CN101205288A - 一种聚氨酯泡沫组合物 - Google Patents

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一种聚氨酯泡沫组合物，该组合物含有A组分和B组分，所述A组分含有聚醚多元醇、聚合物多元醇、交联剂、催化剂、稳定剂和发泡剂，所述B组分含有异氰酸酯，其中，所述催化剂为含有二甲基乙醇氨、三亚乙基二胺、双(二甲基胺基乙基)醚和有机锡的混合催化剂。与现有的高回弹泡沫相比，在相同的拉伸和撕裂性能前提下，本发明的聚氨酯泡沫组合物密度可更低、成本也就更低，并且配方稳定、工艺简单。本发明提供的聚氨酯泡沫组合物具有低密度高回弹冷固化等特点，尤其适合于汽车坐垫，沙发，床垫等。

Description

一种聚氨酯泡沫组合物
技术领域
本发明是关于一种聚氨酯泡沫组合物。
背景技术
高回弹聚氨酯泡沫主要采用高相对分子量聚醚多元醇多元醇加上各式交联剂与多异氰酸酯反应而成。这种材料和一般制品相比，具有较高的弹性，较低的滞后损失，较高的压缩负荷比值，并具有类似乳胶表面的手感和良好的透气性。同时，由于高回弹聚氨酯泡沫可以冷熟化，因而在生产中耗能低。另外，由于高回弹聚氨酯泡沫固化速度快，同样规模所需模具少，设备使用效率高，经济性更好。高回弹聚氨酯泡沫因具有如上诸多优点，因而近年来获得了广泛的关注和应用。
例如，CN 1513892A提供了一种高回弹聚氨酯成型泡沫，该泡沫包括A组分和B组分，其中A组分为90-110重量份聚醚多元醇多元醇(330N)、100-120重量份聚合物多元醇(36/28)、1-5重量份三乙醇氨、0.5-3重量份二乙醇氨、0.2-.06重量份(A1)、重量份(A33)、1-5重量份硅油(8681)、4-8重量份H2O和适量稳定剂，B组分为90-110重量份异氰酸酯(TDIT-80)和100-150重量份(MDI44V20)，生产时将搅拌好的85-110重量份那A组分和30-50重量份B组分混合。制得的产品弹性好，拉伸强度好，材料密度也很高。该产品是通过提高聚氨酯成型泡沫的密度来克服常规的用作汽车靠垫的聚氨酯泡沫回弹性差的缺点。然而，提高材料的密度不仅增加了产品本身的重量，而且还大大提高了生产成本。
为此，CN 1076933A公开了一种高回弹低密度模塑聚氨酯泡沫的制备方法，该方法采用分子量为4500-6500、伯羟基含量为60-85％、羟值为39-35毫克KOH/克的高活性聚醚多元醇45-65重量份和以伯羟基聚醚多元醇为母体，以丙烯腈、苯乙烯为单体聚合而成的羟值为25-29毫克KOH/克的聚合物多元醇35-55重量份组成的混合物为基础原料，以100重量份基础原料为基准，加入0.1-0.6重量份的的三乙烯二胺，0.8-2.0重量份的有机硅类聚合物泡沫稳定剂DC5043和L5309，0.012-0.06重量份的月桂酸二丁基锡，0.3-1.0重量份的双(2-二甲基胺基乙基)醚，0.5-1.2重量份的浓度为85重量％的二乙醇胺水溶液，2.6-3.1重量份的水，0-6重量份的一氟三氯甲烷，异氰酸指数105-108TDI(80/20)但用和TDI(80/20)和MDI混合使用组成发泡料经水发泡模塑成型，其中，以基础原料质量为100计，在发泡料中加入0.1-0.8重量份的三乙醇胺，0.1-0.5重量份的甲酸、乙酸或磷酸中任意一种酸。