CN111072909A - 亲水性聚氨酯预聚物及其制备方法和在软质泡沫塑料中的应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种亲水性聚氨酯预聚物，其是包含如下组分的反应产物：组分(A)，其包含六亚甲基二异氰酸酯基聚异氰酸酯和甲苯二异氰酸酯；组分(B)，其包含聚四氢呋喃‑氧化乙烯二醇、聚氧化乙烯二醇和任选的聚氧化乙烯丙烯多元醇；组分(C)，其包含二羟甲基丁酸和任选的脂肪族C2‑C10二元醇和/或脂肪族C3‑C10三元醇。包含该亲水性聚氨酯预聚物的软质泡沫塑料不仅具有细腻均匀的泡孔结构和优异的吸水和保水功能，更重要的是其在湿性工况下仍具有较好的机械性能。

Description

亲水性聚氨酯预聚物及其制备方法和在软质泡沫塑料中的 应用

技术领域

本发明属于聚氨酯合成领域，具体涉及一种亲水性聚氨酯预聚物及制备方法和由其形成的软质泡沫塑料。

背景技术

与传统软质聚氨酯泡沫塑料的应用(如座椅、枕头、床垫和包装等)不同，中国专利或专利申请CN100344333C和CN101730515B，CN110128812A和CN110093027A，CN1838872B和CN100435618C，分别公开了软质聚氨酯泡沫聚合物在伤口护理敷料、化妆工具粉扑和植物栽培基体等中的应用。这些特定的应用要求泡沫聚合物在吸水和保水上具备一定功能性。

据以上公开内容，聚氨酯泡沫体是由两个必要组分发泡成型，即亲水性聚氨酯预聚体，和由大量水、乳化剂及其他功能性添加剂组成的水相。亲水性聚氨酯预聚体包含的两个必要组分是异氰酸酯化合物和多元醇化合物。异氰酸酯化合物多以甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯及其他们的异构体为主，多元醇化合物主要是高氧化乙烯含量的二官能或多官能聚氧化乙烯或/和氧丙烯醇。这主要是基于泡沫成型和赋予泡沫体优异的吸水和保水等特定功能而考虑的。

随着亲水性聚氨酯软质泡沫体应用面的拓展，实际应用工况变得复杂，同时对其应用性能提出更高要求，不仅涉及吸水和保水等功能性，还对拉伸强度及伸长率等机械性能提出较高要求，尤其是在湿性工况下的机械性能。

CN1326902C中涉及的预聚物是a和b的反应产物。(a)聚醚多元醇组合物，官能度1.6-8，分子量1000-12000，含至少30wt％的氧化乙烯基团；(b)异氰酸酯混合物，含占全部异氰酸酯至少60wt％的MDI，其中2,4体与4,4体的摩尔比为25/75-80/20；1-15wt％的游离NCO含量，预聚物的残留余量包括TDI、HDI、IPDI、PM及液化MDI。与水反应，可获得高亲水性和在密度与挠性方面良好的泡沫塑料。

CN106795272A中涉及的亲水性异氰酸酯封端预聚物，包括至少90wt％的MDI和重量比大于1:1且小于10:1的4,4’-亚甲基二苯基异氰酸酯异构体与2,4’-亚甲基二苯基异氰酸酯异构体；以及包括PEG和3000-7500分子量的聚氧丙烯-聚氧化乙烯多元醇，至少50wt％的聚氧化乙烯含量；PEG具有500-2000的数均分子量。与水反应，可获得用于盖被应用的聚氨基甲酸酯泡沫塑料。

