CN103204985A - 耐黄变聚氨酯泡棉材料的制作方法及所制造的泡棉材料 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种耐黄变聚氨酯泡棉材料及其制作方法，该方法将聚醚多元醇混合物中伯羟基的总量控制于占整体端羟基总量的70at%以上，借此提高脂肪族异氰酸酯与聚醚多元醇混合物的聚合反应性，使反应性差的脂肪族异氰酸酯也可经由一步法直接与聚醚多元醇混合物及添加剂反应，制得耐黄变聚氨酯泡棉材料。因此，本发明所述的制作方法可适用于量化生产具有耐黄变特聚氨酯泡棉材料，并且提供一种耐黄变级数高达5.5级以上的聚氨酯泡棉材料。本发明公开的耐黄变聚氨酯泡棉材料及其制作方法，可解决现有技术使用芳香族异氰酸酯制作聚氨酯泡棉材料容易发生黄变且使用脂肪族异氰酸酯的反应性又太低等问题。

Description

耐黄变聚氨酯泡棉材料的制作方法及所制造的泡棉材料

技术领域

本发明涉及一种耐黄变聚氨酯泡棉材料的制作方法及其成品，尤其涉及一种利用一步法制备耐黄变聚氨酯泡棉材料的方法及其成品。 

背景技术

聚氨基甲酸酯泡棉材料(polyurethane foam material)(简称为聚氨酯泡棉材料)为将二异氰酸酯化合物(diisocycanate compound)与多元醇(polyol)反应所生成的聚合物，再经过发泡及熟化反应后所形成的泡棉材料。依据不同的产业需求调整各试剂的添加量与工艺参数，可制得各种不同特性的聚氨基甲酸酯泡棉材料，使得聚氨基甲酸酯泡棉材料能够被广泛应用于纺织、家具、建筑、包装、电子等产业中，成为一种十分重要的民生与工业材料。 

一般而言，制作聚氨基甲酸酯泡棉材料的方法可分为一步法、半预聚法及预聚法(又称二步法)三种合成方式。其中，一步法可将所有参与反应的单体分子(即，二异氰酸酯化合物与多元醇)与其它添加剂一起均匀混合，直接进行聚合、交联的乳化反应，其工艺简单且制作成本较低，是最有效率的合成方式。半预聚法则必须先将二异氰酸酯与部分多元醇反应生成末端带有异氰酸酯的低分子预聚物(prepolymer)，再将另一部份的多元醇及其它添加剂与前述低分子预聚物反应，才能制得聚氨酯泡棉材料。而预聚法则必须先将二异氰酸酯与多元醇反应生成末端带有异氰酸酯的低分子预聚物，再将其它添加剂与前述低分子预聚物反应，因此预聚法必须经过两个不同的反应步骤才能制得聚氨酯泡棉材料。 

现有技术制作聚氨酯泡棉材料多半使用芳香族二异氰酸酯(aromatic diisocyanate)作为二异氰酸酯化合物，并将其与多元醇反应以一步法制得聚氨酯泡棉材料。常用的芳香族二异氰酸酯例如：甲苯二异氰酸酯(toluene diisocyanate,TDI)或二苯基甲烷二异氰酸酯(4,4’-methylenediphenyl diisocyanate,MDI)。由于芳香族官能基的耐候性不佳且易于被氧化裂解，使得 聚氨酯泡棉材料在高湿度、高热度的环境或紫外光照射下使用一段时间后，容易生成甲苯二胺(toluene diamine,TDA)或二胺基二苯甲烷(diaminodiphenyl methane,MDA)等致癌物质，所产生的致癌物质中因包含有共轭双键的发色基团，致使聚氨酯泡棉材料发生黄化现象。 

为了克服聚氨酯泡棉材料容易生成致癌物质与发生黄化现象等问题，现有技术试图通过添加抗氧化剂与抗光热剂的方式改善前述问题。然而，所添加的抗氧化剂与抗光热剂会由聚氨酯泡棉材料的内部移行至表面，由于所述的抗氧化剂与抗光热剂皆为含有游离苯酚或苯酚基团的亚磷酸酯类化合物，其经过热压或水洗处理后会产生苯酚物质，对人体的皮肤造成伤害，使得此种改良的聚氨酯泡棉材料不适合再应用于内衣或卫生用品等领域中。 

