CN106117488B - 聚氨酯模塑床垫组合物及其制备方法 - Google Patents

聚氨酯模塑床垫组合物及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于聚氨酯合成领域，具体涉及一种聚氨酯模塑床垫组合物及其制备方法。所述的组合物由A组分和B组分组成，其中A组分原料为：高活性聚醚多元醇、聚合物多元醇、大分子扩链剂、泡沫稳定剂、发泡剂、催化剂和阻燃剂；B组分原料为：聚醚多元醇、异氰酸酯和储存稳定剂。本发明将大分子扩链剂成功应用于聚氨酯模塑床垫组合物中，有优良的流动性，适合制备大尺寸及复杂模具的聚氨酯模塑床垫；所述的制备方法，简单易实施。

Description

聚氨酯模塑床垫组合物及其制备方法
技术领域
本发明属于聚氨酯合成领域，具体涉及一种聚氨酯模塑床垫组合物及其制备方法。
背景技术
现在人们常用的床垫有弹簧床垫和聚氨酯海绵床垫。但弹簧床垫使用时间长容易失去弹性、易变硬变形，且透气性不好。聚氨酯海绵床垫是现在一个主流的趋势，在成型方法上，最早采用切割法，即将整块泡沫体，按照所需要的形状进行切割，然后用粘合剂粘结在骨架上，外面再用其它材料包覆。这种方法的泡沫塑料利用率低，有边角料，使得切割料不经济，而且海绵床垫的坚固性不好，长时间使用易变形，失去弹性。
授权公告号为CN 1107582C的名称为“床垫和其生产方法及专用模具”中，阐述了用模塑方法制备聚氨酯床垫的优势，但是对于聚氨酯组合物的具体化学组成未进行明确的阐述。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种聚氨酯模塑床垫组合物，具有优良的流动性，适合制备大尺寸及复杂模具的聚氨酯模塑床垫；本发明同时提供其制备方法。
本发明所述的聚氨酯模塑床垫组合物，由A组分和B组分组成，其中，
A组分以重量份数计：
B组分以重量份数计：
聚醚多元醇 20-60份；
异氰酸酯 40-80份；
储存稳定剂 占B组分总重量的0.001％。
所述的高活性聚醚多元醇为以丙三醇、三乙醇胺或三羟甲基丙烷中的一种或几种为起始剂，伯羟基含量≥70％，数均分子量为4000～8000，用氧化乙烯封端的聚氧化丙烯三元醇。高活性聚醚多元醇用于本发明聚氨酯组合物中，制备的聚氨酯模塑床垫制品具有活性高、脱模时间短的优点，能够有效提高聚氨酯制品的承载性、回弹性等。
所述的聚合物多元醇为MD30-15或MD22-40中的一种或两种。MD30-15和MD22-40是Shell化学公司生产的。聚合物多元醇属于有机填充聚醚多元醇，用于生产高承载或者高模量软质或者半硬质聚氨酯泡沫塑料制品。通过添加此种有机填充聚醚，可生产密度低而承载性高的泡沫塑料，既达到硬度要求又节省原料。聚合物多元醇优选为Shell化学公司生产的MD30-15、MD22-40中的一种或两种。
所述的大分子扩链剂是以二乙醇胺或者三乙醇胺为起始剂，加入环氧丙烷进行加成聚合反应制备得到的，其分子量为200～600。扩链剂是能与聚合物链上的官能团反应而使分子链扩展、分子量增大的小分子醇类或胺类。
所述的催化剂为MP601或MP602中的一种或两种。MP601和MP602是美国气体化工产品公司生产的。催化剂能够缩短反应时间，提高生产效率，选择性地促进正反应、抑制副反应，使得发泡反应和凝胶反应达到所需的平衡。
