CN110305289B - 一种不黄变聚氨酯记忆棉及其制备方法 - Google Patents

一种不黄变聚氨酯记忆棉及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种不黄变聚氨酯记忆棉及其制备方法，所述不黄变聚氨酯记忆棉由包括以下重量份的原料制成：高活性聚醚多元醇50～80份、慢回弹聚醚5～40份、聚合物多元醇2～35份、扩链剂1～10份、泡沫稳定剂0.2～3份、复合催化剂0.5～3份、水1～4份、脂肪族异氰酸酯30～60份。本发明的不黄变聚氨酯记忆棉通过精选原料组成，并优化各原料含量，选择了适当配比的高活性聚醚多元醇、慢回弹聚醚、聚合物多元醇、扩链剂、泡沫稳定剂、复合催化剂、水和脂肪族异氰酸酯，既充分发挥各自的优点，又相互补充，相互促进，提升产品的质量稳定性，制得的不黄变聚氨酯记忆棉耐光色牢度高、耐酚变黄性能好、耐烟熏等级高，慢回弹回复时间长，落球回弹率低。

Description

一种不黄变聚氨酯记忆棉及其制备方法
技术领域
本发明涉及聚氨酯发泡材料制品领域，具体涉及一种不黄变聚氨酯记忆棉及其制备方法。
背景技术
聚氨酯，是在大分子主链中含有氨基甲酸酯基的聚合物称为聚氨基甲酸酯。聚酯型是以二异氰酸酯和端羟基聚酯为原料制备的聚氨酯。聚醚型聚氨酯是以二异氰酸酯和端羟基聚醚为原料制备的聚氨酯。按照异氰酸酯类型分为芳香族异氰酸酯(常用如甲苯二异氰酸酯即TDI和二苯基甲烷二异氰酸酯MDI)和脂肪族异氰酸酯(如异弗尔酮二异氰酸酯IPDI等)。芳香族异氰酸酯体系原料可得性强，生产加工成熟，制品在全球范围内应用广泛。脂肪族异氰酸酯体系受原料及配方的限制，对加工工艺及设备要求较高，制品不易成型，具有很高的技术门槛，但是此种材料做出来的聚氨酯产品，热动态性能好，耐温耐候性强。
聚氨酯记忆棉由于其优异的减震释压性能，近年来逐步被市场认可，特别是在家居和汽车行业使用越来越广。但现有技术生产的记忆棉产品耐候性差，在光照或湿热环境下易老化黄变，影响产品的美观和耐用性。
CN105131231A描述了一种可水洗记忆棉，CN10109143A介绍了透气型慢回弹及其制备方法。但慢回弹记忆棉产品抗黄变性能差的问题并未提供解决方案。
近年来，业内对聚氨酯泡棉的黄变进行了研究，并有少数公司能生产出不黄变聚氨酯普通软泡。CN104974326A通过脂肪族异氰酸酯预聚体法及合适的催化剂组合制备出不黄变聚氨酯软泡。CN105399924A介绍了一种不黄变聚氨酯软泡的常温发泡方法。但是，对于不黄变记忆棉的制备没有相关的研究。
发明内容
基于上述情况，本发明的目的在于提供一种不黄变聚氨酯记忆棉及其制备方法，可有效解决以上问题。
为解决以上技术问题，本发明提供的技术方案是：
一种不黄变聚氨酯记忆棉，由包括以下重量份的原料制成：
Figure BDA0002147680510000021
优选的，所述高活性聚醚多元醇的官能度为3～6，分子量为1000～6000，以氧化乙烯和氧化丙烯总重量计，氧化乙烯含量为50％～100％，以总羟基含量计，伯羟基含量70％以上。
更优选的，所述高活性聚醚多元醇的官能度为3～4，分子量为3500～5000，以氧化乙烯和氧化丙烯总重量计，氧化乙烯含量为70～80％，以总羟基含量计，伯羟基含量75％以上。
优选的，所述慢回弹聚醚的官能度2～5，分子量300～1000。
更优选的，所述慢回弹聚醚的官能度为3～4，分子量为400～700。
优选的，所述聚合物多元醇为苯乙烯、丙烯晴接枝聚醚，固含量20～50％，官能度为2～5，分子量为3000～6000。
更优选的，所述聚合物多元醇为苯乙烯、丙烯晴接枝聚醚，固含量30～40％，官能度为2～4，分子量为4000～5000。
优选的，所述扩链剂为二乙醇胺、三乙醇胺、乙二醇、1.4-丁二醇和丙三醇中的任意一种或多种。
优选的，所述泡沫稳定剂为B8110、B8244、B8871、B8002、L585、L595、L6900和L668中的任意一种或多种。
