親水性泡沫具有許多工業(yè)應(yīng)用和消費(fèi)應(yīng)用。以舉例的方式，具有開孔結(jié)構(gòu)的親水性泡沫可用于吸收水。一些類型的親水性泡沫可表現(xiàn)出可逆吸水性。例如，在水吸收到開孔網(wǎng)絡(luò)中之后，可通過(guò)向開孔結(jié)構(gòu)施加壓力來(lái)釋放水。這樣，此類親水性泡沫可用于吸收水，接著將水釋放，并用作用于各種清潔應(yīng)用的海綿。

親水性泡沫可由各種材料(包括天然材料和合成材料兩種)形成。具體地，聚合物材料可用于形成親水性泡沫。以舉例的方式，纖維素是用于形成親水性泡沫的常用材料。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本文的實(shí)施方案與帶有顆粒填料的親水性開孔泡沫相關(guān)。在一個(gè)實(shí)施方案中，包括一種具有開孔泡沫結(jié)構(gòu)的制品，該泡沫結(jié)構(gòu)包含親水性聚合物和約0.1重量％至約40.0重量％的分散在親水性聚合物內(nèi)的顆粒填料。該開孔泡沫結(jié)構(gòu)可表現(xiàn)出一定的吸收速率，該吸收速率大于不含顆粒填料但其它方面相同的泡沫的吸收速率。

本發(fā)明內(nèi)容是本申請(qǐng)的一部分教導(dǎo)內(nèi)容的概述，而并不旨在作為本發(fā)明主題的排他性或窮舉性說(shuō)明。更多細(xì)節(jié)見(jiàn)于具體實(shí)施方式和所附權(quán)利要求書中。本領(lǐng)域的技術(shù)人員在閱讀和理解下文具體實(shí)施方式，并查閱構(gòu)成其一部分的附圖之后(其中每一項(xiàng)均不應(yīng)被視為具有限制意義)，本發(fā)明的其它方面將變得顯而易見(jiàn)。本發(fā)明的范圍由所附的權(quán)利要求書及其合法等同物來(lái)限定。

附圖說(shuō)明

結(jié)合以下附圖可有助于更全面地理解實(shí)施方案，其中：

圖1是根據(jù)本文的各種實(shí)施方案的制品的示意性剖視圖；

圖2是根據(jù)本文的各種實(shí)施方案的制品的示意性剖視圖；并且

圖3是根據(jù)本文的各種實(shí)施方案的制品的示意性剖視圖。

雖然本文的實(shí)施方案易于具有各種修改形式和替代形式，但其具體形式已在附圖中以舉例的方式示出，并將作詳細(xì)描述。然而，應(yīng)當(dāng)理解，這些實(shí)施方案并不局限于所描述的具體實(shí)施方案。相反，本發(fā)明的目的在于涵蓋屬于本文所公開的實(shí)質(zhì)和范圍內(nèi)的修改形式、等同物及替代形式。

具體實(shí)施方式

如上所述，具有開孔結(jié)構(gòu)的親水性泡沫具有許多應(yīng)用。一個(gè)示例性應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)榍鍧崙?yīng)用。許多現(xiàn)有泡沫產(chǎn)品依賴基于纖維素的親水性泡沫。其它類型的親水性泡沫可能比基于纖維素的親水性泡沫更經(jīng)濟(jì)。然而，許多先前的非纖維素親水性泡沫一直沒(méi)有足夠的功能特性來(lái)代表基于纖維素的親水性泡沫的可行替代物。本文的實(shí)施方案涉及表現(xiàn)出所需功能特性的具有開孔結(jié)構(gòu)的親水性泡沫。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，某些顆粒填料對(duì)所得親水性開孔泡沫的功能特性具有顯著影響。此類功能特性可包括但不限于，與傳統(tǒng)纖維素開孔結(jié)構(gòu)相比，“手感”(即，觸感)增強(qiáng)、吸收速率比不含顆粒填料但其它方面相同的泡沫更大以及濕擦拭持水量比不含顆粒填料材料但其它方面相同的開孔泡沫結(jié)構(gòu)更大。在一個(gè)實(shí)施方案中，包括一種具有開孔泡沫結(jié)構(gòu)的制品，該泡沫結(jié)構(gòu)包含親水性聚合物和約0.1重量％至約40.0重量％的分散在親水性聚合物內(nèi)的顆粒填料。

現(xiàn)將詳細(xì)描述各種實(shí)施方案，其中在整個(gè)若干視圖中相同的參考數(shù)字表示相同的部件和組件。所涉及的各種實(shí)施方案并不限制本文所附權(quán)利要求書的范圍。此外，本說(shuō)明書中示出的任何實(shí)施例并非旨在進(jìn)行限制，而只是示出所附權(quán)利要求書的許多可能實(shí)施方案中的一些。

親水性聚合物

本文的親水性泡沫可包括聚氨酯泡沫、聚脲泡沫、聚氨酯/聚脲泡沫、聚酯型聚氨酯泡沫、聚乙烯醇泡沫、聚乙烯泡沫等。

親水性泡沫可以多種方式制備。在制備聚氨酯的情況中，一種方法是一步法(或“一步發(fā)泡法”)，在這種方法中同時(shí)混合所有組分，并將該混合物通過(guò)異氰酸酯與多元醇(或多羥基化合物)反應(yīng)得到聚合物而轉(zhuǎn)變?yōu)榕菽a(chǎn)品以及異氰酸酯與水反應(yīng)以得到CO₂氣體以使泡沫發(fā)泡。另選地，可以使用兩步法(或“預(yù)聚物法”)，其中多元醇組分可與過(guò)量的異氰酸酯反應(yīng)以得到異氰酸酯封端的預(yù)聚物。然后在第二步中，預(yù)聚物與短鏈多元醇、水或聚胺(所謂的增鏈劑)或固化劑反應(yīng)以得到泡沫產(chǎn)品。胺催化劑通常用于催化異氰酸酯-水反應(yīng)(“發(fā)泡催化劑”)，并且錫或其它金屬催化劑可用于調(diào)節(jié)異氰酸酯-多元醇反應(yīng)的速率(“凝膠催化劑”)。聚脲可通過(guò)二或多異氰酸酯與聚胺的反應(yīng)類似地形成。聚氨酯/聚脲混合物可通過(guò)二或多異氰酸酯與胺封端的聚合物樹脂和含羥基多元醇的共混物的反應(yīng)而形成。

