CN102250311A - 一种适用于平泡发泡工艺的mdi体系的非温感记忆海绵 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种适用于平泡发泡工艺的MDI体系的非温感记忆海绵，主要由聚醚多元醇和聚合物多元醇为主料，加入异氰酸酯和发泡剂、整孔剂、催化剂这三种助剂制得，所述聚醚多元醇为分子量为700的聚氧丙烯甘油醇，所述聚合物多元醇为高活性接枝聚醚，所述异氰酸酯改性的多苯基甲烷二异氰酸酯，其特征在于：所述聚醚多元醇中增加分子量为4800的聚氧丙烯三羟基醚，所述助剂中增加多元醇链延长剂。本发明的优点在于：与先前的注塑成型相比，速度至少提高了100倍，其产品的后续成型可以采用异形切割成型，其成型的形状千变万化，可以是我们所能想象的任何形状的产品。由于上述成型采用的是切割方式，不但节省了原料，更减少了大量的模具费，其经济效益显著。
Description
技术领域
本发明涉及一种密度在40-70D的MDI体系的非温感记忆海绵，具体是一种主要由分子量为700的聚醚多元醇和异氰酸酯作主料，添加助剂制得的MDI体系的非温感记忆海绵。
背景技术
随着生活水平的提高，人们对家居的舒适性要求也越来越高。普通软质海绵制品一向以柔软、有弹性而被家具商大量采纳。但是，在使用过程中，普通软质海绵制品存在对人体血管回弹压力大，夏天闷热、冬天质地发硬，舒适性较差的缺点，使得普通软质海绵的应用范畴受到局限。
为了弥补普通软质海绵的不足，目前市场上推出一种模塑MDI体系的非温感记忆海绵，该海绵的特点为根据身体的形状和温度自动调整形状，有效把人体压力化解为零压，抵消反动力，提供最平均、真实的支撑，使身体长时间接触的部位处于无压力状态，不阻碍血液循环及不易产生疲劳及酸痛，非温感记忆海绵用于医院中，还可为病人提供最大限度的舒适感，能有效地防止褥疮的产生。非温感记忆海绵的优越性是普通软质海绵难以媲美的，但是，该海绵的制造一直都是采用注塑工艺，以模具为载体，一次只可以制作一块体积不大于0.5m3的海绵，仅适用制作诸如枕头、玩具类的小制品，该生产工艺严重阻碍了非温感记忆海绵海绵应用领域的进一步扩大，不适应如床垫等大件海绵的制作，且一模一模地制作，不适合大规模生产，效率低下。
发明内容
本发明的主要任务在于提供一种适用于平泡发泡工艺的MDI体系的非温感记忆海绵，具体是一种通过海绵体配方的调整，制造出撕裂强度高、拉伸率较好的MDI体系的非温感记忆海绵，能适用于平泡发泡工艺。
为了解决以上技术问题，本发明的一种适用于平泡发泡工艺的MDI体系的非温感记忆海绵，主要由聚醚多元醇和聚合物多元醇为主料，加入异氰酸酯和发泡剂、整孔剂、催化剂这三种助剂制得，所述聚醚多元醇为分子量为700的聚氧丙烯甘油醇，所述聚合物多元醇为高活性接枝聚醚，所述异氰酸酯为改性的多苯基甲烷二异氰酸酯，其特征在于：所述聚醚多元醇中增加分子量为4800的聚氧丙烯三羟基醚，所述助剂中增加多元醇链延长剂；在上述成分中，聚醚多元醇和聚合物多元醇的总质量分为100份，发泡剂则为1.5-3质量分，异氰酸酯质量份的确定是根据上述所有含羟值组分乘以各个组分对应的羟值后再乘以常数0.155，加上不含羟值的发泡剂，该发泡剂的计算为发泡剂乘以常数9.665；最后以上述总数乘以硬度指数的最终的异氰酸酯质量分。
进一步地，所述分子量为4800的聚氧丙烯三羟基醚加入量占主料多元醇重量份的60-80％；所述多元醇链延长剂所用重量份为占主料多元醇重量份的2-5份。
进一步地，所述多元醇链延长剂为分子量为100的聚醚多元醇，如聚氧乙烯二元醇。
本发明的制作原理是：用环保型的MDI代替传统的危险化学物品TDI生产气感海绵是环保的，但MDI发出来的气感海绵一般撕裂强度比较差，因此只能模具制作成小海绵块，对如床垫之类的大面积整体海绵无法满足。在实验中，得到撕裂强度与分子量为4800的聚醚多元醇有关，之所以不能实现大面积的发泡生产，是因为原模具生产的配方在置于平泡工艺中，所得到的海绵内部结构呈空心的、类似于柱结构，链接不好，容易被撕裂。针对这一现象，本发明在传统的模具生产配方中加以改进，加入一定量的链延长剂，并调整其他组分的相关配比，使得大面积平泡发泡时，海绵的内部结构由柱形结构变为网状结构，增加海绵内部结构的链接点，从而达到适合平泡发泡的大面积整体生产的工艺要求。
