CN101381441A

CN101381441A - 亲水性聚氨酯泡沫的制备方法

Info

Publication number: CN101381441A
Application number: CNA2007100940746A
Authority: CN
Inventors: 刘鸿慈
Original assignee: SHANGHAI KAIZHONG POLYURETHANE CO Ltd
Current assignee: SHANGHAI KAIZHONG POLYURETHANE CO Ltd
Priority date: 2007-09-06
Filing date: 2007-09-06
Publication date: 2009-03-11

Abstract

本发明涉及由NCO封端的聚氧化乙烯多元醇与含有各种功能介质成分在内的水相反应而得到的一种亲水性聚氨酯泡沫。这种泡沫的吸水、保水量通常是其自身重量的几十倍。产品可用作日用清洁材料、防潮去湿密封材料、农林园艺用植物生长模板等。

Description

亲水性聚氨酯泡沫的制备方法

技术领域

本发明涉及一种新型的亲水性聚氨酯泡沫材料的制备方法。

技术背景

亲水性聚氨酯泡沫在保持聚氨酯泡沫惯有的优良物性的前提下，拥有卓越的吸水、保水功能。其优点之一是吸水速度非常快，水浸润、进入其泡孔的时间一般只有几秒钟，几乎可以说是瞬间吸水；其第二个优点是吸水量和保水量非常大，通常可达自身重量的几倍、甚至几十倍。这些优点为亲水性聚氨酯泡沫材料的应用提供了良好的功能性保障。

传统的亲水性聚氨酯泡沫的生产，按工艺可分为一步法、预聚体法两种；按亲水原理大致分如下几种：1)发泡过程中在聚氨酯原料中添加高吸水性树脂等亲水性物质；2)在聚氨酯分子结构中引入吸水性链节，以富环氧乙烷多元醇和多异氰酸酯与等当量的水进行催化反应。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提出一种全新的亲水性聚氨酯泡沫制备方法。该方法只要使异氰酸酯封端的聚氧化乙烯多元醇(称为预聚体)与大量的水相反应介质反应就可简单的制备亲水性聚氨酯泡沫。

为了解决上述技术问题，本发明提出的亲水性聚氨酯泡沫的制备方法包括如下步骤：(1)过量的多异氰酸酯与聚氧化乙烯多元醇在70-120℃条件下反应形成NCO含量≤15％的端NCO基预聚体，其中：多异氰酸酯选自六亚甲基二异氰酸酯HDI、二苯基甲烷二异氰酸MDI、甲苯二异氰酸酯TDI、二甲苯二异氰酸酯TODI和上述两种或两种以上物质的混合物；聚氧化乙烯多元醇为官能度≥2，分子量600-3000，EO含量≥60％的多元醇；(2)预聚体与大量的水混合形成泡沫体，其中：水与预聚体的摩尔比≥5。

作为优选技术方案，本发明上述水与预聚体的摩尔比最好≥20。

众所周知，在常规聚氨酯泡沫反应中，如果所用水少于化学当量数，则泡沫交联度大、密度大、硬度高、延伸性差；当水量高于化学当量数时，游离的异氰酸酯基团基本全部消耗，使用于交联的异氰酸酯严重不足，而在链端形成了自由的胺基基团。随着水量的增加，泡沫密度降低，物理性能严重下降。本发明发现，继续大幅度提高水量，出现了惊人的效果，那就是当水与预聚体的摩尔比大于10时，所形成的泡沫体物性又达到了一种新的高度：泡沫物性优良，吸水速率和吸水量大幅度提高。

采用大量水进行发泡是对常规聚氨酯泡沫的一大改革。第一，常规泡沫的水用量应小心控制在理论量附近，低浓度水发泡需要使用催化剂来加快聚合发泡反应速度，并要求剧烈的混合以使各组分混合均匀得到均匀的泡沫体。与此相反，本发明使用大量的水，水相计量准确性和混合程度对产品质量和均匀程度的影响很小，聚合催化剂可有可无。第二，常规发泡反应引起的泡沫温升较大，为避免制品因热氧化发生黄变，发泡机混合头的出料流量有一定限制，从而限制了大体积制品的生产；以喷涂方式生产时，每次所喷出的泡沫层厚度也不能过大，影响施工效率。相反，本发明所用配料中有大量的水最为稀释剂而缓和了泡沫温升，即使泡沫喷出厚度大于10cm，也不会引起制品变色或热变形。第三，常规泡沫生产中经常用到有毒或易燃的有机溶剂清洗设备，如丙酮、二氯甲烷等。而本发明则可采用无毒、不易燃的水型溶剂清洗设备。因此，在计量、混合、清洗、环境安全等方面都有明显的优势。

本发明由于反应是在大量的水存在下进行的，因此可在水相中溶解或分散大量的各类功能性组分，如：阻燃剂、抗菌剂、表面活性剂、颜料、肥料、金属粉末、沸石、细蛭石等。从而生产出阻燃产品、抗菌产品、清洁洗涤产品、农林园艺用植物生长载体、导电产品、化学和生物工业的过滤材料等。