示例性多元醇可包括聚酯多元醇、聚醚多元醇、聚酯-聚醚多元醇、聚亞烷基多元醇。在各種實(shí)施方案中，使用分子量在約60和約10,000之間的多元醇。在各種實(shí)施方案中，使用分子量在約1,000和約9,000之間的多元醇。在各種實(shí)施方案中，使用分子量在約1,000和約6,500之間的多元醇。

應(yīng)當(dāng)理解，本文的多元醇和/或二或多異氰酸酯也可包含各種官能團(tuán)。以舉例的方式，本文的多元醇可具體包括磺化多元醇。在各種實(shí)施方案中，親水性聚合物可為磺化聚氨酯聚合物。在各種實(shí)施方案中，親水性聚合物可為磺化聚脲/聚氨酯聚合物。示例性磺化多元醇和所得磺化聚脲和聚氨酯聚合物在美國(guó)專利4,638,017中有所描述，該專利申請(qǐng)的內(nèi)容以引用的方式并入本文。

異氰酸酯

異氰酸酯可包括二或多異氰酸酯。異氰酸酯可為芳族或脂族異氰酸酯。異氰酸酯可為單體、聚合物或異氰酸酯的任何變體反應(yīng)物、半預(yù)聚物或預(yù)聚物。示例性異氰酸酯可具體包括六亞甲基二異氰酸酯、甲苯二異氰酸酯(TDI)、異佛樂(lè)酮二異氰酸酯、3，5，5-三甲基-1-異氰酸基-3-異氰酸基甲基環(huán)己烷、4，4′-二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)、4，4，4″-三異氰酸基三苯基甲烷以及聚亞甲基聚苯基異氰酸酯。其它多異氰酸酯可包括在美國(guó)專利3,700,643和3,600,359等等中所描述的那些。也可使用多異氰酸酯的混合物。示例性異氰酸酯可以商品名VORALUX從陶氏化學(xué)公司(Dow Chemical Company)商購(gòu)獲得；以商品名CORONATE從日邦聚氨酯公司(Nippon Polyurethane)商購(gòu)獲得；以商品名LUPRANAT從巴斯夫公司(BASF Corp.)商購(gòu)獲得；等等。

催化劑

可以使用不同的催化劑。在一些實(shí)施方案中，催化劑可包括胺催化劑，包括但不限于叔胺催化劑。催化劑可包括三亞乙基二胺、雙(2-二甲基氨乙基)醚、N，N-二甲基乙醇胺、1，3，5-三(3-[二甲氨基]丙基)-六氫-均三嗪、N，N，N’，N”，N”-五甲基二乙烯三胺、N，N-二甲基環(huán)己胺、N，N-二甲氨基乙氧基乙醇、2，2′-二嗎啉基二乙基醚以及N，N’-二甲基哌嗪等。在一個(gè)具體實(shí)施方案中，催化劑可為根據(jù)GC分析純度大于97％的N-乙基嗎啉(NEM)叔胺催化劑(以產(chǎn)品目錄號(hào)04500從美國(guó)密蘇里州圣路易斯的西格瑪奧德里奇公司(Sigma-Aldrich Co.，LLC，St.Louis，MO，USA)商購(gòu)獲得)。示例性胺催化劑也可包括可以商品名TEGOAMIN從贏創(chuàng)工業(yè)集團(tuán)(EVONIK Industries)商購(gòu)獲得的那些。

顆粒填料

在各種實(shí)施方案中，本文的開孔泡沫結(jié)構(gòu)可包括顆粒填料。顆粒填料可分散在形成開孔泡沫結(jié)構(gòu)的其它組分諸如親水性聚合物內(nèi)。

開孔泡沫結(jié)構(gòu)可包括不同量的顆粒填料。在各種實(shí)施方案中，開孔泡沫結(jié)構(gòu)可包括至少約0.01重量％的顆粒填料，或至少約0.05重量％的顆粒填料，或至少約0.1重量％的顆粒填料，或至少約0.2重量％的顆粒填料，或至少約0.5重量％的顆粒填料，或至少約1.0重量％的顆粒填料，或至少約2.0重量％的顆粒填料，或至少約5.0重量％的顆粒填料，或至少約10重量％的顆粒填料，或至少約15重量％的顆粒填料。

在各種實(shí)施方案中，開孔泡沫結(jié)構(gòu)可包括小于約40重量％的顆粒填料，小于約30重量％的顆粒填料，或小于約25重量％的顆粒填料，或小于約20重量％的顆粒填料，或小于約15重量％的顆粒填料，或小于約10重量％的顆粒填料，或小于約5重量％的顆粒填料，或小于約2重量％的顆粒填料。在各種實(shí)施方案中，顆粒填料的量可在一定的范圍內(nèi)，其中該范圍的下限和上限可為任何前述數(shù)字，前提條件是上限大于下限。以舉例的方式，在一些實(shí)施方案中，開孔泡沫結(jié)構(gòu)可包括約0.1重量％至約40.0重量％的顆粒填料，或約0.1重量％至約20.0重量％的顆粒填料。