除了上述改善方法外，亦有研究者试图利用脂肪族二异氰酸酯(aliphatic diisocyanate)取代芳香族异氰酸酯，由于脂肪族异氰酸酯本身不具有芳香环的结构，受热裂解后也不会产生共轭双键的发色基团，因而能够降低聚氨酯泡棉材料发生黄化的现象，借以获得耐黄变的聚氨酯泡棉材料。然而，相较于芳香族二异氰酸酯而言，所述的脂肪族二异氰酸酯的化学反应性较差，使得利用脂肪族二异氰酸酯与多元醇制备聚氨酯泡棉材料的技术一直无法有效应用于量化生产的阶段。 

中国台湾专利文献第200823242号所述，使用脂肪族二异氰酸酯与多元醇的单体分子制备聚氨酯泡棉材料，由于脂肪族二异氰酸酯的化学反应性太低，因而必须采用预聚法先将脂肪族异氰酸酯与多元醇反应形成一预聚物，再将所制得的预聚物、胺类交联剂、胺类触媒（催化剂）、金属触媒（催化剂）、界面活性剂、发泡剂与水等混合物进行乳化反应及发泡反应，才能制得聚氨酯泡棉材料。 

承前所述，由于所形成的预聚物的化学反应性更低，必须借由添加胺类交联剂(如：丙基醚双胺)提高其反应活性才能确保反应得以顺利进行。但是，所添加的胺类交联剂却成为采用预聚法制备聚氨酯泡棉材料发生黄变的另一主因。此外，前述专利文献采用预聚法制备聚氨酯泡棉材料不仅耗时又工艺繁复，且选用的发泡剂(如：二氯甲烷、戊烷等有机溶剂)又会对环境造成威胁。综合上述诸多缺点，显示前述专利文献所提供的制作方法仍不适合作为量化生产聚氨酯泡棉材料的方式。 

再者，又如中国台湾专利文献第201217431号所述，为了克服脂肪族异氰酸酯的化学反应性过低，造成各试剂经由机台输送所能容忍的误差范围也相对较低的问题，其需采用预混原料的方式，将聚醚多元醇、聚酯多元醇、链延长剂、发泡剂、触媒及界面活性剂等以1000rpm的转速搅拌60秒使其均匀混合，先获得一供发泡的预混组成物，使机台输送试剂不足而影响化学反应性的问题能够降至最低，并借此提高各试剂的反应碰撞机率，再将反应性差的脂肪族异氰酸酯与供发泡的预混组成物均匀混合，经过发泡反应后制得聚氨酯泡棉材料。 

承前所述，采用预混原料的方式制备聚氨酯泡棉材料不仅需耗费较高的制作成本，且金属触媒、聚酯多元醇与界面活性剂也因此较容易产生水解而降低活性，使聚氨酯泡棉材料的稳定度下降，难以适用各种不同的发泡工艺条件。此外，前述专利文献中所采用的胺类触媒容易使聚氨酯泡棉材料发生黄变现象，而金属触媒包含二丁基锡二月桂酸酯(dibutyltin dilaurate)，由于二丁基锡具备强烈的刺激性气味、吸入体内会产生灼热感与呼吸急促、对水中水生生物毒性非常大并且具有长期持续影响等问题，已于2012年被欧盟化学物质注册、评估、授权和限制法规(registration,evaluation,authorisation and restriction of chemicals,REACh)与国际纺织品检验认证协会(International association for research and testing in the Field of textile ecology,OEKO-TEX)中限制使用。因此，前述专利文献所提供的制作方法亦不适合量化生产聚氨酯泡棉材料。 

发明内容

本发明公开的耐黄变聚氨酯泡棉材料及其制作方法，可解决现有技术使用芳香族异氰酸酯制作聚氨酯泡棉材料容易发生黄变且使用脂肪族异氰酸酯的反应性又太低等问题。 

为达成前述目的，本发明提供一种耐黄变聚氨酯泡棉材料的制作方法，其包含：混合一脂肪族异氰酸酯、一聚醚多元醇混合物、一交联剂、一金属触媒、一界面活性剂及一发泡剂，并且进行一乳化反应，以获得一乳化混合物，其中该聚醚多元醇混合物由一全伯羟基聚醚多元醇及一多官能度聚醚多元醇所组成，该聚醚多元醇混合物中伯羟基总量占整体聚醚多元醇混合物的端羟基总量的70at%以上，且该全伯羟基聚醚多元醇为聚四亚甲基醚二醇(polytetramethylene ether glycol,PTMEG)；将该乳化混合物进行一发泡反应，以 获得一发泡混合物；以及熟化该发泡混合物，以制得该耐黄变聚氨酯泡棉材料。 