通过本发明制备获得亲水性聚氨酯泡沫可用于(1)日用清洁材料：如沐浴泡绵、清洁泡沫、地板拖布；(2)防潮去湿密封材料：如船舶舱门、电器柜门、灯具、集装箱等的密封条等；(3)农林园艺用植物生长载体：如：人工草坪、插花泥、无土育秧模板等。

具体实施方式

下面结合附图及其实施例对本发明作进一步详细说明。

本发明下述对比实施例和实施例中物料份数均按重量份计。

对比实施例1

以聚醚多元醇、超强吸水树脂、液化MDI为主原料，采用一步法生产亲水性聚氨酯泡沫，制品用于船舱、电器柜等防潮去湿类密封条。配方：

聚醚多元醇(f＝3，OH＝36) 100

水 1.5

催化剂 0.85

表面活性剂 0.5

超强吸水树脂 10

液化MDI(NCO＝23％) 44

经测定：制品密度：60Kg/m3；吸水量：15g/g；水膨胀率(高度)：30％。本对比实施例获得的制品的优点：遇水膨胀，起到隔湿防潮的作用。本实施例获得的制品的缺点：长期高湿环境下，超强吸水树脂吸水膨胀，会从泡沫基体中胀出。

对比实施例2

以富环氧乙烷聚醚多元醇、液化MDI为主原料，采用一步法生产亲水性聚氨酯泡沫，制品用于沐浴泡绵、清洁泡沫。配方：

聚醚多元醇(f＝3，EO＝80％ OH＝36) 100

水 2.5

催化剂 0.85

表面活性剂 0.5

交联剂(f＝3 OH＝250) 5

液化MDI(NCO＝23％) 65

经测定：制品密度：40Kg/m3；吸水量：20g/g；水膨胀率(体积)：33％。本实施例获得的制品的优点：制品柔韧、遇水膨胀，手感舒适。本实施例获得的制品的缺点：沐浴、去污时需外加沐浴液、洗涤剂。

实施例1

采用预聚体法生产亲水性聚氨酯泡沫，制品用于船舱、电器柜等防潮去湿类密封条，地拖等。

1000g分子量为1000的聚乙二醇和5g三羟甲基丙烷100℃条件下脱水2hr，降温到80℃，加入MDI805g，于70-90℃反应3hr，得预聚体NCO％＝10.0％。

水相介质配方：水 94g

增稠剂 2

表面活性剂 4g

取预聚体100g，水相介质100g，机械搅拌10sec，得泡沫体制品。

经测定：制品密度：10kg/m3，；吸水量：95g/g；水膨胀率(体积)：20％。本实施例获得的制品的优点：制品坚韧、遇水变软，微膨胀，吸水量高。

实施例2

1000g分子量为2000的聚氧化乙烯二醇(EO≥60％)100℃条件下脱水2hr，降温到80℃，加入MDI 603g，于70-90℃反应3hr，得预聚体NCO％＝10.0％。

水相介质配方：水 94g

增稠剂 2

表面活性剂 4g

取预聚体100g，水相介质100g，机械搅拌10sec，得泡沫体制品。

经测定：制品密度：25kg/m3，；吸水量：85g/g；水膨胀率(体积)：10％。本实施例获得的制品的优点：制品硬、遇水变软，微膨胀，吸水量高。

实施例3

1000g分子量为1000的聚乙二醇100℃条件下脱水2hr，降温到70℃，加入TDI410g，于70-80℃反应3hr，得预聚体NCO％＝8.0％。

水相介质配方：水 85g

十二烷基苯磺酸钠 10g

表面活性剂 5g

取预聚体100g，水相介质100g，机械搅拌10sec，得泡沫体制品。

经测定：制品密度：8kg/m3，；吸水量：115g/g；水膨胀率(体积)：150％。本实施例获得的制品的优点：制品柔韧、遇水膨胀，手感舒适；无须外加沐浴液、洗涤剂等。

实施例4

采用预聚体法生产亲水性聚氨酯泡沫，制品用于人工草坪。

1000g分子量为1000的聚乙二醇和5g三羟甲基丙烷100℃条件下脱水2hr，降温到70℃，加入TDI355g，于70-90℃反应2.5hr，得预聚体NCO％＝6.0％。

水相介质配方：水 60g

草籽 5

营养土 35

取预聚体200g，水相介质1000g，机械搅拌8sec，将沫状混合物倾入平底托盘中，自由升起得约6mm厚泡沫块。将泡沫块于水中浸泡一天，置于户外，一星期后有草种发芽。

Claims

1、一种亲水性聚氨酯泡沫的制备方法，其特征是，该方法包括如下步骤：(1)过量的多异氰酸酯与聚氧化乙烯多元醇在70-120℃条件下反应形成NCO含量≤15％的端NCO基预聚体，其中：多异氰酸酯选自六亚甲基二异氰酸酯HDI、二苯基甲烷二异氰酸MDI、甲苯二异氰酸酯TDI、二甲苯二异氰酸酯TODI和上述两种或两种以上物质的混合物；聚氧化乙烯多元醇为官能度≥2，分子量600-3000，EO含量≥60％的多元醇；(2)预聚体与大量的水混合形成泡沫体，其中：水与预聚体的摩尔比≥5。

2、根据权利要求1所述的亲水性聚氨酯泡沫的制备方法，其特征是，水与预聚体的摩尔比≥20。