CN102643405A

CN102643405A - 一种慢回弹聚醚型聚氨酯海绵的制造方法

Info

Publication number: CN102643405A
Application number: CN2012101300288A
Authority: CN
Inventors: 邱玲娣; 李同松; 卢伟
Original assignee: DEQING SHUHUA BUBBLE CHAIR Co Ltd
Current assignee: DEQING SHUHUA BUBBLE CHAIR Co Ltd
Priority date: 2012-04-28
Filing date: 2012-04-28
Publication date: 2012-08-22

Abstract

本发明涉及一种聚氨酯海绵的制造方法，尤其涉及一种慢回弹聚醚型聚氨酯海绵的制造方法。该方法包括分别配料、分别搅拌、分别喂料、发泡、冷却，具体是将第一多元醇、第二多元醇在第一搅拌机内搅拌混合均匀获得第一混合液，将MDI异氰酸酯、发泡剂、催化剂、表面活性剂、阻燃剂和0.2-0.8重量份硅橡胶增韧剂在第二搅拌机内搅拌混合均匀获得第二混合液；将第一混合液送入第一喂料管，将第二混合液送入第二喂料管，在40-50℃的发泡模具中发泡1-8min，并在25-40℃保温1-5h；冷却切块。本方法简便、生产效率高，能够制得回弹时间慢、软硬度适当且受温度影响小的慢回弹聚醚型聚氨酯海绵。

Description

一种慢回弹聚醚型聚氨酯海绵的制造方法

技术领域

本发明涉及一种聚氨酯海绵的制造方法，尤其涉及一种慢回弹聚醚型聚氨酯海绵的制造方法。

背景技术

海绵泛指发泡材料，树脂、橡胶、塑料的发泡制品都称海绵。聚氨脂海绵就是发泡聚氨脂材料。聚氨酯既有橡胶的弹性，又有塑料的强度和优异的加工性能，能用于制备聚氨酯慢回弹泡沫（软质聚氨酯泡沫）。

理论上聚氨酯泡沫的回弹性与其相分离程度和玻璃化温度有关，通过选择原料把泡沫的玻璃化温度调整到使用温度，同时降低泡沫的相分离程度，即可得到慢回弹泡沫。通常的工艺路线是把低羟值软泡聚醚和较高羟值的聚醚混合使用，提高泡沫的交联密度，从而既提高了泡沫的玻璃化温度，又降低了相分离程度。

软质聚氨酯泡沫塑料以采用的多元醇原料分，可分为聚酯型软泡和聚醚型软泡。聚醚型聚氨酯是一种开放式的细胞结构、具有温感减压的特性，也可以称作为是一种温感减压材料。

现有专利CN101905505A(2010-12-08)公开了一种慢回弹海绵的生产方法。然而现有的聚醚型聚氨酯海绵的制备方法复杂、生产效率低，并且软硬度和回弹时间均有待改进。

发明内容

本发明的第一技术目的是提供一种回弹时间慢、软硬度适当且受温度影响小的慢回弹聚醚型聚氨酯海绵。

本发明的第二技术目的是提供一种简便的、生产效率高的所述慢回弹聚醚型聚氨酯海绵的制造方法。

本发明的第一技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种慢回弹聚醚型聚氨酯海绵，包括第一多元醇20-85重量份、第二多元醇10-90重量份和MDI异氰酸酯8-30重量份，还包括发泡剂、催化剂、表面活性剂、阻燃剂和0.2-0.8重量份硅橡胶增韧剂；所述第一多元醇为乙二醇与丙二醇的聚合物，官能度为3，羟值45-99mgKOH/g；所述第二多元醇为三羟甲基丙烷与环氧丁烷的共聚多元醇，EO含量大于60%，羟值3-22mgKOH/g。

