专利名称：具有改善性能指标的非石油基聚氨酯泡沫产品及制备方法
具有改善性能指标的非石油基聚氨酯泡沫产品及制备方法 相关专利申请的互相参引本申请要求2006年10月30日提交的题为"非石油基多元醇泡沫 产品"的第60/855153号美国临时申请的优先权，该临时申请全部内容 以引用的方式纳入本i兌明书。发明背景本发明涉及具有非石油基多元醇材料的开孔聚氨酯泡沫材料部件以 及制备包含所述开孔聚氨酯泡沫材料的产品的方法。本发明具体而言涉及 具有植物油基多元醇部分和石油化学品基多元醇部分的开孔聚氨酯泡沫 制剂，并涉及一种制备在座椅应用中作为胶垫材料的具有改善性能指标的 泡沫制品的方法。公知提供泡沫垫以使座椅乘坐者舒适，不管该座椅是一件家具、 一件 仪器还是一辆交通工具如一辆汽车。还公知由石油基聚氨酯材料来设计所 述胶垫泡沫的组成部分配方，其中所述石油基聚氨酯材料与其它产品反应 以制备相对软的泡沫垫产品。所述泡沫产品的配方可以设计为使其相对软 但具有支撑性从而为乘坐者提供相对高的舒适水平(即支撑、感觉和隔离 振动)。对于多种应用而言，长期以来持续存在一种需求，要求提供一种 软泡沫同时满足减小(隔绝)对乘坐者的振动的性能指标。还公知在汽车 座垫材料中提供一种更硬或刚性更强的泡沫——包括一种具有更高密度 的泡';^——以更好地减少(隔绝)路振与乘坐者(也称为动态舒适)。然 而，相对所述较软泡沫，所述刚性泡沫可能提供更少的"緩沖度，，和舒适 度(包括较差的压力分配，称为静态舒适)，特别是经过较长的时间时。已知由可再生资源如大豆油和其它植物油衍生出材料并将其利用在 泡沫配方设计过程中。然而，尽管长期以来具有这种认知，在座椅应用中 仍然缺少商业上可行的泡沫产品使用任何有意义量的植物基来源材料代 替石油基材料，这是因为如何制备满足所述座椅应用的性能指标和要求的 泡沫产品是未知的。因此，非常需要并且一直需要提供这样一种植物油基聚氨酯泡沫，其 在多种座椅应用中——包括特别是在汽车工业中——能满足座椅应用的8指标要求，特别是对于动态和静态舒适而言。此外，有利的是获得的植物 油基聚氨酯泡沫材料能满足并超过以下性能指标，该性能指标等于或高于 在所述座椅应用中所使用的现有石油基聚氨酯泡沫材料的性能指标。发明内容在一个示例性实施方案中，由以下物质的反应产物提供一种开孔聚氨酯泡沫材料 一种包括以每一百份多元醇5至30份的量存在于多元醇中 的植物油(大豆油)基多元醇的多元醇材料、 一种异氰酸酯、 一种发泡剂 和一种交联剂；其中该多元醇材料优选具有2. 3至2. 9的官能度——最优 选2. 7——以提供一种与单纯石油多元醇配方和单纯植物油多元醇配方 相比具有改善传递性的泡沫材料，所述泡沫材料尤其非常适用于座椅应用 例如在汽车座椅中。在一个示例性实施方案中，由以下物质的反应产物提供一种开孔聚氨酯泡沫材料 一种包括每一百份多元醇5至30份的植物油基多元醇的基 础多元醇(basepolyol)、 一种异氰酸酯、水、 一种表面活性剂和一种交 联剂，该基础多元醇具有2. 3至2. 9的官能度并且将山梨醇加入基础多元 醇中以形成官能度为2. 2至3. 8的共聚物多元醇从而形成一种具有改善传 递性的泡沫材料。一个示例性实施方案涉及一种聚氨酯泡沫材料的制剂，其包括至少相 当一部分的可用于汽车座椅组件的非石油基聚合物多元醇材料，并且与已 知的聚氨酯泡沫材料相比具有至少基本相当的性能指标。在一个实施方案 中，非石油基聚合物多元醇优选由天然、更易于可再生的来源制成，例如 植物油，包括但不限于大豆油。在一个实施方案中，泡沫材料含量的高于 约5%来自非石油基含量。更具体而言，在一个实施方案中，泡沫材料含 量的至少约15%来自非石油基聚合物含量。更具体而言，在另一个实施方 案中，泡沫材料含量的至少约20%来自非石油基聚合物含量。一个示例性实施方案涉及一种用于制备泡沫材料的聚合物，所述泡沫 材料使用包含非石油基聚合物材料的基础多元醇材料开发。更具体而言， 基础多元醇包括由大豆油衍生的多元醇。在一个示例性实施方案中，用于 制备泡沫材料的聚合物使用 一种包含非石油基聚合物材料的共聚物多元 醇开发。更具体而言，在一个示例性实施方案中，在制备共聚物多元醇中 使用具有非石油基多元醇材料的基础多元醇，并且该^ilj多元醇包含由植物油——特别是植物油如大豆油——衍生的多元醇材料。在另一个示例性实施方案中，在制备用于制造泡沫材料的非石油、植物油基聚合物多元醇材料中使用小链(small-chain)多元醇开发出一种 聚合物材料。更具体而言，在一个示例性实施方案中，使用小链多元醇代 替在制备用于制备泡沫材料的非石油基聚合物材料中使用的表面活性剂 中的石油基稀释剂开发出 一种聚合物多元醇材料。在一个示例性实施方案中，用作制备泡沫材料中基础多元醇的非石油 基聚合物材料由非石油材料——例如但不限于大豆油——衍生，并使用氢 氧化钾(最优选)或用氢氧化钠进行环氧乙烷封端步骤处理以提高基础多 元醇的分子量。该分子量较高的基础多元醇优选具有约40至50%的非石油基聚合物 材料，并更优选具有约60至85%的非石油基聚合物材料，最优选具有约 50至90°/。的非石油基聚合物材料。在一个示例性实施方案中，用作制备泡沫材料中基础多元醇的非石油 基聚合物材料优选由大豆油衍生，并通过将环氧丙烷加入到基础多元醇而 进行处理以提高其分子量。该分子量较高的基础多元醇材料优选具有约 40至50%的非石油基聚合物材料，并更优选具有约60至85%的非石油基 聚合物材料，最优选具有约50至90%的非石油基聚合物材料。在一个示例性实施方案中，聚合物多元醇共混物包括一种共聚物多元 醇材料，该共聚物多元醇材料包含使用天然来源的尿素材料而开发的非石 油基多元醇。在一个示例性实施方案中，尿素由一组包括肼、TDI和天然 来源——包括动物有机废副产物——的材料衍生。更具体而言，在一个示 例性实施方案中，共聚物多元醇材料中优选10至100%由非石油基多元醇 衍生。在一个示例性实施方案中，优选共聚物多元醇中约20至50%由非 石油基多元醇材料制成，并且更优选基础多元醇中约30至50%由非石油 基多元醇材料制成。在一个示例性实施方案中，用于制备泡沫材料的聚合物多元醇共混物 包含一种含非石油基多元醇材料的基础多元醇材料。在一个实施方案中， 基础多元醇中优选约10至60%由非石油基多元醇材料制成，并且基础多 元醇中更优选约40至70%由非石油基多元醇材料制成，且基础多元醇中 最优选约60至100%由非石油基多元醇材料制成。具体而言，在一个示例性实施方案中，植物油基聚合物多元醇的量受10到共聚物多元醇材料中固体的存在量、泡沫材料的最终粘度以及用于制备 泡沫材料的装置的机械能力极限的限制。在一个示例性实施方案中，共聚物多元醇材料包含约40%至60%的SAN并具有约6000至9000厘泊(cps ) 的粘度。在一个示例性实施方案中，SAN包括约40至60%的苯乙烯以及成 反比量的丙烯腈。在另一个实施方案中，共聚物多元醇材料包含约40%至 60%的SAN并具有最高达约20000 cps的粘度。在一个示例性实施方案中，用作制备泡沫材料中基础多元醇的非石油 基聚合物材料优选由植物材料——例如但不限于大豆油——衍生，并通过 将环氧丙烷加入到基础多元醇而进行处理以提高其分子量。