顆粒填料可表現(xiàn)出各種功能特性。在一些實(shí)施方案中，顆粒填料表現(xiàn)出小于其重量約100倍，或小于其重量約75倍，或小于其重量約50倍，或小于其重量約25倍，或小于其重量約10倍，或小于其重量約5倍的吸收容量。在各種實(shí)施方案中，顆粒填料為非超吸收材料。

在一些實(shí)施方案中，顆粒填料可具有親水性外表面。在一些實(shí)施方案中，顆粒填料可具有疏水性外表面。在各種實(shí)施方案中，顆粒填料可具有外表面，該外表面具有大量未反應(yīng)的羥基。應(yīng)當(dāng)理解，此類羥基能夠通過(guò)各種反應(yīng)形成鍵。然而，在各種實(shí)施方案中，顆粒填料并未共價(jià)連接到親水性聚合物或形成親水性泡沫的其它組分上。

顆粒填料可由各種材料制成。在一些實(shí)施方案中，顆粒填料可由在其表面上包含羥基的材料制成。在一些實(shí)施方案中，顆粒填料可由包括但不限于以下的材料制成：納米二氧化硅顆粒、納米淀粉顆粒、其它多糖顆粒、纖維素顆粒、羧甲基纖維素顆粒和木材顆粒(木粉)。纖維素粉末的示例包括Sigmacell纖維素粉末。羧甲基纖維素顆粒的示例包括購(gòu)自美國(guó)特拉華州威明頓的自赫爾克里公司(Hercules Inc.，Wilmington，DE，USA)的AQUALON CMC 7MF。可商購(gòu)獲得的納米淀粉顆粒的一個(gè)示例為獲自加拿大安大略省伯靈頓的EcoSynthetix有限公司(Burlington，Ontario，Canada(EcoSynthetix Ltd.))或Ecosynthetix公司(Ecosynthetix Inc.)的Ecosphere 2202^TM。Ecosphere 2202^TM為平均粒度低于400nm的基于淀粉的內(nèi)部交聯(lián)的成膠水凝膠顆粒。具體地，Ecosphere 2202^TM顆粒的數(shù)均粒度在50nm至150nm的范圍內(nèi)，并且考慮到其粒度分布，其尺寸也主要在50nm至150nm的范圍內(nèi)。這些產(chǎn)品主要是由包括直鏈淀粉和支鏈淀粉的淀粉制成的。該產(chǎn)品以體積平均直徑為約300微米的凝聚納米顆粒的干粉的形式提供。當(dāng)在水中混合并攪拌時(shí)，附聚物斷開并形成穩(wěn)定的納米顆粒分散體。此類顆粒的各方面在美國(guó)專利6,677,386和美國(guó)專利公布2012/0309246中有所描述，這兩篇專利的內(nèi)容以引用的方式并入本文。

在一些實(shí)施方案中，顆粒填料可具有納米級(jí)的粒度。在各種實(shí)施方案中，顆粒填料可具有大于約1nm、2nm、5nm、10nm、20nm、50nm、100nm、200nm、300nm或400nm的平均粒度。在一些實(shí)施方案中，顆粒填料可具有小于約1000nm、800nm、600nm、500nm、400nm、300nm或200nm的平均粒度。在一些實(shí)施方案中，顆粒填料的平均尺寸可在一定的范圍內(nèi)，其中該范圍的下限和上限可為任何前述數(shù)字，前提條件是上限大于下限。以舉例的方式，在一些實(shí)施方案中，顆粒填料的平均粒度可為約10nm至約500nm。

在一些實(shí)施方案中，顆粒填料可具有毫米級(jí)的粒度。在各種實(shí)施方案中，顆粒填料可具有大于約0.1mm、0.25mm、0.5mm、0.75mm或1mm的平均粒度。在一些實(shí)施方案中，顆粒填料可具有小于約5mm、2.5mm、1.5mm或1.0mm的平均粒度。在一些實(shí)施方案中，顆粒填料的平均尺寸可在一定的范圍內(nèi)，其中該范圍的下限和上限可為任何前述數(shù)字，前提條件是上限大于下限。以舉例的方式，在一些實(shí)施方案中，顆粒填料可具有約0.5mm至約1.5mm的平均粒度。

附加組分

應(yīng)當(dāng)理解，本文的親水性泡沫可包括除上文所述的那些之外的各種其它組分。以舉例的方式，表面活性劑可用于本文的各種實(shí)施方案中。不希望受理論的束縛，表面活性劑可用于幫助調(diào)節(jié)所得開孔結(jié)構(gòu)的泡孔尺寸。表面活性劑可單獨(dú)地或組合地為非離子表面活性劑、陰離子表面活性劑、陽(yáng)離子表面活性劑、兩性離子表面活性劑或兩性表面活性劑。表面活性劑可包括但不限于十二烷基硫酸鈉、硬脂醇硫酸酯鈉、月桂基硫酸鈉、普朗尼克等?？捎糜谟H水性泡沫中的表面活性劑的示例在美國(guó)專利申請(qǐng)2008/0305983中有所描述，該專利中有關(guān)表面活性劑的內(nèi)容以引用方式并入本文。示例性表面活性劑可以商品名TEGOSTAB、ORTEG從贏創(chuàng)高施米特公司(Evonik Goldschmidt Corp.)商購(gòu)獲得；以商品名DYNOL從空氣化工產(chǎn)品公司(Air Products&Chemicals，Inc.)商購(gòu)獲得；以商品名PLURONIC從巴斯夫公司(BASF Corp.)商購(gòu)獲得；以商品名TETRONIC從巴斯夫公司(BASF Corp.)商購(gòu)獲得以及以商品名TRITON X-100從陶氏化學(xué)公司(Dow Chemical Company)商購(gòu)獲得。