据此，本发明使用聚四亚甲基醚二醇作为全伯羟基聚醚多元醇，利用全伯羟基聚醚多元醇将整体聚醚多元醇混合物中伯羟基总量控制于占整体该聚醚多元醇混合物的端羟基总量的70at%以上，借此提高聚醚多元醇混合物与脂肪族异氰酸酯之间的化学反应性，使脂肪族异氰酸酯及聚醚多元醇混合物能够以一步法直接与交联剂、金属触媒、界面活性剂及发泡剂同时进行聚合与交联的乳化反应，达到缩短工艺时间与降低制作成本的目的。 

其中，本发明所选用的脂肪族异氰酸酯可为4,4'-二环己基甲烷二异氰酸酯(4,4’-dicyclohexylmethane diisocynate,H 12MDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(isophorone diisocyanate,IPDI)、1,6-己二异氰酸酯(1,6-hexamethylene diisocyanate,HDI)、氢化苯二亚甲基二异氰酸酯(hydrogenated m-xylylene diisocyanate,H6XDI)或其组合。 

其中，本发明所选用的脂肪族异氰酸酯为4,4'-二环己基甲烷二异氰酸酯，由于4,4'-二环己基甲烷二异氰酸酯具有双环己基的结构，利用此种脂肪族异氰酸酯与聚醚多元醇混合物反应后所制得的耐黄变聚氨酯泡棉材料可具备较优异的弹性与强度，因而能够有利于制作出具有慢回弹特性与记忆功能的耐黄变聚氨酯泡棉材料。 

其中，以聚醚多元醇混合物的总量为100重量份，该脂肪族异氰酸酯的含量介于25至100重量份之间，该交联剂的含量介于1至12重量份之间，该金属触媒的含量介于0.1至0.5重量份之间，该界面活性剂的含量介于0.1至6重量份之间，且该发泡剂的含量介于0.9至4重量份之间。 

其中，所述的多官能度聚醚多元醇非为全伯羟基聚醚多元醇。 

其中，该聚醚多元醇混合物中伯羟基总量占整体聚醚多元醇混合物的端羟基总量的70at%至95at%；更佳的，该聚醚多元醇混合物中伯羟基总量占整体聚醚多元醇混合物的端羟基总量的75at%至85at%。相较于仲羟基聚醚多元醇，由于伯羟基聚醚多元醇的化学反应性较高且空间阻碍较小，将聚醚多元醇混合物中伯羟基总量控制于适当的范围内，可大幅提高聚醚多元醇混合物与脂肪族异氰酸酯之间的聚合反应性，使脂肪族异氰酸酯能够经由一步法直接与聚醚多元醇混合物及其它添加剂进行聚合与交联反应。 

其中，以聚醚多元醇混合物的总量为100重量份，该全伯羟基聚醚多元醇 的含量较佳介于10至50重量份之间；更佳的，以聚醚多元醇混合物的总量为100重量份，该全伯羟基聚醚多元醇的含量介于20至30重量份之间。 

其中，聚四亚甲基醚二醇的重量平均分子量介于250Da至3000Da之间；更佳的，聚四亚甲基醚二醇的重量平均分子量介于1000Da至2000Da之间。 

其中，多官能度聚醚多元醇为甘油-环氧丙烷-环氧乙烷共聚醚三醇、环氧丙烷-环氧乙烷共聚醚三醇、三羟甲基丙烷-环氧丙烷-环氧乙烷共聚醚三醇或其组合。较佳的，本发明多官能度聚醚多元醇的重量平均分子量介于500Da至12000Da之间；更佳的，多官能度聚醚多元醇的重量平均分子量介于500Da至6000Da之间，以制作各种不同特性的耐黄变聚氨酯泡棉材料。依据本发明，可选用的多官能度聚醚多元醇，例如：美国陶氏化学公司(DOW chemical company)贩卖的VoranolCP-6001(重量平均分子量为6000)、上海高桥石化贩卖的330N(重量平均分子量为4800)。 

