CN110964161A

CN110964161A - 一种生物基亲水泡绵

Info

Publication number: CN110964161A
Application number: CN201911315768.7A
Authority: CN
Inventors: 林凯旋; 马仁
Original assignee: Coolist Life Technology Co ltd
Current assignee: Coolist Life Technology Co ltd
Priority date: 2019-12-19
Filing date: 2019-12-19
Publication date: 2020-04-07

Abstract

本发明公开了一种生物基亲水泡绵，该泡绵由A组分和B组分配制而成，A组分按重量份数计包括生物基多元醇Ⅰ45‑60份、生物基多元醇Ⅱ10‑30份、生物基多元醇Ⅲ10‑20份、活性物质0‑10份、硅烷0.5‑2份、胺类催化剂0.2‑0.7份、水1.5‑5份；B组分为生物基异氰酸酯26‑42份，其中，生物基多元醇Ⅰ的环氧值为3‑5%，羟值为40~150，生物基含量为99%；生物基多元醇Ⅱ的环氧值为2‑3%，平均官能度为2‑3，生物基含量为99%；生物基多元醇Ⅲ的环氧值为2‑3%，平均官能度为1，生物基含量为40%‑60%；活性物质选自迷迭、咖啡、甘草、黄岺根及乳酸菌发酵提取物中的一种或多种的混合物。该泡绵具有超低表面硬度、低回弹、高压陷比、恒温、亲水等特性，且绿色环保，自然降解能力强。

Description

一种生物基亲水泡绵

技术领域

本发明属于高分子化学领域，具体涉及一种生物基亲水泡绵。

背景技术

现有的聚氨酯产品，特别是聚氨酯枕头、床垫，其主要采用慢回弹记忆绵和高回弹坐垫类绵。其中，慢回弹记忆绵，因为聚氨酯分子结构的特殊性，具备了力量分散的特性，因此对人体压迫性有减少的缓冲作用。但是从微观的角度看，因为材质本身表面硬度与回弹率的问题，人体表面组织所受到的压迫性依然存在。而高回弹系列虽然解决了永久压缩形变和温感问题，缺少记忆绵能量分散的特性，手感粗糙，表面硬度太高，舒适度大大降低。通常我们认为枕头硬度越低，对人颈椎的压迫性越弱，舒适度就越高，现有技术中硬度较低的枕头通常其支撑性较差，虽然对颈椎压迫小了，但是由于压陷比的大幅度降低，导致枕头一压到底，失去了枕头本身的支撑作用。

而为了解决上述问题，申请号201610013893.2(一种超低表面硬度高压陷比的聚氨酯泡棉及其制备方法)中采用了A组料和B组料，A组料包括了多元醇1、多元醇2、多元醇3、多元醇4、多元醇5、表面活性剂、复合催化剂、端氨基聚醚、发泡剂，其中，多元醇1为环氧乙烷、环氧丙烷共聚多元醇，多元醇2为环氧丙烷聚醚多元醇，多元醇3为丙烯醇聚醚多元醇，多元醇4为植物油聚醚多元醇，多元醇5环氧乙烷封端的环氧丙烷聚醚多元醇，异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯，B组料采用了异氰酸酯，通过采用上述原料制得的产品，其表面硬度可低到0(Asker F)，同时压陷比可达到2.2～2.5(60％压陷硬度/25％压陷硬度)，从而体现其良好的支撑性，并且在温度为0～30℃区间内表面硬度变化值小于±5。但是，该聚氨酯产品的自然降解能力较差，后期对环境仍会有一定的污染。目前生物基可降解聚氨酯材料是本领域技术人员主要的研究方向，但是在添加的生物基材料时，随着生物基材料添加量的增加，导致产品的品质稳定性差，生产工艺难度加大，如何解决上述问题，是本领域技术人员亟待解决的事情。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种生物基亲水泡绵，其具有超低表面硬度、低回弹、高压陷比、恒温等特性，且其绿色环保，自然降解能力较之现有技术大大提高。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种生物基亲水泡绵，所述泡绵是由A组分和B组分配制而成，其中：

A组分，按重量份数计包括：

B组分

生物基异氰酸酯 26-42份

其中，所述生物基多元醇Ⅰ的环氧值为3-5％，羟值为40～150，生物基含量为99％；所述生物基多元醇Ⅱ的环氧值为2-3％，平均官能度为2-3，生物基含量为99％；所述生物基多元醇Ⅲ的环氧值为2-3％，平均官能度为1，生物基含量为40％-60％；所述活性物质选自迷迭、咖啡、甘草、黄岺根及乳酸菌发酵提取物中的一种或多种的混合物。

