CN105504211B - 一种制备聚氨酯亲水软泡的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于聚氨酯应用领域,具体涉及一种聚氨酯亲水软泡的制备方法。将原料按重量份:聚醚多元醇100份,胺催化剂0.1‑0.5份,锡类催化剂0.1‑0.5份,泡沫稳定剂0.5‑3份,水0.5‑7份,1‑5份的自制亲水剂依次加入物料桶后,用搅拌机混合搅拌20s~30s,静置3min~5min,再将30‑60份的甲苯二异氰酸酯迅速倒入物料混合桶,快速搅拌5s~8s后,将混合物料快速倒入发泡箱进行发泡,反应时间90s‑150s,熟化后裁割成需要的尺寸。该制备方法是在配方中加入反应性亲水物质,泡沫制品自然吸水性强,且不采用价格昂贵的亲水性聚醚,降低了生产成本。
Description
技术领域
本发明属于聚氨酯应用领域,具体涉及一种制备聚氨酯亲水软泡的方法。
背景技术
聚氨酯软泡是指在分子结构中含有氨基甲酸酯链段(-NH-COO-)的聚合物。聚氨酯软泡是聚氨酯泡沫塑料中的一类,包括软质、半硬质和硬质泡沫产品。从产品承载性能来看,聚氨酯软泡可分为普通性、高承载性和高回弹性三大类,此外还有慢回弹、自结皮、亲水泡沫、超柔软、网络泡沫等特种泡沫。亲水性软泡属于特种聚氨酯软泡的一种,特别在环保工程的污水处理中作为细菌载体具有广阔的市场空间。
亲水性聚氨酯软泡除满足普通软泡的物理和机械性能,包括密度、回弹性、撕裂强度、压陷硬度、拉伸强度、伸长率等之外,其明显特征就是较高的吸水和保水率。广泛应用于服装垫材、织物衬里、体育健身器材、污水处理、医疗卫生器材等。在污水处理工程中,普通软泡需强制压入水中才能充分吸水,但其本身仍然是憎水的,这些有益细菌则不能很好的着床,而亲水软泡作为有益细菌的载体,能很好地使有益细菌着床并繁殖。
在亲水软泡制备过程中常采用下列两类方法:
(1)直接利用一些亲水性物质处理。这类方法是将普通软泡,通过用简单的表面活性剂和亲水试剂盐或碱液对普通泡沫进行浸泡,使之成为亲水性的。这种含表面活性剂的泡沫塑料用一种,例如氯化钙的溶液进行处理,然后进行干燥,在含有表面活性剂的内泡沫表面留下大体均匀分布的水合的或可水合的氯化钙残余物。在使用中,表面活性剂和氯化钙水合物的结合为泡沫塑料提供了亲水表面最终使普通具备了吸水性。这种方法的弊端是,仅适合要求不高的一次性制品;泡沫中有残留物,对后续的使用造成一定污染;还有表面活性剂和亲水试剂盐溶解后,软泡本身的亲水状态就会失去。该方法从根本上讲并不是真正意义上的亲水泡沫。
(2)在聚氨酯高分子主链段连段中引入亲水性化学基团。有一类方法是利用聚乙二醇、甘油、TDI合成反应预聚物,然后再和聚醚、水、表面活性剂在催化剂作用下反应得到含有亲水性基团(羟基)的软泡。还有一类方法是以富含氧化乙烯的多元醇(又称亲水性聚醚)先和TDI反应得到一种无规聚合物,再加入发泡剂,用甘油作交联剂反应,最终制得亲水性软泡。上述的这些方法在操作和制造工艺上需要两步法才能完成。第一步,先合成反应性预聚物;第二步,预聚物再反应得到最终制品。因为第一步预聚体的合成和质量指标就需要很好的控制,才能保证第二步反应的顺利进行,这本身就已造成过程操作的复杂性。在就是两步法合成生产效率低,原材料浪费也大。
发明内容
本发明旨在避免现有技术中合成生产效率低,原材料浪费大的不足,提供一种采用一步法制备的亲水性聚氨酯软泡。
为实现上述目的,本发明采取的技术方案是:
一种亲水性聚氨酯软泡的制备方法,采用自制亲水助剂,各组分按重量份数为:环境温度控制在20-25℃,物料温度控制在20-22℃,将原料按重量份:聚醚多元醇100份,胺催化剂0.1-0.5份,锡类催化剂0.1-0.5份,泡沫稳定剂0.5-3份,水0.5-7份,1-5份的自制亲水剂,依次加入物料桶后,用搅拌机,转速2000rad/min,混合搅拌20s~30s,静置3min~5min,再将30-60份的甲苯二异氰酸酯迅速倒入物料混合桶,快速搅拌5s~8s后,将混合物料快速倒入发泡箱进行发泡,反应时间90s-150s,熟化后裁割成需要的尺寸;
所述自制亲水剂为二羟甲基丙酸和三乙胺的中和产物,要求中和反应彻底完成,最终亲水剂水溶液呈中性;
所述甲苯二异氰酸酯的2,4体含量为80%;