优选的，所述脂肪族异氰酸酯为六亚甲基二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、异弗尔酮二异氰酸酯中的任意一种或多种的混合物以及前三种异氰酸酯的预聚物中的任意一种。
优选的，所述复合催化剂包含至少一种胺类催化剂和至少一种金属催化剂；所述胺类催化剂为二甲基乙醇胺、双(二甲基氨基乙基)醚、三亚乙基二胺、五甲基二乙烯三胺和二甲基环己胺中的任意一种或多种；所述金属催化剂为有机铋、有机锌和有机锡中的任意一种或多种。
本发明还提供一种所述的不黄变聚氨酯记忆棉的制备方法，包括下列步骤：
A、按重量份分别称取：高活性聚醚多元醇、慢回弹聚醚、聚合物多元醇、扩链剂、泡沫稳定剂、复合催化剂、水和脂肪族异氰酸酯；
B、将高活性聚醚多元醇、慢回弹聚醚、聚合物多元醇、扩链剂、泡沫稳定剂、复合催化剂和水，采用1000～1500rpm的速度搅拌，混合均匀；
C、然后添加脂肪族异氰酸酯，采用2000～2500rpm的高速搅拌，混合均匀，混合时间4～10s后，迅速倒入发泡箱自由发泡或使用连续发泡机连续发泡，得到聚氨酯发泡半成品；
D、将所述聚氨酯发泡半成品进行室温熟化，熟化时间为24～72h；熟化完成后裁切，即得到所述不黄变聚氨酯记忆棉。
本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
本发明的不黄变聚氨酯记忆棉通过精选原料组成，并优化各原料含量，选择了适当配比的高活性聚醚多元醇、慢回弹聚醚、聚合物多元醇、扩链剂、泡沫稳定剂、复合催化剂、水和脂肪族异氰酸酯，既充分发挥各自的优点，又相互补充，相互促进，提升产品的质量稳定性，综合高反应活性和慢回弹性，制得的不黄变聚氨酯记忆棉耐光色牢度高、耐酚变黄性能好、耐烟熏等级高，慢回弹回复时间长，落球回弹率低。
本发明通过选择适当配比的高活性聚醚多元醇、慢回弹聚醚、聚合物多元醇作为多元醇，并优化通过官能度、羟值、分子量和氧化乙烯含量等；选择脂肪族异氰酸酯；配合适当配比的扩链剂、泡沫稳定剂、复合催化剂和水；原料调配好后，进行发泡、熟化制得制得的不黄变聚氨酯记忆棉的耐光色牢度等级、耐酚变黄等级、耐烟熏等级均达到4级以上，慢回弹回复时间3秒以上，落球回弹率低于12％，综合性能优良。
本发明的制备方法工艺简单，操作简便，节省了人力和设备成本。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明的优选实施方案进行描述，但是不能理解为对本发明的限制。
下述实施例中所述试验方法或测试方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均从常规商业途径获得，或以常规方法制备。
实施例1：
一种不黄变聚氨酯记忆棉，由包括以下重量份的原料制成：
Figure BDA0002147680510000041
本实施例的不黄变聚氨酯记忆棉通过精选原料组成，并优化各原料含量，选择了适当配比的高活性聚醚多元醇、慢回弹聚醚、聚合物多元醇、扩链剂、泡沫稳定剂、复合催化剂、水和脂肪族异氰酸酯，既充分发挥各自的优点，又相互补充，相互促进，提升产品的质量稳定性，制得的不黄变聚氨酯记忆棉耐光色牢度高、耐酚变黄性能好、耐烟熏等级高，慢回弹回复时间长，落球回弹率低。
本实施例通过选择适当配比的高活性聚醚多元醇、慢回弹聚醚、聚合物多元醇作为多元醇，并优化通过官能度、羟值、分子量和氧化乙烯含量等；选择脂肪族异氰酸酯；配合适当配比的扩链剂、泡沫稳定剂、复合催化剂和水；原料调配好后，进行发泡、熟化制得制得的不黄变聚氨酯记忆棉的耐光色牢度等级、耐酚变黄等级、耐烟熏等级均达到4级以上，慢回弹回复时间3秒以上，落球回弹率低于12％，综合性能优良。
优选的，所述高活性聚醚多元醇的官能度为3～6，分子量为1000～6000，以氧化乙烯和氧化丙烯总重量计，氧化乙烯含量为50％～100％，以总羟基含量计，伯羟基含量70％以上。
更优选的，所述高活性聚醚多元醇的官能度为3～4，分子量为3500～5000，以氧化乙烯和氧化丙烯总重量计，氧化乙烯含量为70～80％，以总羟基含量计，伯羟基含量75％以上。