通过对亲水性聚氨酯预聚体的结构进行设计，以上公开的专利或专利申请获得了机械性能相对有所改善的泡沫体，该泡沫体的机械性能主要是在干性条件下的表现。在实际应用中，泡沫体本身必然处于一个相对湿性的环境中，提升泡沫体在湿性工况下的机械性能才具有实际意义。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明提供了一种亲水性聚氨酯预聚物、其制备方法和由该亲水性聚氨酯预聚物得到的软质泡沫塑料。本发明的技术方案解决了现有技术中软质泡沫塑料泡孔结构不好、在湿性工况下的机械性能差等缺点，能够得到具有细腻均匀的泡孔结构和优异的吸水和保水等功能的软质泡沫塑料，更重要的是该软质泡沫塑料在湿性工况下仍具有较好的机械性能，如拉伸强度及伸长率等。

为达到其目的，本发明采用以下技术方案：

在本发明的一个方面中，提供了一种亲水性聚氨酯预聚物，其是包含如下组分的反应产物：

组分(A)，其包含六亚甲基二异氰酸酯基聚异氰酸酯和甲苯二异氰酸酯；

组分(B)，其包含聚四氢呋喃-氧化乙烯二醇、聚氧化乙烯二醇和任选的聚氧化乙烯丙烯多元醇；

组分(C)，其包含二羟甲基丁酸和任选的脂肪族C2-C10二元醇和/或脂肪族C3-C10三元醇(C2-C10表示具有2-10个碳原子，C3-C10表示具有3-10个碳原子)；

按重量计，所述组分(A)、组分(B)和组分(C)的重量比为100:150-300:3.5-8.0。

在本发明的具体实施方式中，按重量计，所述六亚甲基二异氰酸酯基聚异氰酸酯中游离的六亚甲基二异氰酸酯的含量为0.5-8.0wt％，优选2.0-6.0wt％，更优选2.4-5.2wt％。

在本发明的具体实施方式中，按重量计，所述六亚甲基二异氰酸酯基聚异氰酸酯占所述组分(A)的1.0-10.0wt％，优选1.0-8.0wt％，更优选2.0-6.0wt％。

在本发明的具体实施方式中，所述六亚甲基二异氰酸酯基聚异氰酸酯的异氰酸酯基(NCO基)含量为22.5-25.0wt％，优选23.5-24.5wt％。

在本发明的具体实施方式中，所述甲苯二异氰酸酯是2,4-甲苯二异氰酸酯(2,4-TDI)和2,6-甲苯二异氰酸酯(2,6-TDI)的混合物，其中按重量计，2,6-甲苯二异氰酸酯(2,6-TDI)占所述混合物的5-35wt％，优选10-30wt％。

在本发明的具体实施方式中，所述聚四氢呋喃-氧化乙烯二醇由四氢呋喃(THF)与环氧乙烷(EO)按重量比65:35-50:50形成(例如通过共聚形成)。

在本发明的具体实施方式中，按重量计，所述聚四氢呋喃-氧化乙烯二醇占组分(B)的1.0-15.0wt％，优选2.0-10.0wt％。

在本发明的具体实施方式中，所述聚四氢呋喃-氧化乙烯二醇的相对分子质量为1000-4000，优选1000-2000。

在本发明的具体实施方式中，按照用于制备所述聚氧化乙烯二醇和任选的聚氧化乙烯丙烯多元醇的原料的总重量计(其中用于制备聚氧化乙烯二醇的原料为环氧乙烷，用于制备聚氧化乙烯丙烯多元醇的原料为环氧乙烷和环氧丙烷)，总的环氧乙烷含量≥60wt％且≤100wt％，优选≥80wt％且≤100wt％。在本发明中，所述聚氧化乙烯二醇是指环氧乙烷(氧化乙烯，两者互换地使用)的均聚物，所述聚氧化乙烯丙烯多元醇是指环氧乙烷和环氧丙烷(氧化丙烯，两者互换地使用)的共聚物。

在本发明的具体实施方式中，所述聚氧化乙烯二醇和任选的聚氧化乙烯丙烯多元醇的相对分子质量为800-8000，优选800-5000。若加入聚氧化乙烯丙烯多元醇，则聚氧化乙烯二醇与聚氧化乙烯丙烯多元醇的质量比可以在0.5～3的范围内。

