CN111330064B

CN111330064B - 一种微孔超细高分子聚氨酯芯体材料制备方法及应用

Info

Publication number: CN111330064B
Application number: CN201911180708.9A
Authority: CN
Inventors: 夏双印; 陈广岩; 沈欢; 刘立坚; 夏鹏飞; 王东亚
Original assignee: Shanghai Foliage Industry Co ltd
Current assignee: Shanghai Foliage Industry Co ltd
Priority date: 2019-11-27
Filing date: 2019-11-27
Publication date: 2022-06-03
Anticipated expiration: 2039-11-27
Also published as: CN111330064A

Abstract

本发明实施例提供一种微孔超细高分子聚氨酯芯体材料制备方法，通过将高分子吸水树脂原料气流粉碎成粒径为25μm‑125μm的颗粒状超细高分子吸水树脂，并将超细高分子吸水树脂与基体组分复配制备成密度为75‑95kg/m³，孔隙率为30％‑80％，回弹性为2‑8％的聚氨酯芯体材料，一方面使得高分子吸水树脂不容易从骨架上脱落或掉粉，同时，降低高分子吸水树脂的阻塞效应，形成更大的吸水量、更快的吸水速率以及更低的回渗量，同时本发明还提供根据微孔超细高分子聚氨酯芯体材料制备方法制备的芯体材料及一次性吸收用品。

Description

一种微孔超细高分子聚氨酯芯体材料制备方法及应用

技术领域

本发明涉及一种微孔超细高分子聚氨酯芯体材料的制备方法、微孔超细高分子聚氨酯芯体材料及其应用。

背景技术

随着人们生活水平的提高和卫生材料科技的发展，一次性吸收用品得到广泛的应用。一次性吸收用品通常包括卫生巾、纸尿裤、卫生护垫、乳垫等产品，此类产品通常设置有具有吸收和存液能力的芯体材料，这些芯体材料通常由绒毛浆、高吸水树脂(SAP树脂)均匀混合制成。

但是随着人们对一次性吸收制品轻薄的要求越来越高，现有的绒毛浆与SAP均混形成的芯体材料已经不能完全满足需要，人们发现海绵材料具有良好的吸水性能，同时相比绒毛浆具有更佳的成型性能、轻薄性能，但是通常的海绵材料为疏水的，无法保水，即不太适合直接应用于一次性吸收用品的芯体。另一方面，SAP则具有良好的吸水及保水性能，非常适宜与海绵材料结合形成良好的芯体材料。

目前，已经有部分文献提出了该种类型的芯体材料，如，公开号为CN102793610A的发明专利公开了一种具有吸水性的高分子材料层及吸水性的卫生用品，该发明包括高分子发泡骨架和高吸水性树脂；该高分子发泡骨架采用物理或化学发泡方法制得，其开孔结构的比孔容为5-200mL/g，开孔率为50-100％；高吸水性树脂粘附或镶嵌在开孔结构的孔壁上，每立方米该高分子材料层中包含高吸水性树脂2-200kg；且该高分子材料层的保水量不小于5g/g。所述高分子发泡骨架(10)由发泡聚氨酯、发泡EVA、发泡PE材料中的任一种材料制成。以及CN108250402A公开了一种本发明提供一种亲水性柔软海绵，该亲水性柔软海绵具有发达的且相互贯通的孔隙结构以及连接所述孔隙结构的聚氨酯骨架结构，在所述聚氨酯骨架结构内结合有高吸水性树脂，亲水柔软海绵由聚醚多元醇、甲苯二异氰酸酯、二氯甲烷、硅油、水、二甲基乙醇胺、辛酸亚锡、纤维素、SAP树脂等构成。但是，目前这些现有技术给出的添加有SAP的海绵材料在使用过程中存在下述问题，一是SAP在海绵材料中及其容易脱落，造成使用上的困扰；二是当SAP大量吸液膨胀后仍然容易形成胶体堵塞现象，致使后续吸液效率降低；三是SAP吸液膨胀后，形成较大颗粒，使得芯体一方面使得部分区域硬结，但是同时也导致其他区域无法通过SAP实现保水，造成回渗高，另外，SAP添加在海绵材料内的脱落问题是长期困扰本领域技术人员技术问题。

发明内容

本发明提供一种微孔超细高分子聚氨酯芯体材料制备方法以解决上述技术问题。

一种微孔超细高分子聚氨酯芯体材料制备方法，包括：

S1：提供高分子吸水树脂原料，并对高分子吸水树脂原料进行气流粉碎形成粒径为25μm-125μm的颗粒状超细高分子吸水树脂；

S2：提供基体组分，并按预定步骤将基体组分及超细高分子吸水树脂制备成由聚氨酯构成的网络状骨架结构及带有分布于骨架之间相互连通的微孔的基体，颗粒状超细高分子吸水树脂结合在骨架上，且，超细高分子吸水树脂与基体的质量比为3-10％，且基体的密度为75-95kg/m³，孔隙率为30％-80％，回弹性为2-8％。

