CN109320953A

CN109320953A - 聚氨酯海绵

Info

Publication number: CN109320953A
Application number: CN201811120844.4A
Authority: CN
Inventors: 谭楚霖; 谭鹏展
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2018-07-31
Filing date: 2018-09-25
Publication date: 2019-02-12

Abstract

本发明公开一种聚氨酯海绵，所述聚氨酯海绵含有异氰酸酯和组合料，所述异氰酸酯和所述组合料的重量比为(50‑200):100，其中，按重量份，所述组合料含有：聚醚多元醇组合物，2‑100份；聚丙烯酸钠溶液，1‑60份；有机硅稳泡剂，0.1‑5.0份。本发明的技术方案采用全新的原料体系，不含常规聚氨酯发泡和凝胶反应所必需胺类和有机锡类催化剂，以常温(<30℃)模具即可生产具有亲水环保特点的慢回弹聚氨酯海绵。

Description

聚氨酯海绵

技术领域

本发明涉及聚氨酯材料技术领域，特别涉及一种聚氨酯海绵。

背景技术

目前，对于慢回弹聚氨酯，普遍是通过将慢回弹聚醚引入普通聚氨酯海绵配方，以形成不同玻璃化温度的聚氨酯网络结构，该聚氨酯网状结构对温度敏感且具备粘弹特性。然而，为了得到特定的慢回弹效果，现有通常采用较低的发泡指数(较低的多元醇与异氰酸酯比例)和较高的聚氨酯泡沫闭孔率。一方面，采用较低的发泡指数，容易导致聚氨酯反应不完全，引起原料单体或副反应产物残留；同时，生产的产品也容易表面熟化不良，生产周期延长。为此，配方调整上必须提高胺类和有机锡类催化剂的用量，则会提升产品挥发性有机物(VOC)含量增高的风险；而且，部分有机锡类催化剂已归入禁用范围，故配方和工艺的调整难度加大。另一方面，较高的聚氨酯泡沫闭孔率，容易导致生产不良率的增大，比如产品收缩，尺寸稳定性差等问题；同时，由于聚氨酯泡沫闭孔，生产的慢回弹聚氨酯海绵产品透气性不佳，影响产品的使用体验。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种聚氨酯海绵，采用全新的原料体系，不含常规聚氨酯发泡和凝胶反应所必需胺类和有机锡类催化剂，以常温(<30℃)模具即可生产具有亲水环保特点的慢回弹聚氨酯海绵。旨在克服现有常规慢回弹聚氨酯海绵的反应不完全，工艺调整范围窄等产品问题。

为实现上述目的，本发明提出的聚氨酯海绵，含有异氰酸酯和组合料，所述异氰酸酯和所述组合料的重量比为(50-200):100，其中，按重量份，所述组合料含有：聚醚多元醇组合物，2-100份；聚丙烯酸钠溶液，1-60份；有机硅稳泡剂，0.1-5.0份。

可选地，所述聚醚多元醇组合物含有高回弹聚醚多元醇和高环氧乙烷含量聚醚多元醇，所述高回弹聚醚多元醇与所述高环氧乙烷含量聚醚多元醇的重量比为1：(6-12)。

可选地，所述高回弹聚醚多元醇的规格指标为羟值32mgKOH/g-36mgKOH/g，平均分子量为5000。

可选地，所述高回弹聚醚多元醇为聚醚多元醇330N。

可选地，所述高环氧乙烷含量聚醚多元醇的规格指标为羟值为37mgKOH/g，平均分子量为4500。

可选地，按重量份，所述组合料还含有碘丙炔醇丁基氨甲酸酯协同配方溶液0.1-2份。

可选地，按重量份，所述组合料还含有水性色浆1-10份。

可选地，所述异氰酸酯为经聚合二苯甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、及聚乙二醇改性的异氰酸酯。