在一个实施方 案中，将苯乙烯加入到分子量较高的基础多元醇材料以制备用于制备泡沫材料的共聚物多元醇材料。在一种替代的实施方案中，用丙烯腈代替苯乙 烯以制备用于制备泡沫材料的共聚物多元醇。在一个实施方案中，分子量 较高的基础多元醇优选与苯乙烯和丙烯腈的混合物进行混合，其中该混合 物优选为约60%的苯乙烯和40%的丙烯腈，而且其中该混合物更优选为约 50°/。的苯乙烯和50%的丙烯腈，而且最优选其中该混合物为约60%的苯乙烯 和40%的丙烯腈。在一个示例性实施方案中，得到的共聚物多元醇优选具有约10至30% 的非石油基聚合物材料，更优选具有约30至60%的非石油基聚合物材料， 并且最优选具有约60至90%的非石油基聚合物材料。在一个示例性实施方案中，用作制备泡沫材料中基础多元醇的非石油 基聚合物材料优选由植物材料——例如但不限于大豆油——衍生，并通过 将环氧丙烷加入到基础多元醇而进行处理以提高其分子量，然后加入山梨 醇并将其与甘油材料共混以制备一种官能度优选约2. 2至3. 8、更优选约2. 8至3. 2、最优选约3. 0的用于制备泡沫材料的共聚物多元醇。蔗糖代 替山梨醇，将其加入到分子量较高的基础多元醇并与甘油材料共混以制备 一种优选官能度约2. 2至3. 2、更优选约2. 8至3. 2、最优选约3. 0的用 于制备泡沫材料的共聚物多元醇。在两个实施方案中，得到的共聚物多元 醇优选具有约40至70%的非石油基聚合物材料，更优选具有约40至80% 的非石油基聚合物材料，并且最优选具有约40至90%的非石油基聚合物材料。在一个示例性实施方案中，用作制备泡沫材料中基础多元醇的非石油 基聚合物材料优选由植物材料——例如但不限于大豆油——衍生，并通过ii加入^f氐一元醇(low monol )石油基材料而进行处理以提高基础多元醇的 分子量，从而获得提高的性能标准，包括提高耐久性以及动态和静态舒适 性能标准。在一个示例性实施方案中，用作制备泡沫材料中基础多元醇的非石油 基聚合物材料由非石油材料——例如但不限于大豆油——衍生，并对其进 行选择以使其具有合适的官能度和分子长度从而控制泡沫材料的振动输 入，进而获得一种具有类似于基于石油基多元醇分子的泡沫材料的振动衰 减特性、但成M低的泡沫材料。在一个实施方案中，非石油基聚合物材 料优选具有1. 3至1. 9的官能度，更优选具有2. 3至2. 7的官能度，并且 具有优选110至95且更优选85至78的相应羟基数，以提供一种固有频 率优选在2至20赫兹频率范围中、并且用以衰减2 Hz及以上频率振动输 入的用于座垫中的泡沫制品。在一个示例性实施方案中，汽车座椅的泡沫垫包括非石油基聚合物泡 沫材料。在另一个示例性实施方案中，汽车的扶手垫包括非石油基聚合物 泡沫材料。在另一个示例性实施方案中，汽车座椅的头枕包括非石油基聚 合物泡沫材料。在另一个示例性实施方案中，汽车座椅的椅套包括非石油 基聚合物泡沫材料。几种示例性实施方案公开于本说明书中。然而，应理解的是所公开的 实施方案仅为示例性的并且可以多种替代的形式具体化。因此，本文所公 开的特定细节不应解释为限制性的，而仅为权利要求的典型性基础而且/ 或者为用于教导本领域普通技术人员的典型性基础。因此，除非另外明确 声明，本说明书中表示材料量的所有数值量均应理解为被词语"基本上，， 修饰，该词语用于描述本发明中所支持的最宽范围，并且应理解在数值范 围中的实施为最优选的。
通过考虑以下具体说明和附图，示例性实施方案的前述以及其它特征 对于本领域中普通技术人员而言将变得更显而易见，附图中图1为根据一个示例性实施方案的制备泡沫材料的方法的方块图。图2为一种制备植物油基多元醇方法的方块图。图3为根据一个示例性实施方案由包含植物油基材料的泡沫材料模 制组件的方法的方块图。图4为根据一个示例性实施方案由大豆油基和石油基材料形成泡沫 的方法的方块图。图5A-5C为示出几种泡沫物理性质和特性的表，所述泡沫由几种高分 子量石油基多元醇分子与不同浓度的大豆油基多元醇混合制成。图6A-6C为示出几种泡沫物理性质和特性的表，该泡沫用于不同负载 状态下的几种示例性汽车座椅中。图7A-7C为才艮据一个示例性实施方案通过EO和PO封端而形成分子量 较高的植物油基多元醇分子的方法的方块图。图8为根据一个示例性实施方案处理玉米以形成泡沫材料用材料的 方法的方块图。图9为根据一个示例性实施方案由玉米淀粉材料形成用于形成多元醇分子的醇的方法的方块图。图10为根据一个示例性实施方案形成包含植物油基材料的共聚物多 元醇的方法的方块图。图11A-IID为一张示出泡沫物理性质和特性的表，该泡沫使用玉米淀 粉和尿素用于构成在制备泡沫材料中使用的共聚物多元醇材料。图12为根据一个示例性实施方案形成用于泡沫产品的小链交联剂的 方法方块图。图13为根据一个示例性实施方案形成用于泡沫材料的睃基聚酯多元 醇开孔剂(cell opener)的方法的方块图。图14A-14E为用不同浓度的大豆基开孔剂形成的泡沫材料的截面图。图15为一张示出几种泡沫物理性质和特性的表，该泡沫用不同浓度 的大豆基开孔剂制成。图16A-16N为根据多种示例性实施方案的包括座椅或其它结构的汽 车视图，该座椅或其它结构装有至少部分用植物油基材料制备的泡沫。图17为其中装有含植物油基多元醇泡沫的泡沫材料的汽车座椅及其 部件的透^见图。图18为一张使用MDI作为异氰酸酯的植物油基多元醇共混物和对照 制剂的数据表。图19为其中装有含植物油基多元醇泡沫的泡沫材料的汽车内部及其 部件的透^L图。1具体实施方式
聚氨酯基泡沫塾可根据一步法形成。在一步法中，软及刚性的聚氨酯 泡沫通常由第一(或多元醇)物料流和第二(或异氰酸酯)物料流的混合 物制成。聚氨酯基泡沫通常由聚氨酯基基础多元醇树脂，聚氨酯基共聚物 多元醇树脂(共聚多元醇)，水，催化剂(或催化剂组)，通常地异氰酸酯如曱苯二异氰酸酯(TDI)或二苯基曱烷-4， 4，-二异氰酸酯(MDI)或TDI和 MDI的任何共混物以及表面活性剂(组)组成。多元醇材料流通常由聚氨 酯聚合物以及任选环氧丙烷(PO)组成，其制备中可使用氢氧化钾(K0H) 并且/或者然后用环氧乙烷(E0)封端。另一种制备多元醇材料的方法包 括使用氢氧化钴和氢氧化锌、氢氧化铯(CsOH)、氢氧化铱和氢氧化鉚(RbOH)。所述多元醇可使用或不使用E0封端制备。另一种制备不被EO 封端的多元醇材料的方法涉及使用重金属氰化物配合物。软及刚性的模制开孔聚氨酯泡沫可由 一种混合以下组分的方法制成 基础多元醇材沐如由Bayer Materials Science市售可得的Acclaim 多 元醇、MultranolTM和Hyper 1 ite 合成树脂)、共聚物多元醇材料、水、 交联剂、催化剂、表面活性剂、开孔剂(或调节剂)以及异氰酸酯4艮据图1 中所示方法反应。基础多元醇和/或共聚物多元醇材料优选由分子量相对 较高的多元醇材料制造，并具体而言可由低一元醇多元醇材料制造。通常的认识是通过将两股材料流倾倒入模具中、封闭该模具并使以上 组分进行反应而将各组分混合。可任选加热该模具以帮助缩短泡沫固化时 间从而更快地制备泡沫制品。