CN109456457A - 用于制备耐黄变化妆棉的海绵材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供用于制备耐黄变化妆棉的海绵材料及其制备方法，属于聚合物合成领域。该海绵材料采用如下方法制备而成：制备聚氨酯树脂组分：聚醚多元醇和异氰酸酯反应得到异氰酸根质量百分含量为7.5%~8.5%的聚氨酯树脂组分；所述聚醚多元醇中甲醛、乙醛和丙烯醛的含量之和不超过1μg/g；制备发泡剂组分：将水、乳化剂和开孔剂混合均匀，得到发泡剂组分；发泡：将100质量份所述聚氨酯树脂组分和100‑200质量份发泡剂组分混合均匀，浇入模具，熟化，烘干，得到海绵材料。本发明海绵材料不仅具有优异的亲水性和手感舒适性，对人体皮肤无不良影响，而且具有较低的VOC排放，耐黄变性能优、制备方法对环境友好。

Description

用于制备耐黄变化妆棉的海绵材料及其制备方法

技术领域

本发明属于聚合物合成领域，具体涉及一种用于制备耐黄变化妆棉的海绵材料及其制备方法。

背景技术

化妆棉是现代社会人们经常使用的化妆用品之一，小巧美观，特别受到现代女性的青睐。目前市面上在售的化妆棉有很多种，大体可以分为乳胶和非乳胶两种。以下泡沫材料是常用的化妆棉原料。

湿法聚氨酯是将聚氨酯溶解在二甲基甲酰胺中，加入成孔剂混合均匀，所得混合物在指定的模具中填充并凝胶化，然后用大量的水来洗脱，形成湿法聚氨酯泡沫。虽然湿法聚氨酯泡沫具有光滑的质地和良好的触感，但二甲基甲酰胺对环境有很大的负担，因此它的工业化应用是很困难的。

干法聚氨酯是采用具有两个以上官能团的多元醇，以水为发泡剂，以氟氯烃、二氯甲烷、碳氢化合物（例如环戊烷）等低沸点化合物为辅助发泡剂进行发泡。其中氟氯烃、二氯甲烷对环境有很大的影响，碳氢化合物（例如环戊烷）因为易燃性，需要大量投资生产设施的安全措施。

丁腈乳胶由于发泡具有开口较大的细胞结构，因而存在着实际用于化妆的液基数量减少的问题。虽然通过调整原料和细胞，可以在一定程度上改善感觉，但很难像湿法聚氨酯那样提供光滑的质地。

黄变是指在自然太阳光、紫外线长时间照射下或在热、氧、应力、微量水分、杂质、不正当工艺等作用下颜色发黄的现象。造成聚合物黄变的原因可能是：（1）聚合物大分子链键之间存在键能，当提供的能量大于键能时，则分子链容易生产活性中心，会使聚合物在使用和贮存的过程中产生逐步的降解导致黄变。（2）当材料吸收光能后，吸收部位处的分子链就会产生碳碳键或是碳氢键的裂解。（3）材料发生氧化作用，热会加速材料的氧化过程，形成过氧化结构后容易形成游离基，导致浅、白色材料变色。氧对不饱和的二烯烃材料破坏作用最为显著，热的作用，除了能活化氧化外，还能导致—C—C—键的断裂和双键的破裂。（4）变黄还与材料中添加的助剂、存在的水分、杂质以及加工生产工艺有关。混入各种化学或机械杂质都会降低聚合物的稳定性。

现有技术中的化妆棉，其耐黄变性能、VOC排放还不能让人满意。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于制备耐黄变化妆棉的海绵材料，不仅具有优异的亲水性和手感舒适性，对人体皮肤无不良影响，而且具有较低的VOC排放，耐黄变性能优、制备方法对环境友好。

本发明的目的采用如下技术方案实现：

用于制备耐黄变化妆棉的海绵材料，采用包括如下步骤的方法制备而成：

（1）制备聚氨酯树脂组分：聚醚多元醇和异氰酸酯反应得到异氰酸根质量百分含量为7.5%~8.5%的聚氨酯树脂组分；所述聚醚多元醇中甲醛、乙醛和丙烯醛的含量之和不超过1μg/g；