优选地，所述生物基异氰酸酯是由生物基多元醇Ⅳ和4,4ˊ-二苯基甲烷二异氰酸酯及2,4ˊ-二苯基甲烷二异氰酸酯预聚后加入多亚甲基多苯基异氰酸酯混合得到，所述的生物基多元醇Ⅳ的环氧值为3-5％，羟值为40～150，生物基含量为99％，所述生物基异氰酸酯中的NCO含量控制在25％-32％。

进一步优选地，所述B组分是由如下步骤制得：称取生物基多元醇Ⅳ投入反应釜中搅拌，升温至100-110℃后，脱水脱气，抽真空至真空度≤-0.098MPa，脱水脱气1-3小时，使水分含量≤0.05％，然后降温至40-60℃，加入4,4ˊ-二苯基甲烷二异氰酸酯及2,4ˊ-二苯基甲烷二异氰酸酯，在70-90℃温度条件下反应4-6小时后降温至40±5℃，然后加入多亚甲基多苯基异氰酸酯搅拌均匀即可得到。

优选地，所述胺类催化剂选自二甲氨甲乙氧基乙醇、三亚乙基二胺及延迟性催化剂中的至少两种。催化剂主要作用是能够调节发泡和凝胶反应平衡与后熟化，在发泡起升后，减慢粘度的增加速度，改善流动性，提供足够时间，让发泡原料平均分布，改善密度梯度问题，使整个配方操作宽容度更好。这里，延迟性催化剂可以是DY-215、DY-225(改性双(二甲氨基乙基)醚的二元醇溶液)、DY-8154(改性三乙烯二胺溶液)，通常我们采用的催化剂购自奥斯佳材料科技(上海)有限公司生产的型号为UC A-33与UC-460的混合。

优选地，所述生物基多元醇Ⅰ选用了环氧值为3-5％，羟值为40～150，生物基含量为99％的大豆油多元醇，所述生物基多元醇Ⅱ选用了环氧值为2-3％，平均官能度为2-3，生物基含量为99％的棕榈油多元醇；所述生物基多元醇Ⅲ选用了环氧值为2-3％，平均官能度为1，生物基含量为40％-60％的大豆油多元醇。

进一步优选地，所述生物基多元醇Ⅳ选用了环氧值为3-5％，羟值为40～150，生物基含量为99％的蓖麻油多元醇。

优选地，所述原料中，A组分，按照重量份数计包含：

由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明所制得的生物基亲水泡绵，在增加了生物基材料的情况下，该产品的表面硬度仍可低到0(AskerF)，同时压陷比可达到2.6～3.2(60％压陷硬度/25％压陷硬度)，体现了良好的支撑性，并且在温度为0～30℃区间内表面硬度变化值小于±5。而相对于现有技术，该产品反弹率低且经6个月的土埋测试，其自然降解能力可达30％以上，较之现有技术大大提高了自身的降解能力，对环境友好。

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件，或按照商品说明书选择。

以下实施例中，所用的生物基多元醇Ⅰ、生物基多元醇Ⅱ、生物基多元醇Ⅲ、生物基多元醇Ⅳ都可以通过本领域技术人员已知的任何技术来制备，也可以通过市售的方式来获得，所用的硅烷选用聚氨酯通用表面活性剂，如选用奥斯佳UF5880；所用胺类催化剂选用奥斯佳UC A-33与UC-460重量按1：1配比制得。

以下实施例中，生物基异氰酸酯是由生物基多元醇Ⅳ和4,4ˊ-二苯基甲烷二异氰酸酯及2,4-二苯基甲烷二异氰酸酯预聚后加入多亚甲基多苯基异氰酸酯混合，生物基多元醇Ⅳ的环氧值为5％，羟值为100，生物基含量为99％，生物基异氰酸酯中的NCO含量控制在25-32％间。

B组分是由如下步骤制得：称取生物基多元醇Ⅳ投入反应釜中搅拌，升温至100-110℃后，脱水脱气，抽真空至真空度≤-0.098MPa，脱水脱气1-3小时，使水分含量≤0.05％，然后降温至40-60℃加入4,4ˊ-二苯基甲烷二异氰酸酯及2,4-二苯基甲烷二异氰酸酯，在70-90℃温度条件下反应4-6小时后降温至40±5℃，然后加入多亚甲基多苯基异氰酸酯搅拌均匀即可得到。

实施例1

一种生物基亲水泡绵，该泡绵是由A组分和B组分进行配比制得，其中：

A组分

B组分

生物基异氰酸酯 35份

这里的生物基多元醇Ⅰ的环氧值为5％，羟值为100，生物基含量为99％；生物基多元醇Ⅱ的环氧值为2％，平均官能度为2，生物基含量为99％；生物基多元醇Ⅲ的环氧值为3％，平均官能度为1，生物基含量为45％；活性物质为迷迭与甘草的混合物。