其中，若欲制备较高硬度的耐黄变聚氨酯泡棉材料时，可选用官能度为3的多官能度聚醚多元醇参与反应。于此，可选用的多官能度聚醚多元醇为甘油-环氧丙烷-环氧乙烷共聚醚三醇，且其重量平均分子量较佳介于1000Da至4000Da之间，更佳介于2000Da至3000Da之间，例如：天津第三石化公司贩卖的TEP-551C (重量平均分子量为3000)。 

其中，若欲制备慢回弹的耐黄变聚氨酯泡棉材料时，可选用官能度介于2至3之间的多官能度聚醚多元醇参与反应。于此，所选用的多官能度聚醚多元醇为环氧丙烷-环氧乙烷共聚醚三醇，且其重量平均分子量较佳介于500Da至1600Da，更佳介于550Da至1200Da之间，例如：美国陶氏化学公司贩卖的Voranol 2070(重量平均分子量为700)及韩国SKC公司贩卖的SKC 1030(重量平均分子量550)等。 

其中，可添加如硅酮化合物的界面活性剂调控聚氨酯泡棉材料的泡孔尺寸、细致度及规整度。若欲制备粗孔聚氨酯泡棉材料(泡孔小于40pores per inch(PPI))时，可选用的界面活性剂例如：二甲聚硅氧烷(商品名称DABCO DC193)。较佳的，该界面活性剂的含量介于0.1至0.5重量份，且界面活性剂与其它试剂以600至800rpm的速度下搅拌，借以获得一用以制作粗孔聚氨酯泡棉材料的乳化混合物。 

若欲制备细孔聚氨酯泡棉材料(泡孔大于40PPI)时，可选用的界面活性剂 例如：聚环氧烷-甲基硅氧烷共聚物(商品名称DABCO DC5906)。较佳的，该界面活性剂的含量介于0.5至3.6重量份，且该界面活性剂与其它试剂以1500至3000rpm的速度下搅拌，借以获得一用以制作细孔聚氨酯泡棉材料的乳化混合物。 

于此，本发明可选用的界面活性剂、含量与搅拌速度并非仅限于此。依据本发明耐黄变聚氨酯泡棉材料的制作方法，可选用合适的界面活性剂与工艺条件，控制所形成的泡孔规整度，借以制得粗孔或细孔聚氨酯泡棉材料。 

依据本发明耐黄变聚氨酯泡棉材料的制作方法，更进一步包含以800至6000rpm(revolution per minute)的速度搅拌该乳化混合物，以确保所制得的耐黄变聚氨酯泡棉材料的泡孔规整度。 

其中，各试剂进行乳化反应的温度介于25℃至40°C。 

其中，乳化反应的时间介于1秒至200秒之间。 

其中，该乳化混合物进行发泡反应的温度介于25°C至60°C。 

其中，发泡反应的时间介于1分钟至10分钟。 

其中，所述的“端羟基”指一个连接于长链分子末端的羟基基团。 

其中，所述的“伯羟基”指一连接于伯碳原子的羟基基团(-OH group)，该伯碳原子仅与一个碳原子相连接。 

其中，所述的“全伯羟基聚醚多元醇”指一化合物中所包含的所有端羟基皆为伯羟基，即，所有端羟基皆连接于伯碳原子上，而不连接于仲碳原子上。 

此外，本发明提供的一种具备较强耐黄变特性的聚氨酯泡棉材料的制作方法，其不添加任何胺类多元醇化合物或胺类触媒，因而能够完全避免胺基团降低聚氨酯泡棉材料的耐黄变能力，进而提升本发明耐黄变聚氨酯泡棉材料的耐黄变能力。 

其中，所述的交联剂较佳包含有丙三醇(glycerine)、聚丙三醇(如天津第三石化公司贩卖的TMN350、TMN450或TMN500等产品)、乙二醇(ethylene glycol)、1,4-丁二醇、二乙二醇、二丙二醇、三羟甲基丙烷(trimethylolpropane)、聚三羟甲基丙烷或其组合。 