（2）制备发泡剂组分：将水、乳化剂和开孔剂混合均匀，得到发泡剂组分；

（3）发泡：将100质量份所述聚氨酯树脂组分和100-200质量份发泡剂组分混合均匀，浇入模具，熟化，烘干，得到海绵材料。

在本发明中，所述聚醚多元醇是环氧乙烷和环氧丙烷的嵌段聚醚多元醇，平均官能度为2-2.8、数均分子量为1000-2000、环氧乙烷含量70-90%，伯羟基含量大于等于85%；二异氰酸酯选自异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯中的一种或两种的混合物。

在本发明中，所述发泡剂组分中的去离子水、乳化剂和开孔剂的质量比为100：0.5~2：0.4~1.5。

优选的技术方案中，所述乳化剂为EL-10、EL-30中的一种或两种以上的混合物。

优选的技术方案中，所述开孔剂为KF-28、ZS-3602中的一种或两种的混合物。

优选的技术方案中，步骤（1）中聚醚多元醇和异氰酸酯反应的具体方法如下：将聚醚多元醇脱水，在50℃以下，加入二异氰酸酯，在95~110℃条件下反应1~2小时，得到所述聚氨酯树脂组分。

本发明还提供所述海绵材料在制备耐黄变化妆棉中的应用。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

（1）本发明海绵材料由于环氧乙烷含量较高，回弹性较好，贴近皮肤后很舒适，因此具有较好的吸水性和亲肤性，对人体皮肤无不良影响。通过实验发现，本发明海绵材料具有优异的耐黄变性能（耐黄变等级达到0级），VOC排放低（甲醛、乙醛和丙烯醛总含量≤100μg/m³），制备方法对环境友好。

（2）本发明海绵材料采用两步法制备，先合成聚氨酯树脂，再与过量的水进行反应发泡，制备过程中不需要添加其他发泡剂和催化剂，采用了二异氰酸酯、聚醚型乳化剂和开孔剂等原料，这些原料挥发性小，VOC排放低，对人体皮肤无伤害，对环境影响小。另外，本发明制备海绵材料中无异氰酸根残。

（3）本发明海绵材料经过切割、打磨可以获得形状各异的化妆棉。由于本发明海绵材料具有优异的吸水性、亲肤性、耐黄变性能（耐黄变等级达到0级），对人体皮肤无不良影响，VOC排放低，无异氰酸根残留，因此采用本发明海绵材料制成的化妆棉也具备上述性能。

具体实施方式

本发明中的百分数均为质量百分含量。

在本发明中，总醛是指甲醛、乙醛和丙烯醛。聚醚多元醇中总醛含量采用高效液相色谱法检测。海绵材料中总醛含量采用袋子法（Bag-TD-GC/MS）的测试方法。

下面结合实施例对本发明作进一步描述，但其并不限制本发明的实施。

实施例1

环氧乙烷-环氧丙烷-环氧乙烷嵌段聚醚多元醇：环氧化物中环氧乙烷的质量百分含量为88%，末端环氧乙烷在环氧乙烷中的质量百分含量为30%，末端羟基中伯羟基的质量百分含量为85%，数均分子量1000，平均官能度为2.5，总醛含量1μg/g。环氧乙烷-环氧丙烷-环氧乙烷嵌段聚醚多元醇的制备方法如下：将起始剂（丙三醇、二丙二醇的混合物）和催化剂KOH加入反应釜，升温至120℃，在真空度为-0.095MPa条件下去除水份，至水份含量小于0.05%，关闭真空，按比例向反应釜中投入环氧乙烷、环氧丙烷、环氧乙烷，反应温度为110-120℃，反应压力≤0.04MPa，得到粗醚，经过精制提纯得到环氧乙烷-环氧丙烷-环氧乙烷嵌段聚醚多元醇。

聚氨酯树脂组分：在反应釜中加入100g环氧乙烷-环氧丙烷-环氧乙烷嵌段聚醚多元醇，升温至120℃，在120℃、真空度为-0.095MPa条件下脱水2小时，降温至40℃，加入59g异佛尔酮二异氰酸酯，搅拌30分钟，升温至95℃（升温时间为30min），然后在95℃下反应2小时，降温至50℃，得到聚氨酯树脂组分，氮封密封保存。经检测，聚氨酯树脂组分中的-NCO（异氰酸根）的质量百分含量为7.5%。