所述聚醚多元醇为羟值30-60mgKOH/g;
所述胺催化剂优选三乙烯二胺、双(二甲胺基乙基)醚或三乙醇胺中的一种或几种。
所述的锡类催化剂为辛酸亚锡或二月桂酸二丁基锡。
所述泡沫稳定剂为硅-碳键Si-C共聚物。
本发明具有以下优点:
自制亲水性物质的分子结构包含两个基团,一个基团是含羟基的基团,另一个基团是亲水基团。其中羟基参与聚氨酯反应后连接到分子链上,另一基团是亲水基团,从而高分子链具备了亲水性。反应完成后得到的软泡具有吸水性能,吸水性的大小可通过亲水剂添加剂量的多少调节。制备亲水性聚氨酯软泡操作方法简单易行,不需要成本昂贵的亲水聚醚,成本低;软泡吸水和保水量可通过亲水剂添加量随意控制。得到的泡沫韧性好,回弹效果好,亲水能力强,亲水稳定性好。
具体实施方式:
下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述:
实施例1
一种亲水性聚氨酯软泡,由下列原料发泡而成,各组分按重量份数为:
聚醚3010 100份
硅油L580 1.2份
催化剂A-1: 0.15份
A-1是普通市售产品,由质量分数为70%的双(二甲氨基乙基)醚与30%一缩二丙二醇(DPG)配成的溶液。
催化剂A-33(A-33是普通市售产品,含有33%三乙烯二胺的液体催化剂):
0.34份
催化剂T-9(辛酸亚锡): 0.20份
水: 3份
自制亲水剂: 1份(含水量50%)
自制亲水剂是二羟甲基丙酸和三乙胺的中和产物,要求中和反应彻底完成,最终亲水剂水溶液呈现中性。
甲苯二异氰酸酯TDI-80: 48.3份
发泡方法如下:
环境温度控制在21℃,将聚醚、催化剂、水、泡沫稳定剂、自制亲水剂等原料按配方称量后加入物料桶,用搅拌机(转速3000rad/min)混合搅拌27s,静置3min,再将甲苯二异氰酸酯称量后倒入物料混合桶,物料温度控制在22℃,快速搅拌5s后,将混合物料倒入发泡箱进行发泡,反应时间103s,熟化后裁割成需要的尺寸。
经检测:密度为16kg/m3;压陷硬度(65%)86N;压陷硬度(25%)34N;压陷比(65%/25%)2.53;拉伸强度87kPa,撕裂强度3.83N/cm;回弹率39%,伸长率335%,吸水量61g/g。
实施例2
一种亲水性聚氨酯软泡,由下列原料发泡而成,各组分按重量份数为:
聚醚5613 100份
硅油L580 0.6份
催化剂A-1: 0.15份
A-1是由质量分数为70%的双(二甲氨基乙基)醚与30%一缩二丙二醇(DPG)配成的溶液。
催化剂A-33(含有33%三乙烯二胺的液体催化剂): 0.1份
催化剂T-9(辛酸亚锡): 0.10份
水: 2.7份
自制亲水剂: 4份(含水量50%)
自制亲水剂是二羟甲基丙酸和三乙胺的中和产物,要求中和反应彻底完成,最终亲水剂水溶液呈现中性。
甲苯二异氰酸酯TDI-80: 53.3份
发泡方法如下:
环境温度控制在25℃,将聚醚、催化剂、水、泡沫稳定剂、自制亲水剂等原料按配方称量后加入物料桶,用搅拌机(转速3000rad/min)混合搅拌22s,静置4min,再将甲苯二异氰酸酯称量后倒入物料混合桶,物料温度控制在20℃,快速搅拌8s后,将混合物料倒入发泡箱进行发泡,反应时间125s,熟化后裁割成需要的尺寸。
经检测:密度为21.6kg/m3;压陷硬度(65%)174N;压陷硬度(25%)86N;压陷比(65%/25%)2.02;拉伸强度116.5kPa,撕裂强度4.13N/cm;回弹率39%,伸长率205%,吸水量66g/g。
实施例3
一种亲水性聚氨酯软泡,由下列原料发泡而成,各组分按重量份数为:
聚醚3010 100份
硅油L580 0.51份
催化剂三乙醇胺: 0.32份
催化剂T-9(辛酸亚锡): 0.16份
水: 1.6份
自制亲水剂: 5份(含水量50%)
自制亲水剂是二羟甲基丙酸和三乙胺的中和产物,要求中和反应彻底完成,最终亲水剂水溶液呈现中性。
甲苯二异氰酸酯TDI-80: 47.2份
发泡方法如下:
环境温度控制在20℃,将聚醚、催化剂、水、泡沫稳定剂、自制亲水剂等原料按配方称量后加入物料桶,用搅拌机(转速3000rad/min)混合搅拌25s,静置4min,再将甲苯二异氰酸酯称量后倒入物料混合桶,物料温度控制在21℃,快速搅拌6s后,将混合物料倒入发泡箱进行发泡,反应时间134s,熟化后裁割成需要的尺寸。
