下：密度97Kg/m

实施例8

取CSBO(100重量份)、CA-TETA(36.8重量份，其含16.86％的氨基甲酸盐，即6.2重量份的氨基甲酸盐与30.6重量份的TETA)、环氧树脂DABGE(3.2重量份)、填料031DU40(购自AkzoNobel，CSBO、CA-TETA、与DABGE的总重的5％)搅拌混合均匀后，置于130℃烘箱内30分钟后取出，产物的性质如下：密度96Kg/m

实施例9

取CSBO(100重量份)、CA-TETA(37.7重量份，其含16.86％的氨基甲酸盐，即6.4重量份的氨基甲酸盐与31.3重量份的TETA)、环氧树脂DABGE(6.6重量份)、填料031DU40(购自AkzoNobel，CSBO、CA-TETA、与DABGE的总重的5％)搅拌混合均匀后，置于130℃烘箱内30分钟后取出，产物的性质如下：密度101Kg/m

实施例10

取CSBO(100重量份)、CA-TETA(36.4重量份，其含16.86％的氨基甲酸盐，即6.1重量份的氨基甲酸盐与30.3重量份的TETA)、填料031DU40(购自AkzoNobel，CSBO与CA-TETA的总重的2.5％)、与填料920DU40(购自AkzoNobel，CSBO与CA-TETA的总重的2.5％)搅拌混合均匀后，置于150℃烘箱内30分钟后取出，产物的性质如下：密度82Kg/m

实施例11

取CSBO(100重量份)、CA-TETA(36.4重量份，其含16.86％的氨基甲酸盐，即6.1重量份的氨基甲酸盐与30.3重量份的TETA)、与填料920DU40(购自AkzoNobel，CSBO与CA-TETA的总重的2.5％)搅拌混合均匀后，置于150℃烘箱内30分钟后取出，产物的性质如下：密度157Kg/m

表1

由表1可知，添加环氧树脂(作为交联剂)有助提高发泡材料的拉伸强度及撕裂强度。

实施例12

取CSBO(100重量份)、CA-TETA(18.2重量份，其含16.86％的氨基甲酸盐，即3.1重量份的氨基甲酸盐与15.1重量份的TETA)、填料031DU40(购自AkzoNobel，CSBO与CA-TETA的总重的2.5％)、与填料920DU40(购自AkzoNobel，CSBO与CA-TETA的总重的2.5％)搅拌混合均匀后，置于150℃烘箱内60分钟后取出，产物的性质如下：密度92Kg/m

实施例13

取CSBO(100重量份)、CA-TETA(72.7重量份，其含16.86％的氨基甲酸盐，即12.2重量份的氨基甲酸盐与60.5重量份的TETA)、填料031DU40(购自AkzoNobel，CSBO与CA-TETA的总重的2.5％)、与填料920DU40(购自AkzoNobel，CSBO与CA-TETA的总重的2.5％)搅拌混合均匀后，置于150℃烘箱内60分钟后取出，产物的性质如下：密度80Kg/m

实施例14

取CSBO(100重量份)、CA-TETA(28.8重量份，其含16.86％的氨基甲酸盐，即4.8重量份的氨基甲酸盐与24.0重量份的TETA)、CA-TMD(7.6重量份，其含14.23wt％的氨基甲酸盐，即1.1重量份的氨基甲酸盐与6.5重量份的TMD)、填料031DU40(购自AkzoNobel，CSBO、CA-TETA、与CA-TMD的总重的2.5％)、与填料920DU40(购自AkzoNobel，CSBO、CA-TETA、与CA-TMD的总重的2.5％)搅拌混合均匀后，置于150℃烘箱内30分钟后取出，产物的性质如下：密度109Kg/m

实施例15

取CSBO(100重量份)、CA-TETA(28.9重量份，其含16.86％的氨基甲酸盐，即4.9重量份的氨基甲酸盐与24.0重量份的TETA)、CA-BAC(6.8重量份，其含12.67wt％的氨基甲酸盐，即0.8重量份的氨基甲酸盐与6.0重量份的BAC)、填料031DU40(购自AkzoNobel，CSBO、CA-TETA、与CA-BAC的总重的2.5％)、与填料920DU40(购自AkzoNobel，CSBO、CA-TETA、与CA-BAC的总重的2.5％)搅拌混合均匀后，置于150℃烘箱内30分钟后取出，产物的性质如下：密度112Kg/m

实施例16

取CSBO(100重量份)、CA-TETA(28.9重量份，其含16.86％的氨基甲酸盐，即4.9重量份的氨基甲酸盐与24.0重量份的TETA)、CA-PEI300(6.8重量份，其含9.78wt％的氨基甲酸盐，即0.7重量份的氨基甲酸盐与6.1重量份的PEI300)、填料031DU40(购自AkzoNobel，CSBO、CA-TETA、与CA-PEI300的总重的2.5％)、与填料920DU40(购自AkzoNobel，CSBO、CA-TETA、与CA-PEI300的总重的2.5％)搅拌混合均匀后，置于150℃烘箱内30分钟后取出，产物的性质如下：密度118Kg/m

实施例17

取CSBO(100重量份)、CA-TETA(28.8重量份，其含16.86％的氨基甲酸盐，即4.8重量份的氨基甲酸盐与24.0重量份的TETA)、CA-mXDA(8.2重量份，其含13.02％的氨基甲酸盐，即1.1重量份的氨基甲酸盐与7.1重量份的mXDA)、填料031DU40(购自AkzoNobel，CSBO、CA-TETA、与CA-mXDA的总重的2.5％)、与填料920DU40(购自AkzoNobel，CSBO、CA-TETA、与CA-mXDA的总重的2.5％)搅拌混合均匀后，置于150℃烘箱内30分钟后取出，产物的性质如下：密度120Kg/m