在一些實(shí)施方案中，可包含發(fā)泡劑。發(fā)泡劑可包括但不限于：C1至C8烴，C1和C2氯化烴諸如二氯甲烷、二氯乙烷、單氟三氯甲烷、二氟二氯甲烷、丙酮以及非反應(yīng)性氣體如二氧化碳、氮?dú)饣蚩諝狻?/p>

在各種實(shí)施方案中，染料或其它著色劑可用于本文的親水性泡沫中。在各種實(shí)施方案中，耐火或阻燃材料可包含在本文的親水性泡沫中。在各種實(shí)施方案中，抗微生物、抗菌或防腐材料可包含在本文的親水性泡沫中。其它組分可包括纖維、除臭劑、藥物、醇等。

制品和方法

在本文的各種實(shí)施方案中，包括一種制品。該制品可包括開孔泡沫結(jié)構(gòu)。在各種實(shí)施方案中，開孔泡沫結(jié)構(gòu)可為平面層的形式。然而，應(yīng)當(dāng)理解，開孔泡沫結(jié)構(gòu)也可呈各種其它形狀?，F(xiàn)在參見(jiàn)圖1，示出了根據(jù)各種實(shí)施方案的制品100的示意性剖視圖。制品100可包括開孔泡沫結(jié)構(gòu)102。開孔泡沫結(jié)構(gòu)102包括多個(gè)互連孔104，流體諸如水可被吸收到互連孔104中隨后被釋放。在該實(shí)施方案中，開孔泡沫結(jié)構(gòu)102被構(gòu)造為平面層。

在一些實(shí)施方案中，制品可在制品的一側(cè)或多側(cè)上包括一個(gè)或多個(gè)另外的層。此類層可包括各種材料，包括但不限于織造材料、非織造材料、針織材料、織物、泡沫、海綿、膜、印制材料、氣相沉積材料、塑料網(wǎng)等。

在一些實(shí)施方案中，本文的制品可包括擦洗層?，F(xiàn)在參見(jiàn)圖2，示出了根據(jù)本文的各種實(shí)施方案的制品200的示意性剖視圖。制品200可包括開孔泡沫結(jié)構(gòu)202。開孔泡沫結(jié)構(gòu)202可包括多個(gè)互連孔204，流體諸如水可被吸收到互連孔204中隨后被釋放。制品200還可包括擦洗層206。在一些實(shí)施方案中，開孔泡沫結(jié)構(gòu)202可設(shè)置在擦洗層206上。

擦洗層可由各種材料制成。擦洗層可由各種材料制成，包括但不限于：織造材料、非織造材料、針織材料、織物、泡沫、海綿、膜、印制材料、氣相沉積材料、塑料網(wǎng)等。在一些實(shí)施方案中，擦洗層可為涂覆磨料層，圖案涂覆的或印有磨料樹脂的織物或結(jié)構(gòu)化磨料膜。用于擦洗層的示例性材料在美國(guó)專利4,055,029；7,829,478和美國(guó)專利申請(qǐng)2007/0212965中有所描述。

在一些實(shí)施方案中，擦洗層可包括膨松的纖維非織造磨料產(chǎn)品。示例性擦洗層材料在美國(guó)專利4,991,362和8,671,503中有所描述，這些專利的內(nèi)容以引用方式并入本文。擦洗層可包括限定孔的多孔結(jié)構(gòu)。

在各種實(shí)施方案中，擦洗層直接結(jié)合到開孔泡沫結(jié)構(gòu)。以舉例的方式，在親水性泡沫的材料凝固之前(例如，在凝膠時(shí)間之前)，可將形成親水性泡沫的組合物傾倒在擦洗層上，使得親水性泡沫將混入擦洗層的孔中，從而導(dǎo)致開孔泡沫結(jié)構(gòu)直接粘結(jié)到擦洗層。開孔泡沫結(jié)構(gòu)可至少部分地設(shè)置在多孔結(jié)構(gòu)的孔內(nèi)。

在其它實(shí)施方案中，擦洗層可間接粘結(jié)到開孔泡沫結(jié)構(gòu)。以舉例的方式，可使用粘合劑將擦洗層粘結(jié)到開孔泡沫結(jié)構(gòu)。粘合劑可覆蓋擦洗層與開孔泡沫結(jié)構(gòu)之間的接合部的一些或整個(gè)表面。在一些實(shí)施方案中，制品可包括設(shè)置在擦洗層與開孔泡沫結(jié)構(gòu)的平面層之間的粘合劑層。現(xiàn)在參見(jiàn)圖3，示出了根據(jù)本文的各種實(shí)施方案的制品300的示意性剖視圖。制品300可包括開孔泡沫結(jié)構(gòu)302。開孔泡沫結(jié)構(gòu)302可包括多個(gè)互連孔304，流體諸如水可被吸收到互連孔204中隨后被釋放。制品300還可包括擦洗層306。還可在擦洗層306與開孔泡沫結(jié)構(gòu)302的層之間設(shè)置粘合劑層308。

功能特性

如本文所用，比較不含特定組分的“其它方面相同的”結(jié)構(gòu)或組合物是指除特定組分之外以更大的百分比的量(諸如重量百分比的量)包括所有成分的結(jié)構(gòu)或組合物以補(bǔ)償所缺失的特定組分。以舉例的方式，如果給定組合物是由33.3重量％組分A、33.3重量％組分B和33.3重量％組分C組成的，則不含組分C但其它方面與該組合物相同的組合物將由50重量％組分A和50重量％組分B形成。

