CN104530378A - 高承载性泡沫用改性mdi及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于聚氨酯合成领域，具体涉及一种高承载性泡沫用改性MDI及其制备方法。所述的改性MDI以质量百分数计，由以下原料制成：聚酯多元醇占5％-10％，开孔剂占0-10％，异氰酸酯占80％-95％，储存稳定剂为聚酯多元醇、开孔剂和异氰酸酯的总质量的10ppm-15ppm，聚酯多元醇、开孔剂和异氰酸酯的总量为100％；其中：聚酯多元醇为采用二元酸和二元醇反应合成的聚酯多元醇；二元酸包含对苯二甲酸。所述的改性MDI制得的泡沫，具有优良的阻燃性、承载力、硬度和回弹力，泡沫体结构稳定、不易老化；本发明的制备方法，工艺简单，易操作。

Description

高承载性泡沫用改性MDI及其制备方法
技术领域
本发明属于聚氨酯合成领域，具体涉及一种高承载性泡沫用改性MDI及其制备方法。
背景技术
随着汽车及家具行业的发展，聚氨酯泡沫塑料(PUF)的生产与加工有了很大的进步。与此同时消费者对沙发坐垫和床垫舒适度的要求也越来越高，一种高承载性泡沫应运而生。这种高承载性泡沫应用在沙发、体育运动器材和交通工具坐垫等方面，好的承载力和回弹，会让人感觉更加舒适。
对于提高泡沫承载力的研究也很多，专利CN01133533报道了一种聚氨酯垫材的生产工艺，将原材料混合均匀，并经过保温预热，使原材料间结合力和粘滞力增强，产品拉伸和弹性性能提高，有较好的弹性和承载力。该专利通过改进生产工艺，起到了一定的效果，但是，该发明所采用的原料均为常规原料，只改进生产工艺而不对原料进行改进，起到的作用非常有限，专利中也并未给出承载力改善到什么程度。
专利CN2461409是关于泡沫垫材的实用新型专利，提高了汽车、火车、飞机等座椅用的垫材的乘坐舒适性。根据人体的生理结构特点改变密度设计而成，软硬位置更适当。该专利仅仅依靠密度调节舒适度的能力是有限的，并且会增加泡沫制品制造工序。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种高承载性泡沫用改性MDI，用此改性MDI制得的泡沫，具有优良的阻燃性、承载力、硬度和回弹力，泡沫体结构稳定；本发明同时提供其制备方法，工艺简单，易操作。
本发明所述的高承载性泡沫用改性MDI，以质量百分数计，由以下原料制成：聚酯多元醇占5％-10％，开孔剂占0-10％，异氰酸酯占80％-95％，储存稳定剂为聚酯多元醇、开孔剂和异氰酸酯的总质量的10ppm-15ppm，聚酯多元醇、开孔剂和异氰酸酯的总量为100％；
其中：聚酯多元醇为采用二元酸和二元醇反应合成的聚酯多元醇；二元酸包含对苯二甲酸。
其中：
以质量百分数计，优选由以下原料制成：聚酯多元醇占5％-10％，开孔剂占5-10％，异氰酸酯占80％-90％，储存稳定剂为聚酯多元醇、开孔剂和异氰酸酯的总质量的10ppm-15ppm，聚酯多元醇、开孔剂和异氰酸酯的总量为100％。
二元酸为己二酸和对苯二甲酸，二元醇为乙二醇和1，4-丁二醇。其中，对苯二甲酸占己二酸和对苯二甲酸总质量的40％-70％，优选45％-60％；乙二醇占乙二醇和1，4-丁二醇总质量的30％-70％，优选50％-60％。
聚酯多元醇为2官能度，数均分子量为250-1000、羟值为100-300mg KOH/g的聚酯多元醇。聚酯多元醇数均分子量优选为300-500、羟值优选为100-200mg KOH/g的聚酯多元醇。
聚酯多元醇优选为PE-B175。原料为己二酸、对苯二甲酸、乙二醇和1,4-丁二醇。数均分子量320，酸值<1mgKOH/g，水分<0.05，羟值为160-180mg。
聚酯多元醇的合成方法优选为：将乙二醇和1，4-丁二醇加入反应釜，边搅拌边升温，然后加入对苯二甲酸、己二酸和催化剂钛酸四丁酯。当釜温升至130-150℃，酯化反应开始，有水蒸馏出时，同时对反应釜抽气，控制并减缓升温速率，使反应平稳进行，保温2h-3h。然后升温到230℃并控制釜内压力，再保温4-5h，得产品。
储存稳定剂为磷酸。