可选地，所述有机硅稳泡剂为耐水解型有机硅稳泡剂。

相对于现有技术，本发明的技术方案具有以下有益效果：采用异氰酸酯与组合料的配合制备慢回弹聚氨酯海绵材料，其中组合料含有聚醚多元醇组合物、聚丙烯酸钠溶液、及有机硅稳泡剂；并通过调整各配方原料的配比，来调整聚氨酯化学中的凝胶反应和发泡反应，该配方原料中不含有胺类和有机锡类催化剂，其配方和工艺调整难度较小。聚丙烯酸钠溶液中过量的水分可作为发泡反应的组分，并使得异氰酸酯能够完全反应，同时，也可利用水的高比热容特性，来降低聚氨酯反应的整体反应温度，且整体反应温度与常温接近，从而实现以常温(<30℃)模具即可生产聚氨酯海绵，不易出现常规慢回弹聚氨酯海绵的反应不完全，工艺调整范围窄等产品问题。此外，还可以通过调整配方原料中有机硅稳泡剂的用量来调整聚氨酯泡沫闭孔率，以实现快慢不同的慢回弹效果，并且，配方的调整空间比常规的慢回弹聚氨酯海绵配方调整空间更宽。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明提出一种聚氨酯海绵，聚氨酯海绵含有异氰酸酯和组合料，异氰酸酯和组合料的重量比为(50-200):100，其中，按重量份，组合料含有：聚醚多元醇组合物，2-100份；聚丙烯酸钠溶液，1-60份；有机硅稳泡剂，0.1-5.0份。

本发明采用异氰酸酯与组合料配合以制备聚氨酯海绵，其中，组合料含有聚醚多元醇组合物、聚丙烯酸钠、及硅油，聚醚多元醇作为制备聚氨酯海绵的基本成分，可与异氰酸酯发生化学反应(即凝胶反应)：

聚丙烯酸钠溶液为水溶液，加入后能够改善其吸水及亲水性能，而且，其中过量的水分能够与异氰酸酯发生化学反应(即发泡反应)：

该发泡反应迅速而激烈，则反应体系至不需添加常规聚氨酯反应中的胺类和有机锡类催化剂，也不会出现因反应速率降低而影响聚氨酯海绵生产效率的现象。本发明聚氨酯配方中水含量不受限制，既可用于作为聚氨酯发泡反应的组分；又可利用水的比热容高的特性来有效降低整体化学反应温度，从而大大降低大块海绵生产的烧芯的风险，同时，可使用常温模具生产聚氨酯海绵，以大大减少加热模具的能耗和设备投入，从而降低生产成本。

有机硅稳泡剂加入后能够改变聚氨酯泡沫闭孔率，以实现快慢不同的慢回弹效果。

本发明聚氨酯海绵的配方各原料用量要适中，异氰酸酯和组合料的重量比为(50-200):100，其中，组合料含有：聚醚多元醇组合物，2-100份；聚丙烯酸钠，1-50份；有机硅稳泡剂，0.1-5.0份。该配方原料的用量能够有效地平衡聚氨酯的凝胶反应和发泡反应，且能够使得异氰酸酯完全反应，不会存在异氰酸酯单体或副反应产物残留；同时，能够更合理调整聚氨酯泡沫闭孔率。

因此，相对于现有技术，本发明的技术方案具有以下有益效果：采用异氰酸酯与组合料的配合制备慢回弹聚氨酯海绵材料，其中组合料含有聚醚多元醇组合物、聚丙烯酸钠溶液、及有机硅稳泡剂；并通过调整各配方原料的配比，来调整聚氨酯化学中的凝胶反应和发泡反应，该配方原料中不含有胺类和有机锡类催化剂，其配方和工艺调整难度较小。聚丙烯酸钠溶液中过量的水分可作为发泡反应的组分，并使得异氰酸酯能够完全反应，同时，也可利用水的高比热容特性，来降低聚氨酯反应的整体反应温度，且整体反应温度与常温接近，从而实现以常温(<30℃)模具即可生产聚氨酯海绵，不易出现常规慢回弹聚氨酯海绵的反应不完全，工艺调整范围窄等产品问题。此外，还可以通过调整配方原料中有机硅稳泡剂的用量来调整聚氨酯泡沫闭孔率，以实现快慢不同的慢回弹效果，并且，配方的调整空间比常规的慢回弹聚氨酯海绵配方调整空间更宽。