在本发明的具体实施方式中，所述亲水性聚氨酯预聚物的异氰酸酯基含量为4.0-10.0wt％，优选5.0-8.0wt％。

在本发明的具体实施方式中，所述亲水性聚氨酯预聚物任选还包括本领域技术人员所熟知的助剂，例如抗氧剂，这些助剂的具体类型和含量是本领域技术人员可根据实际需要进行合理调整的。

在本发明的另一个方面中，提供了制备前述亲水性聚氨酯预聚物的方法，其包括以下步骤：

1)将组分(B)与组分(C)在60-90℃下搅拌混合，优选混合1-3h，得到混合物1；

2)向组分(A)中加入步骤1)得到的所述混合物1，在40-90℃(优选55-75℃)下搅拌反应，优选反应1-12h，得到所述亲水性聚氨酯预聚物；

在优选的具体实施方式中，可以任选在步骤1)或步骤2)中加入本领域技术人员所熟知的助剂，例如抗氧剂。

在本发明的另一个方面中，提供了一种软质泡沫塑料，其包含前述亲水性聚氨酯预聚物或者前述方法制备得到的亲水性聚氨酯预聚物和水相，所述水相包含水和表面活性剂，所述水相任选还包含本领域技术人员所熟知的填料、增稠剂和/或其他功能性添加剂(例如着色剂和/或香料)，这些助剂的类型和含量是本领域技术人员可根据实际需要进行合理调整的。

在本发明的具体实施方式中，按重量计，所述预聚物与水相的比例为100:50-250。

在本发明的又一个方面中，提供了制备前述软质泡沫塑料的方法，其包括以下步骤：

1)使所述亲水性聚氨酯预聚物与所述水相的温度分别保持为20-40℃和10-20℃；

2)在分散下，优选2000-6000rpm，更优选3000-5000rpm的分散速度下，将步骤1)中的所述亲水性聚氨酯预聚物与所述水相混合并保持5-15s，得到所述软质泡沫塑料。

与现有技术相比，本发明的有益效果主要体现在以下方面：

(1)由本发明的亲水性聚氨酯预聚物得到的软质泡沫塑料具有细腻均匀的泡孔结构，具有优异的吸水和保水等功能；

(2)由本发明亲水性聚氨酯预聚物得到的软质泡沫塑料在湿性工况下仍具有较好的机械性能，如拉伸强度及伸长率等。

具体实施方式

下面进一步详细说明本发明所提供的方法，但本发明并不因此而受到任何限制。

组分(A)

组分(A)包含六亚甲基二异氰酸酯基聚异氰酸酯和甲苯二异氰酸酯。

六亚甲基二异氰酸酯基聚异氰酸酯是六亚甲基二异氰酸酯(HDI)的均聚物，它是含异氰脲酸酯杂环结构的三异氰酸酯。因为在三聚反应过程中存在一定的副反应，所得反应物是包含一定量HDI多聚体的混合物。

科思创和万华化学等供应商均有一系列不同规格的市售产品，这些产品的规格主要包含固含量、NCO质量分数和黏度等，这些产品的游离HDI含量通常小于0.5wt％。

本发明涉及的六亚甲基二异氰酸酯基聚异氰酸酯中游离HDI含量为0.5-8.0wt％，优选2.0-6.0wt％，更优选2.4-5.2wt％。

本发明涉及的六亚甲基二异氰酸酯基聚异氰酸酯的异氰酸酯基(NCO基)含量为22.5-25.0wt％，优选23.5-24.5wt％。

本发明所涉及的特定游离HDI含量和NCO基含量，可通过改变HDI三聚体制备中的配方和工艺来实现，其制备技术属于行业公知技术。

本发明涉及的甲苯二异氰酸酯(TDI)是常见工业化学品，万华化学、巴斯夫、科思创及沧州大化等均有市售产品。TDI有2,4-TDI和2,6-TDI两种异构体。TDI工业品以2,4-TDI和2,6-TDI质量比80:20的混合物(简称TDI-80)为主，此外还有TDI-100(纯2,4-TDI)和TDI-65(2,4-TDI和2,6-TDI质量比65:35的混合物)较为常见。