在本发明中，由于配方的改进，海绵的内部结构为网状，使用时，人体的热量便能顺着海绵的网状结构快速分散，形成“毛细”现象，该现象使得海绵内部不会聚集外界的热量，通透性提高，舒适感更佳。
本发明的优点在于：采用上述配方的MDI体系的海绵，其将原来做整孔剂的大分子量聚醚多元醇作为主料、辅以链延长剂，就可以采用平泡发泡流水线进行大块海绵的生产，打破了原来MDI体系气感海绵只能用模具进行小面积海绵体生产的局限。
采用上述配方实现流水线作业，具有出料快、效率高的优点，与一般的MDI体系气感海绵的注塑成型相比，速度提高了至少100倍；重要的是，该流水线不需要一种形状的海绵配备一个模具，只需要将整块海绵生产好后用切割刀切割成需要的形状即可，减少了不必要的模具费用。
具体实施方式
本发明的一种密度40-70D的MDI体系非温感记忆海绵的选料为以下成分及配比：所述制作组分及重量份配比如下：以多元醇100份为例，异氰酸酯为40——70份，整孔剂为1.4——2.5份，催化剂为0.1——0.4份，主要发泡剂水1.5——2.5份，辅助发泡剂二氯甲烷0-10；多元醇链延长剂2-5份。
所述聚醚多元醇为以下重量份的聚醚多元醇：分子量为700的聚醚多元醇：10-20份；分子量为4800的聚醚多元醇：60-80份，聚合物多元醇：5-20份。
上述多元醇链延长剂为分子量为100的聚醚多元醇的聚氧乙烯二元醇。
将上述物料选好后，将每种物料按比例单独置于各自的容器内，然后将整个原料的温度保持在22-25℃的温度下进行后续制作。
物料单独配置后，接下来进行物料混合。物料混合的步骤为：将以上独立的容器通过管道均连通至混合器内，在若干管道口处均设有计量棒和电磁阀；物料流出时，打开电磁阀，通过计量棒精确控制流量，物料流至混合器内，在混合器中进行搅拌至溶液混合均匀。混合溶液通过与混合器连通的喷射嘴喷射至分布器，由分布器将溶液以150-320kg/分的流速均匀分布至流水线烘箱内的履带上，烘箱中的温度为30-40℃；混合溶液在烘箱内以0.05-0.09米/秒的速度进行连续发泡，履带不断移动，将发泡好的部分向前推移，给后续发泡的原料腾出空间。
该工艺中，流水线履带的两侧设有挡板，该挡板决定海绵的宽度，海绵的高度由海绵的密度、履带的传速和混合溶液的流量决定的。
实施例1
选以下物料作为海绵原料：以多元醇100重量份为例，改性的多苯基甲烷二异氰酸酯为61重量份，聚硅氧烷聚醚共聚物整孔剂为2重量份，三乙烯二胺溶液催化剂为0.2重量份，主要发泡剂水2.4重量份，辅助发泡剂二氯甲烷为5重量份，分子量为100的聚醚多元醇链延长剂：聚氧乙烯二元醇为4重量份。
上述的100份多元醇由以下四种成分按以下比例构成：70份Mn4800聚醚多元醇、20份Mn700聚醚多元醇、10份聚合物多元醇构成。
且上述聚醚多元醇为多种高分子量聚醚多元醇混合。在本实施例中，分子量为4800的聚醚多元醇具体为聚氧丙烯三羟基醚；分子量为700的聚醚多元醇具体为聚氧丙烯甘油醇、聚合物多元醇具体为高活性接枝聚醚。
将上述原料在22-25℃的温度下进行上述的混合，形成混合溶液，并将混合后的溶液通过分布器以215kg/s的流量分布至宽度为2米的烘箱内，在温度为30-40℃烘箱内履带以3.5米的传速向前移动，生成密度为40D，高度为78cm的连续性大块海绵。
采用该工艺生产的海绵，按照GB/T24451-2009《慢回弹软质聚氨酯泡沫塑料》的标准进行检测(附：由于本产品还没有检测标准，故暂采用该标准检测)，检测结果为：
| 检测项目 | 单位 | 样品检验值 |
| 复原时间 | S | 10.3 |
| 75％压缩永久变形 | ％ | 64.9 |
| 回弹率 | ％ | 10 |
| 拉伸强度 | KPa | 43.3 |
| 伸长率 | ％ | 258.1 |
| 撕裂强度 | N/cm | 1.01 |
| 气味等级 | 级 | 3.0 |