可选地，聚醚多元醇组合物含有高回弹聚醚多元醇和高环氧乙烷含量聚醚多元醇，高回弹聚醚多元醇与高环氧乙烷含量聚醚多元醇的重量比为1：(6-12)。高回弹聚醚多元醇具有较好的回弹性，高环氧乙烷含量聚醚多元醇是采用环氧乙烷环氧乙烷封端，其活性较大，生产出的聚氨酯海绵泡孔直径混合分布，骨架粗细不同，有很大的开孔率，在受压时会在不同形变状态下产生不同支撑力的反弹力，由此制备的产品舒适度较好。高回弹聚醚多元醇和高环氧乙烷含量聚醚多元醇以重量比为1：(6-12)的配比加入，可使得配方原料至的亲油类原料和亲水性原料的相容性达到平衡，同时使得反应中形成的泡沫于稳定后形成开孔结构。

可选地，高回弹聚醚多元醇的规格指标为羟值32mgKOH/g-36mgKOH/g，平均分子量为5000。一般地，选用高回弹聚醚多元醇为聚醚多元醇330N。聚醚多元醇330N活性较高，使用范围较广，其羟值为35mgKOH/g。

可选地，高环氧乙烷含量聚醚多元醇的规格指标为羟值为37mgKOH/g，平均分子量为4500。

优选地，采用Dow chemical company的VORANOL^TM 1447聚醚多元醇、或者聚隆公司的3634聚醚多元醇、或者其他合适的聚醚多元醇。

进一步地，按重量份，组合料还含有碘丙炔醇丁基氨甲酸酯协同配方溶液0.1-2份。碘丙炔醇丁基氨甲酸酯协同配方溶液是一种有机抗菌剂，加入后可使得聚氨酯海绵具有较好的抗菌性，碘丙炔醇丁基氨甲酸酯协同配方溶液含量要适宜，太少不能起到抗菌效果，太多会有部分不能充分发挥其效果，造成资源浪费，故选用碘丙炔醇丁基氨甲酸酯协同配方溶液0.1-2份。当然地，组合料也可选用其他具有抗菌效果的物料，比如无机抗菌剂、天然抗菌剂、或者其他有机抗菌剂。

进一步地，按重量份，组合料还含有水性色浆1-10份。水性色浆又称颜料分散体，一般由水、粉状颜料、表面活性剂、助溶剂、保湿剂等组成，其着色力强，流动性较好，具有较好的耐化学腐蚀和抗紫外线性能，该含量的水性色浆加入后可有效地赋予聚氨酯海绵具有较好的成色性，起到装饰效果。

可选地，异氰酸酯为经聚合二苯甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、及聚乙二醇改性的异氰酸酯。二苯甲烷二异氰酸酯和甲苯二异氰酸酯是使用范围最广、产量最大的异氰酸酯，是生产聚氨酯泡沫塑料的基本成分，单体的二苯甲烷二异氰酸酯和甲苯二异氰酸酯的性质均不太稳定，即使在低温下贮存也很容易生产二聚体而变质，从而影响其产品质量和使用性能，经聚合二苯甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、及聚乙二醇改性的异氰酸酯性能较稳定，具有较高的反应活性，挥发性较低，常温下贮存稳定性较好，使用方便，而且应用范围较广。

可选地，有机硅稳泡剂为耐水解型有机硅稳泡剂。由于本配方是亲水性的，则选用耐水解型有机硅稳泡剂，以充分发挥其稳定泡沫和调节泡孔的作用。优选地，耐水解型有机硅稳泡剂为硅油，比如采用硅油DC-193，硅油DC-193是一种有机硅氧烷和烯丙基聚醚反应而成的水溶性硅油，是一种具有反应活性的非离子型表面活性剂，也是一种高活性耐水解型有机硅稳泡剂，能够较好地稳定泡沫和调节泡孔。当然地，硅油亦可选用其他型号的具有稳定泡沫和调节泡孔作用的耐水解型硅油。