在一些實(shí)施方案中，開孔泡沫結(jié)構(gòu)和/或包括開孔泡沫結(jié)構(gòu)的制品可表現(xiàn)出快速吸水速率。以舉例的方式，在一些實(shí)施方案中，開孔泡沫結(jié)構(gòu)和/或包括相同成分的制品可表現(xiàn)出在5秒內(nèi)大于30克水的吸收速率，或在5秒內(nèi)大于40克水的吸收速率，或在5秒內(nèi)大于50克水的吸收速率，或在5秒內(nèi)大于60克水的吸收速率，或在5秒內(nèi)大于70克水的吸收速率。在各種實(shí)施方案中，開孔泡沫結(jié)構(gòu)可表現(xiàn)出一定的吸水速率，該吸水速率大于不含顆粒填料材料但其它方面相同的開孔泡沫結(jié)構(gòu)的吸水速率。

在一些實(shí)施方案中，開孔泡沫結(jié)構(gòu)和/或包括開孔泡沫結(jié)構(gòu)的制品可表現(xiàn)出所期望的濕擦拭持水量。以舉例的方式，在一些實(shí)施方案中，開孔泡沫結(jié)構(gòu)可表現(xiàn)出大于約1.0g/g泡沫、或大于約1.5g/g泡沫、或大于約2.0g/g泡沫、或大于約2.5g/g泡沫、或大于約3.0g/g泡沫、或大于約3.5g/g泡沫的濕擦拭持水量。在各種實(shí)施方案中，開孔泡沫結(jié)構(gòu)可表現(xiàn)出一定的濕擦拭持水量，該持水量大于不含顆粒填料材料但其它方面相同的開孔泡沫結(jié)構(gòu)的持水量。

開孔泡沫結(jié)構(gòu)的實(shí)施方案可具有不同的密度。在一些實(shí)施方案中，開孔泡沫結(jié)構(gòu)可具有大于2.50PCF(磅/立方英尺)的密度。在一些實(shí)施方案中，開孔泡沫結(jié)構(gòu)可具有在約2.50PCF和約6.00PCF之間的密度。

在給定壓力下特定液體的吸收量和在沒(méi)有壓力的情況下這種液體的吸收量(自由吸收量)之間的比率可被稱為保持率(或保持量)。在本文的各種實(shí)施方案中，以35mmHg壓力的百分比表示的水的保持率小于約95％、或小于約90％、或小于約75％、或小于約60％、或小于約50％、或小于約40％、或小于約30％、或小于約20％、或小于約10％。

實(shí)施例

材料：

在這些實(shí)施例中使用以下物質(zhì)。

表1：

用預(yù)聚物制備泡沫樣本的標(biāo)準(zhǔn)過(guò)程：

1.將催化劑和去離子水置于玻璃燒杯中，并手動(dòng)混合5分鐘，以得到包含20重量％催化劑的混合物。該混合物被稱為催化劑溶液。

2.制備自來(lái)水和其它添加劑(諸如表面活性劑、催化劑溶液、顏料和填料)的第一混合物。稱量這些成分(精確至0.01克)并將它們放入玻璃燒杯中。然后手動(dòng)混合燒杯中的混合物3-5分鐘直至溶液均勻。

3.在單獨(dú)的聚乙烯剛性容器中，稱量所需的預(yù)聚物，精確至0.01克。

4.在實(shí)驗(yàn)中使用配備有4片螺旋槳葉片的實(shí)驗(yàn)室臺(tái)式混合器，并且其具有10.2cm的葉片直徑。將最大混合器速度設(shè)定為3000rpm。

5.為制備由第一混合物和預(yù)聚物制成的第二混合物，啟動(dòng)混合器并將旋轉(zhuǎn)葉片浸入已經(jīng)裝有預(yù)聚物的聚乙烯剛性容器中。小心操作以防止葉片接觸容器的側(cè)面和底部。一旦混合器的旋轉(zhuǎn)速度達(dá)到3000rpm之后，迅速將第一混合物加入剛性聚乙烯容器，以開始混合預(yù)聚物和第一混合物。

6.將第一混合物和預(yù)聚物混合30秒，以得到第二混合物。在混合過(guò)程中使葉片圍繞容器以圓周運(yùn)動(dòng)方式運(yùn)動(dòng)。小心操作以防止葉片接觸容器的側(cè)面和底部。

7.30秒之后，停止混合器，從容器移除葉片，將容器中的第二混合物放在實(shí)驗(yàn)室工作臺(tái)上不要移動(dòng)。目視監(jiān)控第二混合物的發(fā)泡情況。

8.將由第二混合物制備的泡沫在25℃下靜置至少5分鐘，然后將其切成樣本用于后續(xù)測(cè)試。切割出大致尺寸為12cm長(zhǎng)、7.6cm寬、1.5cm厚的矩形棱柱形泡沫樣本，以用于后續(xù)測(cè)試。

用多元醇制備泡沫樣本的標(biāo)準(zhǔn)過(guò)程：

1.將催化劑和去離子水置于玻璃燒杯中，并手動(dòng)混合5分鐘，以得到包含20重量％催化劑的混合物。該混合物被稱為催化劑溶液。

2.在實(shí)驗(yàn)中使用配備有4片螺旋槳葉片的實(shí)驗(yàn)室臺(tái)式混合器，并且其具有10.2cm的葉片直徑。將最大混合器速度設(shè)定為3000rpm。

3.稱量所需的成分諸如多元醇、自來(lái)水和其它添加劑(諸如表面活性劑、催化劑溶液、顏料和填料)，精確至0.01克，并將它們放入剛性聚乙烯燒杯中。

4.借助轉(zhuǎn)速為3000rpm的臺(tái)式實(shí)驗(yàn)室混合器混合所需的成分直至均勻，得到第一混合物。在混合過(guò)程中使葉片圍繞容器以圓周運(yùn)動(dòng)方式運(yùn)動(dòng)。小心操作以防止葉片接觸容器的側(cè)面和底部。