| 干热老化后拉伸强度变化率 | ％ | 16.2 |
| 湿热老化后拉伸强度变化率 | ％ | 3.2 |
| 65％25％压陷比 | - | 2.6 |
| 恒定负荷反复压陷疲劳后40％压陷硬度损失值 | ％ | 4.0 |
| 温湿度敏感性 | - | 2.2 |
总结上表可得，本实施例的产品撕裂强度等参数在上述条件下，基本接近GB/T24451-2009《慢回弹软质聚氨酯泡沫塑料》的标准，生产的产品为合格产品。
采用平泡发泡工艺的流水线生产方式，其支承度与普通海绵的支撑度趋于一致，海绵本体不下塌。优点在于：与先前的注塑成型相比，速度至少提高了100倍，其产品的后续成型可以采用异形切割成型，其成型的形状千变万化，可以是我们所能想象的任何形状的产品。由于上述成型采用的是切割方式，不但节省了原料，更减少了大量的模具费，其经济效益显著。
实施例2
选以下物料作为海绵原料：以多元醇100份为例，改性的多苯基甲烷二异氰酸酯为53份，聚硅氧烷聚醚共聚物整孔剂为2，三乙烯二胺溶液催化剂为0.18份，主要发泡剂水2.3份，辅助发泡剂二氯甲烷为2份；分子量为100的聚醚多元醇链延长剂：聚氧乙烯二元醇3份。上述的100份多元醇由以下四种成分按以下比例构成：75份Mn4800聚醚多元醇、15份Mn700聚醚多元醇、10份聚合物多元醇。
且上述聚醚多元醇为多种高分子量聚醚多元醇混合。在本实施例中，分子量为4800的聚醚多元醇具体为聚氧丙烯三羟基醚；分子量为700的聚醚多元醇具体为聚氧丙烯甘油醇、聚合物多元醇具体为高活性接枝聚醚。
将上述原料在22-25℃的温度下进行上述的混合，形成混合溶液，并将混合后的溶液通过分布器以250公斤/分的流量分布至宽度为2米的烘箱内，在温度为30-40℃烘箱内履带以3.5米的传速向前移动，即采用平泡发泡工艺的流水线生产方式生成密度为46D、高度为78cm的连续性大块海绵。
| 检测项目 | 单位 | 样品检验值 |
| 复原时间 | S | 10.3 |
| 75％压缩永久变形 | ％ | 48.9 |
| 回弹率 | ％ | 10 |
| 拉伸强度 | KPa | 51 |
| 伸长率 | ％ | 258.1 |
| 撕裂强度 | N/cm | 1.4 |
| 气味等级 | 级 | 3.0 |
| 干热老化后拉伸强度变化率 | ％ | 16.2 |
| 湿热老化后拉伸强度变化率 | ％ | 3.2 |
| 65％25％压陷比 | - | 2.6 |
| 恒定负荷反复压陷疲劳后40％压陷硬度损失值 | ％ | 4.0 |
| 温湿度敏感性 | - | 2.2 |
总结上表可得，本实施例的产品撕裂强度等参数在上述条件下，基本接近GB/T24451-2009《慢回弹软质聚氨酯泡沫塑料》的标准，生产的产品为合格产品。
实施例3
选以下物料作为海绵原料：以多元醇100份为例，改性的多苯基甲烷二异氰酸酯为50份，聚硅氧烷聚醚共聚物整孔剂为1.8，三乙烯二胺溶液催化剂为0.18份，主要发泡剂水2.3份，聚醚多元醇链延长剂：聚氧乙烯二元醇2份。
上述的100份多元醇由以下四种成分按以下比例构成：80份Mn4800聚醚多元醇、10份Mn700聚醚多元醇、聚合物多元醇10份。
且上述聚醚多元醇为多种高分子量聚醚多元醇混合。在本实施例中，分子量为4800的聚醚多元醇具体为聚氧丙烯三羟基醚；分子量为700的聚醚多元醇具体为聚氧丙烯甘油醇、聚合物多元醇具体为高活性接枝聚醚。
将上述原料在22-25℃的温度下进行上述的混合，形成混合溶液，并将混合后的溶液通过分布器以250公斤/分的流量分布至宽度为2米的烘箱内，在温度为30-40℃烘箱内履带以3.3米的传速向前移动，即采用平泡发泡工艺的流水线生产方式生成密度为50D、高度为76cm连续性大块海绵。
采用该工艺生产的海绵，按照GB/T24451-2009《慢回弹软质聚氨酯泡沫塑料》的标准进行检测(附：由于本产品还没有检测标准，故暂采用该标准检测)，检测结果为：
| 检测项目 | 单位 | 样品检验值 |
| 复原时间 | S | 12 |
| 75％压缩永久变形 | ％ | 55.3 |