异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯和多苯基多亚甲基多异氰酸酯的混合物。
二苯基甲烷二异氰酸酯为4，4-二苯基甲烷二异氰酸酯或2，4-二苯基甲烷二异氰酸酯中的一种或两种。
二苯基甲烷二异氰酸酯优选MDI-100(市售，烟台万华聚氨酯股份有限公司)、MDI-50(市售，烟台万华聚氨酯股份有限公司)或44C(市售，德国拜耳公司)中的一种或多种；多苯基多亚甲基多异氰酸酯，优选PM-200(市售，烟台万华聚氨酯股份有限公司)、M20S(市售，上海巴斯夫有限公司)或44V20(市售，德国拜耳公司)中的一种或多种。
开孔剂为高分子量反应型开孔剂，优选为环氧乙烷和环氧丙烷开环聚合并由有机硅氧烷改性得到的聚醚多元醇。更优选DK-12(山东蓝星东大化工有限公司)。
所述的高承载性泡沫用改性MDI的制备方法，包括以下步骤：
首先将聚酯多元醇和开孔剂投入到反应釜中，搅拌并升温至100-120℃，然后调节真空度，脱水，降温至30-40℃，加入储存稳定剂，最后加入异氰酸酯，升温到60-70℃，保温后降温至40-50℃，出料并密封保存。
所述的高承载性泡沫用改性MDI的制备方法，优选包括以下步骤：
首先将聚酯多元醇和开孔剂投入到反应釜中，搅拌并升温至100-120℃，然后调节真空度-0.09Mpa～-0.07Mpa，脱水2-3h，降温至30-40℃，加入储存稳定剂，最后加入异氰酸酯，升温到60-70℃，保温40-50min后降温至40-50℃，出料并密封保存。
有现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明采用的聚酯多元醇，在合成过程引入了对苯二甲酸，使得聚酯多元醇中含有大量苯环结构，对苯二甲酸中的苯环能够增加泡沫的阻燃性、承载力、硬度和回弹力，并使泡沫体结构稳定，采用本发明高承载性泡沫用改性MDI制造的泡沫具有优良的承载力，B料选择改性MDI，比例为100/50的情况下，25％压陷硬度提升至226N以上；
(2)将本发明高承载性泡沫用改性MDI用于泡沫的制造时，能增加泡沫内部泡孔壁的刚性和韧性；
(3)采用发明高承载性泡沫用改性MDI制造的泡沫，泡沫体不易老化、结构稳定；
(4)将本发明高承载性泡沫用改性MDI应用在汽车坐垫泡沫上会有效提高乘坐时的舒适度；
(5)本发明同时提供其制备方法，工艺简单，易操作。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明。实施例中用到的所有原料除特殊说明外，均为市购。
实施例1
首先，将6kg聚酯多元醇PE-B175和7kg开孔剂DK-12投入到反应釜中，搅拌并升温至100℃，然后调节真空度为-0.09MPa，边搅拌边脱水2h，降温至30℃，加入1.2g磷酸搅拌均匀，最后加入49kgMDI-50和41kg44V20，升温至60℃，保温40min后降温至40℃。检测NCO％为26.74±0.2合格后，出料并密封保存。
实施例2
首先，将7kg聚酯多元醇PE-B175投入到反应釜中，搅拌升温到110℃，然后调节真空度-0.09MPa，边搅拌边脱水2.5h，降温至35℃，加入1.0g磷酸搅拌均匀，最后加入35kgMDI-50，10kg44C和48kgM20S，升温到65℃，保温45min。检测NCO％为28.3±0.2合格后，出料并密封保存。
实施例3
首先，将8kg聚酯多元醇PE-B175和5kg开孔剂DK-12投入到反应釜中，搅拌升温到120℃，然后调节真空度-0.085MPa，边搅拌边脱水3h，降温至40℃，加入1.5g磷酸搅拌均匀，最后加入48kgMDI和39kg44V20，升温到70℃，保温50min。检测NCO％为26.11±0.2合格后，出料并密封保存。
对比例1
首先，将11kg聚醚多元醇EP-3600和5kg开孔剂DK-12投入到反应釜中，搅拌升温至110℃，然后调节真空度-0.09MPa，边搅拌边脱水2h，降温至40℃，加入1.5g磷酸搅拌均匀，最后加入30kgMDI-50、20kgMDI-100和34kgPM-200，升温到70℃，保温40min。检测NCO％为26.90±0.2合格后，出料并密封保存。