发泡剂组分：称取1.0g乳化剂EL-10（购自江苏省海安石油化工厂）和0.8g聚氨酯泡沫开孔剂KF-28（购自江苏钟山化工有限公司）加入到100g的蒸馏水中，搅拌均匀，得到发泡剂组分，密封保存。

称取100g聚氨酯树脂组分和130g发泡剂组分快速混合均匀，浇入模具，经过熟化、烘干得到海绵材料，可以用于制备化妆棉。经检测，该海绵材料中无异氰酸根残留。

实施例2

聚氨酯树脂组分：在反应釜中加入100g环氧丙烷-环氧乙烷嵌段聚醚多元醇（购自江苏钟山化工有限公司，环氧化物中环氧乙烷的质量百分含量为80%，末端羟基中伯羟基的质量百分含量为90%，数均分子量2000，平均官能度为2.8，总醛含量0.3μg/g。制备中使用的起始剂为丙三醇和二丙二醇的混合物。），升温至120℃，在120℃、真空度为-0.095MPa条件下脱水2小时，降温至45℃，加入33g六亚甲基二异氰酸酯，搅拌30分钟，升温至110℃（升温时间为20min），然后在110℃下反应2小时，降温至50℃，得到聚氨酯树脂组分，氮封密封保存。经检测，聚氨酯树脂组分中-NCO的质量百分含量为8%。

发泡剂组分：称取1.5g乳化剂EL-30（购自江苏省海安石油化工厂）和1.2g开孔剂ZS-3602（购自江苏钟山化工有限公司）加入到100g的蒸馏水中，搅拌均匀，得到发泡剂组分，密封保存。

称取100g聚氨酯树脂组分和160g发泡剂组分快速混合均匀，浇入模具，经过熟化、烘干得到海绵材料，可以用于制备化妆棉。经检测，该海绵材料中无异氰酸根残留。

实施例3

聚氨酯树脂组分：在反应釜中加入100g环氧丙烷-环氧乙烷嵌段聚醚多元醇（购自江苏钟山化工有限公司，环氧化物中环氧乙烷的质量百分含量为70%，末端羟基中伯羟基的质量百分含量为85%，数均分子量1500，官能度为2，总醛含量0.5μg/g。制备过程中使用的起始剂为二丙二醇。），升温至120℃，在120℃、真空度为-0.095MPa条件下脱水2小时，降温至48℃，加入48g异佛尔酮二异氰酸酯，搅拌30分钟，升温至95℃（升温时间为10min），在95℃下反应1小时，降温至50℃，得到聚氨酯树脂组分，氮封密封保存。经检测，聚氨酯树脂组分中-NCO的质量百分含量为8.5%。

发泡剂组分：称取0.5g乳化剂EL-10、0.3g乳化剂 EL-30和0.4g聚氨酯泡沫开孔剂KF-28（购自江苏钟山化工有限公司）加入到100g的蒸馏水中，搅拌均匀，得到发泡剂组分，密封保存。

称取100g聚氨酯树脂组分和100g发泡剂组分快速混合均匀，浇入模具，经过熟化、烘干得到海绵材料，可以用于制备化妆棉。经检测，该海绵材料中无异氰酸根残留。

对比例1

聚氨酯树脂组分：在反应釜中加入100g环氧丙烷-环氧乙烷嵌段聚醚多元醇（购自江苏钟山化工有限公司自制，环氧化物中环氧乙烷的质量百分含量为70%，末端羟基中伯羟基的质量百分含量为85%，数均分子量1500，平均官能度为2，总醛含量0.5μg/g），升温至120℃，在120℃、真空度为-0.095MPa条件下脱水2小时，降温至48℃，加入35g甲苯二异氰酸酯（TDI），搅拌30分钟，升温至95℃（升温时间为10min），在95℃下反应1小时，降温至50℃，得到聚氨酯树脂组分，氮封密封保存。经检测，聚氨酯树脂组分中-NCO的质量百分含量为8.5%。