所述的泡沫稳定剂为SI 1103、SI 1304或SI 1306中的一种或几种。泡沫稳定剂又称匀泡剂，起乳化泡沫物料、稳定泡沫和调节泡孔的作用。泡沫稳定剂优选聚硅氧烷-氧化烯烃嵌段共聚物，更优选SI 1103、SI 1304或SI 1306中的一种或几种。SI 1103、SI 1304和SI 1306是美国气体化工产品公司生产的。
所述的发泡剂为水，发泡剂使粘弹性的泡沫物料膨胀、发泡、固化，得到聚氨酯泡沫塑料。
所述的阻燃剂为低聚磷酸酯阻燃剂Fyrol PNX或Fyrol PNX-S中的一种或两种。阻燃剂加入后能够提高聚氨酯制品的阻燃性能。Fyrol PNX和Fyrol PNX-S是美国Akzo Nobel公司生产的。
所述的聚醚多元醇为ZS-1618A、ZS-1820或ZS-1808中的一种或几种。聚醚多元醇不仅原料易得，成本低廉，而且制成的聚氨酯泡沫塑料性能好，是聚氨酯泡沫塑料业用量最大的多元醇原料。ZS-1618A、ZS-1820和ZS-1808是江苏钟山化工有限公司生产的。
所述的异氰酸酯为Lupranate M、Lupranate LP30、Lupranate MM103C或Lupranate M20S中的一种或几种。异氰酸酯是合成聚氨酯的重要基础原料，来源广泛，有较好的经济性，产品物性优良。Lupranate M、Lupranate LP30、Lupranate MM103C和Lupranate M20S是德国巴斯夫公司生产的。
所述的储存稳定剂为磷酸或苯甲酰氯。储存稳定剂可以阻止异氰酸酯的副反应，能够提高产品的储存稳定性。
所述的聚氨酯模塑床垫组合物的制备方法，包括如下步骤：
(1)A组分：先将称量好的高活性聚醚多元醇、聚合物多元醇投入反应釜中搅拌，然后加入计量准确的大分子扩链剂、催化剂、发泡剂、泡沫稳定剂、阻燃剂，在常温下物理搅拌3～4小时；
(2)B组分：将称量好的聚醚多元醇常温下投入反应釜中搅拌，升至80℃～100℃后，脱水脱气，然后降温至10～40℃加入计量准确的储存稳定剂，并投入异氰酸酯，升温至80～85℃反应2～3小时，取样检测合格后，降温至10～40℃；
室温下将A、B组分料按A：B＝100：30～60的重量配比进行机械或手工混合均匀后注入铝制模塑床垫模具中，经过2～10分钟常温熟化脱模即可加工成制品。
其中，所述的脱水脱气为抽真空至真空度≤-0.098MPa，水分含量≤0.05％。
综上所述，本发明具有以下优点：
(1)A、B组分是在常温下呈液体状态储存，既节约能源又减少繁琐的操作。
(2)在配方设计上采用全水发泡，其臭氧破坏效应ODP值为零，无毒环保，是一种环境友好型材料。
(3)将大分子扩链剂成功应用于聚氨酯模塑床垫组合物中，有优良的流动性，适合制备大尺寸及复杂模具的聚氨酯模塑床垫。
(4)所述的制备方法，简单易实施。
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。
实施例中采用的高活性聚醚多元醇和大分子扩链剂采用发明内容中所述方法采用常规工艺制备。
实施例1
(1)A组分的制备：
分别称量：高活性聚醚多元醇80公斤，聚合物多元醇MD30-15 20公斤，大分子扩链剂1.2公斤，泡沫稳定剂SI 1103 1.2公斤，水3.0公斤，催化剂MP601 1.3公斤，阻燃剂FyrolPNX 2.0公斤。
将称量好的高活性聚醚多元醇、聚合物多元醇投入反应釜中搅拌，然后分别投入称量好的大分子扩链剂、催化剂、发泡剂、泡沫稳定剂、阻燃剂，在常温下物理搅拌3.0小时，取样进行检测，满足各项检测指标，即得A组分的合格产品，从反应釜中放料装桶入库。
(2)B组分的制备：