在泡沫完全固化后(例如约2至60分钟后 ——取决于资金投入量以及工段生产时间)，泡沫制品在模具中任选使用 时间压力释放法(TPR法)碾压。TPR包括降低模具的密封压力以在固化 期间和/或在移出模具(即"脱模")之前使气体逸出泡沫和模具，并且/ 或者然后任选地使用碾压设备例如真空、硬压辊或涂刷碾压器机械碾压(并且可反复地碾压)。机械碾压设备施加预定的力以在脱模后一段特定 的时间(例如15秒至60分钟，并且更优选90秒至2分钟)内获得预定 量的厚度减小并维持一段给定的碾压时间。然而，所述公知的方法产生的 泡沫制品对于汽车运动过程中所产生的道路振动的减緩方面并不总是足 够有效。希望使用天然材料例如植物油基多元醇，以提高"绿色"或易再生材 料的量从而制备聚氨酯泡沫。植物油基多元醇具有相对低的反应活性和分子量，这些限制了其用量只能占泡沫的约5至7重量％。按照目前的理解，本公开文本和其中所确定的发明涉及环氧乙烷(E0 ) 封端的基础多元醇树脂基泡沫制剂，其具有低于约10%摩尔浓度的一元醇 含量，可由多种基础多元醇树脂材料得到。按照目前的理解，本公开文本 和其中所确定的发明还涉及EO封端的基础共聚物多元醇，其具有低于约 8%摩尔浓度的一元醇含量。氨酯基多元醇树脂共混物优选使用过量水填充 技术(water over—packing technique)制造,其中在一步法中置于模 具工具的泡沫制剂，包括比化学计量反应所需量更多的水，以使得到的泡 沫制品比由化学计量反应获得的泡沫制品的密度更大。此外，本公开文本还涉及由使EO封端基础多元醇树脂、E0封端基础 共聚物多元醇树脂和异氰酸酯进行反应的方法而制成的聚氨酯泡沫。根据 以上方法制备的聚氨酯泡沫具有改善的衰减振动特征，其中该泡沫具有小 于约4. 6赫兹的固有频率及约3. 6或更小的传递性——当由泡沫形成的试 验块的厚度为约100mm厚度时。用来制成汽车座垫时，例如图17中所示， 如本公开文本中所述的，泡沫的物理性能取决于座垫的外形尺寸以及汽车 座椅所支撑的质量。使用植物油基材料，特别是大豆油基多元醇材料，可改善由此制得的 聚氨酯泡沫的振动衰减。已发现大豆油基多元醇当与常规材料一起用来制 备泡沫制品时，可使振动透过具有特别的不同之处。与P0或E0结构相比， 所述结构使得当结构为长链碳时泡沫将不以类似的共振频率来振动。所用 的大豆基多元醇的百分比与减振的改善情况成正比。然而，目前使用的大 豆材料可直接降低泡沫的物理性质和加工性能。特别是，聚氨酯泡沫制品 在汽车座椅中的衰减振动得到改善，其中该聚氨酯泡沫制品具有约2.6至4. 3赫兹的固有频率及约1. 01至3. 5的传递性——当由植物油基多元 醇材料制造时。参考所有附图特别是图1，示出了制备泡沫制品的聚氨酯发泡系统 10。才艮据一个示例性实施方案，至少一部分的泡沫制备方法用成分来自易 再生的(例如"绿色，，)天然来源，例如来自植物源(例如玉米、大豆、 其它蔬菜和植物等)。发泡系统10包括使基础多元醇树脂共混材料12、 共聚物多元醇树脂共混材料14、水16、交联剂材料18、催化剂材料20、 表面活性剂材料22、开孔剂23和异氰酸酯材料26反应。基础多元醇材 料12可包括石油基基础多元醇材料11和天然油基基础多元醇材料13。共聚物多元醇材料14可包括石油基共聚物多元醇材料15和天然油基基础多元醇材料17。将基础多元醇混料12、共聚物多元醇混料14、水16、交联剂18、催化剂20、表面活性剂22和开孔剂23共混以制备聚合制剂共混物24。将异氰酸酯26和多元醇制剂共混物24进行混合以制备泡沫材料28。水和催化剂可用于使泡沫材料发泡，因而可影响所需泡沫的密度。共聚物多元醇14的基础原料可包括聚合物固体例如约80/20至约20/80的不同比例的苯乙烯丙烯腈(SAN ),并且优选具有约50/50苯乙烯比丙烯腈的共混物。
特别是参考图3，泡沫反应以发泡方法40进行，其可为根据一个示例性实施方案的一步法过程，或可为任何其它合适的压模方法。发泡法40的第一步42包括将用于制备泡沫材料的各组分在混合头(mix head)中混合(如图1所示)。第二步44中，将泡沫材料倾倒至具有形成泡沫制品例如座垫所需形状的泡沫模具工具中。第三步46中，泡沫材料在封闭的模具工具中反应并且泡沫制品在模具工具中成型。第四步48中，将泡沫制品固化或硬化。作为第四步48的一部分或在其之后，当泡沫制品仍在才莫具工具中时，泡沫制品可在TPR碾压步骤49中进行TPR (时间、压力、释放)碾压以获得改善的传递率。
第五步50中，在泡沫制品充分固化后，将泡沫制品从模具工具中脱模。第六步52中，作为替代方案但优选地，将脱模的发泡制品在脱模后碾压预定的量U泡沫厚度)以一段预定的时间。或者，如上所述，可将制品仍在模具中时碾压。得到的泡沫制品可为具有特定尺寸的方块形状，或者可具有针对特定应用的特定起伏形状，所述应用例如座椅底座垫、椅背垫、扶手垫或头枕垫，根据备选的实施方案。
现特别是参考图2，才艮据一个示例性实施方案示出了一种制备天然油基多元醇的方法30。植物油例如大豆油中含有多种链长的甘油三酯。在该方法的第一步31中，从大豆油中分离出烃单体和甘油。在随后的第二步34中，将单体通过/使用金属(优选锌)催化剂在氢的存在下——以氢氧化物的形式提^——进行氢化。在第三步36中，将氢化的单体重新与甘油分子相连以重新生成天然油多元醇材料。重新生成的天然油多元醇材料包括三醇、二醇和一元醇分子，具有约2. 5至2. 8的平均官能度，且通常具有相对低的分子量。
尽管本公开文本总体上提及大豆油作为泡沫材料的天然(非石油)油
16原料基础，然而，应理解的是可使用多种来自任何合适植物的天然油。可根据多种因素包括成分成本和所在地是否能够获得等使用例如亚麻子油、棕榈油、花生油、低芥酸菜子油、蓖麻油、棉子油、玉米油或多种其它天然油，以制成多元醇材料和用于聚氨酯泡沫材料配制的其它材料。
现参考表1 ，示出了表示出发泡过程中每一种成分的可能用量范围的示例性聚氨酯泡沫制剂(如图l所示)。如表1所示，基础多元醇和共聚物多元醇构成了泡沫的绝大部分。因此，通过使用来自可再生资源的基础多元醇和共聚物多元醇可实现来自天然可再生来源的泡沫材料的明显提高。
组分 用量(份/每一百份)
基础多元醇 0-100
共聚物多元醇 o-ioo
水 0.5-6
交联剂 0. 3-4
催化剂 0.15-1.8
表面活性剂 0. 2-2. 5
异氰酸酯 12-395
表l:示例性泡沫组合物
通过改善制备泡沫材料中使用的石化基多元醇材料部分，可以使天然油基多元醇材料的用量提高，而不导致相对于现有的常规泡沫而言物理性质(例如耐久性、振动衰减等)的明显降低。
提高与石化基低一元醇多元醇材料混合的天然油基多元醇材料的百分比时，获得的混合物所形成的泡沫，其传递性比任一种单独所形成的泡沫低。通过提高目前生产中低一元醇石化多元醇的用量以及提高大豆多元醇分子量，可实现相对于当前泡沫而言30至50%减振能力的改善，同时维持多达15重量％的大豆含量时所提出的其它物理性能。
参考图4并根据一个示例性实施方案，基础多元醇制剂60包括混合分子量相对高的常规(石油基)多元醇分子62以及现有的天然油多元醇64。分子量高的分子62以低一元醇浓度为基础，并且其分子量高得足以使它们抵消天然油多元醇的低分子量贡献。将分子量高的常规多元醇分子