优选的，所述慢回弹聚醚的官能度2～5，分子量300～1000。
更优选的，所述慢回弹聚醚的官能度为3～4，分子量为400～700。
优选的，所述聚合物多元醇为苯乙烯、丙烯晴接枝聚醚，固含量20～50％，官能度为2～5，分子量为3000～6000。
更优选的，所述聚合物多元醇为苯乙烯、丙烯晴接枝聚醚，固含量30～40％，官能度为2～4，分子量为4000～5000。
优选的，所述扩链剂为二乙醇胺、三乙醇胺、乙二醇、1.4-丁二醇和丙三醇中的任意一种或多种。
优选的，所述泡沫稳定剂为B8110、B8244、B8871、B8002、L585、L595、L6900和L668中的任意一种或多种。
这里所述的“B8110、B8244、B8871、B8002、L585、L595、L6900和L668”均为市售泡沫稳定剂的商品牌号。
优选的，所述脂肪族异氰酸酯为六亚甲基二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、异弗尔酮二异氰酸酯中的任意一种或多种的混合物以及前三种异氰酸酯的预聚物中的任意一种。
优选的，所述复合催化剂包含至少一种胺类催化剂和至少一种金属催化剂；所述胺类催化剂为二甲基乙醇胺、双(二甲基氨基乙基)醚、三亚乙基二胺、五甲基二乙烯三胺和二甲基环己胺中的任意一种或多种；所述金属催化剂为有机铋、有机锌和有机锡中的任意一种或多种。
本发实施例还提供一种所述的不黄变聚氨酯记忆棉的制备方法，包括下列步骤：
A、按重量份分别称取：高活性聚醚多元醇、慢回弹聚醚、聚合物多元醇、扩链剂、泡沫稳定剂、复合催化剂、水和脂肪族异氰酸酯；
B、将高活性聚醚多元醇、慢回弹聚醚、聚合物多元醇、扩链剂、泡沫稳定剂、复合催化剂和水，采用1000～1500rpm的速度搅拌，混合均匀；
C、然后添加脂肪族异氰酸酯，采用2000～2500rpm的高速搅拌，混合均匀，混合时间4～10s后，迅速倒入发泡箱自由发泡或使用连续发泡机连续发泡，得到聚氨酯发泡半成品；
D、将所述聚氨酯发泡半成品进行室温熟化，熟化时间为24～72h；熟化完成后裁切，即得到所述不黄变聚氨酯记忆棉。
这里所述的“熟化完成后裁切”可裁切成所需的任意形状。
实施例2至4：
实施例2至4的原料配方如下表1和表2所示：
表1
多元醇1 官能度3，分子量3800，羟值44mg KaOH/g，氧化乙烯70％，伯羟基80％
多元醇2 官能度4，分子量5300，羟值42mg KaOH/g，氧化乙烯75％，伯羟基75％
多元醇3 甘油起始，官能度3，分子量700，羟值240mg KaOH/g
多元醇4 甘油起始，官能度3，分子量550，羟值306mg KaOH/g
多元醇5 苯乙烯丙烯晴接枝聚醚，羟值26，固含量43％，分子量4000
多元醇6 苯乙烯丙烯晴接枝聚醚，羟值22，固含量45％，分子量5000
注：表1中“多元醇1和多元醇2”均为本发明所述高活性聚醚多元醇中的任意一种；“多元醇3和多元醇4”均为本发明所述慢回弹聚醚中的任意一种；“多元醇5和多元醇6”均为本发明所述聚合物多元醇中的任意一种；“分子量”为数均分子量。
表2
配方 实施例2 实施例3 实施例4
多元醇1 50 60
多元醇2 70
多元醇3 30
多元醇4 20 20
多元醇5 20 20
多元醇6 10
二乙醇胺 1.5
甘油 0.8
乙二醇 3 2
B8002 3 3
L580 0.5
L6900 0.2 0.5
双(二甲基氨基乙基)醚 0.1 0.12
33％三亚乙基二胺溶液 2 2.5 2.2
22％异辛酸锌溶液 0.05
28％异辛酸铋溶液 0.35 0.04
水 2.8 2.8 3.2
异弗尔酮二异氰酸酯 47.3 52.2
二环己基甲烷二异氰酸酯 65
注：表2中“33％三亚乙基二胺溶液、22％异辛酸锌溶液和28％异辛酸铋溶液”分别三亚乙基二胺、异辛酸锌和异辛酸铋溶解于常见的有机溶剂(如，乙二醇，二丙二醇等)中形成的溶液，％代表溶质的质量百分含量。
实施例2至4中均按照以下方法制备不黄变聚氨酯记忆棉，