其中，EP-3600为甘油起始聚环氧丙烷环氧乙烷醚，平均官能度3，羟值28mgKOH/g(山东蓝星东大化学有限公司)。
为检测合成的改性MDI在承载性方面的有益效果，引用一种常用高回弹泡沫软泡配方，该配方由A料和B料组成，分别将本发明实施例1-3和对比例1制备得到的改性MDI作为B料。
高回弹软泡所用的A料配方如下(以重量百分数计)：
其中，EP-330N为甘油起始聚环氧丙烷环氧乙烷醚，平均官能度3，羟值34mgKOH/g(山东蓝星东大化学有限公司)；
POP36/28为固体含量24％的聚合物多元醇(山东蓝星东大化学有限公司)；
DEOA纯二乙醇胺；
B8715为高回弹表面活性剂(高施米特公司)；
A-33为胺催化剂(迈图公司)。
分别采用如下方法制备：A、B料按100：50的质量比混合均匀，采用冷固化模塑工艺制备泡沫塑料，模具温度为60℃，泡沫在模具中固化5min，脱模后泡沫体室温下熟化24h，测得性能见表1。
表1 制备得到的泡沫塑料的性能指标
实施例1 实施例2 实施例3 对比例1
密度(kg/cm3) 45.2 45.4 45.3 45
指数 0.9 0.9 0.9 0.9
拉伸强度(kPa) 175 180 176 152
拉断伸长率％ 125 130 127 110
撕裂强度(N/m) 286 293 287 243
25％压陷硬度(N) 226 230 228 188
备注：25％压陷硬度检测标准为GB10807-89，测试温度为25℃，测试湿度为62％RH。
由表1对比可知，应用本发明改性MDI，性能方面均有很大的提高，提高率在13％-23％之间。尤其在承载力方面，通过对比25％压陷硬度可以看出承载力得到很大的提高，提高率在20％左右。因此本发明提供的改性MDI可用于高承载性泡沫塑料的制备。

Claims (10)

1.一种高承载性泡沫用改性MDI，其特征在于：以质量百分数计，由以下原料制成：聚酯多元醇5％-10％，开孔剂0-10％，异氰酸酯80％-95％，储存稳定剂为聚酯多元醇、开孔剂和异氰酸酯的总质量的10ppm-15ppm，聚酯多元醇、开孔剂和异氰酸酯的总量为100％；
其中：聚酯多元醇为采用二元酸和二元醇反应合成的聚酯多元醇；二元酸包含对苯二甲酸。
2.根据权利要求1所述的高承载性泡沫用改性MDI，其特征在于：聚酯多元醇为2官能度，数均分子量为250-1000、羟值为100-300mg KOH/g的聚酯多元醇。
3.根据权利要求1所述的高承载性泡沫用改性MDI，其特征在于：二元酸为己二酸和对苯二甲酸，二元醇为乙二醇和1，4-丁二醇。
4.根据权利要求1所述的高承载性泡沫用改性MDI，其特征在于：储存稳定剂为磷酸。
5.根据权利要求1所述的高承载性泡沫用改性MDI，其特征在于：异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯和多苯基多亚甲基多异氰酸酯的混合物。
6.根据权利要求5所述的高承载性泡沫用改性MDI，其特征在于：二苯基甲烷二异氰酸酯为4，4-二苯基甲烷二异氰酸酯或2，4-二苯基甲烷二异氰酸酯中的一种或两种。
7.根据权利要求5所述的高承载性泡沫用改性MDI，其特征在于：二苯基甲烷二异氰酸酯为MDI-100、MDI-50或44C中的一种或多种；多苯基多亚甲基多异氰酸酯为PM-200、M20S或44V20中的一种或多种。
8.根据权利要求1所述的高承载性泡沫用改性MDI，其特征在于：开孔剂为环氧乙烷和环氧丙烷开环聚合并由有机硅氧烷改性得到的聚醚多元醇。
9.根据权利要求1所述的高承载性泡沫用改性MDI，其特征在于：开孔剂为DK-12。
10.一种权利要求1-9任一所述的高承载性泡沫用改性MDI的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
首先将聚酯多元醇和开孔剂投入到反应釜中，搅拌并升温至100-120℃，然后调节真空度，脱水，降温至30-40℃，加入储存稳定剂，最后加入异氰酸酯，升温到60-70℃，保温后降温至40-50℃，出料并密封保存。
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