1762和天然油多元醇材料64以一定的比例混合，以提供具有所需分子量的用于制备具有所需物理性能的泡沫的基础多元醇混合物66。基础多元醇混合物66可根据图1所示方法用来形成泡沫材料。使用分子量高的材料可产生常规泡沫中未见的独特的减振特性，同时相对于现在使用的泡沫而言具有降低的固有频率和输出幅度/输入幅度比(A/Ao;传递率峰值)。此外，提高分子量通常可使泡沫具有提高的性能特征，特别是提高的耐久性和回弹性能。通过提高石油基多元醇树脂和得到的泡沫制剂的分子量，可在泡沫材料给定量时以较低的质量获得更好的性能特征。或者，也是通过提高石油基多元醇树脂和得到的泡沫制剂的分子量，可在泡沫制品给定尺寸时以类似的重量及约相同至微高的成本获得显著更好的性能特征。石油基多元醇62的分子量优选大于约3000，合适地为约4000至约8000，更合适地为4500至约7800,并且甚至更合适地为约6800。通过使用这样一种材料，可以有助于提高植物油基多元醇的重量百分比，而同时不改变现有天然油分子的结构。
才艮据一个示例性实施方案，多元醇可为市售的多元醇(氧化烯)聚合物，例如Bayer Material Science的产品3901、 9139、 E833和E960。E833和E960可称之为其商标名Multranol和Hyperlite 。参考表2，示出了几种示例性石油基多元醇分子的羟基数和官能度。
基础多元醇 羟基数
3卯/ 28
绍9 28
孤3 31.5
E卿 25
表2:几种示例性石油基多元醇的羟基数和官能度
参考表3，示出了用几种高分子量的石油基多元醇分子当与多种不同浓度的大豆基多元醇混合时所制造的泡沫的性能。表3的值从图5A-5C所示表中摘选，5A-5C所示表中示出了表3的示例性泡沫制剂的其它物理性能和特性。
官能度
2.7
2.7基础多元醇 PPH大豆固有频率传递率衰减频率6Hz时的舒适度值
^i^6出多元醇(Hz)峰值传递率
柳/03.097.674.820.4923.65
"麵—"53.216.455.030.5920.66
，〃 。〃 3103.325.965.240.6619.77
153.525.065.620.8317.79
53.206.745.000.5621.55
〃704103.286.255.170.6220.47
153.384.995.400.7316.82
9，03.107.154.750.5022.11
53.156.194.930.5719.45
103,197.254.850.5423.13
153.525.225.640-3318.33
9潔—〃7ft453.086.134.730.4718.83
103.205.714.990.5718.27
153.414.985.380.7116.94
鹏303.147.254.770.4822.77
53.246.345.100.6220,49
103.385.505.300.6818.55
153.515.045.590.8217.67
53.175.724.900.5118.12
103.254.974.990.5416.13
153.463.825.380.7113.18
馬003.077.454.690,4622.83
53.083.884.810.54".94
103.214.525.000.5714.49
153.424.695.510.7816.02
舰腊。yo〃7ft453.094.724.760.4914.57
103.274.015.060.5813.09
153.505.225.570.8018.23
表3:多种石油/大豆油基多元醇泡沫材料共混物的传递率和振动特性尽管图5A-5C、 11A-D和图15中所示的泡沫为与TDI制成的形式，然而，应理解的是，其它异氰酸酯材料也可用于形成泡沫材料。例如，当使用二苯基曱烷-4，4'-二异氰酸酯(MDI;其可由Bayer Material Science以商标名MRS-20购得)制得植物油材料含量提高的泡沫时，也可见到性能特征如传递率的类似改进。现特别是参考图18，示出了包括对照试样(具有每一百份100份的多元醇)和一种植物油基泡沫共混物材料的数据
19表，该共混物材料具有每一百份70份的石油基多元醇(9139)的多元醇 和每一百份30份的植物(大豆)油基多元醇(Agrol 3.6)的多元醇；而 且还示出了改善的性能指标。图18所示制剂使用MDI (MRS 20)作为异 氰酸酯制成，并证明了作为异氰酸酯的TDI或MDI,对于包含植物(大豆) 油基多元醇的多元醇制剂共混物而言，对最终的性能指标和传递率性能的 影响是可忽略不计的。
可看出，泡沫的A/Ao (传递率)性能指标总体上随着大豆基材料百 分比的增加而降低。此外，泡沫材料的传递性随着石油基材料分子量的增 加而降低。当石油基材料的分子量提高以及大豆基材料的百分比提高时， 泡沫材料的定形特性——包括干定形和湿定形——以及动态耐久性具有 类似的改进。
"传递性"为由泡沫垫传递(例如传递到汽车座椅乘坐者)的振动(例 如汽车车轮受到的道路振动)。使用泡沫材料制备的泡沫产品的传递性可
使用MTS Corporation of Minneaplois， Minnesota的市售试验标尺模 型(test scale model) 318.108获得。传递率作为传递性的量度，以固 有频率下"A/Ao"的计算值来确定，其中"Ao"为输入峰值加速度并且"A" 为所测定的对输入Ao的响应。固有频率为A/Ao比最高且Ao的增益最大 时的频率。
座椅有效振幅传递率(Seat Effective Amplitude Transmissibi-lity， "SEAT"值)为表示汽车应用中传递性关系的测定的特征。该值通 过将乘坐者的VDVo (振动量值(Vibration Dose Value))除以道路输入 给座椅的VDVr乘以100进行比较来确定，其记栽于Michael Griffin 的Handbook of Human Vibration (第1版，1990)第404-413页中。例 如，如果道路输入振动为1.00 (VDVr)且座椅乘坐者振动为0. 8(VDVo)， 则S. E. A.T.为80%。通过合适的减振泡沫，可以4吏SEAT值降低至少达到 20%。因此，作为用于提供汽车座椅系统用泡沫的性能特征的代表性实验， SEAT值被认为是座椅系统性能的一个良好度量。包括在SEAT值中的是泡 沫的百分比贡献度。泡沫的A/Ao值的改善与SEAT值直接成正比。
用于制备泡沫制品的泡沫制剂和方法的一个目标，在于获得对于给定 高度和密度的泡沫制品而言最佳的SEAT值。已确定，当传递率(A/Ao)值 相对低并且泡沫的固有频率接近其最低点时可得到较好的SEAT值，所述 泡沫通过配制分子量相对高的泡沫而获得。在一个示例性实施方案中，汽
20车座椅应用中泡沫产品的另一个潜在的实际性能的度量，为固有频率乘以
所测量的传递率峰值(A/Ao)而得到的"舒适度值"。已确定，所述舒适 度值的合适范围为约6. 5至18. 5，更合适为约8. 5至13. 5，并且最合适 为约10. 5至12. 5。汽车座椅的舒适度值低于12. 7时，可以获得在任何 形态道路上都可接受的SEAT性能，这正是最想要的。