经检测:密度为27.0kg/m3;压陷硬度(65%)220N;压陷硬度(25%)86N;压陷比(65%/25%)2.56;拉伸强度124.6kPa,撕裂强度3.75N/cm;回弹率41%,伸长率231%,吸水量76g/g。
实施例4
一种亲水性聚氨酯软泡,由下列原料发泡而成,各组分按重量份数为:
聚醚TEP505S 100份
硅油L633 2.0份
催化剂A-33(含有33%三乙烯二胺的液体催化剂): 0.12份
催化剂二月桂酸二丁基锡: 0.3份
水: 0.5份
自制亲水剂: 3份(含水量50%)
自制亲水剂是二羟甲基丙酸和三乙胺的中和产物,要求中和反应彻底完成,最终亲水剂水溶液呈现中性。
甲苯二异氰酸酯TDI-80: 41份
发泡方法如下:
环境温度控制在22℃,将聚醚、催化剂、水、泡沫稳定剂、自制亲水剂等原料按配方称量后加入物料桶,用搅拌机(转速3000rad/min)混合搅拌30s,静置4min,再将甲苯二异氰酸酯称量后倒入物料混合桶,物料温度控制在22℃,快速搅拌7s后,将混合物料倒入发泡箱进行发泡,反应时间148s,熟化后裁割成需要的尺寸。
经检测:密度为28.8kg/m3;压陷硬度(65%)193N;压陷硬度(25%)80N;压陷比(65%/25%)2.41;拉伸强度110.2kPa,撕裂强度3.56N/cm;回弹率43%,伸长率222%,吸水量74g/g。
实施例5
一种亲水性聚氨酯软泡,由下列原料发泡而成,各组分按重量份数为:
聚醚5613 100份
硅油L560 3份
催化剂A-33(含有33%三乙烯二胺的液体催化剂): 0.20份
催化剂T-9(辛酸亚锡): 0.47份
水: 3份
自制亲水剂: 2份(含水量50%)
自制亲水剂是二羟甲基丙酸和三乙胺的中和产物,要求中和反应彻底完成,最终亲水剂水溶液呈现中性。
甲苯二异氰酸酯TDI-80: 33.2份
发泡方法如下:
环境温度控制在22℃,将聚醚、催化剂、水、泡沫稳定剂、自制亲水剂等原料按配方称量后加入物料桶,用搅拌机(转速3000rad/min)混合搅拌20s,静置3min,再将甲苯二异氰酸酯称量后倒入物料混合桶,物料温度控制在20℃,快速搅拌6s后,将混合物料倒入发泡箱进行发泡,反应时间90s,熟化后裁割成需要的尺寸。
经检测:密度为33.5kg/m3;压陷硬度(65%)179N;压陷硬度(25%)77N;压陷比(65%/25%)2.32;拉伸强度88.5kPa,撕裂强度2.57N/cm;回弹率47%,伸长率235%,吸水量79g/g。
Claims (5)
1.一种制备聚氨酯亲水软泡的方法,其特征在于,环境温度控制在20-25℃,物料温度控制在20-22℃,将原料按重量份:聚醚多元醇100份,胺催化剂0.1-0.5份,锡类催化剂0.1-0.5份,泡沫稳定剂0.5-3份,水0.5-7份,1-5份的自制亲水剂依次加入物料桶后,用搅拌机混合搅拌20s~30s,转速2000rad/min,然后静置3min~5min,再将30-60份的甲苯二异氰酸酯迅速倒入物料桶,快速搅拌5s~8s后,将混合物料快速倒入发泡箱进行发泡,反应时间90s-150s,熟化后裁割成需要的尺寸;
所述自制亲水剂为二羟甲基丙酸和三乙胺的中和产物,要求中和反应彻底完成,最终亲水剂水溶液呈中性;
所述甲苯二异氰酸酯的2,4体含量为80%。
2.根据权利要求1所述的一种制备聚氨酯亲水软泡的方法,其特征在于,所述聚醚多元醇为羟值30-60mgKOH/g。
3.根据权利要求1所述的一种制备聚氨酯亲水软泡的方法,其特征在于,所述胺催化剂为三乙烯二胺、双(二甲胺基乙基)醚或三乙醇胺中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的一种制备聚氨酯亲水软泡的方法,其特征在于,所述锡类催化剂为辛酸亚锡或二月桂酸二丁基锡。
5.根据权利要求1所述的一种制备聚氨酯亲水软泡的方法,其特征在于,所述泡沫稳定剂为硅-碳键Si-C共聚物。
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