以下通过具体实施例对本发明聚氨酯海绵进行具体说明。

实施例1

聚氨酯海绵中异氰酸酯和组合料的重量比为100:100；其中，按照重量份，组合料含有：

高回弹聚醚多元醇，3份；

高环氧乙烷含量聚醚多元醇，35份；

聚丙烯酸钠溶液，60份；

碘丙炔醇丁基氨甲酸酯协同配方溶液，0.5份；

硅油，0.5份；

水性色浆，1份。

本实施例中，高回弹聚醚多元醇的规格指标为羟值32mgKOH/g-36mgKOH/g，平均分子量为5000；高环氧乙烷含量聚醚多元醇的规格指标为羟值为37mgKOH/g，平均分子量为4500；异氰酸酯为经聚合聚合二苯甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、及聚乙二醇改性的异氰酸酯。

实施例2

高回弹聚醚多元醇，5份；

高环氧乙烷含量聚醚多元醇，43份；

聚丙烯酸钠溶液，50份；

碘丙炔醇丁基氨甲酸酯协同配方溶液，0.2份；

硅油，1份；

水性色浆，1份。

实施例3

聚氨酯海绵中异氰酸酯和组合料的重量比为80:100；其中，按照重量份，组合料含有：

高回弹聚醚多元醇，5份；

高环氧乙烷含量聚醚多元醇，40份；

聚丙烯酸钠溶液，50份；

碘丙炔醇丁基氨甲酸酯协同配方溶液，0.5份；

硅油，3份；

水性色浆，1份。

将上述实施例1至3制得的聚氨酯海绵产品充分挤压后，将其自由放置，并开始计时，待产品完全自然恢复至原状，记录所需的时间，即为慢回弹效果测定，并把测定的数据记录于表1中。同时，将制成的聚氨酯海绵产品于干燥是称重，然后将其浸入水中充分吸水后，拿出静置，当其不再渗出水份时，再称重，则湿重与干重的比值为吸水率，将测定的吸水率亦记录于表1中。

从表1中，可以看出，通过调整聚氨酯海绵各配方原料的配比，实施例1至3制成的聚氨酯海绵具有慢回弹效果，且为亲水性海绵，其吸水率较好；并且，通过调整配方原料中有机硅稳泡剂(也即硅油)的用量来实现快慢不同的慢回弹效果，硅油含量越多，慢回弹需要的时间越长。

本发明聚氨酯海绵具有亲水环保的特点，可广泛应用于床垫、枕头、体育缓冲舒压产品、耳塞、鞋垫等领域，还可应用于吸水和滤水材料领域。

表1各实施例聚氨酯海绵性能测试结果表

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims

1.一种聚氨酯海绵，其特征在于，所述聚氨酯海绵含有异氰酸酯和组合料，所述异氰酸酯和所述组合料的重量比为(50-200):100，其中，按重量份，所述组合料含有：聚醚多元醇组合物，2-100份；聚丙烯酸钠溶液，1-60份；有机硅稳泡剂，0.1-5.0份。

2.如权利要求1所述的聚氨酯海绵，其特征在于，所述聚醚多元醇组合物含有高回弹聚醚多元醇和高环氧乙烷含量聚醚多元醇，所述高回弹聚醚多元醇与所述高环氧乙烷含量聚醚多元醇的重量比为1：(6-12)。

3.如权利要求2所述的聚氨酯海绵，其特征在于，所述高回弹聚醚多元醇的规格指标为羟值32mgKOH/g-36mgKOH/g，平均分子量为5000。

4.如权利要求3所述的聚氨酯海绵，其特征在于，所述高回弹聚醚多元醇为聚醚多元醇330N。

5.如权利要求2所述的聚氨酯海绵，其特征在于，所述高环氧乙烷含量聚醚多元醇的规格指标为羟值为37mgKOH/g，平均分子量为4500。

6.如权利要求1所述的聚氨酯海绵，其特征在于，按重量份，所述组合料还含有碘丙炔醇丁基氨甲酸酯协同配方溶液0.1-2份。

7.如权利要求1所述的聚氨酯海绵，其特征在于，按重量份，所述组合料还含有水性色浆1-10份。

8.如权利要求1至7中任一项所述的聚氨酯海绵，其特征在于，所述异氰酸酯为经聚合二苯甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、及聚乙二醇改性的异氰酸酯。

9.如权利要求1至7中任一项所述的聚氨酯海绵，其特征在于，所述有机硅稳泡剂为耐水解型有机硅稳泡剂。