采用上述方法制备的聚氨酯泡沫的密度在35-40公斤/立方米，落球回弹率为50-65％，断裂伸长率为145-170％，抗拉强度为160-180牛顿/平方厘米，温度为24℃、湿度为75％的压缩强度为5-9。该方法是通过改进发泡料来改进常规的聚氨酯泡沫组合物在发泡操作过程中发泡料迅速稠化、倒料时挂料损失大，易因发泡料不能充满模具造成产品的缺陷的问题。然而，该方法存在的缺点是制备过程对环境如温度和湿度等的要求很高，温度和湿度稍有不同，得到的聚氨酯泡沫的性能和外观可能完全不同。换句话说，上述聚氨酯泡沫的生产稳定性不是很好，特别是低密度下的高回弹聚氨酯泡沫，很难实现工业上的批量稳定生产。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术中的低密度高回弹聚氨酯泡沫材料生产稳定性差的缺点，提供一种生产稳定性好的聚氨酯泡沫组合物。
本发明提供的聚氨酯泡沫组合物含有A组分和B组分，所述A组分含有聚醚多元醇、聚合物多元醇、交联剂、催化剂、稳定剂和发泡剂，所述B组分含有异氰酸酯，其中，所述催化剂为含有二甲基乙醇氨、三亚乙基二胺、双(二甲基胺基乙基)醚和有机锡的混合催化剂。
本发明提供的聚氨酯泡沫组合物由于使用含有二甲基乙醇氨、三亚乙基二胺、双(二甲基胺基乙基)醚和有机锡的混合催化剂作为催化剂，因而具有非常好的生产稳定性，在不同温度和湿度环境下能够获得一致的聚氨酯泡沫材料。此外，本发明的聚氨酯泡沫组合物还具有同时具备低密度、高弹性、优异的拉伸强度和断裂延伸率的优点。
具体实施方式
根据本发明，尽管各种配比的二甲基乙醇氨、三亚乙基二胺、双(二甲基胺基乙基)醚和有机锡的混合催化剂均可实现本发明的目的，但优选情况下，以100重量份的聚醚多元醇和聚合物多元醇为基准，二甲基乙醇氨的含量为0.2-2重量份，优选为0.3-1重量份，三亚乙基二胺的含量为0.05-0.5重量份，优选为0.1-0.3重量份，双(二甲基胺基乙基)醚的含量为0.01-0.5重量份，优选为0.05-0.2重量份，有机锡的含量为0.05-0.5重量份，优选为0.15-0.35重量份。除上述有机胺外，形成本发明所述组合物的催化剂中还可以含有其它的有机含氮化合物，如三乙胺、N，N-二甲基卞胺、N-乙基马啉、N-甲基马啉中的一种或几种。
所述有机锡可以是辛酸亚锡、二月桂酸丁二锡和二马来酸二丁基锡中的一种或几种。
本发明中，A组分中各种物质如聚醚多元醇、聚合物多元醇、交联剂、催化剂、稳定剂和发泡剂和B组分的含量可以是本领域常规的含量，例如，以100重量份的聚醚多元醇和聚合物多元醇为基准，A组分中聚醚多元醇的含量可以为20-80重量份，优选为30-50重量份，交联剂的含量可以为1-10重量份，优选为3-7重量份，催化剂的含量可以为0.1-5重量份，优选为0.5-2重量份，稳定剂的含量可以为0.1-1.0重量份，优选为0.3-0.8重量份，发泡剂的含量可以为2-6重量份，优选为2.8-4.0重量份，B组分的含量可以为50-200重量份，优选为30-60重量份。
所述交联剂可以是常规用于聚氨酯泡沫的各种交联剂，例如可以是二乙醇氨、三乙醇氨和苯二胺中的一种或几种。本发明人的发明人发现，通过二乙醇氨和三乙醇氨联合与本发明的催化剂配合作用，在保证本发明组合物加工稳定性的情况下，可以进一步提高低密度高回弹聚氨酯泡沫的性能。以100重量份的聚醚多元醇和聚合物多元醇为基准，二乙醇氨的含量优选为1-2.5重量份，三乙醇氨的含量优选为2-3.5重量份。
