CN110028650A

CN110028650A - 一种含有乳胶的聚氨酯软质泡沫及其制备方法

Info

Publication number: CN110028650A
Application number: CN201910381431.XA
Authority: CN
Inventors: 王建丰; 萧锦英
Original assignee: Huizhou Zhenyi Technology Co ltd
Current assignee: Huizhou Zhenyi Technology Co ltd
Priority date: 2019-05-08
Filing date: 2019-05-08
Publication date: 2019-07-19

Abstract

本发明涉及一种含有乳胶的聚氨酯软质泡沫及其制备方法，聚氨酯软质泡沫包括以下组分制备而成：多元醇100份、聚异戊二烯乳胶液1～100份、开孔剂0.1～30份、表面活性剂0.1～5份、发泡催化剂0.1～5份、凝胶催化剂0.01～3份、交联固化剂0.1～10份、主发泡剂0.5～5份。异氰酸酯30～50份；在所述组分中，异氰酸酯指数为50～150；其制备方法包括原料混合、发泡、熟化和切割成型等步骤。本发明的有乳胶的聚氨酯软质泡沫具有老化性能显著提高、压缩永久变形性能优异、优良的舒适性和低气味、成本低廉、密度范围广和弹性好的特点。

Description

一种含有乳胶的聚氨酯软质泡沫及其制备方法

技术领域

本发明涉及聚氨酯软质泡沫技术领域，具体涉及一种含有乳胶的聚氨酯软质泡沫及其制备方法。

背景技术

聚氨酯软质泡沫塑料，简称聚氨酯软泡，是一种具有一定弹性的柔软性聚氨酯泡沫塑料，它是聚氨酯制品中用量最大的一种聚氨酯产品。

聚氨酯软泡多为开孔结构，具有密度低、弹性回复好、吸音、透气、保温等性能，主要用作家具垫材、床垫、交通工具座椅坐垫等垫材，工业和民用上也把软泡用作过滤材料、隔音材料、防震材料、装饰材料、包装材料及隔热材料等。

乳胶寝具特别是天然乳胶寝具是近年来家用寝具中一类较为新颖和备受追捧的产品。该类寝具具有泡沫表面柔软爽滑舒适、泡沫回弹性高、承载力好等特点，但由于市场区域性集中、且部分乳胶中的蛋白对人体有致敏性，市面出现了较多的替代产品。

目前采用的仿乳胶技术大都采用聚烯烃类合成乳胶工艺，泡沫不透气，需机械打孔辅助透气，泡沫长期使用舒适性较差。同时，烯烃类乳胶采用硫进行交联，光照条件下，泡沫易粉化性能下降。

相比于天然乳胶和合成乳胶寝具制品，聚氨酯制品具有透气性好，不易滋生细菌、不含致敏性物质、耐光线直射、耐汗渍等优点，但需要达到乳胶制品的优点，需要聚氨酯软泡满足两个条件：(1)、泡沫表面硬度低；(2)、泡沫弹性及承载性好且透气性好。CN102875768A采用植物油多元醇作为原料，获得了一种高密度弹性聚氨酯乳胶一样手感的仿真乳胶软泡，该方法采用较多的植物油基多元醇，牺牲了泡沫物性，提高了泡沫弹性。

目前市场上的乳胶产品，主要分邓禄普工艺和特拉蕾工艺，乳胶含量可以通过配方调整，都属于合成乳胶。

针对于此，中国发明专利申请CN108129629A公开一种乳胶手感聚氨酯软质泡沫及其制备方法。用于制备聚氨酯软质泡沫的多元醇组合包括以下组分：聚醚多元醇、水、物理发泡剂、胺催化剂、锡催化剂、有机硅类表面活性剂、手感促进剂。所述的聚氨酯软质泡沫的表面硬度小于邵氏硬度10A，回弹性大于50％。通过聚醚多元醇组合和手感促进剂的使用，解决了现有技术中高回弹和高表面硬度并存，不能同时实现低表面硬度、柔软手感和高回弹性的问题。但是，其在实际应用中，存在容易老化、使用寿命短、气味重、成本高、无法长时间压缩包装运输等缺点

发明内容

本发明提供了一种含有乳胶的聚氨酯软质泡沫及其制备方法，具有老化性能显著提高、压缩永久变形性能优异、优良的舒适性和低气味、成本低廉、密度范围广和弹性好的特点。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种含有乳胶的聚氨酯软质泡沫，包括以下组分制备而成：多元醇100份、聚异戊二烯乳胶液1～100份、开孔剂0.1～30份、表面活性剂0.1～5份、发泡催化剂0.1～5份、凝胶催化剂0.01～3份、交联固化剂0.1～10份、主发泡剂0.5～5份。异氰酸酯30～50份；在所述组分中，异氰酸酯指数为50～150。