其中，所述的交联剂不含有胺类多元醇化合物，因而能够有效提升本发明聚氨酯泡棉材料的耐黄变能力。 

其中，本发明耐黄变聚氨酯泡棉材料的制作方法的乳化反应的步骤中不添 加任何胺类触媒，例如：二乙醇胺(diethanolamine)或三伸乙二胺(triethylene diamine)，仍可确保脂肪族异氰酸酯能够以一步法与聚醚多元醇及其它添加剂反应，并借此提升本发明聚氨酯泡棉材料的耐黄变能力。 

再者，本发明提供的一种对环境友善的耐黄变聚氨酯泡棉材料的制作方法，使耐黄变聚氨酯泡棉材料的制作更符合绿色环保的诉求。 

其中，所述的发泡剂为水。本发明不需使用任何有机溶剂亦可完成耐黄变聚氨酯泡棉材料的制作，因而能够避免有机溶剂对环境所造成的污染。 

其中，可选用的金属触媒较佳为二新葵酸二甲基锡(dimethyl bis[(1-oxoneodecyl)oxy]stannane)、辛酸亚锡(stannous octoate)、有机铋化合物(例如：美国领先Shepherd所贩卖的BiCat8108(铋含量为20重量百分比))或其组合，以催化脂肪族异氰酸酯与聚醚多元醇之间的聚合与交联反应。其中，有机铋化合物中铋的含量介于15至30重量百分比。较佳的，本发明的金属触媒包含有二新葵酸二甲基锡与有机铋化合物的混合物。 

其中，为了使本发明耐黄变聚氨酯泡棉材料的制作方法更符合绿色环保的诉求，所述的金属触媒不含有对环境生态有害的二丁基锡。 

其中，该乳化反应的步骤包括：将1至4重量份的抗光热剂与脂肪族异氰酸酯、聚醚多元醇混合物、交联剂、金属触媒、界面活性剂及发泡剂均匀混合，以获得该乳化混合物。较佳的，所选用的抗光热剂为金红石型二氧化钛(rutileTiO₂)，而非含有苯酚基团的抗光热剂，因此本发明耐黄变聚氨酯泡棉材料不会因产生有毒气体而对人体健康或环境造成伤害。 

此外，为达成前述目的，本发明另提供一种耐黄变聚氨酯泡棉材料，其是由一种如前所述的制作方法所制得，且该耐黄变聚氨酯泡棉材料的耐黄变级数大于等于5.5级。 

其中，本发明耐黄变聚氨酯泡棉材料的耐黄变级数大于等于6级。 

其中，本发明耐黄变聚氨酯泡棉材料的密度介于28至90kg/m³之间。 

其中，本发明耐黄变聚氨酯泡棉材料的反拨弹性可介于5至60%之间，而可发展成具慢回弹特性的耐黄变聚氨酯泡棉材料。 

其中，本发明耐黄变聚氨酯泡棉材料的硬度(Asker-F)可介于20至80°之间，而可发展成高硬度的耐黄变聚氨酯泡棉材料。 

综上所述，本发明耐黄变聚氨酯泡棉材料的制作方法及其成品具有诸多优 点： 

(1)利用脂肪族异氰酸酯不具有芳香环的结构，大幅改善现有技术中聚氨酯泡棉材料容易发生黄变的缺点； 

(2)将聚醚多元醇混合物中伯羟基的含量控制于适当的范围内，成功地克服脂肪族异氰酸酯的化学反应性过低的问题，使脂肪族异氰酸酯亦可经由一步法与聚醚多元醇混合物及其它添加剂进行聚合及交联反应，借以顺利制得耐黄变聚氨酯泡棉材料，进而使耐黄变聚氨酯泡棉材料能够发展至量化生产的阶段，提升耐黄变聚氨酯泡棉材料的产业价值； 

(3)不需添加任何胺类多元醇化合物或胺类触媒提高反应速率，因而能够避免胺类化合物促使聚氨酯泡棉材料发生黄变的情形，借以提高其聚氨酯泡棉材料的耐黄变性； 

(4)依据本发明耐黄变聚氨酯泡棉材料的制作方法，可进一步以水取代有机溶剂作为发泡剂，因而能够免除聚氨酯泡棉材料的制作过程中排放有机溶剂对环境所造成的伤害； 

(5)依据本发明耐黄变聚氨酯泡棉材料的制作方法，其能够不使用对环境生态有害的二丁基锡，且所选用的抗光热剂为不含苯酚基团的金红石型二氧化钛，因而能够发展成一种对环境友善的耐黄变聚氨酯泡棉材料的制作方法。 