| 回弹率 | ％ | 10 |
| 拉伸强度 | KPa | 50 |
| 伸长率 | ％ | 258.1 |
| 撕裂强度 | N/cm | 1.08 |
| 气味等级 | 级 | 3.0 |
| 干热老化后拉伸强度变化率 | ％ | 16.2 |
| 湿热老化后拉伸强度变化率 | ％ | 3.2 |
| 65％25％压陷比 | - | 2.6 |
| 恒定负荷反复压陷疲劳后40％压陷硬度损失值 | ％ | 4.0 |
| 温湿度敏感性 | - | 2.1 |
总结上表可得，本实施例的产品撕裂强度等参数在上述条件下，基本接近GB/T24451-2009《慢回弹软质聚氨酯泡沫塑料》的标准，生产的产品为合格产品。
实施例4
选以下物料作为海绵原料：以多元醇100份为例，改性的多苯基甲烷二异氰酸酯为52份，聚硅氧烷聚醚共聚物整孔剂为1.6，三乙烯二胺溶液催化剂为0.16份，主要发泡剂水2.1份；聚醚多元醇链延长剂5份。上述的100份多元醇由以下四种成分按以下比例构成：60份Mn4800聚醚多元醇、20份Mn700聚醚多元醇、聚合物多元醇20份。
且上述聚醚多元醇为多种高分子量聚醚多元醇混合。在本实施例中，分子量为4800的聚醚多元醇具体为聚氧丙烯三羟基醚；分子量为700的聚醚多元醇具体为聚氧丙烯甘油醇、聚合物多元醇具体为高活性接枝聚醚。
将上述原料在22-25℃的温度下进行上述的混合，形成混合溶液，并将混合后的溶液通过分布器以285公斤/分的流量分布至宽度为2米的烘箱内，在温度为30-40℃烘箱内履带以3.5米的传速向前移动，生成密度为55D、高度为74cm的连续性大块海绵。
采用该工艺生产的海绵，按照GB/T24451-2009《慢回弹软质聚氨酯泡沫塑料》的标准进行检测(附：由于本产品还没有检测标准，故暂采用该标准检测)，检测结果为：
| 检测项目 | 单位 | 样品检验值 |
| 复原时间 | S | 11 |
| 75％压缩永久变形 | ％ | 60.2 |
| 回弹率 | ％ | 10 |
| 拉伸强度 | KPa | 43.3 |
| 伸长率 | ％ | 247.3 |
| 撕裂强度 | N/cm | 1.2 |
| 气味等级 | 级 | 3.0 |
| 干热老化后拉伸强度变化率 | ％ | 16.2 |
| 湿热老化后拉伸强度变化率 | ％ | 3.2 |
| 65％25％压陷比 | - | 2.6 |
| 恒定负荷反复压陷疲劳后40％压陷硬度损失值 | ％ | 5.0 |
| 温湿度敏感性 | - | 2.2 |
总结上表可得，本实施例的产品撕裂强度等参数在上述条件下，基本接近GB/T24451-2009《慢回弹软质聚氨酯泡沫塑料》的标准，生产的产品为合格产品。
Claims (3)
1.一种适用于平泡发泡工艺的MDI体系的非温感记忆海绵，主要由聚醚多元醇和聚合物多元醇为主料，加入异氰酸酯和发泡剂、整孔剂、催化剂这三种助剂制得，所述聚醚多元醇为分子量为700的聚氧丙烯甘油醇，所述聚合物多元醇为高活性接枝聚醚，所述异氰酸酯改性的多苯基甲烷二异氰酸酯，其特征在于：所述聚醚多元醇中增加分子量为4800的聚氧丙烯三羟基醚，所述助剂中增加多元醇链延长剂；在上述成分中，聚醚多元醇和聚合物多元醇的总质量分为100份，发泡剂则为1.5-3质量分，异氰酸酯质量份的确定是根据以下方式：将上述所有含羟值组分乘以各个组分对应的羟值后再乘以常数0.155加上，不含羟值的发泡剂乘以常数9.665的值；最后以上述总数乘以硬度指数得最终的异氰酸酯质量分。
2.根据权利要求1所述的一种适用于平泡发泡工艺的MDI体系的非温感记忆海绵，其特征在于：所述分子量为4800的聚氧丙烯三羟基醚加入量占主料多元醇重量份的60-80％；所述多元醇链延长剂所用重量份为占主料多元醇重量份的2-5份。
3.根据权利要求1所述的一种适用于平泡发泡工艺的MDI体系的非温感记忆海绵，其特征在于：所述多元醇链延长剂为分子量为100的聚醚多元醇，如聚氧乙烯二元醇。
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