进一步地，所述多元醇为官能度为2.0-4.0、分子量为6000-12000的聚醚多元醇。

进一步地，所述表面活性剂为硅氧烷系列表面活性剂。

进一步地，所述发泡催化剂为受阻胺类催化剂。

进一步地，所述的聚氨酯为环氧改性水性聚氨酯杂交乳液。

进一步地，所述交联固化剂为多官能度小分子醇类或胺类。

进一步地，所述聚氨酯软质泡沫还包括0.1～10份的辅助型物理发泡剂。

一种上述含有乳胶的聚氨酯软质泡沫的制备方法，包括以下步骤：

S1、原料混合：按照组分配比把所有原料混合，搅拌均匀；

S2、发泡：混合后的体系经过原料乳白、泡体上升、泡沫凝胶开孔过程，形成聚氨酯乳胶泡沫体；

S3、熟化：发泡完成的聚氨酯乳胶泡沫体，需要经过48-72小时的熟化过程，以达到反应完全，形成物理性能和手感俱佳的产品；

S4、切割成型：根据要求，将产品切割成不同尺寸和形状的成品或半成品。

进一步地，在步骤S1的原料混合中，使用聚氨酯软泡水平发泡流水线，混合头搅拌速度为3000～8000转/分钟，混合头内压力为0.1～0.5Mpa。

进一步地，混合头搅拌速为5000转/分钟，混合头内压力为0.3Mpa。

本发明的有益效果：

本发明通过将乳胶材料和聚氨酯材料的有机结合，使乳胶泡沫体的性能得以优化。本发明制成的聚氨酯软质泡沫产品，相比于市场上的乳胶产品，具有以下优点：

第一、老化性能显著提高：根据使用环境和频率不同，具有5-10年的使用时间。而传统合成乳胶一般使用寿命短，容易氧化，粉化。性能随时间损失严重，一般使用3年后性能下降严重；

第二、压缩永久变形性能优异：本发明合成的聚氨酯合成乳胶产品，压缩永久变形仅为1％-5％，应用实施例1配方制作的聚氨酯合成乳胶产品的基本物性，压缩永久变形为3％。优秀的指标能确保产品压缩包装6个月，压缩比例为原体积的四分之一，打开后回复率98％以上。对于床垫等体积大的产品，能有效节约运费，方便运费，携带。而传统乳胶无法做到如此高的压缩比率和压缩时间；

第三、优良的舒适性和低气味：聚氨酯合成乳胶兼具乳胶的舒适性和高分子聚氨酯的耐久性和低气味。在舒适因子的测试中，如表2中，sag value＝3.2.，这与目前市场上的传统乳胶产品基本一致。而比目前市场上的聚氨酯软泡产品高出0.5左右。舒适因子数值越高，代表产品舒适性越高；

第四、成本低廉：传统合成乳胶成本在每立方米2200元左右，而本专利发明的聚氨酯合成乳胶成本在1500元左右，在舒适性相同的情况下，极大的降低了成本。可以用于满足更多应用市场和消费者的需求；

第五、密度范围广：可根据产品性能的要求通过配方调整实现。密度范围30kg/m³–120kg/m³3，最佳密度范围50kg/m³-80kg/m³；

第六、弹性好：优于传统乳胶和普通聚氨酯泡沫产品。本专利产品的落球回弹率在60％以上。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明的具体实施方式进行描述，以便更好的理解本发明。

本发明公开了一种含有乳胶的聚氨酯软质泡沫，包括以下组分制备而成：

多元醇：聚氨酯合成乳胶的主要原料之一，与异氰酸酯反应形状聚氨酯交联结构。适用的多元醇为官能度2.0～4.0的6000-12000分子量的聚醚多元醇，低气味，用量100份；

聚异戊二烯乳胶：其为合成乳胶海绵的主要乳胶成份。具备乳胶的本质属性，与聚氨酯材料结合，使聚氨酯合成乳胶具有乳胶的自然属性和物理性能，用来范围为1～100份，优选用量为10～30份；

开孔剂：促进聚氨酯合成乳胶泡沫体的开孔平衡。开孔剂种类和用量不受限制，根据实际配方和性能要求可做调整，用量范围0.1～30份，优选用量为2～8份；

表面活性剂：主要选用硅氧烷系列表面活性剂，用量0.1～5份。表面活性剂促进各原料之间和分散，融合。在反应过程中对泡沫体具有成核，稳泡等功能，优选用量为0.3～1份；

发泡催化剂：以受阻胺类为主，催化水与异氰酸酯的反应，生产二氧化碳发泡，根据不同配方，用量范围0.1～5份；

凝胶催化剂：锡类催化剂，催化异氰酸酯和多元醇交联反应，根据不同配方体系，用量范围0.01～3.0份.；

交联固化剂：加强体系交联度，稳定泡沫体。主要是多官能度小分子醇类或胺类。如二乙醇胺，三乙醇胺等，不同配方体系，交联固化剂的用量范围为0.1～10份；

发泡剂：水是主发泡剂，水与异氰酸酯反应生成气体二氧化碳，从而泡沫体膨胀发泡。水为必需的发泡剂，根据泡沫密度要求，用量范围0.5-5份；同时，根据配方设计需要，可以使用适量的辅助型物理发泡剂，如二氯甲烷，141b等，但不受限于这两种。辅助发泡剂的用量范围为0.1～10份，最优范围为0.1～5份；