表2

由表2可知，调整发泡剂组成可提升发泡材抗拉强度并提高材料密度。

实施例18

取CDCE(100重量份)、CA-TETA(54.6重量份，其含16.86％的氨基甲酸盐，即9.2重量份的氨基甲酸盐与45.4重量份的TETA)、填料031DU40(购自AkzoNobel，CDCE、与CA-TETA的总重的2.5％)、与填料920DU40(购自AkzoNobel，CDCE、与CA-TETA的总重的2.5％)搅拌混合均匀后，置于150℃烘箱内30分钟后取出，产物的性质如下：密度139Kg/m

实施例19

取PE300C(100重量份)、CA-TETA(59.7重量份，其含16.86％的氨基甲酸盐，即10.1重量份的氨基甲酸盐与49.6重量份的TETA)、填料031DU40(购自AkzoNobel，PE300C、与CA-TETA的总重的2.5％)、与填料920DU40(购自AkzoNobel，PE300C、与CA-TETA的总重的2.5％)搅拌混合均匀后，置于150℃烘箱内30分钟后取出，产物的性质如下：密度142Kg/m

实施例20

取RDCE(100重量份)、CA-TETA(53.6重量份，其含16.86％的氨基甲酸盐，即9.0重量份的氨基甲酸盐与44.6重量份的TETA)、填料031DU40(购自AkzoNobel，RDCE、与CA-TETA的总重的2.5％)、与填料920DU40(购自AkzoNobel，RDCE、与CA-TETA的总重的2.5％)搅拌混合均匀后，置于150℃烘箱内30分钟后取出，产物的性质如下：密度138Kg/m

实施例21

取CSBO(100重量份)、CDCE(28.6重量份)、CA-TETA(50.3重量份，其含16.86％的氨基甲酸盐，即8.5重量份的氨基甲酸盐与41.8重量份的TETA)、填料031DU40(购自AkzoNobel，CSBO、CDCE、与CA-TETA的总重的2.5％)、与填料920DU40(购自AkzoNobel，CSBO、CDCE、与CA-TETA的总重的2.5％)搅拌混合均匀后，置于150℃烘箱内30分钟后取出，产物的性质如下：密度94Kg/m

实施例22

取CSBO(100重量份)、PE300C(36.1重量份)、CA-TETA(50.1重量份，其含16.86％的氨基甲酸盐，即8.4重量份的氨基甲酸盐与41.7重量份的TETA)、填料031DU40(购自AkzoNobel，CSBO、PE300C、与CA-TETA的总重的2.5％)、与填料920DU40(购自AkzoNobel，CSBO、PE300C、与CA-TETA的总重的2.5％)搅拌混合均匀后，置于150℃烘箱内30分钟后取出，产物的性质如下：密度93Kg/m

实施例23

取CSBO(100重量份)、RDCE(25.9重量份)、CA-TETA(50.2重量份，其含16.86％的氨基甲酸盐，即8.5重量份的氨基甲酸盐与41.7重量份的TETA)、填料031DU40(购自AkzoNobel，CSBO、RDCE、与CA-TETA的总重的2.5％)、与填料920DU40(购自AkzoNobel，CSBO、RDCE、与CA-TETA的总重的2.5％)搅拌混合均匀后，置于150℃烘箱内30分钟后取出，产物的性质如下：密度99Kg/m

表3

由表3可知，刚性结构的环状碳酸酯基的化合物(如CDCE、RDCE)的发泡材具较高拉伸强度，其偏硬性质适合作硬质发泡体比较例1

取CSBO(100重量份)、TETA(30.4重量份)、填料031DU40(购自AkzoNobel，CSBO与TETA的总重的2.5％)、与填料920DU40(购自AkzoNobel，CSBO、与TETA的总重的2.5％)搅拌混合均匀后，置于150℃烘箱内30分钟后取出，产物的性质如下：密度572Kg/m

比较例2

取CSBO(100重量份)、TETA(15.3重量份)、TMD(16.5)、填料031DU40(购自AkzoNobel，CSBO、TETA、与TMD的总重的2.5％)、与填料920DU40(购自AkzoNobel，CSBO、TETA、与TMD的总重的2.5％)搅拌混合均匀后，置于150℃烘箱内30分钟后取出，产物的性质如下：密度601Kg/m

表4

由表4可知，未使用氨基甲酸盐，无法获得低密度的发泡产物。

比较例3

取CSBO(100重量份)、CA-TETA(36.4重量份)、与填料031DU40(购自AkzoNobel，CSBO与CA-TETA的总重的5％)搅拌混合均匀后，置于100℃烘箱内30分钟后取出，产物的性质如下：密度860Kg/m

比较例4

取CSBO(100重量份)、CA-TETA(36.4重量份)、与填料031DU40(购自AkzoNobel，CSBO与CA-TETA的总重的5％)搅拌混合均匀后，置于170℃烘箱内30分钟后取出，产物的性质如下：密度320Kg/m

虽然本揭露已以数个较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本揭露，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本揭露的精神和范围内，当可作任意的更动与润饰，因此本揭露的保护范围当视后附的申请专利范围所界定者为准。