参考图6A-6C，表中示出了包括在G. S. Paddan等人的"Use of sea t ing to control exposures to wholebody vibration" (2001)报告中所述多 种示例性汽车的座椅有效振幅传递率值。汽车的SEAT值通过采用多种道 路情况(例如，柏油路、泥地、草地、水泥地等)、多种速度和国际标准 ISO 2631 (1997)中所定义的加权Wk来确定。
使用类似于图17所示的座椅垫时、图6A-6C的汽车座椅的SEAT值采 用下示转换函数来确定，并且假设泡沫制剂的密度、硬度、厚度、固化时 间和膨胀恒定，其中所述汽车座椅由含高分子量的多元醇和/或大豆基多 元醇的泡沫形成。转换函数与座椅底垫相关，并且假设存在常规的椅背软 垫。方程式1为将由传统泡沫制成的座椅底垫的SEAT值转化为由分子量 高的泡沫——例如包括E960基础多元醇的泡沫——制成的类似软垫的 SEAT值的转换函数。A为原始SEAT值；V为由道路情况、汽车速度和座 椅悬架情况的类型确定的系数；并且y为新估测的SEAT值。对于在平滑 表面上以4-80km/hr运动的具有泡沫座椅和悬架的汽车，V等于3。对于 在平滑表面上以4-113km/hr运动的具有全泡沫座椅的汽车而言，V等于5。 对于在粗糙和/或平滑表面上以20-113km/hr运动的全泡沫座椅汽车而 言，V等于10。
方程式l
方程式2为将由石油基材料制成的座椅底垫的SEAT值转化为至少部 分由大豆基材料形成的类似软垫的SEAT值的转换函数。B为原始SEAT值 (例如高分子量泡沫座椅的传统泡沫座椅)，x为所加入的大豆含量。/4，并 且z为由转换函数获得的新估测的SEAT值。
21方程式2
可以看出，汽车座椅的SEAT值通常随着大豆基材料百分比的增加而 降低。此外，可清楚看出汽车座椅的SEAT值随着石油基材料分子量的增 加而降低。当汽车座椅由包括分子量较高的石油基材料和增加量的大豆基 材料的泡沫形成时，汽车座椅的SEAT值进一步降低。
另 一种可有助于使更多的大豆含量加入到泡沫中同时不降低性能的 方法，为提高大豆基多元醇的分子量和长度。
现参考图7A,根据一个示例性实施方案示出了一种提高天然油基多 元醇分子的长度的方法70。在步骤72中，提供一种分子量相对低的天然 油基多元醇。在步骤74中加入环氧乙烷(EO)。 EO与多元醇反应以"封端，， 多元醇，从而提高大豆基多元醇分子的长度、分子量和反应活性。反应活 性的提高可降低使用多元醇制备泡沫时的催化剂需要量。通过使用EO-封 端的大豆基基础多元醇，可产生用于聚合制剂混料的具有提高分子量的多 元醇76。
现参考图7B，根据另一个示例性实施方案示出了一种提高天然油基 多元醇分子的长度的方法80。在步骤82中提供一种分子量相对低的天然 油基多元醇。在步骤84中加入环氧丙烷(PO)。 PO与多元醇反应以"封端" 多元醇，从而提高大豆基多元醇分子的长度和分子量。在步骤86中加入 环氧乙烷(EO)。 EO与多元醇反应以"封端"多元醇，从而进一步提高大 豆基多元醇分子的长度、分子量和反应活性。反应活性的提高可降低使用 多元醇制备泡沫时的催化剂需要量。通过使用EO-封端的大豆基基础多元 醇，可产生用于聚合制剂混料的具有提高的分子量的多元醇88。
现参考图7C，根据另一个示例性实施方案示出了一种提高天然油基 多元醇分子的长度的方法90。在步骤92中提供一种分子量相对低的天然 油基多元醇。在步骤94中加入环氧丙烷(PO)。 PO与多元醇反应以"封端" 多元醇，从而提高大豆基多元醇分子的长度和分子量。在步骤96中另外 将来自天然油的单体加入分子中，以进一步提高大豆基多元醇分子的长度 和分子量。在步骤98中加入环氧乙烷(EO)。 EO与多元醇反应以"封端" 多元醇，从而再进一步提高大豆基多元醇分子的长度、分子量和反应活性。 反应活性的提高可降低使用多元醇制备泡沫时催化剂的需要量。通过使用 EO-封端的大豆基基础多元醇，可获得用于聚合制剂混料的具有提高的分
22子量的多元醇99。
根据一个示例性实施方案，E0和P0可为石油衍生的常规材料。根据 另 一个示例性实施方案，E0和P0可由天然油来源如玉米或其它可再生来 源衍生。例如，环氧乙烷可使用玉米淀粉衍生的乙醇来制造。使用强酸干 燥剂如硫酸使乙醇脱水以生成乙烯。乙烯与氧在4艮催化剂上反应以生成环 氧乙烷。环氧丙烷可使用玉米淀粉衍生的丙醇来制造。才艮据其它示例性实 施方案，乙二醇和丙二醇可用于形成E0和P0。
根据另一些示例性实施方案，用来形成泡沫材料中使用的多元醇的环 氧乙烷和环氧丙烷可由石油和天然油的组合衍生。例如，环氧乙烷材料可 含有10至30%的天然油基材料，并且环氧丙烷材料可含有20至90%的天 然油基材料。由这些E0和P0封端的多元醇材料所得到的泡沫具有接近常 规石油基材料的分子量，后者的分子量在4800至6800范围。
再参考图7A-7C，通过提高大豆基基础多元醇的分子量和官能度，可 使大豆基材料的量达到30至63份/每一百份(pph )。根据一个示例性实 施方案，泡沫中的大豆材料基础多元醇可为30至50卯h。才艮据一个特别 优选的实施方案，泡沫中大豆材料基础多元醇可为30至40pph。水量可 为0. 5至5. 5 pph。才艮据一个示例性实施方案，水量可为1. 5至3. 0 pph。 根据一个特别优选的实施方案，水量可为1. 5至2. 5 pph。催化剂量可为 0. 15至0. 60卯h。根据一个示例性实施方案，催化剂量可为0.15至0. 30 pph。才艮据一个特别优选的实施方案，催化剂量可为0.15至0.25 pph。
根据另一个示例性实施方案，可以使用其它的醇来形成由天然材料如 玉米衍生的基础多元醇材料。参考图8,才艮据一个示例性实施方案示出了 一种玉米研磨方法100的流程图。玉米粒102作为一种可加工的原料来提 供以衍生出多种材料。将玉米粒浸渍于水溶液中104以由玉米粒提取出可 溶性物质。然后研磨玉米106。可分离磨细的玉米以分离出玉米胚芽108。 然后将玉米胚芽加工以提供玉米油110。玉米油IIO可以类似于针对大豆 油的上述方法用作酸性单体的来源。磨细的玉米的浆料可进一步研磨112 以得到其它产品。例如，可将磨细的玉米分离114以从玉米淀粉114中除 去纤维和蛋白质。
玉米淀粉114可用来形成共聚物多元醇，如以下更详细的描述。玉米 淀粉114也可用来衍生出其它有用的材料，例如醇。图9为一种形成醇的 方法120的方块图。在步骤122中，提供玉米淀粉，例如由上述方法得到