将聚醚多元醇ZS-1618A 20公斤常温下加入反应釜，升至100℃下搅拌，抽真空(真空度≤-0.098MPa)脱水脱气(水分含量0.05％)，降温至10℃，加入磷酸(占B组分总重量的0.001％)，同时投入Lupranate M 80公斤，80℃下反应2.5小时，降温至40℃，装桶入库。
使用时，室温下将A、B组分料按A：B＝100：30的重量配比机械混合均匀后注入铝制模塑床垫模具中，经过3分钟常温熟化脱模即可加工成制品。
实施例2
(1)A组分的制备：
分别称量：高活性聚醚多元醇85公斤，聚合物多元醇MD 30-15 10公斤，聚合物多元醇MD 22-40 10公斤，大分子扩链剂0.6公斤，泡沫稳定剂SI 1304 0.1公斤，水2.5公斤，催化剂MP601 2.5公斤，阻燃剂Fyrol PNX 4.0公斤。
将称量好的高活性聚醚多元醇、聚合物多元醇投入反应釜中搅拌，然后分别投入称量好的扩链剂、催化剂、发泡剂、泡沫稳定剂、阻燃剂，在常温下物理搅拌3.5小时，取样进行检测，满足各项检测指标，即得A组分的合格产品，从反应釜中放料装桶入库。
(2)B组分的制备：
将聚醚多元醇ZS-1820 40公斤常温下加入反应釜，升至95℃下搅拌，抽真空(真空度≤-0.098MPa)脱水脱气(水分含量0.05％)，降温至20℃加入磷酸(占B组分总重量的0.001％)，同时投入Lupranate M 60公斤，82℃反应3小时，降温至30℃，装桶入库。
使用时，室温下将A、B组分料按A：B＝100：45的重量配比机械混合均匀后注入铝制模塑床垫模具中，经过5分钟常温熟化脱模即可加工成制品。
实施例3
(1)A组分的制备：
分别称量：高活性聚醚多元醇50公斤，聚合物多元醇MD 22-40 10公斤，大分子扩链剂1.2公斤，泡沫稳定剂SI 1306 0.2公斤，泡沫稳定剂SI 13040.1公斤，水2.5公斤，催化剂MP602 2.0公斤，催化剂MP601 0.5公斤，阻燃剂Fyrol PNX-S 5.0公斤。
将称量好的高活性聚醚多元醇、聚合物多元醇投入反应釜中搅拌，然后分别投入称量好的扩链剂、催化剂、发泡剂、泡沫稳定剂、阻燃剂，在常温下物理搅拌4.0小时，取样进行检测，满足各项检测指标，即得A组分的合格产品，从反应釜中放料装桶入库。
(2)B组分的制备：
将聚醚多元醇ZS-1808 60公斤常温下加入反应釜，升至90℃下搅拌，抽真空(真空度≤-0.098MPa)脱水脱气(水分含量0.05％)，降温至30℃加入磷酸(占B组分总重量的0.001％)，同时投入Lupranate M 40公斤，85℃反应2.5小时，降温至20℃，装桶入库。
使用时，室温下将A、B组分料按A：B＝100：60的重量配比机械混合至均匀后注入铝制模塑床垫模具中，经过8分钟常温熟化脱模即可加工成制品。
实施例4
(1)A组分的制备：
分别称量：高活性聚醚多元醇60公斤，聚合物多元醇MD22-40 50公斤，大分子扩链剂1.5公斤，泡沫稳定剂SI 1103 0.2公斤，水1.8公斤，催化剂MP602 2.2公斤，阻燃剂FyrolPNX-S 1.0公斤，阻燃剂Fyrol PNX 1.0公斤。
将称量好的高活性聚醚多元醇、聚合物多元醇投入反应釜中搅拌，然后分别投入称量好的扩链剂、催化剂、发泡剂、泡沫稳定剂、阻燃剂，在常温下物理搅拌3.5小时，取样进行检测，满足各项检测指标，即得A组分的合格产品，从反应釜中放料装桶入库。
(2)B组分的制备：