进一步的，所述的高分子吸水树脂原料为聚丙烯酸钠颗粒，具有大于50g/g的盐水吸水量，粒径为200μm-500μm，所述的基体组分包括A料、B料、催化剂、稳定剂、发泡剂及链增长剂，其中A料、B料、催化剂、稳定剂、发泡剂、链增长剂的配比为：A料：30-50份，B料：50-70份，催化剂：0.2-0.8份，稳定剂：0.8-2份，发泡剂：1-2份，链增长剂：0.2-1份，且，A料为甲苯二异氰酸酯，B料为聚醚多元醇，催化剂为辛酸亚锡，稳定剂为有机硅油，发泡剂为水，链增长剂为三乙醇胺。

进一步的，其特征在于，所述的超细高分子吸水树脂包括两种不同粒径的高分子吸水树脂，其中之一的超细高分子吸水树脂的粒径小于等于50μm，其中之另一的超细高分子吸水树脂大于等于80μm，且，相对较小的粒径的超细高分子吸水树脂与相对较大粒径的超细高分子吸水树脂的质量比为7：3-9：1。

进一步的，相对较小粒径的超细高分子吸水树脂粒径为35-45μm，相对较大粒径的超细高分子吸水树脂的粒径为85-100μm。

进一步的，相对较小粒径的超细高分子吸水树脂粒径为45μm，相对较大粒径的超细高分子吸水树脂的粒径为95μm，且相对较小粒径超细高分子吸水树脂与相对较大粒径的超细高分子吸水树脂质量比为5:1。

进一步的，所述的预定步骤为：将B料、催化剂、稳定剂、发泡剂、链增长剂及超细高分子吸水树脂按配比加入混合室进行预混合，得到预混料；将A料注入混合室，对A料与预混料进行搅拌，得到混合料；将混合料输送到模具中进行发泡，得到微孔超细高分子聚氨酯芯体材料。

进一步的，所述的预混合的方式为搅拌，搅拌速度为3000-6000r/min，混合前各物质的温度均为23-25℃，搅拌时间1-10s，得到预混料；将A料注入混合室时采用高压注入，且注入压力为180-250bar；将混合料输送至模具时，通过管道输送，且管道中的流量为200-400kg/min。

本发明同时还提供一种微孔超细高分子聚氨酯芯体材料，利用上述的微孔超细高分子聚氨酯芯体材料制备方法制备。

本发明同时还提供一种一次性吸收用品，所述的一次性吸收用品包括透液性顶层、不透液性底层以及位于所述透液性顶层和不透液性底层之间的吸收层，所述吸收层为上述微孔超细高分子聚氨酯芯体材料制备方法制备的微孔超细高分子聚氨酯芯体材料。

有益效果：本发明实施例提供一种微孔超细高分子聚氨酯芯体材料制备方法，通过将高分子吸水树脂原料气流粉碎成粒径为25μm-125μm的颗粒状超细高分子吸水树脂，并将超细高分子吸水树脂与基体组分复配制备成密度为75-95kg/m³，孔隙率为30％-80％，回弹性为2-8％的聚氨酯芯体材料，一方面使得高分子吸水树脂不容易从骨架上脱落或掉粉，同时，降低高分子吸水树脂的阻塞效应，形成更大的吸水量、更快的吸水速率以及更低的回渗量。

附图说明

图1本发明实施例提供的微孔超细高分子聚氨酯芯体材料SEM扫描电镜图片

具体实施方式

芯体材料通常被用于作为一次性吸收用品的吸收和存液主体，如用于卫生巾、纸尿裤、卫生护垫或乳垫等，在芯体材料上方及下方还分别设置透液性顶层、不透液性底层以形成一个完整的一次性吸收用品，本发明的实施例提供一种微孔超细高分子聚氨酯芯体材，也可以被应用于上述一次性吸收用品中，所述的微孔超细高分子聚氨酯芯体材料包括基体及超细高分子吸水树脂。

所述的基体包括由聚氨酯构成的网络状骨架结构及分布于骨架之间相互连通的微孔，骨架上结合有呈颗粒状的超细高分子吸水树脂，所述的结合的含义是指超细高分子吸水树脂通过粘附或嵌附的形式连接在骨架上。

下面结合微孔超细高分子聚氨酯芯体材料的制备方法，对本发明的微孔超细高分子聚氨酯芯体材料进行进一步说明：

S1：提供高分子吸水树脂原料，并对高分子吸水树脂原料进行气流粉碎形成粒径为25μm-125μm的颗粒状超细高分子吸水树脂。

所述的高分子吸水树脂，是指能够吸收比自身重几十倍甚至几百倍的水/生理盐水的吸水材料，通常的，所述的高分子吸水树脂为聚丙烯酸的盐，如至少一种丙烯酸类单体和乙烯基单体的适当聚合物，在进一步的具体实施例中可以包括但不限于为聚丙烯酸硫代乙酯(polysulfethyl acrylate)、聚(丙烯酸2-羟乙基酯)、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸及其碱金属盐、聚(丙烯酸碱金属盐)、淀粉改性聚丙烯酸及其碱金属盐、聚(淀粉改性丙烯酸碱金属盐)、水解聚丙烯腈及其碱金属盐、聚(水解聚丙烯腈碱金属盐)、聚(乙烯醇丙烯酸碱金属盐)及其盐和其混合物，最优选的高分子吸水树脂是聚(丙烯酸碱金属盐)，如聚(丙烯酸钠)。