23的玉米淀粉。在步骤124中，进行水解反应以分解分子。水解反应获得单 糖，例如步骤126中的葡萄糖。步骤128中，进行氢化反应以获得醇129， 例如山梨醇、甘油和/或木糖醇。醇129可用来形成多元醇，例如上述多 个实施方案中所述。山梨醇单独可形成包含的分子官能度为2、 4和6并 且某些平均官能度为约2. 5至2. 9、更优选2. 7至2. 9的多元醇。木糖醇 形成的多元醇，包含的分子官能度为2、 4和6并且某些平均官能度为约 2. 5至2.9。通过使用官能度较高的醇如山梨醇，可以获得定形特性较好 且抗撕强度较好的官能度较高的多元醇。根据一个示例性实施方案，多元 醇具有6000至10000厘泊(cps)的粘度。根据一个示例性实施方案，该 多元醇材料当与甘油产品共混时，可提供一种平均官能度为2.2至3.2 的基础多元醇。根据一个特别优选的实施方案，该多元醇材料具有约2. 7 至2. 9的官能度，以达到满足可制造性以及具有座椅应用例如汽车中所需 性能指标之目的。
该多元醇可与耐久性较低的第二种醇——例如上述一种——混合，以 制备一种与该第二种多元醇具有类似重量和较高耐久性的多元醇共混物， 或者与第二种多元醇具有类似的耐久性和较低的重量的多元醇共混物。
可采用一种类似于上述方法的方法来制备至少部分由天然可再生来 源制得的共聚物多元醇。因为该共聚物可能成为以重量计的泡沫中的大组 分，如表1所示，因此希望该共聚物包含可再生来源材料作为硬化剂。参 考图10,才艮据一个示例性实施方案示出了一种制备共聚物多元醇的方法 130。在第一步132中，提供一种多元醇例如上述多元醇。在第二步134 中，将一种固体材料与该多元醇混合。根据一个示例性实施方案，该固体 材料可为玉米淀粉、尿素、苯乙烯、丙烯腈或用于使泡沫材料更具刚性从 而使泡沫制品的载荷能力更高的任何其它合适材料。根据反应的时间和温 度，该固体材料悬浮于多元醇中或接枝到其上。固体材料通常可赋予多元 醇以强度。在步骤136中，提供一种天然油基共聚物多元醇用来形成如图 1所示的多元醇制剂共混物。
根据一个示例性实施方案，通过将尿素、淀粉(例如玉米淀粉)或者 以一定百分比混合的尿素和玉米淀粉加入到大豆基基础多元醇中而生成 共聚物多元醇。根据一个具体实施方案，通过用约IO pph的淀粉基共聚 物和75 pph的尿素基共聚物形成泡沫。几种泡沫材料的配方和特性示于 图11A-11D中，图中包括用淀粉(图11A-11B)和尿素(图11C-11D)形
24成的共聚物多元醇。
才艮据另一个示例性实施方案，通过将苯乙烯、丙烯腈或者以一定百分 比混合的苯乙烯和丙烯腈加入到大豆基基础多元醇中而生成共聚物多元
醇。加入100%的苯乙烯时，所获得的共聚物多元醇可形成具有相对低的 可燃性的相对软的泡沫。用100%苯乙烯共聚物多元醇形成的泡沫为所需 碾压度最小的开孔泡沫。加入100%的丙烯腈时，所获得的共聚物多元醇
可形成可燃性相对高的相对刚性较强的泡沫，该泡沫需要较高的碾压量。
苯乙烯和丙烯腈的混合物(SAN )可用来制备粒径改变的共聚物多元醇(例 如40。/。苯乙烯和60%丙烯腈，50%苯乙烯和50%丙烯腈，60%苯乙烯和40% 丙烯腈等)。为生成共聚物多元醇所加入的苯乙烯和丙烯腈的精确百分比 可变化，以生成具有所需特征的泡沫。
应理解的是，本申请中所公开的任何用于生成天然油基基础多元醇的 方法，也可用于制备如上所述的共聚物多元醇，或用本领域中已知的其它 方法。
的基础原i"，、所述组::包括催二剂、^交联剂和表面活性剂。这些la分通常 用以使共混更容易以及降低发泡的成本。目前，聚氨酯添加剂例如催化剂 和表面活性剂采用由石油基材料生成的多元醇、二醇和醇来稀释。由大豆 油基二醇而非常规醇或多元醇来衍生出这些材料，可进一步提高由天然可 再生来源制造的泡沫的百分比。
根据一个示例性实施方案，通过使用大豆基材料制成稀释剂。大豆基 稀释剂可比传统稀释剂如双丙甘醇便宜得多。使用已有的方法分离出大豆 油单体和甘油。分子量较低的材料被制成异构体、氢化并用环氧乙烷进行 eo-封端，以如前述使分子更具反应活性。大豆基二醇被用作制备有机硅 表面活性剂的稀释剂。单体的链长可按照需要调节以提高溶解性。
参考图12并且根据另一个示例性实施方案，示出了一种由大豆基材 料制造交联剂的方法140。在步骤142中，提供一种低分子量的二醇，例 如由大豆或其它天然油提供。在步骤144中，氢化该二醇。在步骤146 中，将材料引申至包含由天然油衍生的甘油，并将该二醇与甘油混合。在 步骤148中，提供小链三醇的等同物，将其作为交联剂。这可增加硬度并 可减少共聚物多元醇的使用，同时还提高了泡沫中天然或可再生来源的含 量。
25根据另一个示例性实施方案及图13,示出了一种由大豆油基材料制 造开孔剂的方法150。植物油152例如大豆油在高温下进行空气氧化154
(例如通过蒸汽)。聚酯多元醇分子156包含天然微量酸(低于16%)。多 元醇分子被纯化158并将其用来获得一种泡沫材料的开孔剂159。这种高 酸性的聚酯多元醇通常是不想要的并且应弃去，这是因为它们可形成用于 泡沫制剂的质量较差的基础多元醇分子。然而，高酸性聚酯多元醇分子的 性质使得它们成为泡沫制剂所需的开孔剂。
根据一个示例性实施方案，泡沫制剂包括一种高酸性聚酯多元醇材料
(微量酸占多元醇的0.5至4.0%的聚酯多元醇)作为开孔剂。当将各组 分混合以形成聚合制剂共混物时，开孔剂中的酸与催化剂反应生成盐。开 孔剂被设计为用来通过占用催化剂直到达到升高的温度而打开泡沫的孔。 因为催化剂被占用并且反应被延迟，故在泡沫固化期间首先形成软片段。 当达到升高的温度(例如随着反应热的增加)时，放出催化剂使泡沫孔在 稍后打开并使该泡沫稍后形成尿素或硬的片段。这样可以获得更好的耐久 性、湿定形特性和动态乘坐特性。大豆分子提供独特特性的长链碳(C-C) 键，该碳键并非常规材料中所常见。根据现有方法，通常附加额外的密度 以满足湿定形。可使用化学添加剂来减少湿定形并降低泡沫的重量。开孔 剂的酸含量决定了泡沫成品中孔的尺寸。开孔剂可在快速固化方法中使 用。例如，当泡沫制品出于成本原因而不能被碾压时可使用开孔剂。当碾 压泡沫制品将造成外观问题时也可使用开孔剂，所述外观问题例如发生在 泡沫浇铸或注射在柔性覆盖物之后时。当泡沫制品由于泡沫材料浇铸或注 射在刚性框架之后或在其内而不能碾压时也可使用开孔剂，。
几种示例性泡沫材料示于图14A-14E中。图14A示出了一种不含开孔 剂的泡沫材料。图14B示出了一种含3pph酸含量较高的聚酯基天然油多 元醇的泡沫材料，该聚酯基天然油多元醇加入到基础多元醇中以作为当与 异氰酸酯例如TDI反应时泡沫材料中的开孔剂。该聚酯基植物油多元醇可 更优选地与MDI异氰酸酯一起使用。这种聚酯基大豆油多元醇可由商标名 为Soyol 170G的United States Soy Company产品获得。图14C示出了 含5卯h聚酯基大豆油多元醇作为开孔剂的泡沫材料。图14D示出了含 10 pph聚酯基大豆油多元醇作为开孔剂的泡沫材料。图14E示出了含20 pph聚酯基大豆油多元醇作为开孔剂的泡沫材料。
随着开孔剂中所含Soyol 170G的酸值的提高，泡沫成品中孔的大小
26增加，这点得到了眼睛观察结果的确认。当不含开孔剂时，泡沫在固化时 可能发生收缩。泡沫制剂中包含过多的开孔剂可能^f吏泡沫泡孔太过开放并 且使泡沫太软。根据一个示例性实施方案，保持孔的大小相对较小并且泡
沫制剂包含O. l-3pph的聚酯多元醇。开孔剂的酸值为0. 5-4. 0。如果开 孔剂具有相对高的酸值(例如4. 0 )，则泡沫制剂中需要的开孔剂较少(例 如约O. 1 pph)。如果开孔剂的酸值相对较低(例如l. 0)，则可能需要在 泡沫制剂中使用更多的开孔剂(例如约3.0 pph)。参考图15,表中示出