所述发泡剂可以是常规用于聚氨酯泡沫的各种发泡剂，例如可以是各种化学发泡剂或物理发泡剂，所述物理发泡剂例如可以是液态二氧化碳、丁烷以及各种低沸点有机溶剂中的一种或几种。所述化学发泡剂可以是水，基于对环境保护的考虑，本发明优选所述发泡剂为水。
所述聚醚多元醇可以是常规用于聚氨酯泡沫的各种高活性聚醚，例如可以是聚氨酯泡沫领域常规使用的聚醚多元醇(330N)，聚醚多元醇的分子量可以为3000-5000。以100重量份的聚醚多元醇和聚合物多元醇为基准，聚醚多元醇的含量可以为30-70重量份，优选为30-50重量份。
所述聚合物多元醇可以是常规用于聚氨酯泡沫的各种聚合物多元醇，例如可以是聚氨酯泡沫领域常规使用的聚合物多元醇(36/28)，聚合物多元醇的分子量可以是5000-7000。以100重量份的聚醚多元醇和聚合物多元醇为基准，聚合物多元醇的含量可以为30-70重量份，优选为50-70重量份。
本发明中，所述稳定剂可以是聚氨酯泡沫常用的稳定剂，例如可以是各种硅油如硅油B8738。所述稳定剂用于稳定聚氨酯泡沫的结构，使聚氨酯泡沫泡孔细而均匀、性能更加优良。
优选情况下，本发明的组合物还可以含有增塑剂和开孔剂中的一种或几种。以100重量份的聚醚多元醇和聚合物多元醇为基准，稳定剂的含量可以是0-1重量份，优选为0.3-0.8重量份，增塑剂的含量可以为0-30重量份，优选为5-20重量份，开孔剂的含量可以为0-3重量份，优选为0.3-2重量份。所述增塑剂可以是聚氨酯泡沫常用的增塑剂，如邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二辛酯、液体石蜡以及其它常用的增塑剂中的一种或几种。所述开孔剂可以是聚氨酯泡沫常用的开孔剂，如商品型号为CO100的开孔剂。开孔剂可以进一步提高泡沫的开孔性。
所述B组分可以是常规用于聚氨酯泡沫的各种异氰酸酯，例如可以是甲苯二异氰酸酯、多苯基多亚甲基多异氰酸酯和改性MDI(异氰酸酯)中的一种或几种，本发明优选为甲苯二异氰酸酯、多苯基多亚甲基多异氰酸酯和改性MDI的混合异氰酸酯，以100重量份的聚醚多元醇和聚合物多元醇为基准，甲苯二异氰酸酯的含量为40-60重量份、多苯基多亚甲基多异氰酸酯的含量为20-30重量份、改性MDI的含量为10-20重量份。本发明中所述改性MDI沿用本领域常规的含义，即由纯MDI经过改性后得到的液化MDI。所述B组分的异氰酸酯指数为80-100。
本发明组合物的制备方法简单，只需将形成组合物的上述A组分与B组分混合均匀即可，混合均匀后加入模具中进行模塑成型，即可制得所需用途的低密度高回弹聚氨酯泡沫材料，所述混合和成型可以在各种温度和湿度下进行。
下面的实施例将对本发明作进一步的说明。
实施例1
该实施例用于说明本发明提供的聚氨酯泡沫组合物及其制备方法。
将含有40重量份聚醚多元醇(330N)、60重量份聚合物多元醇(36/28)、2重量份二乙醇氨、2.5重量份三乙醇氨、0.6重量份二甲基乙醇氨、0.1重量份三亚乙基二胺、0.1重量份双(二甲基胺基乙基)醚、0.2重量份辛酸亚锡、8.0重量份增塑剂邻苯二甲酸二辛酯、3.3重量份水、0.8重量份开孔剂CO100、0.5重量份硅油B8738的A组分与含有50重量份甲苯二异氰酸酯、20重量份多苯基多亚甲基多异氰酸酯和15重量份改性MDI的B组分(异氰酸指数为90)在湿度为50％、室温25℃下混合均匀，然后倒入模具中，在65℃下固化300秒，得到本发明提供的聚氨酯泡沫组合物S1。