以下结合具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。 

具体实施方式

以下，将借由下列诸多具体实施例示例说明本发明耐黄变聚氨酯泡棉材料的制作方法的实施方式，本领域技术人员可经由本说明书的内容轻易地了解本发明所能达成的优点与功效，并且于不悖离本发明的精神下进行各种修饰与变更，以施行或应用本发明的内容。 

实施例1：制备耐黄变聚氨酯泡棉材料 

本实施例均匀混合如下述表1中所示的多官能度聚醚多元醇(官能度为3)、全伯羟基聚醚多元醇(重量平均分子量为2000)、界面活性剂、交联剂、金属触媒、发泡剂与脂肪族异氰酸酯的成分与用量，并于2000rpm的速度下搅拌约30秒，以获得一乳化混合物。于此，该乳化混合物的温度维持于35°C。 

于本实施例中，所有聚醚多元醇混合物(即，多官能度聚醚多元醇与全伯羟基聚醚多元醇)中伯羟基总量占整体聚醚多元醇混合物的端羟基总量的80at%以上。 

之后，将所述的乳化混合物倒入适当大小容器中或置于输送带上连续发泡，获得一发泡混合物，全程从乳化至发泡最高点约7分钟。 

最后，将所述的发泡混合物于室温下静置约24小时，以熟化该发泡混合物，即获得本发明耐黄变聚氨酯泡棉材料。 

实施例2：制备耐黄变聚氨酯粗孔泡棉材料 

本实施例如同实施例1所述，均匀混合如表1中所示的多官能度聚醚多元醇(官能度为3)、全伯羟基聚醚多元醇(重量平均分子量为2000)、界面活性剂、交联剂、金属触媒、发泡剂与脂肪族异氰酸酯的成分与用量，并于800rpm的速度下搅拌约25秒，以获得一乳化混合物。于此，该乳化混合物的温度维持于30至40°C。 

于本实施例中，所有聚醚多元醇混合物(即，多官能度聚醚多元醇与全伯羟基聚醚多元醇)中伯羟基总量占整体聚醚多元醇混合物的端羟基总量的90at%以上。 

之后，将所述的乳化混合物倒入适当大小容器中或置于输送带上连续发泡，获得一发泡混合物，全程从乳化至发泡最高点约4分钟30秒。 

最后，将所述的发泡混合物于室温下静置约24小时，以熟化该发泡混合物，即获得本发明耐黄变聚氨酯粗孔泡棉材料。 

实施例3：制备耐黄变聚氨酯记忆泡棉材料 

本实施例如同实施例1所述，均匀混合如表1中所示的多官能度聚醚多元醇(官能度为3)、全伯羟基聚醚多元醇(重量平均分子量为2000)、界面活性剂、交联剂、金属触媒、开孔剂、发泡剂与脂肪族异氰酸酯的成分与用量，并于2000rpm的速度下搅拌约30秒，以获得一乳化混合物。于此，该乳化混合物的温度维持于35至40℃。 

于本实施例中，所有聚醚多元醇混合物(即，多官能度聚醚多元醇与全伯羟基聚醚多元醇)中伯羟基总量占整体聚醚多元醇混合物的端羟基总量的70at%以上。 

之后，将所述的乳化混合物倒入适当大小容器中或置于输送带上连续发泡， 获得一发泡混合物，全程从乳化至发泡最高点约9分钟。 

最后，将所述的发泡混合物于室温下静置约24小时，以熟化该发泡混合物，即获得本发明耐黄变聚氨酯记忆泡棉材料。 

实施例4：制备耐黄变聚氨酯高硬度记忆泡棉材料 

本实施例如同实施例1所述，均匀混合如表1中所示的多官能度聚醚多元醇(官能度为3)、全伯羟基聚醚多元醇(重量平均分子量为2000)、界面活性剂、交联剂、金属触媒、开孔剂、发泡剂与脂肪族异氰酸酯的成分与用量，并于2000rpm的速度下搅拌约30秒，以获得一乳化混合物。于此，该乳化混合物的温度维持于35℃。 