在本发明的甲苯二异氰酸酯中，2,6-TDI的重量分数为5-35wt％，优选2,6-TDI的重量分数为10-30wt％。

在本发明涉及的甲苯二异氰酸酯中，通过一定重量比掺混TDI-100和TDI-80工业品，获得2,6-TDI重量分数为5-20wt％的TDI；通过一定重量比掺混TDI-80和TDI-65工业品，获得2,6-TDI质量分数为20-35wt％的TDI。

在本发明的组分(A)中，按重量计，六亚甲基二异氰酸酯基聚异氰酸酯占组分(A)的1.0-10.0wt％，优选1.0-8.0wt％，更优选2.0-6.0wt％。

组分(B)

本发明的组分(B)包含聚四氢呋喃-氧化乙烯二醇和聚氧化乙烯二醇，优选还包含聚氧化乙烯丙烯多元醇。

在本发明的聚四氢呋喃-氧化乙烯二醇中，原料四氢呋喃(THF)与环氧乙烷(EO)的重量比为65:35-50:50；聚四氢呋喃-氧化乙烯二醇的相对分子质量为1000-4000，优选1000-2000。韩农化学和日油株式会社有相应市售产品，如韩农化学的RHF-1050和RHF-2050，日油株式会社的Unisafe DC1000和DC1800。

组分(B)还包含聚氧化乙烯二醇和任选的聚氧化乙烯丙烯多元醇，按照用于制备所述聚氧化乙烯二醇和任选的聚氧化乙烯丙烯多元醇的原料的总重量计，总的环氧乙烷含量≥60wt％且≤100wt％，优选≥80wt％且≤100wt％；聚氧化乙烯二醇和任选的聚氧化乙烯丙烯多元醇的相对分子质量为800-8000，优选800-5000。

工业级聚氧化乙烯二醇和/或聚氧化乙烯丙烯多元醇的一般技术路线是环氧乙烷和/或环氧丙烷的阴离子开环聚合，高纯度相对分子质量为800-8000的聚氧化乙烯二醇和/或聚氧化乙烯丙烯多元醇是用环氧乙烷和/或环氧丙烷，在多官能团小分子醇类引发剂，以及在碱性催化剂(如氢氧化钠或氢氧化钾)存在下，在聚合釜内进行加成聚合而得到的，碱性催化剂的添加量为0.1-0.25wt％(以反应物总重量计)。聚合反应得到的产品还需进行后处理，以控制残留的金属离子、其他杂质和水含量。

作为本发明原料的聚氧化乙烯二醇和/或聚氧化乙烯丙烯多元醇，需要通过精制去除大部分残留的碱性催化剂和反应釜及管线自身的含铁物质，精制过程包括中和、吸附、脱水和过滤等工序，控制碱性催化剂和含铁物质的最大含量为3ppm，优选最大含量为2ppm。特定聚氧化乙烯二醇和/或聚氧化乙烯丙烯多元醇的金属离子含量的优势主要体现在：确保聚氨酯预聚物的合成反应有序可控，以及防止生成刚性交联物质，进而防止聚氨酯泡沫体的柔软性和弹性的破坏。陶氏化学、巴斯夫、韩农化学和蓝星东大等均有相应市售产品。

在本发明的组分(B)中，按重量计，聚四氢呋喃-氧化乙烯二醇占1.0-15.0wt％，优选2.0-10.0wt％。

组分(C)