本发明的各组分能够在特定制备工艺中良好的分散于整个体系，使用两种不同官能团数和羟值的多元醇与MDI异氰酸酯混合发泡，能够形成至少一个以上的玻璃化温度的海绵体，实现软硬性能的稳定；而且本发明的发泡剂、催化剂与硅橡胶增韧剂组合后使本发明慢回弹聚醚型聚氨酯海绵的软硬度和回弹性产生了协同增效作用，实现了优质组合，同时本发明的配方比例、反应温度和开孔度也对本发明海绵的回弹时间有作用，最终使所述的聚醚型聚氨酯海绵的回弹率为2-4%，回弹时间慢、软硬度适当且受温度影响小。

作为优选，所述第二多元醇为具有采用双金属氰化物络合催化剂而形成的三羟甲基丙烷与环氧丁烷的共聚多元醇。

更优选地，所述第二多元醇的羟值为8-15mgKOH/g。

作为优选，所述发泡剂为3-6重量份的环戊烷、正丁烷或5-15%的碳酸氢钠溶液中的一种或多种。

作为优选，所述催化剂为三乙烯二胺。

作为优选，所述阻燃剂为0.2-0.5重量份的磺酸盐阻燃剂。

聚氨酯海绵易燃烧，并且一旦燃烧会产生剧毒氰化氢气体，40s内人就会窒息死亡，因此聚氨酯海绵的阻燃性非常重要。本发明采用0.2-0.5重量份的磺酸盐阻燃剂能在体系中实现良好的均匀一致的分散，并且材料的阻燃性能良好，能达到所需等级。

更优选地，所述磺酸盐阻燃剂为全氟丁基磺酸钾PPFBS。

作为优选，所述硅橡胶为室温硫化硅橡胶。

本发明的第二技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种慢回弹聚醚型聚氨酯海绵的制造方法，包括以下步骤：

（1）分别配料：在第一原料罐内配制第一多元醇20-85重量份和第二多元醇10-90重量份，在第二原料罐内配制MDI异氰酸酯8-30重量份、发泡剂、催化剂、表面活性剂、阻燃剂和0.2-0.8重量份硅橡胶增韧剂；所述第一多元醇为乙二醇与丙二醇的聚合物，官能度为3，羟值45-99mgKOH/g；所述第二多元醇为三羟甲基丙烷与环氧丁烷的共聚多元醇，EO含量大于60%，羟值3-22mgKOH/g；

（2）分别搅拌：将步骤1）配制好的第一多元醇、第二多元醇在第一搅拌机内搅拌混合均匀获得第一混合液，将步骤1）配制好的MDI异氰酸酯、发泡剂、催化剂、表面活性剂、阻燃剂和0.2-0.8重量份硅橡胶增韧剂在第二搅拌机内搅拌混合均匀获得第二混合液；

（3）分别喂料：将第一混合液送入第一喂料管，将第二混合液送入第二喂料管，待发泡模具中的温度达到40-50℃后，用电脑按配方比控制喂料比例及喂料量，并通过喂料枪控制下料至发泡模具中；

（4）发泡：在40-50℃的发泡模具中发泡1-8min，并在25-40℃保温1-5h；

（5）将发泡保温后的物料冷却切块。

本发明的制备方法采用原料分别混合、然后分别进入带失重秤的自动喂料系统，用电脑按配方比例进行精确控制下料，然后所述第一混合液与第二混合液在预热的发泡模具中反应，实现软硬性能的稳定；而且本发明的发泡剂、催化剂与硅橡胶增韧剂组合后使本发明慢回弹聚醚型聚氨酯海绵的软硬度和回弹性产生了协同增效作用，实现了优质组合，使所述的聚醚型聚氨酯海绵的回弹率为2-4%，回弹时间慢、软硬度适当且受温度影响小。

作为优选，在步骤3）下料至第一个发泡模具与下料至第二个发泡模具的时间间隔内，用清洗剂冲洗喂料枪。

本发明通过喂料枪下料至发泡模具，每在一个发泡模具内下料结束后均要使用清洗剂冲洗喂料枪，以防止残留在喂料枪内的第一混合液与第二混合液的发泡，从而节约反应原料；并且用清洗剂冲洗喂料枪还能防止残留在喂料枪内的混合液影响打入下一个发泡模具内的混合液的发泡，从而可提高生产效率。

