CN104877101B - 高承载、低密度、低气味的高回弹泡沫材料及其制备方法 - Google Patents

高承载、低密度、低气味的高回弹泡沫材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于聚氨酯技术领域，具体涉及一种高承载、低密度、低气味的高回弹泡沫材料及其制备方法。所述的泡沫材料由A组分和B组分以质量比为A:B＝1:0.4～0.6制成，其中：以质量份数计，A组分组成如下：聚醚多元醇A：60～70；聚醚多元醇B：30～40；扩链剂：0.5～1；交联剂：1～5；开孔剂：3～5；匀泡剂：0.5～2.5；发泡剂：2～6；催化剂：0.4～2.5；B组分为异氰酸酯混合物。本发明通过采用自主开发的高官能度、高分子量的特种聚醚多元醇为主要原料制备高回弹泡沫，从而达到降低泡沫密度，提高泡沫承载力的目的，避免使用聚合物多元醇，从而减少VOC有害物质和气味，满足环保高性能高回弹泡沫的需求。本发明制备方法简单、易于操作。

Description

高承载、低密度、低气味的高回弹泡沫材料及其制备方法
技术领域
本发明属于聚氨酯技术领域，具体涉及一种高承载、低密度、低气味的高回弹泡沫材料及其制备方法。
背景技术
聚氨酯高回弹泡沫材料以其优良的使用性能、方便快捷的成型工艺得到迅速发展，特别是近些年来，随着汽车等交通运输工具的迅速发展，高回弹泡沫座椅、座垫等产品需求量大幅提高。传统高回弹泡沫多是以聚醚多元醇、聚合物多元醇和TDI为主要原料生产，产品具有良好的机械力学性能和泡沫承载能力。
随着技术的不断进步，人们对聚氨酯泡沫的要求不断提高，要求泡沫轻量化，但是依然保证高承载、低气味等特点。为了解决低密度和高承载之间的矛盾，传统解决方式是增加配方中聚合物多元醇(POP)的用量，来提高泡沫的整体硬度和支撑强度，但是聚合物多元醇粘度较高，势必会牺牲组合料的流动性，降低物料的可操作宽容度，原料成本和工艺成本也会大幅提高；而且聚合物多元醇是采用苯乙烯、丙烯腈接枝改性的聚醚多元醇，聚合单体残留会增加聚氨酯泡沫材料的有害物质含量，使得聚氨酯泡沫释放出的气味和有害气体增加，难以满足目前的低VOC、高环保性的要求。如何有效地解决低密度和高承载之间的矛盾是高回弹泡沫重点研究和解决的难题。
发明内容
本发明的目的是提供一种高承载、低密度、低气味的高回弹泡沫材料，制备过程无需添加聚合物多元醇，即可得到低密度、高承载性的聚氨酯高回弹泡沫，有效地降低气味、VOC有害物质含量，满足环保高性能高回弹泡沫的需求；本发明同时提供其制备方法。
本发明所述的高承载、低密度、低气味的高回弹泡沫材料，由A组分和B组分以质量比为A:B＝1:0.4～0.6制成，其中：
以质量份数计，A组分组成如下：
B组分为异氰酸酯混合物。
优选的技术方案如下：
所述的聚醚多元醇A为4官能度，环氧乙烷封端的聚氧化丙烯醚多元醇，数均分子量为6000～8000，伯羟基含量≥80％。所述的聚醚多元醇A的合成是以KOH为催化剂，季戊四醇为起始剂，在115℃±5℃温度条件下聚合而成。优选YEP-4700(山东一诺威新材料有限公司)。
所述的聚醚多元醇B的数均分子量为11000～13000，是环氧乙烷和环氧丙烷共聚得到的聚醚多元醇。所述的聚醚多元醇B的合成是以双金属氰化物络合催化剂为催化剂，山梨醇为起始剂，在130℃±5℃温度条件下聚合而成。优选YNW-2800(山东一诺威新材料有限公司)。
所述的扩链剂为一缩二乙二醇(DEG)、1,4-丁二醇(1,4-BG)、一缩二丙二醇(DPG)中的一种或多种。
所述的交联剂为三羟甲基丙烷(TMP)、二乙醇胺(DEOA)、三乙醇胺(TEA)、甘油(GLY)中的一种或多种。
所述的开孔剂优选羟值为30-36mgKOH/g的聚醚多元醇类开孔剂GK-350D(上海高桥石化公司)或DK-12(山东蓝星东大股份有限公司)。