5.在剛性聚乙烯容器中單獨(dú)稱量異氰酸酯，精確至0.01克。當(dāng)目視第一混合物均勻之后，快速將異氰酸酯加入第一混合物中。

6.再將第一混合物和異氰酸酯以3000rpm再混合10秒，得到第二混合物。在混合過(guò)程中使葉片圍繞容器以圓周運(yùn)動(dòng)方式運(yùn)動(dòng)。小心操作以防止葉片接觸容器的側(cè)面和底部。

7.10秒之后，停止混合器，從容器移除葉片，將容器中的第二混合物放在實(shí)驗(yàn)室工作臺(tái)上不要移動(dòng)。目視監(jiān)控第二混合物的發(fā)泡情況。

8.將由第二混合物制備的泡沫在25℃下靜置至少5分鐘，然后將其切成樣本用于后續(xù)測(cè)試。切割出大致尺寸為12cm長(zhǎng)、7.6cm寬、1.5cm厚的矩形棱柱形泡沫樣本，以用于后續(xù)測(cè)試。

測(cè)試過(guò)程

保存在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境溫度和濕度下的如上述方式所制備的泡沫樣本被認(rèn)定為干燥泡沫樣本。任何對(duì)干燥泡沫樣本采取的測(cè)量被認(rèn)定為干法測(cè)量。經(jīng)測(cè)量，實(shí)驗(yàn)室的環(huán)境溫度為大約25℃，并且測(cè)量的環(huán)境濕度為大約50％RH。

干密度：

本文的泡沫可具有不同的干密度。在一些應(yīng)用中，與市售纖維素泡沫的密度具有相同數(shù)量級(jí)的密度為所需的。泡沫的密度根據(jù)以下過(guò)程來(lái)評(píng)估。

1.借助卡尺測(cè)量如此制得的泡沫樣本的長(zhǎng)度、寬度和厚度，精確至0.01mm。如果樣本的形狀不均勻，則記錄長(zhǎng)度、寬度和厚度的多次測(cè)量值。在樣本體積的計(jì)算中使用每個(gè)參數(shù)(長(zhǎng)度、寬度和厚度)的多次測(cè)量的算術(shù)平均值作為代表值。通過(guò)將泡沫的長(zhǎng)度、寬度和厚度值相乘來(lái)計(jì)算體積。

2.測(cè)定如此制得的泡沫樣本的重量，精確至0.01克。

3.通過(guò)將所測(cè)重量除以所計(jì)算體積來(lái)計(jì)算干密度。

干潤(rùn)濕時(shí)間：

將一滴自來(lái)水液滴完全被干燥泡沫樣本吸收的持續(xù)時(shí)間命名為“干潤(rùn)濕時(shí)間”。對(duì)于一些應(yīng)用可能期望相對(duì)較短的干潤(rùn)濕時(shí)間，因?yàn)檩^短的持續(xù)時(shí)間可指示較快的吸水率。根據(jù)以下過(guò)程評(píng)估干潤(rùn)濕時(shí)間。

1.借助移液管將一滴自來(lái)水液滴慢慢滴在干燥泡沫的表面上。

2.目視觀察水滴。水滴完全潤(rùn)濕泡沫表面的持續(xù)時(shí)間時(shí)用秒表測(cè)得，該時(shí)間被視為“干潤(rùn)濕時(shí)間”。

3.放置在一些樣本上的水滴幾乎瞬時(shí)被樣本吸收，因此不可能測(cè)量適當(dāng)?shù)母蓾?rùn)濕時(shí)間。在這種情況下，樣本的干潤(rùn)濕時(shí)間被記錄為“瞬時(shí)”。

溶脹百分比：

將在干燥泡沫樣本完全浸入自來(lái)水中，然后使其在自來(lái)水中浸泡一分鐘之后的溶脹程度定義為溶脹百分比。應(yīng)當(dāng)理解，本文的泡沫可表現(xiàn)出不同的溶脹量。然而，對(duì)于一些應(yīng)用可能期望相對(duì)較低的溶脹百分比。

1.借助卡尺測(cè)量如此制得的泡沫樣本的長(zhǎng)度、寬度和厚度，精確至0.25mm。如果樣本的形狀不均勻，則記錄長(zhǎng)度、寬度和厚度的多次測(cè)量值。在樣本體積的計(jì)算中使用每個(gè)參數(shù)(長(zhǎng)度、寬度和厚度)的多次測(cè)量的算術(shù)平均值作為代表值。通過(guò)使干泡沫的長(zhǎng)度、寬度和厚度值相乘來(lái)計(jì)算干體積。

2.在剛性塑料容器中裝入自來(lái)水。將干燥泡沫樣本完全浸入裝有自來(lái)水的容器中。然后，從水中取出泡沫樣本，用手壓方式擠壓以擠出盡可能多的浸漬水。然后，將擠壓過(guò)的泡沫樣本再次浸入自來(lái)水中。重復(fù)這種浸入/擠壓/再次浸入循環(huán)五次。

3.在完成五次循環(huán)之后，從水中取出泡沫樣本，用手壓方式擠壓以擠出盡可能多的浸漬水。然后，丟棄容器中的水并向容器中裝入新鮮自來(lái)水。

4.將泡沫樣本完全浸入容器中的自來(lái)水中，并使其在水中浸泡一分鐘。

5.然后，從容器中取出泡沫樣本并置于實(shí)驗(yàn)室工作臺(tái)上，同時(shí)小心不擠壓泡沫樣本。

6.借助卡尺測(cè)量泡沫樣本的長(zhǎng)度、寬度和厚度，精確至0.25mm。這些值被稱為濕尺寸。如果樣本的形狀不均勻，則記錄長(zhǎng)度、寬度和厚度的多次測(cè)量值。在樣本體積計(jì)算中使用每個(gè)參數(shù)(長(zhǎng)度、寬度和厚度)的多次測(cè)量的算術(shù)平均值作為代表值。通過(guò)將泡沫的濕長(zhǎng)度、濕寬度和濕厚度值相乘來(lái)計(jì)算濕體積。