所述的不黄变聚氨酯记忆棉的制备方法，包括下列步骤：
A、按重量份分别称取：高活性聚醚多元醇、慢回弹聚醚、聚合物多元醇、扩链剂、泡沫稳定剂、复合催化剂、水和脂肪族异氰酸酯；
B、将高活性聚醚多元醇、慢回弹聚醚、聚合物多元醇、扩链剂、泡沫稳定剂、复合催化剂和水，采用1200rpm的速度搅拌，混合均匀；
C、然后添加脂肪族异氰酸酯，采用2200rpm的高速搅拌，混合均匀，混合时间6s后，迅速倒入发泡箱自由发泡或使用连续发泡机连续发泡，得到聚氨酯发泡半成品；
D、将所述聚氨酯发泡半成品进行室温熟化，熟化时间为24h；熟化完成后裁切，即得到所述不黄变聚氨酯记忆棉。
下面对本发明实施例2至实施例4得到的不黄变聚氨酯记忆棉进行性能测试，测试结果如表3所示：
表3
实施例2 实施例3 实施例4
AATCC耐光照色牢度 4.5 4 4
AATCC耐酚色牢度 4 4 4
AATCC烟熏色牢度 4 4 4
慢回弹回复时间 3秒 5秒 6秒
落球回弹率 10％ 8％ 7％
从上表可以看出，本发明的不黄变聚氨酯记忆棉具有以下优点：耐光色牢度等级、耐酚变黄等级、耐烟熏等级均达到4级以上，慢回弹回复时间3秒以上，落球回弹率低于12％。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种不黄变聚氨酯记忆棉的制备方法，其特征在于，所述不黄变聚氨酯记忆棉由包括以下重量份的原料制成：
高活性聚醚多元醇 50～80份、
慢回弹聚醚 5～40份、
聚合物多元醇 2～35份、
扩链剂 1～10份、
泡沫稳定剂 0.2～3份、
复合催化剂 0.5～3份、
水 1～4份、
脂肪族异氰酸酯 30～60份；
所述高活性聚醚多元醇的官能度为3～4，分子量为3500～5000，以氧化乙烯和氧化丙烯总重量计，氧化乙烯含量为70～80%，以总羟基含量计，伯羟基含量75%以上；
所述慢回弹聚醚的官能度2～5，分子量300～1000；
所述聚合物多元醇为苯乙烯、丙烯腈 接枝聚醚，固含量20～50%，官能度为2～5，分子量为3000～6000；
所述扩链剂为二乙醇胺、三乙醇胺、乙二醇、1, 4-丁二醇和丙三醇中的任意一种或多种；所述泡沫稳定剂为B8110、B8244、B8871、B8002、L585、L595、L6900和L668中的任意一种或多种；所述脂肪族异氰酸酯为六亚甲基二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、异弗尔酮二异氰酸酯中的任意一种或多种的混合物以及前三种异氰酸酯的预聚物中的任意一种；
所述复合催化剂包含至少一种胺类催化剂和至少一种金属催化剂；所述胺类催化剂为二甲基乙醇胺、双（二甲基氨基乙基）醚、三亚乙基二胺、五甲基二乙烯三胺和二甲基环己胺中的任意一种或多种；所述金属催化剂为有机铋、有机锌和有机锡中的任意一种或多种；
所述制备方法包括下列步骤：
A、按重量份分别称取：高活性聚醚多元醇、慢回弹聚醚、聚合物多元醇、扩链剂、泡沫稳定剂、复合催化剂、水和脂肪族异氰酸酯；
B、将高活性聚醚多元醇、慢回弹聚醚、聚合物多元醇、扩链剂、泡沫稳定剂、复合催化剂和水，采用1000～1500 rpm的速度搅拌，混合均匀；
C、然后添加脂肪族异氰酸酯，采用2000～2500 rpm的高速搅拌，混合均匀，混合时间4～10s后，迅速倒入发泡箱自由发泡或使用连续发泡机连续发泡，得到聚氨酯发泡半成品；
D、将所述聚氨酯发泡半成品进行室温熟化，熟化时间为24～72h；熟化完成后裁切，即得到所述不黄变聚氨酯记忆棉。
2.一种由权利要求1所述的制备方法制得的不黄变聚氨酯记忆棉。
3.根据权利要求2所述的不黄变聚氨酯记忆棉，其特征在于，所述慢回弹聚醚的官能度为3～4，分子量为400～700。
4.根据权利要求2所述的不黄变聚氨酯记忆棉，其特征在于，所述聚合物多元醇为苯乙烯、丙烯腈 接枝聚醚，固含量30～40%，官能度为2～4，分子量为4000～5000。
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