本发明的组分(C)包含二羟甲基丁酸和任选的脂肪族C2-C10二元醇和/或脂肪族C3-C10三元醇。

本发明的脂肪族C2-C10二元醇优选选自乙二醇、一缩二乙二醇，二缩三乙二醇，1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、一缩二丙二醇、三丙二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇和1,6-己二醇的一种或多种；本发明的脂肪族C3-C10三元醇优选选自三羟甲基丙烷、三羟甲基乙烷和甘油中的一种或多种。

本发明涉及的组分(C)的选择和添加量主要是基于泡沫体的物性和亲水性等考虑。可以在合成反应前将脂肪族C2-C10二元醇和/或脂肪族C3-C10三元醇与组分(B)配制成混合物加入至反应体系中，也可以将脂肪族C2-C10二元醇和/或脂肪族C3-C10三元醇与组分(B)按一定先后顺序加入至反应体系中，其加入方式主要是基于合成装置水平及工艺选择等考虑。

亲水性聚氨酯预聚物的制备

在本发明的亲水性聚氨酯预聚物制备方法中，包括组分(A)的配制、组分(B)和组分(C)的混合配制，以及预聚物的制备。

通常在合成反应前配制组分(A)，按比例称量并混合配制，在配制过程中常需要添加一定量的酸性物质，包括：酰氯类，如己二酰氯、苯甲酰氯和苯磺酰氯的一种或多种；和磷酸酯类，如磷酸二正丁酯、磷酸二异辛酯的一种或多种。以组分(A)总量计，酸性物质添加量一般为10-200ppm。

关于组分(B)和组分(C)的混合配制，通常是在合成反应前按比例将组分(B)和组分(C)在加热条件下混合均匀，体系温度常选择60-90℃，搅拌混合1-3h。

在一个实施方式中，在组分(B)和组分(C)的混合配制过程中，包括在反应混合物中加入抗氧剂化合物，包括选自受阻酚类的主抗氧剂，如Basf牌号为Irganox 1010、Irganox 1076、Irganox 245、Irganox 259和Irganox 1035的一种或多种；及任意的选自亚磷酸酯类的辅助抗氧剂，如Basf牌号为Irgafos 168、Irgafos 38、Irgafos 126和IrgafosP-EPQ的一种或多种。抗氧剂的选择及添加量，主要是基于预聚物及包含其的泡沫体外观颜色考虑。

本发明的预聚物制备在持续搅拌下完成，较低搅拌转速相对更适宜，其不易在反应物中引入较多的机械泡。反应温度为40-90℃，优选55-75℃，反应时间为1-12h，优选4-6h。合成反应终点的判断通过取样测试反应物的NCO含量，或反应物的粘度来判断。

本发明所制备的亲水性聚氨酯预聚物具有4.0-10.0wt％的异氰酸酯基含量，优选5.0-8.0wt％。

软质泡沫塑料

本发明涉及的包含亲水性聚氨酯预聚物的软质泡沫塑料由上述预聚物与水相在反应条件下接触发泡获得。水相包含水和表面活性剂，表面活性剂存在于水相中，以水相的总重量计，表面活性剂的含量为0.5-5wt％；合适的表面活性剂是氧化乙烯和氧化丙烯的嵌段共聚物，市售产品如BASF的Pluronic商标产品，如L-62，L-72，L-92，P-75或P85，也可以使用其他在性质或性能方面相当的表面活性剂。

根据应用需要，水相中一般还存在填料、增稠剂及其他功能性添加剂。典型的填料例子包括，粘土、硅藻土、碳酸钙等。增稠剂常用来控制水相的粘度，同时促进填料的分散，典型的例子如聚丙烯酰胺聚合物和高吸水性粉末等。其他功能性添加剂，如着色剂和香料等物质。