更优选地，所述清洗剂为烃类溶剂。

作为优选，步骤3）在40-50℃的发泡模具中发泡3-5min，并在30-35℃保温2-3h。

作为优选，步骤3）将所述第一混合液与第二混合液送入所述第一喂料管和第二喂料管后，使用第一回流管将所述第一喂料管中多余的第一混合液打入第一原料罐，使用第二回流管将所述第二喂料管中多余的第二混合液打入第二原料罐。

更优选地，所述第二多元醇的羟值为8-15mgKOH/g。

作为优选，所述催化剂为三乙烯二胺。

作为优选，所述阻燃剂为0.2-0.5重量份的磺酸盐阻燃剂。

更优选地，所述磺酸盐阻燃剂为全氟丁基磺酸钾PPFBS。

作为优选，所述硅橡胶为室温硫化硅橡胶。

附图说明

图1是本发明的慢回弹聚醚型聚氨酯海绵的制造设备示意图；

图中，1-第一原料罐；2-第二原料罐；3-电脑控制装置；4-喂料枪；5-发泡模具；51-进水管；52-出水管；6-第一喂料管；7-第二喂料管；8-第一回流管；9-第二回流管；10-清洗管；53-紧固装置。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

如图1所示，慢回弹聚醚型聚氨酯海绵的制造设备包括原料罐、发泡模具5、电脑控制装置3和喂料枪4，原料罐包括第一原料罐1和第二原料罐2，第一原料罐1与喂料枪4的入口之间连接有第一喂料管6，第一原料罐1与喂料枪4的入口之间连接有第一回流管8，第二原料罐2与喂料枪4的入口之间连接有第二喂料管7，第二原料罐2与喂料枪4的入口之间连接有第二回流管9。

喂料枪4与电脑控制装置3相连，喂料枪4的出口与发泡模具5相连。发泡模具5由模具盖和模具座组成，模具盖与模具座通过铰接方式活动连接，模具座的底部连接有进水管51和出水管52。模具座上设有紧固装置53，进水管51和出水管52外包覆有保温材料。发泡模具5上设有若干排气孔。用于使料液发泡时产生的气体从排气孔完全排出，从而防止海绵产品表面产生凹坑缺陷。喂料枪4的入口连接有PVC软管清洗管10。

实施例一

原料：

第一多元醇：20重量份；乙二醇与丙二醇的聚合物，官能度为3，羟值45mgKOH/g；第二多元醇：三羟甲基丙烷与环氧丁烷的共聚多元醇90重量份，EO含量大于60%，羟值3mgKOH/g；MDI异氰酸酯8重量份；环戊烷、正丁烷形成的发泡剂3重量份；三乙烯二胺2份；B8002表面活性剂；0.2重量份的磺酸盐阻燃剂；0.2重量份室温硫化硅橡胶增韧剂。

制备：按上述原料配比在第一原料罐内配制第一多元醇和第二多元醇，在第二原料罐内配制其它原料；将第一原料罐内的原料在第一搅拌机内搅拌混合均匀获得第一混合液，将第二原料罐内的原料在第二搅拌机内搅拌混合均匀获得第二混合液；将第一混合液送入第一喂料管，将第二混合液送入第二喂料管，待发泡模具中的温度达到40℃后，用电脑按配方比控制喂料比例及喂料量，并通过喂料枪控制下料至发泡模具中；在40℃的发泡模具中发泡1min，并在25℃保温1h；将发泡保温后的物料冷却切块。

测试结果见表1。CLD硬度1是室温(23℃)下测定的CLD硬度，CLD硬度2是低温(-25℃)下测定的CLD温度，硬度比是CLD硬度2的值除以CLD硬度1的值获得的值。该硬度比越接近1对应于温度变化的硬度变化越少。CLD硬度测试按照ISO3386-1986操作。