述大豆基^:L剂通过根据^ 13中所示方法制备多元醇而获得。
根据另 一个示例性实施方案，将具有两种多元醇类型或链长的大豆产 物用在泡沫制备方法中。第一组短链大豆二醇可与MDI —起使用以代替共 聚物多元醇来构建载荷，并提高交联密度。该二醇的官能度为1. 5至1. 9 且羟基数为110至85。该第一组大豆油基产物代替共聚物多元醇成为聚 合物基质中的硬度替换物，并排除了苯乙烯和丙烯腈的惰性填料。第二组 较长链的大豆二醇可用于改善一些柔韧性从而改善定形特性方面的性能。 第二组二醇的官能度为1. 5至1. 9且羟基数为38至32。该第二组大豆产 物也可增加链长以提高柔性，从而使泡沫稍更具回弹性。两组大豆产物的 加入可进一步提高来自天然可再生来源的泡沫的百分比，并相对于目前所 用泡沫而言维持或改善性能。
除了提高来自天然易再生来源的泡沫组分的百分比外，不饱和大豆基 分子(双键的存在)以及用于制备它们的方法也可使泡沫制剂具有更多所 希望的特性。这种分子并不具有可导致使得乘坐者感觉疲劳的振动衰减的 特性。在多元醇中使用大豆基分子以制成泡沫材料，使得有可能获得一种 成本更低、振动衰减性更好的产品，该产品为一些高成本的高工程化的石 油基多元醇提供援助。2. 3至2. 7的官能度以及相应的110-95和85-78 的羟基数，将使得泡沫有可能在固有频率以及6至60赫兹的整个频率范 围实现某种程度的衰减。
如本公开文本中所述具有提高的植物油基多元醇含量的泡沫，可用于 包括座椅模制泡沫在内的多种汽车应用。由上述泡沫制成的座椅可用于多 种汽车中，包括但不限于客车(例如小汽车或轿车(图16A)、厢式汽车 (图16B)、运动型或跨界型汽车(图16C)、轻型货车、大型客车(图16D) 等)、中型货车例如厢式货车(图16E)、重型货车(例如半挂牵引车(图
2716F)、消防车(图16G)、自倾卸货车(图16H)等)；景观美化用汽车(例 如割草机(图161)、挖掘机(图16J)等)、工业用汽车(例如自动升降 装卸车(图16K)、移动式吊车(图16L)等)、装曱车(图16M)和飞机 如直升机(图16N)以及所有其它座椅应用。
特别是参考图17，植物油基多元醇泡沫制剂可用于汽车座椅160的 多种部件中，包括座椅软垫(seat bolster cushion) 162、椅套164、 头枕166、椅背软垫168和座椅底垫170。此外，植物油基多元醇泡沫制 剂也可用于就地发泡(pour-in-place)制备的部件中。具体而言，应注 意的是，由于传递率性能以及振动衰减特性的提高，具有相当性能的软垫 更薄而且座椅结构中可再生来源材料的百分比更高。植物油基多元醇泡沫 制剂也可用于高弹体中，以及例如鞋底和塑料替代物等物品中。而且植物 油基多元醇泡沫制剂还可进一步用在可由该材料制备的任何所有其它制 品中。
根据另外一些不同的示例性实施方案，本文所公开的植物油基多元醇 泡沫制剂可用于其它车辆内部部件，如图19所示，包括车顶内衬180、 门板182、仪表板184、方向盘186和地趙料188。
在公开的多种示例性实施方案包括最佳实施方案中所示出的制造聚 氨酯泡沫的方法的^"素的组织和安排，仅为示例说明性的。本文中仅详 细地描述了本发明的少数一些实施方案。通过阅读该公开文本，本领域普 通技术人员将容易理解，在不背离本发明所给出的新教导和优点的情况下 可进行各种改变，本发明仅由以下权利要求书限定。
权利要求
1. 一种开孔聚氨酯泡沫材料，包括一种每一百份多元醇包含5至30份的植物油基多元醇的基础多元醇、一种异氰酸酯、水、一种表面活性剂和一种交联剂的反应产物；其中该多元醇具有2.3至2.9的官能度。
2. 权利要求l的反应产物，其中多元醇的官能度为约2.7。
3. 权利要求2的泡沫材料，其中泡沫材料为模制以用作汽车座椅垫， 并且相对于单纯石油多元醇具有改善的传递率性能。
4. 权利要求3的泡沫材料，其中汽车座垫的传递率性能与不含有植 物油基多元醇的基础多元醇相比改善至少百分之五。
5. —种开孔聚氨酯泡沫材料，包括 一种每一百份多元醇包含5至 30份的植物油基多元醇的基础多元醇、 一种异氰酸酯、水、 一种表面活 性剂和一种交联剂的反应产物，其中该多元醇具有2. 3至2. 9的官能度并 且将山梨醇加入基础多元醇中以形成官能度为2. 2至3. 8的共聚物多元醇 从而形成一种具有改善的传递率性能的泡沫材料。
6. —种开孔聚氨酯泡沫材料，包括 一种每一百份多元醇包含5至 30份的植物油基多元醇的基础多元醇、 一种异氰酸酯、水、 一种表面活 性剂和一种交联剂的反应产物，其中该多元醇具有2. 3至2. 9的官能度并 且将山梨醇加入基础多元醇中以形成官能度为2. 8至3. 2的共聚物多元醇 从而形成一种具有改善的传递率性能的泡沫材料。
7. 权利要求6的开孔聚氨酯泡沫材料，其中得到的共聚物多元醇含 有30至70%的植物油基多元醇。
8. —种开孔聚氨酯泡沫材料，包括 一种每一百份多元醇包含5至 30份的植物油基多元醇的基础多元醇、 一种异氰酸酯、水、 一种表面活 性剂和一种交联剂的反应产物，其中该多元醇具有2. 3至2. 9的官能度并 且将蔗糖加入基础多元醇中并与甘油材料共混以制备一种优选官能度为 约2. 2至3. 2的共聚物多元醇，从而制备一种具有改善的传递率性能的泡 沫材料。
9. 权利要求8的开孔聚氨酯泡沫材料，其中得到的共聚物多元醇含 有40至70%的植物油基多元醇。
10. —种开孔聚氨酯泡沫材料，包括 一种每一百份多元醇包含5 至30份的植物油基多元醇的基础多元醇、 一种异氰酸酯、水、 一种表面活性剂和一种交联剂的反应产物，其中该多元醇具有2. 3至2. 9的官能度 并且将蔗糖加入基础多元醇中并与甘油材料共混以制备一种优选官能度 为约2. 8至3. 2的共聚物多元醇，从而制备一种具有改善的传递率性能的 泡沫材料。
11. 权利要求10的开孔聚氨酯泡沫材料，其中得到的共聚物多元醇 含有40至70%的植物油基多元醇。
12. —种开孔聚氨酯泡沫材料，包括 一种每一百份多元醇包含5 至30份的植物油基多元醇的基础多元醇、 一种异氰酸酯、水、 一种表面 活性剂和一种交联剂的反应产物，其中该多元醇具有2. 3至2. 9的官能度 并且将蔗糖加入基础多元醇中并与甘油材料共混以制备一种优选官能度 为约2. 8至3. 2的共聚物多元醇，从而制备一种具有改善的传递率性能的 泡沫材料。
13. —种开孔聚氨酯泡沫材料，包括 一种包含植物油基多元醇的基 础多元醇、 一种异氰酸酯、水、 一种表面活性剂和一种交联剂的反应产物， 其中该多元醇具有2. 3至2. 9的官能度并且将尿素加入多元醇中以制备一 种每一百份多元醇最高含75份尿素的共聚物多元醇，从而制备一种具有 改善的传递率性能、改善的SEAT值以及改善的舒适度值的泡沫材料。