本发明的亲水性聚氨酯泡沫塑料制备是通过将预聚物与水相在反应条件下接触。通常将100重量份的预聚物与50-250重量份，优选50-150重量份的水相混合并发生反应。所述预聚物与水相的料温分别保持20-40℃和10-20℃。在分散速度2000-6000rpm，优选3000-5000rpm下，保持5-15s。然后将获得的混合物送入模具或其他铸模区域中进行反应或处理。

原料

六亚甲基二异氰酸酯基聚异氰酸酯：

将HDI恒温50±2℃，在辛酸四甲基铵盐(175ppm，以HDI加入量计)存在下，反应约3.5h，检测NCO含量并加入少量磷酸终止剂获得不同自聚程度的混合物，再经减压脱除获得不同游离HDI含量的三聚体。

HDI工业品为万华化学产品。

HT-1：游离HDI含量2.4wt％，NCO含量23.7wt％；

HT-2：游离HDI含量4.0wt％，NCO含量24.0wt％；

HT-3：游离HDI含量5.2wt％，NCO含量24.4wt％。

甲苯二异氰酸酯：

按重量比例1:1掺混TDI-100和TDI-80工业品，获得2,6-TDI质量分数为10wt％的TDI-1；TDI-80工业品即为2,6-TDI质量分数为20wt％的TDI-2；按重量比例1:2掺混TDI-80和TDI-65工业品，获得2,6-TDI质量分数为30wt％的TDI-3。

TDI-100、TDI-80和TDI-65工业品均为万华化学产品。

TDI-1：2,6-TDI的重量分数为10wt％；

TDI-2：2,6-TDI的重量分数为20wt％；

TDI-3：2,6-TDI的重量分数为30wt％。

聚四氢呋喃-氧化乙烯二醇：

T-E1：制备时THF与EO重量比为50/50，Mn约为1000，韩农化学，RHF-1050；

T-E2：制备时THF与EO重量比为60/40，Mn约为1800，日油株式会社，DC-1800。

聚氧化乙烯二醇：

PEG-1：Mn约为800，Fe：0.22ppm，Na：0.71ppm，K：0.48ppm，陶氏，PEG-800；

PEG-2：Mn约为1000，Fe：1.86ppm，Na：1.08ppm，K：1.66ppm，韩农化学，PEG-1000A。

聚氧化乙烯丙烯多元醇：

Pol-1:制备时原料环氧乙烷含量约75wt％，Mn约为3000，羟基官能团数为3，韩农化学，EPR-300；

Pol-2:制备时原料环氧乙烷含量约80wt％，Mn约为4500，羟基官能团数为3，陶氏，GP-5171。

二羟甲基丁酸(DMBA)：Perstorp；

脂肪族C2-C10二醇和脂肪族C3-C10三醇：

DEG：一缩二乙二醇，科密欧；

TMP：三羟甲基丙烷，Perstorp。

抗氧剂：

受阻酚类：Irganox 1076，Irganox 245，巴斯夫。

测试方法

NCO含量的测定：

参考GB/T 12009.4-2016测定NCO含量。

亲水性聚氨酯软质泡沫塑料的泡孔孔径及分布：

在泡沫塑料样品中部切取一个试片，将试片放置在载玻片上，借助于显微镜和标尺测试一定长度上的泡孔孔径及分布。

亲水性聚氨酯软质泡沫塑料的吸水和保水率：

选取长方体泡沫塑料样品，L*W*H分别为10*5*5cm，记录初始重量W0，将泡沫塑料样品浸泡在去离子水(25℃)中24h后，取出并用无尘纸轻轻擦拭样品表面的水分，再次测试重量，记录为W1，将6Kg的砝码放置在吸水后的泡沫塑料上，停留20S，测定重量，记录为W2。吸水率＝(W1-W0)/W0*100％，保水胀率＝W2/W1*100％。