实施例2
该实施例用于说明本发明提供的聚氨酯泡沫组合物及其制备方法。
按照实施例1的方法制备聚氨酯泡沫组合物，不同的是，将A组分和B组分在湿度为80％、温度为18℃的条件下混合均匀，然后倒入模具中，在65℃下固化300秒，得到本发明提供的聚氨酯泡沫组合物S2。
实施例3
该实施例用于说明本发明提供的聚氨酯泡沫组合物及其制备方法。
按照实施例1的方法制备聚氨酯泡沫组合物，不同的是，将A组分和B组分在湿度为70％、温度为45℃的条件下混合均匀，然后倒入模具中，在65℃下固化300秒，得到本发明提供的聚氨酯泡沫组合物S3。
对比例1
该对比例用于说明现有技术的聚氨酯泡沫组合物及其制备方法。
将含有40重量份聚醚多元醇(330N)、60重量份聚合物多元醇(36/28)、2重量份二乙醇氨、2.5重量份三乙醇氨、0.1重量份三亚乙基二胺、0.1重量份双(二甲基胺基乙基)醚、0.2重量份辛酸亚锡、8.0重量份增塑剂邻苯二甲酸二辛酯、3.3重量份水、0.8重量份开孔剂CO100、0.5重量份硅油B8738的A组分与含有50重量份甲苯二异氰酸酯、20重量份多苯基多亚甲基多异氰酸酯和15重量份改性MDI的B组分(异氰酸指数为90)在湿度为50％、室温25℃下混合均匀，然后倒入模具中，在65℃下固化300秒，得到参比聚氨酯泡沫组合物CS1。
对比例2
该对比例用于说明现有技术的聚氨酯泡沫组合物及其制备方法。
按照对比例1的方法制备参比聚氨酯泡沫组合物CS2，不同的是，A组分与B组分在湿度为80％、温度为18℃下混合均匀，得到参比聚氨酯泡沫组合物CS2。
实施例4
该实施例用于说明本发明提供的聚氨酯泡沫组合物及其制备方法。
将含有30.0重量份聚醚多元醇(330N)、70.0重量份聚合物多元醇(36/28)、1.0重量份二乙醇氨、2.5重量份三乙醇氨、0.3重量份二甲基乙醇氨、0.2重量份三亚乙基二胺、0.1重量份双(二甲基胺基乙基)醚、0.2重量份辛酸亚锡、10.0重量份增塑剂邻苯二甲酸二辛酯、3.0重量份水、1.0重量份开孔剂CO100、0.3重量份硅油B8738的A组分与含有40.0重量份甲苯二异氰酸酯、40.0重量份多苯基多亚甲基多异氰酸酯和15.0重量份改性MDI的B组分(异氰酸指数为90)在湿度为70％、室温25℃下混合均匀，然后倒入模具中，在65℃下固化300秒，得到本发明提供的聚氨酯泡沫组合物S4。
实施例5
该实施例用于说明本发明提供的聚氨酯泡沫组合物及其制备方法。
将含有40重量份聚醚多元醇(330N)、60重量份聚合物多元醇(36/28)、4重量份二乙醇氨、1.6重量份二甲基乙醇氨、0.1重量份三亚乙基二胺、0.05重量份双(二甲基胺基乙基)醚、0.2重量份辛酸亚锡、8.0重量份增塑剂邻苯二甲酸二辛酯、3.3重量份水、0.8重量份开孔剂CO100、0.8重量份硅油B8738的A组分与50重量份甲苯二异氰酸酯、20重量份多苯基多亚甲基多异氰酸酯和15重量份改性MDI的B组分(异氰酸指数为90)在湿度为70％、室温25℃下混合均匀，然后倒入模具中，在65℃下固化300秒，得到本发明提供的聚氨酯泡沫组合物S5。
实施例6-10
下述实施例用于说明本发明提供的聚氨酯泡沫组合物的性能。