异氰酸酯：与多元醇反应形成泡沫交联体，与水反应生产二氧化碳发泡。是聚氨酯合成乳胶的主要原料之一。常见的如液化MDI NCO含量32.5％。MDI全称二苯基甲烷二异氰酸酯，是主要的一类异氰酸酯。广泛应用于聚氨酯产品中。但不限于此。适用的异氰酸酯范围为NCO含量20％～35％的液化MDI，以及TDI80/20(TDI：甲苯二异氰酸酯)，或者MDI和TDI混合物。

在异氰酸酯选择上，同时关注异氰酸酯指数，异氰酸酯指数是指配方中异氰酸酯中的异氰酸根反应基团(-NCO)与多元醇以及水，交联剂等中的羟基(-OH)的比例，指数100，表明-NCO与-OH刚好1：1完全反应。异氰酸酯指数根据泡沫需要达到的性能，指数范围在50-150，最佳范围在85-115。

本发明的聚氨酯软质泡沫的制备方法，包括以下步骤：

S1、原料混合：按照组分配比把所有原料混合，搅拌均匀；

在制备过程中，对于温度和设备都有明确的控制要求：

温度控制：多元醇、聚异戊二烯乳胶液、异氰酸酯等主要原材料稳定范围15-25℃，最佳工作温度为20±2℃.其他辅料工作温度为室温；

设备：搅拌过程使用聚氨酯软泡水平发泡流水线，混合头搅拌速度3000-8000转/分钟，最佳转速5000，混合头内压力0.1-0.5Mpa，最佳头压为0.3Mpa.根据产品尺寸和密度要求，按原料配方比例的不同倍数计量输出原材料各组分。

表1实施例组分配比(单位：质量份)

为充分说明本发明的具体技术效果，以下结合具体应用实施例对此进一步阐述和证明测试如下：

应用实施例1

一种55密度含有乳胶的聚氨酯软质泡沫，其具体配比及测试结果如下：

表2 55密度聚氨酯软质泡沫的配比

表3 55密度聚氨酯软质泡沫性能测试结果

应用实施例2

一种40密度含有乳胶的聚氨酯软质泡沫，其具体配比及测试结果如下：

表4 40密度聚氨酯软质泡沫的配比

表5 40密度聚氨酯软质泡沫性能测试结果

应用实施例3

一种80度含有乳胶的聚氨酯软质泡沫，其具体配比及测试结果如下：

表6 80密度聚氨酯软质泡沫的配比

表7 80密度聚氨酯软质泡沫性能测试结果

应用例4

一种100密的聚氨酯软质泡沫，其具体配比及测试结果如下：

表8 100密度氨酯软质泡沫的配比

表9 100密度氨酯软质泡沫的配比

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种含有乳胶的聚氨酯软质泡沫，其特征在于包括以下组分制备而成：多元醇100份、聚异戊二烯乳胶液1～100份、开孔剂0.1～30份、表面活性剂0.1～5份、发泡催化剂0.1～5份、凝胶催化剂0.01～3份、交联固化剂0.1～10份、主发泡剂0.5～5份。异氰酸酯30～50份；在所述组分中，异氰酸酯指数为50～150。

2.根据权利要求1所述的含有乳胶的聚氨酯软质泡沫，其特征在于：所述多元醇为官能度为2.0-4.0、分子量为6000-12000的聚醚多元醇。

3.根据权利要求2所述的含有乳胶的聚氨酯软质泡沫，其特征在于：所述表面活性剂为硅氧烷系列表面活性剂。

4.根据权利要求3所述的含有乳胶的聚氨酯软质泡沫，其特征在于：所述发泡催化剂为受阻胺类催化剂。

5.根据权利要求4所述的含有乳胶的聚氨酯软质泡沫，其特征在于：所述的聚氨酯为环氧改性水性聚氨酯杂交乳液。

6.根据权利要求5所述的含有乳胶的聚氨酯软质泡沫，其特征在于：所述交联固化剂为多官能度小分子醇类或胺类。

7.根据权利要求6所述的含有乳胶的聚氨酯软质泡沫，其特征在于：所述聚氨酯软质泡沫还包括0.1～10份的辅助型物理发泡剂。

8.一种权利要求1-7所述的含有乳胶的聚氨酯软质泡沫的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、原料混合：按照组分配比把所有原料混合，搅拌均匀；

9.根据权利要求8所述的含有乳胶的聚氨酯软质泡沫的制备方法，其特征在于：在步骤S1的原料混合中，使用聚氨酯软泡水平发泡流水线，混合头搅拌速度为3000～8000转/分钟，混合头内压力为0.1～0.5Mpa。

10.根据权利要求8所述的含有乳胶的聚氨酯软质泡沫的制备方法，其特征在于：混合头搅拌速为5000转/分钟，混合头内压力为0.3Mpa。