实施例二

原料：

第一多元醇：85重量份的乙二醇与丙二醇的聚合物，官能度为3，羟值99mgKOH/g；第二多元醇：三羟甲基丙烷与环氧丁烷的共聚多元醇10重量份，EO含量80%，羟值22mgKOH/g； MDI异氰酸酯30重量份；环戊烷、正丁烷、5-15%的碳酸氢钠溶液形成的发泡剂6重量份；三乙烯二胺6份；0.5重量份的磺酸盐阻燃剂；0.8重量份室温硫化硅橡胶增韧剂。

制备：

按上述原料配比在第一原料罐内配制第一多元醇和第二多元醇，在第二原料罐内配制其它原料；将第一原料罐内的原料在第一搅拌机内搅拌混合均匀获得第一混合液，将第二原料罐内的原料在第二搅拌机内搅拌混合均匀获得第二混合液；将第一混合液送入第一喂料管，将第二混合液送入第二喂料管，待发泡模具中的温度达到50℃后，用电脑按配方比控制喂料比例及喂料量，并通过喂料枪控制下料至发泡模具中；在50℃的发泡模具中发泡8min，并在40℃保温5h；将发泡保温后的物料冷却切块。

实施例三

第一多元醇：30重量份的乙二醇与丙二醇的聚合物，官能度为3，羟值50mgKOH/g；

第二多元醇：具有采用双金属氰化物络合催化剂而形成的三羟甲基丙烷与环氧丁烷的共聚多元醇60重量份，EO含量68%，羟值8mgKOH/g；MDI异氰酸酯15重量份；环戊烷发泡剂5重量份；三乙烯二胺3份0.3重量份的磺酸盐阻燃剂；0.5重量份室温硫化硅橡胶增韧剂。

制备：

按上述原料配比在第一原料罐内配制第一多元醇和第二多元醇，在第二原料罐内配制其它原料；将第一原料罐内的原料在第一搅拌机内搅拌混合均匀获得第一混合液，将第二原料罐内的原料在第二搅拌机内搅拌混合均匀获得第二混合液；将第一混合液送入第一喂料管，将第二混合液送入第二喂料管，待发泡模具中的温度达到45℃后，用电脑按配方比控制喂料比例及喂料量，并通过喂料枪控制下料至发泡模具中；在下料至第一个发泡模具与下料至第二个发泡模具的时间间隔内，用烃类溶剂冲洗喂料枪；在将所述第一混合液与第二混合液送入所述第一喂料管和第二喂料管后，使用第一回流管将所述第一喂料管中多余的第一混合液打入第一原料罐，使用第二回流管将所述第二喂料管中多余的第二混合液打入第二原料罐；在48℃的发泡模具中发泡6min，并在30℃保温3h；将发泡保温后的物料冷却切块。

实施例四

第一多元醇：70重量份的乙二醇与丙二醇的聚合物，官能度为3，羟值88mgKOH/g；第二多元醇：具有采用双金属氰化物络合催化剂而形成的三羟甲基丙烷与环氧丁烷的共聚多元醇23重量份，EO含量大于60%，羟值15mgKOH/g；MDI异氰酸酯20重量份；正丁烷发泡剂5重量份；三乙烯二胺4.5份；0.35重量份的全氟丁基磺酸钾PPFBS阻燃剂；0.6重量份室温硫化硅橡胶增韧剂。

制备方法同实施例三。不同的是在45-48℃的发泡模具中发泡3-5min，并在30-32℃保温2-2.5h。

实施例五

原料配比同实施例三。不同的是制备方法中在48-50℃的发泡模具中发泡3-5min，并在33-35℃保温2.5-3h。

对比实施例一

原料配比同实施例一。不同的是采用传统的制备方法，即将所有原料按配方混合后全部搅拌，然后在发泡模具中发泡20min后冷却切块。

对比实施例二

制备方法同实施例二。不同的是原料配比为：第一多元醇：60重量份的乙二醇与丙二醇的聚合物，官能度为3，羟值78mgKOH/g；第二多元醇：环氧丙烷与环氧乙烷的共聚多元醇30重量份，EO含量73%，羟值42mgKOH/g；MDI异氰酸酯8-30重量份；水发泡剂3-6重量份；A33常规凝胶催化剂10份。