分别按照GB-9641-88方法、GB-9641-88方法、GB/T-6670方法和GB-6670-86方法测定由上述实施例1-5制得的聚氨酯泡沫组合物的拉伸强度、断裂伸长率、回弹率和撕裂强度。结果如表1所示。
对比例3-4
该对比例用于说明由对比例1-2制得的聚氨酯泡沫组合物的性能。
按照实施例6-10所述的方法测定对比例1-2制得的聚氨酯泡沫组合物CS1-CS2的各项性能，结果如表1所示。
表1
  实施例编号  实施例6  实施例7  实施例8  实施例9  实施例10  对比例3  对比例4
  组合物编号  S1  S2  S3  S4  S5  CS1  CS2
  密度(千克/立方米)  38.1  38.8  37.8  38.6  39.8  37.8  42.1
  拉伸强度(兆帕)  0.128  0.123  0.128  0.130  0.950  0.85  0.72
  断裂伸长率(％)  110  100  99  100  100  100  89
  回弹率(％)  65  60  59  63  55  43  47
  撕裂强度(牛/厘米)  2.97  2.85  2.92  2.85  2.79  2.72  1.55
从表1的结果可以看出，本发明提供的组合物在不同环境下能够获得相同的聚氨酯泡沫材料，生产稳定性非常好，而且获得聚氨酯泡沫材料的密度低、弹性好，此外该材料的拉伸强度、断裂伸长率和撕裂强度等各项指标均远远优于现有技术的组合物的相应指标，非常适合用于汽车座椅和沙发。

Claims (7)

1.一种聚氨酯泡沫组合物，该组合物含有A组分和B组分，所述A组分含有聚醚多元醇、聚合物多元醇、交联剂、催化剂、稳定剂和发泡剂，所述B组分为异氰酸酯，其中，所述催化剂为含有二甲基乙醇氨、三亚乙基二胺、双(二甲基胺基乙基)醚和有机锡的混合催化剂。
2.根据权利要求1所述的组合物，其中，以100重量份的聚醚多元醇和聚合物多元醇为基准，催化剂中二甲基乙醇氨的含量为0.2-2重量份，三亚乙基二胺的含量为0.05-0.5重量份，双(二甲基胺基乙基)醚的含量为0.01-0.5重量份，有机锡的含量为0.05-0.5重量份。
3.根据权利要求1或2所述的组合物，其中，所述有机锡选自辛酸亚锡、二月桂酸丁二锡和二马来酸二丁基锡中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的组合物，其中，以100重量份的聚醚多元醇和聚合物多元醇为基准，A组分中聚醚多元醇的含量为20-80重量份，交联剂的含量为1-10重量份，催化剂的含量为0.1-5重量份，稳定剂的含量为0.1-1.0重量份，发泡剂的含量为2-6重量份，B组分的含量为50-200重量份。
5.根据权利要求1或4所述的组合物，其中，所述聚醚多元醇的分子量为3000-5000，聚合物多元醇的分子量为5000-7000，所述B组分为甲苯二异氰酸酯、多苯基多亚甲基多异氰酸酯和改性MDI中的-种或几种，所述交联剂为二乙醇氨、三乙醇氨和苯二胺中的一种或几种。
6.根据权利要求5所述的组合物，其中，所述交联剂含有二乙醇氨和三乙醇氨。
7.根据权利要求6所述的组合物，其中，以100重量份的聚醚多元醇和聚合物多元醇为基准，二乙醇氨的含量为1-2.5重量份，三乙醇氨的含量为2-3.5重量份。
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