于本实施例中，所有聚醚多元醇混合物(即，多官能度聚醚多元醇与全伯羟基聚醚多元醇)中伯羟基总量占整体该聚醚多元醇混合物的端羟基总量的75at%以上。 

之后，将所述的乳化混合物倒入适当大小容器中或置于输送带上连续发泡，获得一发泡混合物，全程从乳化至发泡最高点约6分钟。 

最后，将所述的发泡混合物于室温静置约24小时，以熟化该发泡混合物，即获得本发明耐黄变聚氨酯高硬度记忆泡棉材料。 

表1：本发明实施例1至4制作耐黄变聚氨酯泡棉材料中各试剂的成分与用量 

**界面活性剂DABCO DC193为二甲聚硅氧烷； 

界面活性剂信越公司贩卖的型号F-114商品为聚环氧烷-甲基硅氧烷共聚物；开孔剂SKC公司贩卖的型号1900商品为聚氧化烯烃-聚硅氧烷共聚物。 

试验例1 

本发明将上述实施例1至4所获得的耐黄变聚氨酯泡棉材料经由下列各种测试方法检测本发明耐黄变聚氨酯泡棉材料的特性： 

1.耐黄变性：采用国际标准ISO-105-B02的测试方法。 

2.反拨弹性：采用日本工业标准JIS K-6400的测试方法。 

3.密度：采用日本工业标准JIS K-6400的测试方法。 

4.硬度：采用日本工业标准JIS K-6400的测试方法。 

各实施例经由上述测试方法所获得的检测结果如下表2所示： 

表2：本发明实施例1至4所获得的耐黄变聚氨酯泡棉材料的检测结果 

经由上述实验结果证实，本发明成功利用脂肪族异氰酸酯大幅改善传统聚氨酯泡棉材料容易发生黄变的问题，并且借由将聚醚多元醇混合物中伯羟基的总量控制于占整体聚醚多元醇混合物的端羟基总量的70at%以上，大幅提高聚醚多元醇混合物与脂肪族异氰酸酯之间的聚合反应性，使得脂肪族异氰酸酯得以经由一步法与聚醚多元醇混合物及其它添加剂进行乳化反应，完成耐黄变聚氨酯泡棉材料的制作。 

试验例2 

于本试验例中，实施例1的聚氨酯泡棉材料系经由立德国际商品试验有限公司(Bureau Veritas Consumer Products services Ltd.)以EN 14362-1:2003incorporating Corrigendum 2005测试法检验该聚氨酯泡棉材料中所含的偶氮染料含量，所述之测试法使用顶空采样/气相层析质谱仪(headspace gas chromatography mass spectrometer,HSGCMS)搭配高效液相-二极管阵列检测法(Liquid Chromatography With Diode Array Detection,LC-DAD)确认本实施例之聚氨酯泡棉材料中所含的偶氮染料含量。此测试结果为”未检出”，显示经由本发明的制作方法所获得的聚氨酯泡棉材料不含有偶氮染料的致癌物质。 

试验例3 

于本试验例中，将实施例1的耐黄变聚氨酯泡棉材料经由立德国际商品试验有限公司(Bureau Veritas Consumer Products services Ltd.)，以顶空采样/气相层析质谱仪(headspace gas chromatography mass spectrometer,HSGCMS)检测其耐黄变聚氨酯泡棉材料中的苯酚含量。所使用的顶空采样/气相层析质谱仪的侦测极限值为10mg/kg。 

实验结果显示，本发明实施例1的聚氨酯泡棉材料经由顶空采样/气相层析质谱仪并未检测出含有苯酚的致癌物质，且经由前述实施例1所述的制作方法也证实本发明所使用的试剂皆为不含有游离苯酚或苯酚基团的化合物。因此，本发明所述的制作方法确实可符合绿色环保的诉求，并使所制得的耐黄变聚氨酯泡棉材料适合应用于内衣或卫生用品等领域。 

综上所述，本发明成功地发展出一种适合量化生产耐黄变聚氨酯泡棉材料的方法，不仅可使聚氨酯泡棉材料具备良好的耐黄变性、提升其工艺产率与降低制作成本，更可依据不同的产业需求调整工艺参数，成功制作出各种不同特性的耐黄变聚氨酯泡棉材料(如：粗孔泡棉材料、慢回弹(记忆)泡棉材料、高回 弹泡棉材料等)，使本发明聚氨酯泡棉材料的应用领域更为广泛。 

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明权利要求的保护范围。 

Claims (24)

