亲水的聚氨酯泡沫体的制作方法
【专利说明】亲水的聚氨酯泡沬体
[0001] 相关专利申请的交叉参考
[0002] 本国际专利申请依赖于2012年4月13日提交的美国专利申请序列号61/623, 844 的优先权，其内容在此通过参考引入。
技术领域
[0003] 本发明涉及聚氨酯泡沫体。更具体地，本发明涉及亲水的聚醚聚氨酯泡沫体，它显 示出快速流体吸收的特性。
【背景技术】
[0004] 常规的聚醚和聚酯聚氨酯泡沫体是疏水的。这意味着这些泡沫体没有快速地吸水 (若吸水的话）。
[0005] 对于本领域技术人员来说，应当明显的是聚醚和聚酯聚氨酯泡沫体的某些应用要 求该泡沫体显示出亲水性能。当材料"亲水"时，这意味着该材料对水和其他流体具有亲和 性。
[0006] 在现有技术中，已知借助两段"预聚物"法来制备亲水聚氨酯泡沫体，其中混合亲 水的预聚物异氰酸酯端基，然后使之与水反应。
[0007] 这些方法公开于美国专利Nos. 3, 861，993和3, 889, 417中，这两篇的内容在此通 过参考引入。
[0008] 美国专利No. 3, 861，993 (下文993专利"）描述了与非网状的亲水交联聚氨酯 泡沫体组合布置的由网状的亲水交联聚氨酯泡沫体形成的复合泡沫体百洁布（scouring pad)。（'993专利的摘要。）'993专利描述了可通过用多异氰酸酯封端聚氧亚乙基多元醇， 使得该封端产物具有大于2的反应官能度，从而制备网状的亲水泡沫体。（' 993专利的第1 栏第62-65行。）该含水组分可以是水，水乳液，或水可溶的材料置于其内的水溶液。（'993 专利的第7栏第58-60行。）通过在发泡剂和特定的表面活性剂存在下，进行发泡反应，从 而实现泡沫体的网状。（'993专利的第4栏第7-10行。）
[0009] 美国专利No. 3, 889, 417 (下文〃' 417专利〃）描述了制备园艺泡沫结构体的方法。 具体地，' 417专利描述了通过使异氰酸酯封端的聚氧亚乙基多元醇反应物与大量的含水反 应物反应，制备亲水聚氨酯泡沫体片材。（'427专利的摘要。）
[0010] 独立地已知在两步法中使用MDI(〃亚甲基二苯基二异氰酸酯〃）预聚物与水相，生 产聚氨酯泡沫体。
[0011] 美国专利Nos. 4, 365, 025和4, 384, 051描述了这一两步法，在此通过参考将它们 引入。
[0012] 美国专利No. 4, 365, 025 (下文〃' 025专利〃）描述了一种由含异氰酸酯的预聚物 制造的挠性聚氨酯泡沫体，其中该异氰酸酯是二苯甲烷二异氰酸酯（"MDI")和聚合形式的 MDI的混合物。（'025专利的摘要。）通过使水与该预聚物和阻燃剂材料反应，生产泡沫体， 从而生产阻燃剂泡沫体。（'025专利的摘要。）
[0013] 美国专利No. 4, 384, 051 (下文〃' 051专利〃）描述了基于MDI的挠性聚氨酯泡沫 体。通过一起混合水相，表面活性剂，和树脂相，生产泡沫体，所述树脂相包括由聚（氧基 C2-4亚烷基）二醇衍生的预聚物，和官能度大于2. 0的含有MDI的异氰酸酯产物。（'051 专利的摘要。）可由MDI和含异氰酸酯的MDI衍生物的混合物和每摩尔具有3或4个羟基 当量且分子量为至少500的聚合的聚（氧基C2-4亚烷基）多元醇交联剂制造含MDI的异 氰酸酯产物。（'051专利的摘要。）
[0014] 感兴趣的其他专利包括美国专利Nos. 5, 650, 450, 6, 034, 149,和7, 022, 746,所有 这些专利的内容在此通过参考引入。
[0015] 美国专利No. 5, 650, 450 (下文〃'450专利〃）描述了由MDI-基或聚合的MDI-基 异氰酸酯封端的预聚物与含水组分，例如水，和具有聚醚部分的硅氧烷二醇共聚物液体表 面活性剂的反应产物形成的亲水聚氨酯泡沫体。（'450专利的摘要。）亲水泡沫体的表面 在小于30秒内，优选立即（小于1秒）润湿或吸收水滴（' 450专利的摘要。）
[0016] 美国专利No. 6, 034, 149 (下文〃 149专利〃）描述了一种亲水的聚氨酯泡沫体，它 在高于其玻璃化转变温度下和在环境压力下，在不存在适合于生成压缩状态的力的情况 下，处于压缩状态下。（'149专利的摘要。）具体地，所描述的泡沫体保持压缩状态，尽管在 它们的玻璃化转变温度以上。（' 149专利的第1栏第47-48行。）该泡沫体保持其芯吸，吸 收和保留性能，尽管处于压缩状态下。（' 149专利的第1栏第49-51行。）通过使过量的多 异氰酸酯（例如MDI)与聚醚多元醇和水反应，制备泡沫体。（' 149专利的第1栏第57-67 行。）