14. 一种开孔聚氨酯泡沫材料，包括 一种包含植物油基多元醇的基 础多元醇、 一种异氰酸酯、水、 一种表面活性剂和一种交联剂的反应产物， 其中该多元醇具有2. 3至2. 9的官能度并且将淀粉加入多元醇中以制备一 种含有最高达10%的淀粉和最高达30%的植物油基多元醇的共聚物多元 醇，从而制备一种比单纯植物油基多元醇刚性更强且比单纯石油基多元醇 刚性更强的泡沫材料，该泡沫材料具有改善的传递率性能、改善的SEAT 值以及改善的舒适度值。
15. —种开孔聚氨酯泡沫材料，包括 一种每一百份多元醇包含最高 达30份的植物油基多元醇的基础多元醇、 一种异氰酸酯、水、 一种表面 活性剂和一种交联剂的反应产物，其中该基础多元醇包含分子量提高并且 官能度为2. 3至2. 9的低一元醇石油基材料以制备一种比单纯植物油基多 元醇刚性更强且比单纯石油基多元醇刚性更强的具有改善的传递率性能 的泡沫材料。
16. —种开孔聚氨酯泡沫材料，包括 一种每一百份多元醇包含最高达30份的植物油基多元醇的基础多元醇、 一种异氰酸酯、水、 一种表面 活性剂和一种交联剂的反应产物，其中该基础多元醇包含每一百份多元醇(0. 1至4. O份的含酸的聚酯大豆油基多元醇以改善泡沫材料的开孔性能， 其中聚酯大豆油基多元醇的酸具有0. 5至4的酸值并且该基础多元醇具有(1. 3至2. 9的官能度以制备一种具有改善的传递率性能的刚性更强的泡沫 材料。
17. —种由开孔泡沫材料制成的用于座椅应用的开孔泡沫制品，由一 种多元醇制剂共混物和一种异氰酸酯的反应产物制备，其中该多元醇制剂 共混物包括一种包含5至15份/每一百份的植物油基多元醇材料和石油基多元醇 材料的基础多元醇，其中将环氧丙烷加入到该基础多元醇中以提高其分子一种包含5至15份/每一百份的植物油基多元醇材料和石油基多元醇 材料的共聚物多元醇，其中加入与甘油共混的山梨醇以制备一种具有2. 3 至2. 9的官能度的共聚物多元醇；水； 一种交联剂 一种开孔剂 一种催化剂；以及 一种表面活性剂。
18. 权利要求17的开孔泡沫制品，其中共聚物多元醇具有2. 8至3. 2 的官能度。
19. 权利要求18的开孔泡沫制品，其中共聚物多元醇具有2. 8至2. 9 的官能度并且其中泡沫制品具有约21以下的舒适度值，其中该舒适度值 通过固有频率乘以泡沫制品的传递率峰值计算得到。
20. 权利要求18的开孔泡沫制品，其中该泡沫制品含有官能度为2. 8 至2. 9的共聚物多元醇。
21. —种由开孔泡沫材料制备的用于座椅应用的开孔泡沫制品，由一 种多元醇制剂共混物和一种异氰酸酯的反应产物制备，其中该多元醇制剂 共混物包括一种包含5至15份/每一百份的植物油基多元醇材料和石油基多元醇材料的基础多元醇，其中将环氧丙烷加入到该基础多元醇中以提高其分子一种包含5至15份/每一百份的植物油基多元醇材料和石油基多元醇 材料的共聚物多元醇，其中加入与甘油共混的山梨醇以制备一种具有2. 2 至3. 8的官能度的共聚物多元醇；水；一种交联剂 一种开孔剂 一种催化剂；以及 一种表面活'性剂；而且其中该泡沫制品具有通过具有低于约21的舒适度值表征的改善的传 递率性能，其中该舒适度值通过将固有频率乘以泡沫制品的传递率峰值计 算得到。
22. 权利要求5的开孔泡沫制品，其中该泡沫制品为汽车中使用的用 于支撑汽车座椅乘坐者的底垫并且该汽车座椅具有小于约12. 7的舒适度 值。
23. —种由开孔泡沫材料制备的用于座椅应用的开孔泡沫制品，由一 种多元醇制剂共混物和一种异氰酸酯的反应产物制备，其中该多元醇制剂 共混物包括一种每一百份多元醇包含30至50份的植物油基多元醇衍生材料的基 础多元醇；一种每一百份包含5至15份的植物油基多元醇材料的共聚物多元醇；每一百份多元醇0. 5至5. 5份的水；每一百份多元醇0.15至0. 60份的一种催化剂；一种交联剂；一种开孔剂；以及一种表面活性剂。
24. 权利要求8的开孔泡沫制品，其中多元醇制剂共混物每一百份多 元醇包含l. 5至2. 5份的水。
25. 权利要求8的开孔泡沫制品，其中多元醇制剂共混物每一百份多 元醇包含0. 15至0. 30份的催化剂。
26. —种由开孔泡沫材料制成的开孔泡沫制品，包括 一种多元醇制 剂共混物、 一种异氰酸酯、 一种发泡剂、 一种交联剂和一种表面活性剂， 其中该多元醇制剂共混物包括， 一种每一百份多元醇中包含30至5 0份的 植物油基多元醇衍生材料的基础多元醇和一种每一百份包含5至15份的 植物油基多元醇材料的共聚物多元醇；其中将环氧乙烷(EO)加入到植物 油基多元醇中并且该E0由玉米淀粉衍生。
27. 权利要求26的开孔泡沫制品，其中环氧乙烷每一百份含有10 至30份的植物油基材料。
28. 权利要求26的开孔泡沫制品，其中玉米淀粉通过水解处理以得 到葡萄糖，然后对其进行氢化反应以得到山梨醇、甘油和木糖醇。
29. —种由开孔泡沫材料制成的开孔泡沫制品，包括 一种多元醇制 剂共混物、 一种异氰酸酯、 一种发泡剂、 一种交联剂和一种表面活性剂， 其中该多元醇制剂共混物包括，一种每一百份多元醇中包含30至50份的 植物油基多元醇衍生材料的J^多元醇和一种每一百份包含5至15份的 植物油基多元醇材料的共聚物多元醇；其中将环氧丙烷(PO)加入到植物 油基多元醇中。
30. 权利要求29的开孔泡沫制品，其中环氧丙烷每一百份中含有20 至90份的植物油基材料。
31. —种由开孔泡沫材料制成的开孔泡沫制品，包括 一种多元醇制 剂共混物、 一种异氰酸酯、 一种发泡剂、 一种交联剂和一种表面活性剂， 其中该多元醇制剂共混物包括一种基础多元醇和一种每一百份中包含5 至15份的植物油基多元醇材料的共聚物多元醇；其中该共聚物多元醇通 过将苯乙烯和丙烯腈的至少一种加入到基础多元醇中而制成以提供一种 硬度更高的泡沫制品。
32. 权利要求31的开孔泡沫制品，其中将苯乙烯和丙烯腈的混合物 加入到基础多元醇中以生成共聚物多元醇并且混合的比例为40%苯乙烯 和60%丙烯腈至60%苯乙烯和40%丙烯腈以获得所需的泡沫石更度。
33. —种由开孔泡沫材料制成的开孔泡沫制品，包括 一种多元醇制 剂共混物、 一种异氰酸酯、 一种发泡剂、 一种交联剂和一种表面活性剂， 其中该多元醇制剂共混物包括一种基础多元醇和一种每一百份中包含5 至15份的植物油基多元醇材料的共聚物多元醇；其中该植物油含有不同链长的甘油三酯，并且分离出甘油三酯和甘油的单体且将其氢化，并且加入有E0以制备分子量相对较低的多元醇材料。
34.具有权利要求1-33中任一项所制备的泡沫材料的汽车部件，其 中汽车部件选自扶手垫、头枕垫、椅套、座椅底垫、椅背垫、腰靠塾、车 顶内衬、仪表板、门板和座椅垫。
全文摘要
用于座椅如椅垫中的泡沫制品，包含一种开孔聚氨酯泡沫材料；该材料包含一种含量高于5％的植物油基多元醇材料，并且由以下物质与异氰酸酯材料反应制得包含至少一部分植物油基多元醇的基础多元醇、包含至少一部分植物油基多元醇的共聚物多元醇、水、交联剂和表面活性剂，从而可生产出性能指标与传统石油基多元醇材料椅垫的性能特征相当或比其更好的椅垫。
文档编号B29C44/12GK101535023SQ200780040745
公开日2009年9月16日 申请日期2007年10月30日 优先权日2006年10月30日
发明者J·T·麦克沃伊, P·J·麦克拉伦, R·山崎, T·M·麦克罗伯茨, W·李 申请人:江森自控科技公司