亲水性聚氨酯软质泡沫塑料干态和湿态的机械性能(拉伸强度及伸长率)：

将整块泡沫塑料裁切成2mm的片状试样，并冲切成哑铃状测试样，按照GB/T 6344-2008测试干态拉伸强度及伸长率；取哑铃状试样，浸泡在去离子水(25℃)中24h后，取出并用无尘纸轻轻擦拭样品表面的水分，按照GB/T 6344-2008测试湿态拉伸强度及伸长率。

实施例

实施例1：

亲水性聚氨酯预聚物的合成

首先，取两个洁净的500ml烧瓶及搅拌桨并烘干备用，检查水/油浴的加热系统。

其次，分别称取208.9份的PEG-1，4.4份的T-E1，0.8份的DMBA，4.5份的TMP和0.133份(约占混合多元醇600ppm)的Irganox 245，并加入至干燥的500ml烧瓶中，在80±2℃下持续搅拌(转速约150rpm)2h，使其完全融化并充分混合，控温60±2℃备用。

最后，称取6.0份的HT-1和94.0份的TDI-1，并加入至干燥的500ml烧瓶中，并混合15min，向其持续加入上一步骤中的混合物，并持续搅拌(转速约220rpm)，加入期间确保反应混合物温度≤85℃。加料结束后，维持反应物温度70±2℃，4-6h后(加料结束开始计)测定NCO含量，实测值与设计值偏差0.2％内，即达到反应终点。

实施例2-9

参照实施例1，进行实施例2-9的亲水性聚氨酯预聚物的合成，不同之处在于配方如表1所示。

表1实施例1-9的合成配方及NCO含量

比较例1-6

参照实施例1，进行比较例1-6的亲水性聚氨酯预聚物的合成，不同之处在于配方如表2所示。

表2比较例1-6的合成配方及NCO含量

亲水性聚氨酯泡沫塑料制备

通过使上述实施例和对比例中得到的亲水性聚氨酯预聚物与水相进行混合并反应来制备亲水性聚氨酯泡沫塑料。该水相含有表面活性剂Pluronic L-62，浓度为2.0wt％。

亲水性聚氨酯泡沫塑料制备按如下工艺实施，但不限于此：预聚物与水相的配比为100:100重量份，预聚物与水相的料温分别保持40℃和12℃，在分散速度4000rpm下保持8s。

根据上述测试方法分别对上述实施例和对比例中的亲水性聚氨酯预聚物得到的软质泡沫塑料进行性能测试，测试结果如表3所示。

表3亲水性聚氨酯软质泡沫塑料的性能测试结果

根据以上结果，通过优选特定的反应性组分来制备亲水性聚氨酯预聚物，以在聚合物分子链中引入一定量的刚性异氰脲酸酯杂环结构和规整的四氢呋喃链段等方案，增强了聚合物分子链间的作用力，削弱了水对聚合物分子链的塑形作用。所得泡沫塑料不仅具有细腻均匀的泡孔结构和在吸水和保水等功能上的优异表现，更重要的是其在湿性工况下仍具有较好的机械性能，如拉伸强度及伸长率等，提高了其在湿性工况下的稳定性，有利于其在诸如伤口护理敷料、化妆工具粉扑和植物栽培基体等应用中展现出优异的实际体验。

虽然在前文中为了说明起见，对本发明进行了详细的描述，但应理解，这些详细描写仅仅是为了说明，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，本领域技术人员可对其进行修改，本发明仅由权利要求书限定。

Claims (11)