对比实施例三

制备方法同同实施例二。不同的是原料配比为：第一多元醇：90重量份的苯乙烯、丙烯腈共聚接枝改性聚醚多元醇，固含量30%，羟值24mg/KOH/g；第二多元醇：环氧丙烷与环氧乙烷的共聚多元醇30重量份，EO含量73%，羟值42mgKOH/g； MDI异氰酸酯20重量份；水发泡剂8-9重量份；A33常规凝胶催化剂10份;2重量份乙烯-丙烯-二烯烃橡胶增韧剂。

表1 本发明各实施例的产品指标

表2 本发明各对比实施例的产品指标

从表1和表2可以看出，本发明的配方比例、反应温度对本发明海绵的回弹时间、CLD硬度比、阻燃性、拉伸强度、断裂伸长和撕裂强度有作用，最终使所述的聚醚型聚氨酯海绵的回弹率为2-4%，回弹时间慢、软硬度适当且受温度影响小。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims

1. 一种慢回弹聚醚型聚氨酯海绵的制造方法，其特征在于：包括步骤（1）分别配料：在第一原料罐内配制第一多元醇20-85重量份和第二多元醇10-90重量份，在第二原料罐内配制MDI异氰酸酯8-30重量份、发泡剂、催化剂、表面活性剂、阻燃剂和0.2-0.8重量份硅橡胶增韧剂；所述第一多元醇为乙二醇与丙二醇的聚合物，官能度为3，羟值45-99mgKOH/g；所述第二多元醇为三羟甲基丙烷与环氧丁烷的共聚多元醇，EO含量大于60%，羟值3-22mgKOH/g；

（5）将发泡保温后的物料冷却切块。

2. 根据权利要求1所述的一种慢回弹聚醚型聚氨酯海绵的制造方法，其特征在于：在步骤3）下料至第一个发泡模具与下料至第二个发泡模具的时间间隔内，用清洗剂冲洗喂料枪。

3. 根据权利要求2所述的一种慢回弹聚醚型聚氨酯海绵的制造方法，其特征在于：所述清洗剂为烃类溶剂。

4. 根据权利要求1所述的一种慢回弹聚醚型聚氨酯海绵的制造方法，其特征在于：步骤3）在40-50℃的发泡模具中发泡3-5min，并在30-35℃保温2-3h。

5. 根据权利要求1所述的一种慢回弹聚醚型聚氨酯海绵的制造方法，其特征在于：步骤3）将所述第一混合液与第二混合液送入所述第一喂料管和第二喂料管后，使用第一回流管将所述第一喂料管中多余的第一混合液打入第一原料罐，使用第二回流管将所述第二喂料管中多余的第二混合液打入第二原料罐。

6. 根据权利要求1所述的一种慢回弹聚醚型聚氨酯海绵的制造方法，其特征在于：所述第二多元醇为具有采用双金属氰化物络合催化剂而形成的三羟甲基丙烷与环氧丁烷的共聚多元醇。

7. 根据权利要求1所述的一种慢回弹聚醚型聚氨酯海绵的制造方法，其特征在于：所述发泡剂为3-6重量份的环戊烷、正丁烷或5-15%的碳酸氢钠溶液中的一种或多种。

8. 根据权利要求1所述的一种慢回弹聚醚型聚氨酯海绵的制造方法，其特征在于：所述催化剂为三乙烯二胺。

9. 根据权利要求1所述的一种慢回弹聚醚型聚氨酯海绵的制造方法，其特征在于：所述阻燃剂为0.2-0.5重量份的磺酸盐阻燃剂。

10. 根据权利要求1所述的一种慢回弹聚醚型聚氨酯海绵的制造方法，其特征在于：所述磺酸盐阻燃剂为全氟丁基磺酸钾PPFBS。