所述的匀泡剂为聚硅氧烷-氧化烯烃嵌段共聚物，优选DC6070(空气化工)或L-3150(GE Toshila Silicones公司)。
所述的发泡剂为水和物理发泡剂的混合物，物理发泡剂优选HCFC-141B。
所述的催化剂为叔胺类催化剂，优选市售的A-1、A-33、DC3040、DMEA、A300、P-225或C-225中的一种或几种。
所述的异氰酸酯混合物为甲苯二异氰酸酯(TDI)、多苯基多亚甲基多异氰酸酯(PAPI)或聚醚改性MDI中的两种或三种的混合物。多苯基多亚甲基多异氰酸酯(PAPI)优选PM-200(万华化学集团股份有限公司)，聚醚改性MDI优选DG5412(山东一诺威聚氨酯股份有限公司)。
所述的高承载、低密度、低气味的高回弹泡沫材料的制备方法，包括以下步骤：
A组分的制备：常温下，将聚醚多元醇A和聚醚多元醇B投入反应釜中搅拌均匀，加入扩链剂、交联剂、开孔剂、匀泡剂、催化剂和发泡剂，搅拌0.5～1h，取样进行发泡检测，合格后装桶密封；
B组分的制备：常温下，将异氰酸酯混合物加入至反应釜中，搅拌0.5～1h，取样进行NCO含量检测，合格后装桶密封；
使用时，室温下将A、B组分按照A:B＝1:0.4～0.6的质量比混合均匀，浇入到模具中，合模熟化反应，3～8min后开模，得到组合料。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明通过采用自主开发的高官能度、高分子量的特种聚醚多元醇为主要原料制备高回弹泡沫，从而达到降低泡沫密度，提高泡沫承载力的目的，避免使用聚合物多元醇，从而减少VOC有害物质和气味，满足环保高性能高回弹泡沫的需求。本发明制备方法简单、易于操作。
(2)本发明生产的泡沫材料指标如下：
具体实施方式
以下结合实施例对本发明做进一步描述。
实施例1
所述的高承载、低密度、低气味的高回弹泡沫材料按照如下制备：
A组分
B组分为：
TDI(80/20)： 60
PM-200： 40
A组分：常温下将计量好的YEP-4700和YNW-2800投入反应釜中搅拌均匀，依次加入计量的DEG、DEOA、DK-12、DC6070、H2O、A-1、A-33、C-225和141B，搅拌0.5h，取样进行发泡检测，发泡正常，装桶密封保存。
B组分的制备：常温下将计量的TDI、PM-200加入至反应釜中，搅拌0.5h，取样进行检测NCO％＝41.4，装桶密封保存。
使用时，室温下将A、B组分按照A:B＝1:0.44的质量比混合均匀并浇入到模具中即得泡沫材料。
实施例2
所述的高承载、低密度、低气味的高回弹泡沫材料按照如下制备：
A组分
B组分为：
TDI(80/20)： 40
DG-5412： 60
A组分：常温下将计量好的YEP-4700和YNW-2800投入反应釜中搅拌均匀，依次加入计量的1,4-BG、DEOA、DK-12、L-3150、H2O、A-1、A-33、P-225和141B，搅拌0.6h，取样进行发泡检测，发泡正常，装桶密封保存。
B组分的制备：常温下将计量的TDI、DG-5412加入至反应釜中，搅拌0.6h，取样进行检测NCO％＝35，装桶密封保存。
使用时，室温下将A、B组分按照A:B＝1:0.5的质量比混合均匀并浇入到模具中即得泡沫材料。
实施例3
所述的高承载、低密度、低气味的高回弹泡沫材料按照如下制备：
A组分
B组分为：
TDI(80/20)： 50
PM-200： 30
DG-5412： 20
A组分：常温下将计量好的YEP-4700和YNW-2800投入反应釜中搅拌均匀，依次加入计量的DPG、TEA、DK-12、DC6070、H2O、A-1、A-33、A-300和141B，搅拌0.8h，取样进行发泡检测，发泡正常，装桶密封保存。
B组分的制备：常温下将计量的TDI、PM-200、DG5412加入至反应釜中，搅拌0.8h，取样进行检测NCO％＝38.65，装桶密封保存。
使用时，室温下将A、B组分按照A:B＝1:0.52的质量比混合均匀并浇入到模具中即得泡沫材料。