实施例2

一种生物基亲水泡绵由如下重量份数的原料制成：

A组分

B组分

生物基异氰酸酯 40份

这里的生物基多元醇Ⅰ的环氧值为3％，羟值为40，生物基含量为99％；生物基多元醇Ⅱ的环氧值为3％，平均官能度为3，生物基含量为99％；生物基多元醇Ⅲ的环氧值为2％，平均官能度为1，生物基含量为55％；活性物质为咖啡与乳酸菌发酵提取物的混合物。

实施例3

一种生物基亲水泡绵由如下重量份数的原料制成：

B组分

生物基异氰酸酯 38份

这里的生物基多元醇Ⅰ的环氧值为4％，羟值为80，生物基含量为99％；生物基多元醇Ⅱ的环氧值为2％，平均官能度为3，生物基含量为99％；生物基多元醇Ⅲ的环氧值为2％，平均官能度为1，生物基含量为45％；活性物质为甘草。

实施例4

一种生物基亲水泡绵由如下重量份数的原料制成：

B组分

生物基异氰酸酯 42份

这里的生物基多元醇Ⅰ的环氧值为5％，羟值为120，生物基含量为99％；生物基多元醇Ⅱ的环氧值为2％，平均官能度为2，生物基含量为99％；生物基多元醇Ⅲ的环氧值为3％，平均官能度为1，生物基含量为60％；活性物质为乳酸菌发酵提取物。

实施例5

一种生物基亲水泡绵由如下重量份数的原料制成：

B组分

生物基异氰酸酯 26份

这里的生物基多元醇Ⅰ的环氧值为4％，羟值为150，生物基含量为99％；生物基多元醇Ⅱ的环氧值为3％，平均官能度为2，生物基含量为99％；生物基多元醇Ⅲ的环氧值为2％，平均官能度为1，生物基含量为40％；活性物质为迷迭和乳酸菌发酵提取物的混合物。

实施例6

一种生物基亲水泡绵由如下重量份数的原料制成：

B组分

生物基异氰酸酯 38份

这里的生物基多元醇Ⅰ的环氧值为3％，羟值为110，生物基含量为99％；生物基多元醇Ⅱ的环氧值为3％，平均官能度为3，生物基含量为99％；生物基多元醇Ⅲ的环氧值为3％，平均官能度为1，生物基含量为40％；活性物质为甘草。

实施例7

一种生物基亲水泡绵由如下重量份数的原料制成：

B组分

生物基异氰酸酯 35份

这里的生物基多元醇Ⅰ的环氧值为4％，羟值为120，生物基含量为99％；生物基多元醇Ⅱ的环氧值为2％，平均官能度为2，生物基含量为99％；生物基多元醇Ⅲ的环氧值为3％，平均官能度为1，生物基含量为56％；活性物质为咖啡及黄岺根的混合物。

对比例1

一种聚氨酯泡绵由如下重量份数的原料制成:

组分A：

B组分:

异氰酸酯 38份

其中，所用的多元醇1′选用句容宁武1300E；所用多元醇2′选用钟山化工ZS1073；所用多元醇3′选用句容宁武F-6；所用多元醇4′选用海珥玛MH10200，所用表面活性剂选用聚氨酯通用表面活性剂，如选用德固赛B8409，所用复合催化剂选用迈图Niax A-33催化剂，所用端氨基聚醚选用亨斯迈T-403端氨基聚醚，所用发泡剂选用水。

B组分：所用异氰酸酯选用亨斯迈2412的改性MDI。

性能测试

一、表面硬度测试：常温(25℃)下，采用AskerF硬度计，将实施例1-7及对比例1所制得的产品水平置于桌面，将AskerF硬度计垂直向下零初始压力置于产品的上表面，静止1s后读取硬度计数值即得该产品的表面硬度。具体测试结果如下表1所示。

二、压陷比测试：取实施例1-7及对比例1制得的聚氨酯泡绵产品，在同样的测试环境条件下，根据国标规定《GB/T 10807-2006软质泡沫聚合材料硬度的测(压陷法)》方法B进行测试，65％压陷硬度值/25％压陷硬度值即为压陷比。具体测试结果如下表1所示。

三、亲水性测试：取实施例1-7及对比实施例1制得的产品，在同样的测试环境条件下，将水滴在各产品的表面，观察水被吸收的情况。具体测试结果如下表1所示。

四、温度敏感性测试：在湿度50％的恒定前提下，在表1的温度条件下，取实施例1-7及对比实施例制得的聚氨酯泡棉产品水平置于桌面6小时，采用AskerF硬度计垂直向下零初始压力置于产品的上表面，静止1s后读取硬度计数值即得该产品的表面硬度。具体测试结果如下表1所示。