1.一种亲水性聚氨酯预聚物，其特征在于，所述亲水性聚氨酯预聚物是包含如下组分的反应产物：

组分(A)，其包含六亚甲基二异氰酸酯基聚异氰酸酯和甲苯二异氰酸酯；

组分(B)，其包含聚四氢呋喃-氧化乙烯二醇、聚氧化乙烯二醇和任选的聚氧化乙烯丙烯多元醇；

组分(C)，其包含二羟甲基丁酸和任选的脂肪族C2-C10二元醇和/或脂肪族C3-C10三元醇；

按重量计，所述组分(A)、组分(B)和组分(C)的重量比为100:150-300:3.5-8.0。

2.根据权利要求1所述的亲水性聚氨酯预聚物，其特征在于，按重量计，所述六亚甲基二异氰酸酯基聚异氰酸酯中游离的六亚甲基二异氰酸酯的含量为0.5-8.0wt％，优选2.0-6.0wt％，更优选2.4-5.2wt％；和/或，按重量计，所述六亚甲基二异氰酸酯基聚异氰酸酯占所述组分(A)的1.0-10.0wt％，优选1.0-8.0wt％，更优选2.0-6.0wt％；和/或，所述六亚甲基二异氰酸酯基聚异氰酸酯的异氰酸酯基含量为22.5-25.0wt％，优选23.5-24.5wt％。

3.根据权利要求1或2所述的亲水性聚氨酯预聚物，其特征在于，所述甲苯二异氰酸酯是2,4-甲苯二异氰酸酯和2,6-甲苯二异氰酸酯的混合物，其中按重量计，2,6-甲苯二异氰酸酯占所述混合物的5-35wt％，优选10-30wt％。

4.根据前述任一项权利要求所述的亲水性聚氨酯预聚物，其特征在于，所述聚四氢呋喃-氧化乙烯二醇由四氢呋喃与环氧乙烷按重量比65:35-50:50形成；和/或，按重量计，所述聚四氢呋喃-氧化乙烯二醇占组分(B)的1.0-15.0wt％，优选2.0-10.0wt％；和/或，所述聚四氢呋喃-氧化乙烯二醇的相对分子质量为1000-4000，优选1000-2000。

5.根据前述任一项权利要求所述的亲水性聚氨酯预聚物，其特征在于，按照用于制备所述聚氧化乙烯二醇和任选的聚氧化乙烯丙烯多元醇的原料的总重量计，总的环氧乙烷含量≥60wt％且≤100wt％，优选≥80wt％且≤100wt％；和/或，所述聚氧化乙烯二醇和任选的聚氧化乙烯丙烯多元醇的相对分子质量为800-8000，优选800-5000。

6.根据前述任一项权利要求所述的亲水性聚氨酯预聚物，其特征在于，所述亲水性聚氨酯预聚物的异氰酸酯基含量为4.0-10.0wt％，优选5.0-8.0wt％；和/或所述亲水性聚氨酯预聚物还包括助剂，例如抗氧剂。

7.制备权利要求1-6中任一项所述的亲水性聚氨酯预聚物的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

1)将组分(B)与组分(C)在60-90℃下搅拌混合，优选混合1-3h，得到混合物1；

2)向组分(A)中加入步骤1)得到的所述混合物1，在40-90℃下搅拌反应，优选反应1-12h，得到所述亲水性聚氨酯预聚物；

优选地，在步骤1)或步骤2)中加入助剂，例如抗氧剂。

8.一种软质泡沫塑料，其包含权利要求1-6中任一项权利要求所述的亲水性聚氨酯预聚物或者权利要求7所述方法制备得到的亲水性聚氨酯预聚物和水相，所述水相包含水和表面活性剂。

9.根据权利要求8所述的软质泡沫塑料，其特征在于，按重量计，所述亲水性聚氨酯预聚物与水相的比例为100:50-250。

10.制备权利要求8或9所述的软质泡沫塑料的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

1)使所述亲水性聚氨酯预聚物与所述水相的温度分别保持为20-40℃和10-20℃；

2)在分散下，优选2000-6000rpm，更优选3000-5000rpm的分散速度下，将步骤1)中所述亲水性聚氨酯预聚物与所述水相混合并保持5-15s，得到所述软质泡沫塑料。

11.根据权利要求8或9所述的软质泡沫塑料或根据权利要求10所述的方法制备的软质泡沫塑料在伤口护理敷料、化妆工具粉扑和植物栽培基体中的用途。