Claims (6)

1.一种高承载、低密度、低气味的高回弹泡沫材料，其特征在于：由A组分和B组分以质量比为A:B=1:0.4～0.6制成，其中：
以质量份数计，A组分组成如下：
聚醚多元醇A： 60～70
聚醚多元醇B： 30～40
扩链剂： 0.5～1
交联剂： 1～5
开孔剂： 3～5
匀泡剂： 0.5～2.5
发泡剂： 2～6
催化剂： 0.4～2.5；
B组分为异氰酸酯混合物；
聚醚多元醇A为4官能度，环氧乙烷封端的聚氧化丙烯醚多元醇，数均分子量为6000～8000，伯羟基含量≥80%；
聚醚多元醇A的合成是以KOH为催化剂，季戊四醇为起始剂，在115℃±5℃温度条件下聚合而成；
聚醚多元醇B数均分子量为11000～13000，是环氧乙烷和环氧丙烷共聚得到的聚醚多元醇；
聚醚多元醇B的合成是以双金属氰化物络合催化剂为催化剂，山梨醇为起始剂，在130℃±5℃温度条件下聚合而成。
2.据权利要求1所述的高承载、低密度、低气味的高回弹泡沫材料，其特征在于：扩链剂为一缩二乙二醇、1,4-丁二醇、一缩二丙二醇中的一种或多种；交联剂为三羟甲基丙烷、二乙醇胺、三乙醇胺、甘油中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的高承载、低密度、低气味的高回弹泡沫材料，其特征在于：开孔剂为羟值30-36mgKOH/g的聚醚多元醇类开孔剂；匀泡剂为聚硅氧烷-氧化烯烃嵌段共聚物。
4.根据权利要求1所述的高承载、低密度、低气味的高回弹泡沫材料，其特征在于：发泡剂为水和物理发泡剂的混合物；催化剂为叔胺类催化剂。
5.根据权利要求1所述的高承载、低密度、低气味的高回弹泡沫材料，其特征在于：异氰酸酯混合物为甲苯二异氰酸酯、多苯基多亚甲基多异氰酸酯或聚醚改性MDI中的两种或三种的混合物。
6.根据权利要求1～5任一所述的高承载、低密度、低气味的高回弹泡沫材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
A组分的制备：常温下，将聚醚多元醇A和聚醚多元醇B投入反应釜中搅拌均匀，加入扩链剂、交联剂、开孔剂、匀泡剂、催化剂和发泡剂，搅拌0.5～1h，取样进行发泡检测，合格后装桶密封；
B组分的制备：常温下，将异氰酸酯混合物加入至反应釜中，搅拌0.5～1h，取样进行NCO含量检测，合格后装桶密封；
使用时，室温下将A、B组分按照A:B=1:0.4～0.6的质量比混合均匀，浇入到模具中，合模熟化反应，3～8min后开模，得到组合料。
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