7.通過(guò)將濕體積和干體積之間的差值除以干體積再乘以100來(lái)計(jì)算溶脹百分比。

濕擦拭持水量：

濕擦拭持水量可指示泡沫如何形成并可逆地保持在水上。相對(duì)較高的濕擦拭持水量可用于各種應(yīng)用中，包括但不限于清潔應(yīng)用。使用以下過(guò)程測(cè)定濕擦拭持水量。

1.將25克自來(lái)水慢慢倒在拋光的不銹鋼板上。

2.在剛性塑料容器中裝入自來(lái)水。將干燥泡沫樣本完全浸入裝有自來(lái)水的容器中。然后，從水中取出泡沫樣本，用手壓方式擠壓以擠出盡可能多的浸漬水。然后，將擠壓過(guò)的泡沫樣本再次浸入自來(lái)水中。重復(fù)這種浸入/擠壓/再浸入循環(huán)五次。

3.在完成五次循環(huán)之后，從水中取出泡沫樣本，用手壓方式擠壓以擠出盡可能多的浸漬水。然后，用在手壓下操作的手動(dòng)軋輥將手?jǐn)D泡沫樣本擰干。重復(fù)多次擠壓動(dòng)作，直至觀察不到有擠出的水。然后測(cè)定擠干的泡沫樣本的重量。該重量值被稱為“擰干重量”。

4.擰干的泡沫樣本慢慢通過(guò)倒在拋光不銹鋼板上的水，同時(shí)慢慢舉起泡沫的前端以利于進(jìn)行擦拭操作。

5.在泡沫樣本通過(guò)水之后，測(cè)定吸收水的泡沫樣本的重量。將此重量值命名為“第一通過(guò)”重量。

6.通過(guò)將“第一通過(guò)”重量和“擰干重量”之間的差值除以“擰干重量”來(lái)計(jì)算濕擦拭持水量。

有效吸收百分比：

有效吸收百分比為初始潮濕泡沫在其達(dá)到水吸收飽和水平之后和其在除水五分鐘之后保留的水的體積百分比。相對(duì)較高的有效吸收百分比在各種應(yīng)用中可為有用的屬性，所述應(yīng)用包括但不限于清潔應(yīng)用。根據(jù)其體積和其潮濕重，使用下面的過(guò)程來(lái)測(cè)定泡沫樣本可保持的總水量。

1.在剛性塑料容器中裝入自來(lái)水。將干燥泡沫樣本完全浸入裝有自來(lái)水的容器中。然后，從水中取出泡沫樣本，用手壓方式擠壓以擠出盡可能多的浸漬水。然后，將擠壓過(guò)的泡沫樣本再次浸入自來(lái)水中。重復(fù)這種浸入/擠壓/再浸入循環(huán)五次。

2.在完成五次循環(huán)之后，從水中取出泡沫樣本，用手壓方式擠壓以擠去盡可能多的浸漬水。然后，用在手壓下操作的手動(dòng)軋輥將手?jǐn)D泡沫樣本擰干。重復(fù)多次擠壓動(dòng)作，直至觀察不到有擠出的水。然后測(cè)定擠干的泡沫樣本的重量。該重量值被稱為“擰干重量”。

3.將擰干的泡沫樣本完全浸入自來(lái)水中，同時(shí)擠壓樣本以除去任何滯留空氣。

4.當(dāng)泡沫樣本仍然完全浸在水中時(shí)其是松弛的，因此它可吸收水。使松弛的泡沫完全浸在水中，保持大約一分鐘。

5.一分鐘之后，從水中取出泡沫樣本。將裝訂夾輕輕附接到樣本的邊緣，并使樣本懸在除水桿上保持五分鐘。在抓握海綿時(shí)應(yīng)小心謹(jǐn)慎以防意外擠出任何水。

6.在5分鐘之后，測(cè)定樣本的重量，精確至0.01克，并將其記錄為“濕重”。

7.通過(guò)將濕重和擰干重量之間的差值除以擰干重量再乘以100來(lái)計(jì)算有效吸收百分比。

吸收速率：

相對(duì)較高的吸收速率可用于各種應(yīng)用中，包括但不限于清潔應(yīng)用。在本測(cè)試中，將泡沫樣本的最大面朝下放置在具有3.2mm深自來(lái)水的容器中。測(cè)定泡沫樣本在5秒內(nèi)吸收的水量，然后計(jì)算吸收速率。使用以下過(guò)程。

1.在剛性塑料容器中裝入自來(lái)水。將干燥泡沫樣本完全浸入裝有自來(lái)水的容器中。然后，從水中取出泡沫樣本，用手壓方式擠壓以擠出盡可能多的浸漬水。然后，將擠壓過(guò)的泡沫樣本再次浸入自來(lái)水中。重復(fù)這種浸入/擠壓/再浸入循環(huán)五次。

2.在完成五次循環(huán)之后，從水中取出泡沫樣本，用手壓方式擠壓以擠出盡可能多的浸漬水。然后，用在手壓下操作的手動(dòng)軋輥將手?jǐn)D泡沫樣本擰干。重復(fù)多次擠壓動(dòng)作，直至觀察不到有擠出的水。然后測(cè)定擠干的泡沫樣本的重量。該重量值被稱為“擰干重量”。