[0017] 美国专利No. 7, 022, 746 (下文〃' 746专利〃）描述了粘弹性聚氨酯。该粘弹性泡 沫体以下述反应体系为基础，所述反应体系包括单体多异氰酸酯组合物，多元醇的特定混 合物，和特定的添加剂包。（'746专利的摘要。）
[0018] 除了 MDI以外，也可使用TDI (〃甲苯二异氰酸酯〃）用来制造聚氨酯泡沫体。一般 来说，TDI比MDI更加频繁地使用。而且，已知MDI比TDI更加安全，因为MDI不被视为危 险化学品。而且，由于MDI不被视为危险化学品，因此对于医疗应用来说，它被视为更好。
[0019] 不管使用MDI还是TDI，二者均常规地依赖于制造聚氨酯泡沫体的两段法。关于这 一两段制造工艺，MDI和TDI二者均依赖于"预聚物"段。对于本领域技术人员来说，应当显 然的是，在第一步中制备预聚物。在第二步中，生产聚氨酯泡沫体。
[0020] 尽管这些常规的方法适合于制备亲水聚氨酯泡沫体，但仍需要更加简单且更加合 算地制造的亲水聚氨酯泡沫体。而且，仍然需要以更加简单和更加合算的方式制造亲水聚 氨酯泡沫体的方法。
【发明内容】
[0021] 本发明解决了与现有技术有关的一个或更多个难题。
[0022] 如上所述，借助两段法生产常规的亲水聚氨酯泡沫体。借助仅仅包括单一阶段或 步骤的一步法（one-shot process)，形成不了常规的亲水聚氨醋泡沫体。常规的制造技术 牵涉两步或更多步。
[0023] 作为一个方面，本发明提供制造亲水聚氨酯泡沫体的方法，该方法牵涉仅仅一步 方法。
[0024] 本发明还提供通过一步法制造的聚氨酯泡沫体，其中该泡沫体尤其显示出快速芯 吸的特性。
[0025] 在一个预期的实施方案中，本发明提供制造亲水聚氨酯泡沫体的方法，该方法包 括提供亚甲基二苯基二异氰酸酯，混合聚醚多元醇与该亚甲基二苯基二异氰酸酯，和允许 该亚甲基二苯基二异氰酸酯和聚醚多元醇形成亲水的聚氨酯泡沫体。亲水的聚氨酯泡沫体 具有约30-lOOwt %的环氧乙烷含量。在一步法中混合亚甲基二苯基二异氰酸酯和多元醇。 该亲水聚氨酯泡沫体在小于约30秒的时间段内吸收水。
[0026] 在另一预期的实施方案中，环氧乙烷的含量为约50-100wt%。
[0027] 在又一实施方案中，环氧乙烷的含量为约70-100wt%。
[0028] 还考虑（contemplate)环氧乙烧的含量为约80-100wt%。
[0029] 进一步的实施方案考虑环氧乙烷的含量为约90-100wt%。
[0030] 关于吸水的时间段，考虑该时间段小于约20秒。
[0031] 在另一实施方案中，考虑该时间段小于约2秒。
[0032] 仍然进一步地，考虑该时间段小于约1秒。
[0033] 在另一实施方案中，考虑该方法排除使用任何金属催化剂。
[0034] 本发明的另一实施方案考虑添加反应性类型的胺催化剂到亚甲基二苯基二异氰 酸酯和多元醇中。
[0035] 本发明还考虑含亚甲基二苯基二异氰酸酯和聚醚多元醇的亲水聚氨酯泡沫体，其 中该亲水聚氨酯泡沫体的环氧乙烷含量为约30-lOOwt%。在一段法中混合亚甲基二苯基二 异氰酸酯和多元醇，和该亲水聚氨酯泡沫体在小于约30秒的时间段内吸收水。
[0036] 在各种预期的实施方案中，环氧乙烷的含量为约50-100wt%，约70-100wt%，约 80-100wt %，和约 90-100wt %。
[0037] 关于泡沫体，考虑吸水时间段为小于约20秒，小于约2秒，和小于约1秒。
[0038] 可在没有使用任何金属催化剂的情况下制造泡沫体。
[0039] 可通过添加反应性类型的胺催化剂到亚甲基二苯基二异氰酸酯和多元醇中，制造 泡沫体。
[0040] 根据以下提供的讨论，将使得本发明的进一步的优点显而易见。
【附图说明】
[0041] 在没有依赖于任何附图的情况下，描述了本发明。
【具体实施方式】
[0042] 现结合生产亲水聚氨酯泡沫体的方法和由其生产的亲水聚氨酯泡沫体，描述本发 明。在随后的本发明的讨论中，尽管可聚焦在本发明方法和/或泡沫体材料的一个方面上， 但该讨论拟同等地应用到制造泡沫体的方法和泡沫体本身这二者上。
[0043] 注意，至少在一个实施方案中，本发明的亲水聚氨酯泡沫体要理解为开孔泡沫体。 然而，除了开孔泡沫体以外，本发明打算涵盖闭孔泡沫体。而且，本发明还涵