将聚醚多元醇ZS-1618A 20公斤和聚醚多元醇ZS-1808 15公斤常温下加入反应釜，升至80℃下搅拌，抽真空(真空度≤-0.098MPa)脱水脱气(水分含量0.05％)，降温至40℃加入磷酸(占B组分总重量的0.001％)，同时投入Lupranate M 25公斤，LupranateMM103C 20公斤，Lupranate M20S 20公斤，85℃反应2.5小时，降温至10℃，装桶入库。
使用时，室温下将A、B组分料按A：B＝100：55的重量配比机械混合至均匀后注入铝制模塑床垫模具中，经过8分钟常温熟化脱模即可加工成制品。
对实施例1-4制备得到的模塑床垫制品进行性能测试，测试结果见表1。
表1实施例1-4制备得到的模塑床垫制品的性能测试结果

Claims (7)

1.一种聚氨酯模塑床垫组合物，其特征在于：由A组分和B组分组成，其中，
A组分以重量份数计：
高活性聚醚多元醇 50-85份；
聚合物多元醇 10-50份；
大分子扩链剂 0.1-1.5份；
泡沫稳定剂 0.1-1.5份；
发泡剂 2.5-4.5份；
催化剂 0.1-2.5份；
阻燃剂 0.1-5.0份；
B 组分以重量份数计：
聚醚多元醇 20-60份；
异氰酸酯 40-80份；
储存稳定剂 占B组分总重量的0.001%；
所述的高活性聚醚多元醇为以丙三醇、三乙醇胺或三羟甲基丙烷中的一种或几种为起始剂，伯羟基含量≥70%，数均分子量为4000～8000，用氧化乙烯封端的聚氧化丙烯三元醇；
所述的大分子扩链剂是以二乙醇胺或者三乙醇胺为起始剂，加入环氧丙烷进行加成聚合反应制备得到的，其分子量为200～600；
所述的聚醚多元醇为ZS-1618A、ZS-1820或ZS-1808中的一种或几种；
所述的异氰酸酯为Lupranate M、Lupranate LP30、Lupranate MM103C或LupranateM20S中的一种或几种。
2.根据权利要求1所述的聚氨酯模塑床垫组合物，其特征在于：所述的聚合物多元醇为MD30-15或MD22-40中的一种或两种。
3.根据权利要求1所述的聚氨酯模塑床垫组合物，其特征在于：所述的催化剂为MP601或MP602中的一种或两种；泡沫稳定剂为SI 1103、SI 1304或SI 1306中的一种或几种；发泡剂为水。
4.根据权利要求1所述的聚氨酯模塑床垫组合物，其特征在于：所述的阻燃剂为FyrolPNX或Fyrol PNX-S中的一种或两种。
5.根据权利要求1所述的聚氨酯模塑床垫组合物，其特征在于：储存稳定剂为磷酸或苯甲酰氯。
6.一种权利要求1-5任一所述的聚氨酯模塑床垫组合物的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
（1）A组分：先将称量好的高活性聚醚多元醇、聚合物多元醇投入反应釜中搅拌，然后加入计量准确的大分子扩链剂、催化剂、发泡剂、泡沫稳定剂、阻燃剂，在常温下物理搅拌3～4小时；
（2）B组分：将称量好的聚醚多元醇常温下投入反应釜中搅拌，升至80℃～100℃后，脱水脱气，然后降温至10～40℃加入计量准确的储存稳定剂，并投入异氰酸酯，升温至80～85℃反应2～3小时，取样检测合格后，降温至10～40℃；
室温下将A、B组分料按A：B＝100：30～60的重量配比进行机械或手工混合均匀后注入铝制模塑床垫模具中，经过2～10分钟常温熟化脱模即可加工成制品。
7.根据权利要求6所述的聚氨酯模塑床垫组合物的制备方法，其特征在于：所述的脱水脱气为抽真空至真空度≤-0.098MPa，水分含量≤0.05%。
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