3.將穿孔金屬板置于剛性塑料容器中。水連續(xù)流入和流出容器有利于保持水深度恒定在高于預(yù)穿孔金屬板大約3.2mm處。

4.將泡沫樣本的最大面朝下放置在穿孔金屬板上，并在該位置處保持五秒。

5.五秒之后，取出泡沫樣本并測(cè)定其重量，精確至0.01克。該值被記錄為“濕重”。

6.通過(guò)將濕重和擰干重量之間的差值除以擰干重量再乘以100來(lái)計(jì)算吸收速率。

比較例：

按照在“用預(yù)聚物制備泡沫樣本的標(biāo)準(zhǔn)過(guò)程”部分中所述那樣制備不含任何填料的未填充泡沫樣本。根據(jù)在“測(cè)試過(guò)程”部分中所述的測(cè)試過(guò)程測(cè)試未填充泡沫的特性，并且這些特性示于表2中。同樣在所述測(cè)試條件下測(cè)試可商購(gòu)獲得的纖維素海綿(購(gòu)自美國(guó)明尼蘇達(dá)州圣保羅的3M公司(3M Company，St.Paul，MN，USA)的便攜海綿7274-T)，并且結(jié)果報(bào)告于表2中。

實(shí)施例1：

按照在“用預(yù)聚物制備泡沫樣本的標(biāo)準(zhǔn)過(guò)程”部分中所述那樣制備填充有不同量生物聚合物的泡沫樣本。根據(jù)在“測(cè)試過(guò)程”部分中所述的測(cè)試過(guò)程測(cè)試填充有生物聚合物的泡沫樣本的特性，并且這些特性以樣本名稱1至6示于表2中。結(jié)果表明，在生物聚合物的存在下“有效吸收％”和“吸收速率”特性得到顯著改善。

實(shí)施例2：

按照在“用預(yù)聚物制備泡沫樣本的標(biāo)準(zhǔn)過(guò)程”部分中所述那樣制備填充有不同量二氧化硅的泡沫樣本。根據(jù)在“測(cè)試過(guò)程”部分中所述的測(cè)試過(guò)程測(cè)試填充有二氧化硅的泡沫樣本的特性，并且這些特性以樣本名稱7至8示于表2中。結(jié)果表明，在二氧化硅的存在下有效吸收％和吸收速率特性得到顯著改善。

實(shí)施例3：

按照在“用預(yù)聚物制備泡沫樣本的標(biāo)準(zhǔn)過(guò)程”部分中所述那樣制備填充有不同量木粉的泡沫樣本。根據(jù)在“測(cè)試過(guò)程”部分中所述的測(cè)試過(guò)程測(cè)試填充有木粉的泡沫樣本的特性，并且這些特性以樣本名稱9至10示于表2中。結(jié)果表明，在木粉的存在下有效吸收％和吸收速率特性得到顯著改善。

實(shí)施例4：

通過(guò)手動(dòng)混合將CMC與自來(lái)水在塑料燒杯中混合5分鐘，以得到包含3重量％CMC的水性混合物。按照在“用預(yù)聚物制備泡沫樣本的標(biāo)準(zhǔn)過(guò)程”部分中所述那樣制備填充有不同量CMC/碳酸鈣組合和CMC/二氧化硅組合的泡沫樣本。根據(jù)如在“測(cè)試過(guò)程”部分中所述的測(cè)試過(guò)程測(cè)試填充有這些填料組合的泡沫樣本的特性。由預(yù)聚物-1和預(yù)聚物-2制備并填充有CMC/碳酸鈣填料組合的泡沫樣本的特性以樣本名稱11-14示于表3中。由預(yù)聚物-1和預(yù)聚物-2制備并填充有CMC/二氧化硅填料組合的泡沫樣本的特性以樣本名稱15-18示于表3中。結(jié)果表明，由預(yù)聚物-1和預(yù)聚物-2制備并填充有CMC/碳酸鈣和CMC/二氧化硅填料的泡沫樣本的有效吸收％特性得到顯著改善。

測(cè)試得到的制劑特性示于下表2中，其中包括對(duì)照物以突出與不含顆粒填料但其它方面相同的制劑相比，對(duì)各種顆粒填料的功能特性產(chǎn)生的影響。雖然添加填料對(duì)物理特性諸如干密度產(chǎn)生所期望的改變，但令人驚奇地發(fā)現(xiàn)，添加這些填料在許多情況下提高所得泡沫的有效吸收％和/或吸收速率。

表2

表3

上文所述的各種實(shí)施方案僅以例示方式提供且不應(yīng)理解為限制本文所附的權(quán)利要求書。應(yīng)當(dāng)理解，在不存在隨后本文舉例說(shuō)明和描述的示例性實(shí)施例和應(yīng)用的情況下且在不脫離權(quán)利要求書的真實(shí)實(shí)質(zhì)和范圍的情況下，可做出各種改變和變化。

應(yīng)當(dāng)注意，除非上下文另有清楚指示，否則如本說(shuō)明書以及所附權(quán)利要求中所使用，“一種”、“一個(gè)”和“該/所述”包括多個(gè)指代物。因此，例如，含有“化合物”的組合物這一表達(dá)方式包括兩種或多種化合物的混合物。還應(yīng)注意，除非術(shù)語(yǔ)“或”另外明確指出，否則該內(nèi)容通常采用的含義包括“和/或”。

本說(shuō)明書中的所有出版物和專利申請(qǐng)指示本發(fā)明所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員的水平。所有出版物和專利申請(qǐng)均以引用方式并入本文中，就如同每個(gè)單獨(dú)的出版物或?qū)＠暾?qǐng)均以引用方式具體地且單獨(dú)地指示一樣。