1.一种耐黄变聚氨酯泡棉材料的制作方法，其特征在于，包含：

混合一脂肪族异氰酸酯、一聚醚多元醇混合物、一交联剂、一金属触媒、一界面活性剂及一发泡剂，并且进行一乳化反应，以获得一乳化混合物，其中该聚醚多元醇混合物由一全伯羟基聚醚多元醇及一多官能度聚醚多元醇所组成，该聚醚多元醇混合物中伯羟基总量占整体该聚醚多元醇混合物的端羟基总量的70at%以上，且该全伯羟基聚醚多元醇为聚四亚甲基醚二醇；

将该乳化混合物进行一发泡反应，以获得一发泡混合物；以及

熟化该发泡混合物，以制得该耐黄变聚氨酯泡棉材料。

2.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，该脂肪族异氰酸酯为4,4'-二环己基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、1,6-己二异氰酸酯、氢化苯二亚甲基二异氰酸酯或其组合。

3.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，该脂肪族异氰酸酯为4,4'-二环己基甲烷二异氰酸酯。

4.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，该聚醚多元醇混合物中伯羟基总量占整体聚醚多元醇混合物的端羟基总量的70at%至95at%。

5.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，以聚醚多元醇混合物的总量为100重量份，该全伯羟基聚醚多元醇的含量介于10至50重量份之间。

6.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，聚四亚甲基醚二醇的重量平均分子量介于250Da至3000Da之间。

7.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，该多官能度聚醚多元醇为环氧丙烷-环氧乙烷共聚醚三醇、甘油-环氧丙烷-环氧乙烷共聚醚三醇、三羟甲基丙烷-环氧丙烷-环氧乙烷共聚醚三醇或其组合，且该多官能度聚醚多元醇的重量平均分子量介于500至12000。

8.根据权利要求7所述的制作方法，其特征在于，该多官能度聚醚多元醇的官能度为3，且该多官能度聚醚多元醇的重量平均分子量介于1000Da至4000Da之间。

9.根据权利要求7所述的制作方法，其特征在于，该多官能度聚醚多元醇的官能度介于2至3之间，且该多官能度聚醚多元醇的重量平均分子量介于500Da至1600Da之间。

10.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，该交联剂包含丙三醇、聚丙三醇、乙二醇、1,4-丁二醇、二乙二醇、二丙二醇、三羟甲基丙烷、聚三羟甲基丙烷或其组合。

11.根据权利要求10所述的制作方法，其特征在于，该交联剂不含有胺类多元醇化合物。

12.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，该界面活性剂包含有硅酮化合物。

13.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，该发泡剂为水。

14.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，以聚醚多元醇混合物的总量为100重量份，该脂肪族异氰酸酯的含量介于25至100重量份之间，该交联剂的含量介于1至12重量份之间，该金属触媒的含量介于0.1至0.5重量份之间，该界面活性剂的含量介于0.1至6重量份之间，且该发泡剂的含量介于0.9至4重量份之间。

15.根据权利要求14所述的制作方法，其特征在于，该乳化反应的步骤包括：将1至4重量份的抗光热剂与该脂肪族异氰酸酯、该聚醚多元醇混合物、该交联剂、该金属触媒、该界面活性剂及该发泡剂混合，以获得该乳化混合物，其中该抗光热剂为金红石型二氧化钛。

16.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，该金属触媒为二新葵酸二甲基锡。

17.根据权利要求16所述的制作方法，其特征在于，该金属触媒不含二丁基锡。

18.根据权利要求1或16所述的制作方法，其特征在于，该金属触媒为有机铋化合物。

19.根据权利要求1至17中任一项所述的制作方法，其特征在于，该乳化反应的温度介于25°C至40°C之间。

20.根据权利要求19所述的制作方法，其特征在于，该乳化反应的时间介于1秒至200秒之间。

21.根据权利要求1至17中任一项所述的制作方法，其特征在于，该发泡反应的温度介于25°C至60°C。

22.根据权利要求21所述的制作方法，其特征在于，该发泡反应的时间介于1分钟至10分钟。

23.根据权利要求1至17中任一项所述的制作方法，其特征在于，于乳化反应的步骤中不添加有胺类触媒。

24.一种耐黄变聚氨酯泡棉材料，其特征在于，其是由权利要求1至23中任一项所述的制作方法所制得，该耐黄变聚氨酯泡棉材料的耐黄变级数大于等于5.5级。