发泡剂组分：称取1.5g硅油AK7703（购自美思德化学有限公司）加入到100g的蒸馏水中，搅拌均匀，得到发泡剂组分，密封保存。

称取100g聚氨酯树脂组分和100g发泡剂组分快速混合均匀，浇入模具，经过熟化、烘干得到对照海绵材料1。

对比例2

预聚组分：称取环氧乙烷-环氧丙烷无规共聚聚醚多元醇DGL-8000（环氧化物中环氧乙烷的质量百分含量为50%，分子量为8000，平均官能度为3）70g，聚四氢呋喃聚醚多元醇PTMG2000（巴斯夫产品，分子量为2000，平均官能度为2）30g，1，4-丁二醇3g，置于反应釜中，升温至105℃下真空（-0.09MPa）脱水1.5小时，然后降温至45℃，加入30g的甲苯二异氰酸酯（TDI），30min内缓慢升温至80℃，保温反应2.5小时，取样检测，-NCO的质量含量7.0%，降温至50℃出料，密封保存。

发泡剂组分：称取1.0g的硅油DC6070加入到100g的蒸馏水中，搅拌均匀，密封保存。

称取100g预聚体组分和70g发泡剂组分快速混合均匀，浇入模具，熟化3min，即得对照海绵材料2。

检测上述实施例1-3和对比例1、对比例2所获得海绵材料的各种特性。

1.耐黄变实验方法及变色等级评定标准：耐黄变实验方法按照GB/T 2409-1980中方法进行。变色等级评定标准：GB/T 1766-1995。其中0级-无变色，1级-很轻微变色，2级-轻微变色，3级-明显变色，4级-较大变色，5级-严重变色。从表1可见，实施例1-3所得海绵材料的耐黄变等级达到0级，没有变色；对比例1、2中海绵材料的耐黄变等级仅达到3、4级，具有明显和较大变色。因此本发明中方法制备的海绵材料具有优异的耐黄变性能。

2.海绵材料总醛含量：采用袋子法（Bag-TD-GC/MS）的测试方法。从表1可见，实施例1-3所得海绵材料的总醛含量不超过96μg/m³，显著低于对比例2中海绵材料。

3.回弹性：采用国标GB/T6670-2008）的测试方法。从表1可见，实施例1-3所得海绵材料具有较高的回弹性。

表1 海绵材料的各种特性比较

4.亲肤性

实施例1-3、对比例1、对比例2中海绵材料贴近皮肤后，感觉舒适，因此具有较好的亲肤性。

Claims (7)

1.用于制备耐黄变化妆棉的海绵材料，其特征在于采用包括如下步骤的方法制备而成：

（1）制备聚氨酯树脂组分：聚醚多元醇和异氰酸酯反应得到异氰酸根质量百分含量为7.5%~8.5%的聚氨酯树脂组分；所述聚醚多元醇中甲醛、乙醛和丙烯醛的含量之和不超过1μg/g；

（2）制备发泡剂组分：将水、乳化剂和开孔剂混合均匀，得到发泡剂组分；

（3）发泡：将100质量份所述聚氨酯树脂组分和100-200质量份发泡剂组分混合均匀，浇入模具，熟化，烘干，得到海绵材料。

2.根据权利要求1所述用于制备耐黄变化妆棉的海绵材料，其特征在于所述聚醚多元醇是环氧乙烷和环氧丙烷的嵌段聚醚多元醇，平均官能度为2-2.8、数均分子量为1000-2000、环氧乙烷含量70-90%，伯羟基含量大于等于85%；二异氰酸酯选自异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯中的一种或两种的混合物。

3.根据权利要求1或2所述用于制备耐黄变化妆棉的海绵材料，其特征在于：所述发泡剂组分中的去离子水、乳化剂和开孔剂的质量比为100：0.5~2：0.4~1.5。

4.根据权利要求3所述用于制备耐黄变化妆棉的海绵材料，其特征在于所述乳化剂为EL-10、EL-30中的一种或两种以上的混合物。

5.根据权利要求4所述用于制备耐黄变化妆棉的海绵材料，其特征在于：所述开孔剂为KF-28、ZS-3602中的一种或两种的混合物。

6.根据权利要求5所述用于制备耐黄变化妆棉的海绵材料，其特征在于：步骤（1）中聚醚多元醇和异氰酸酯反应的具体方法如下：将聚醚多元醇脱水，在50℃以下，加入二异氰酸酯，在95~110℃条件下反应1~2小时，得到所述聚氨酯树脂组分。

7.权利要求1所述海绵材料在制备耐黄变化妆棉中的应用。