五、球回弹率测试：取实施例1-7及对比例1制得的产品，在同样的测试环境条件下，根据国标规定《GB/T 6670-2008软质泡沫聚合材料落球法回弹性能的测定》方法A进行测试，具体测试结果如下表1所示。

六、自然降解对比试验：将实施例1-7及对比例1所得产品，制成方块，将这些方块都埋入污泥中，深度为20cm，环境温度大于25℃，6个月后取出测试重量损失并观察方块外观，以方块失重率表示降解程度，结果见下表2。

表1：

从表1中我们可以看出，本发明制得的生物基亲水泡绵产品与对比例1相比，均具有较低的表面硬度，较好的亲水性能，同样具有温度敏感性低，不温感的性能，但本产品的压陷比更好，体现其良好的支撑性，回弹率更低，且与对比例1相比，其回弹率值小，体现了更低的反弹力。

表2

从表2中我们可以看出，本发明制得的生物基亲水泡绵产品具有可降解性，且与对比例1相比，其降解性能有了明显的提高。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种生物基亲水泡绵，其特征在于，所述泡绵是由A组分和B组分配制而成，其中：

A组分，按重量份数计包括：

生物基多元醇Ⅰ 45-60份

生物基多元醇Ⅱ 10-30份

生物基多元醇Ⅲ 10-20份

活性物质 0-10份

硅烷 0.5-2份

胺类催化剂 0.2-0.7份

水 1.5-5份

B组分

生物基异氰酸酯 26-42份

其中，所述生物基多元醇Ⅰ的环氧值为3-5%，羟值为40~150，生物基含量为99%；所述生物基多元醇Ⅱ的环氧值为2-3%，平均官能度为2-3，生物基含量为99%；所述生物基多元醇Ⅲ的环氧值为2-3%，平均官能度为1，生物基含量为40%-60%；所述活性物质选自迷迭、咖啡、甘草、黄岺根及乳酸菌发酵提取物中的一种或多种的混合物。

2.根据权利要求1所述的生物基亲水泡绵，其特征在于，所述生物基异氰酸酯是由生物基多元醇Ⅳ和4,4ˊ-二苯基甲烷二异氰酸酯及2,4ˊ-二苯基甲烷二异氰酸酯预聚后加入多亚甲基多苯基异氰酸酯混合得到，所述的生物基多元醇Ⅳ的环氧值为3-5%，羟值为40~150，生物基含量为99%，所述生物基异氰酸酯中的NCO含量控制在25%-32%。

3.按照权利要求2所述的生物基亲水泡绵，其特征在于，所述B组分是由如下步骤制得：称取生物基多元醇Ⅳ投入反应釜中搅拌，升温至100-110℃后，脱水脱气，抽真空至真空度≤-0.098MPa，脱水脱气1-3 小时，使水分含量≤ 0.05％，然后降温至40-60℃，加入4,4ˊ-二苯基甲烷二异氰酸酯及2,4ˊ-二苯基甲烷二异氰酸酯，在70-90℃温度条件下反应4-6 小时后降温至40±5℃，然后加入多亚甲基多苯基异氰酸酯搅拌均匀即可得到。

4.根据权利要求1所述的生物基亲水泡绵，其特征在于，所述胺类催化剂选自二甲氨甲乙氧基乙醇、三亚乙基二胺及延迟性催化剂中的至少两种。

5.根据权利要求1所述的生物基亲水泡绵，其特征在于，所述生物基多元醇Ⅰ选用了环氧值为3-5%，羟值为40~150，生物基含量为99%的大豆油多元醇，所述生物基多元醇Ⅱ选用了环氧值为2-3%，平均官能度为2-3，生物基含量为99%的棕榈油多元醇；所述生物基多元醇Ⅲ选用了环氧值为2-3%，平均官能度为1，生物基含量为40%-60%的大豆油多元醇。

6.根据权利要求2所述的生物基亲水泡绵，其特征在于，所述生物基多元醇Ⅳ选用了环氧值为3-5%，羟值为40~150，生物基含量为99%的蓖麻油多元醇。

7.根据权利要求1所述的生物基亲水泡绵，其特征在于，所述原料中，A组分，按照重量份数计包含：

生物基多元醇Ⅰ 40-60份

生物基多元醇Ⅱ 20-30份

生物基多元醇Ⅲ 15-20份

活性物质 1-10份

硅烷 1-2份

胺类催化剂 0.4-0.5份

水 2-5份。