所述的高分子吸水树脂原料是指呈相对较大颗粒状的高分子吸水树脂，通常的，其粒径大于等于200μm，如在一个更具体的实施例中，所述的高分子吸水树脂原料为牌号为SA60N、SA60S的聚丙烯酸钠颗粒，具有大于400g/g的清水吸水量，以及大于50g/g的盐水吸水量，其粒径约为200μm-500μm。

所述的气流粉碎，通常可以通过扁平式气流粉碎机、流化床对喷式气流粉碎机、循环管式气流粉碎机、对喷式气流粉碎机、靶式气流粉碎机等进行，在此不再赘述。

所述的粒径是指高分子吸水树脂的平均粒径，具体的，在本发明中可以引入《GB/T19077-2016粒度分析激光衍射法》作为参考方法获取高分子吸水树脂的粒径，同样的，也可以通过该方法获取超细高分子吸水树脂的粒径，在此不再赘述。

进一步的，所述的超细高分子吸水树脂的粒径为40-85μm，如，40μm，45μm，50μm，55μm，60μm，65μm,70μm，85μm等，当然，可以理解的，并不能限定为仅仅为上述列举的粒径，其他在本发明范围内的粒径均可选。

进一步的，所述的超细高分子吸水树脂包括两种不同粒径的高分子吸水树脂，其中之一的超细高分子吸水树脂的粒径具有相对较小的粒径，且小于等于50μm，且其中之另一的超细高分子吸水树脂具有相对较大的粒径，且大于等于80μm，其中，相对较小的粒径的超细高分子吸水树脂与相对较大粒径的超细高分子吸水树脂的质量比为7：3-9：1，另外，可以理解的，不论是相对较小粒径的超细高分子吸水树脂，还是相对较大粒径的超细高分子吸水树脂其粒径应均在25-125μm的范围内，以使得在制成的微孔超细高分子聚氨酯芯体材料一方面不容易出现掉粉现象，另一方面能够使得该芯体材料具有相对更优的吸水量、吸水速率及回渗。

进一步的，所述的相对较小的粒径的超细高分子吸水树脂粒径为35-45μm，更具体的为35μm，40μm，42μm,45μm，相对较大粒径的超细高分子吸水树脂的粒径为85-100μm，更具体的可以为85μm,90μm,95μm,100μm，且二者质量比为3：1-6：1。

进一步的，在步骤S1之后还包括对超细高分子吸水树脂进行筛分的步骤，其中在筛分过程中使用120目-325目筛网。

S2：提供基体组分，并按预定步骤将基体组分及超细高分子吸水树脂制备成微孔超细高分子聚氨酯芯体材料，其中，超细高分子吸水树脂与基体组分的质量比为3-10％，且基体的密度为75-95kg/m³，孔隙率为30％-80％，回弹性为2-8％。

进一步的，所述的基体密度为80-90kg/m³，回弹性为2.5％-5％。

进一步的，所述的回弹性为3％。

其中，所述的基体组分包括：

A料、B料、催化剂、稳定剂、发泡剂、链增长剂，其中A料、B料、催化剂、稳定剂、发泡剂、链增长剂的配比可以为：

A料：30-50份

B料：50-70份

催化剂：0.2-0.8份

稳定剂：0.8-2份

发泡剂：1-2份

链增长剂：0.2-1份

其中，A料为异氰酸酯化合物，具体的可以为2，4-甲苯二异氰酸酯、2，6-甲苯二异氰酸酯、2，4′-二苯基甲烷二异氰酸酯、4，4′-二苯基甲烷二异氰酸酯、4，4′-二苯基丙烷二异氰酸酯、4，4′-二苯基-3，3′-二甲基甲烷二异氰酸酯、1，5-萘二异氰酸酯、1-甲基-2，4-二异氰酸酯-5-氯苯等中的至少一种。优选的，所述的A料可以为2，4-甲苯二异氰酸酯、2，6-甲苯二异氰酸酯及其混合物；例如：包含约75％～约85％(重量)2，4-甲苯二异氰酸酯和约15％～约25％(重量)2，6-甲苯-二异氰酸酯的混合物。其他较好的异氰酸酯选自2，4′-二苯基甲烷二异氰酸酯、4，4′-二苯基甲烷二异氰酸酯及其混合物。最好的异氰酸酯是包含约15％～约25％(重量)2，4′-二苯基甲烷二异氰酸酯和约75％～约85％(重量)4，4′-二苯基甲烷二异氰酸酯的混合物。

所述的B料为聚醚多元醇或聚酯多元醇；

所述的催化剂为有机锡催化剂，更具体的，可以为辛酸亚锡；

所述的稳定剂为有机硅油，有机改性聚硅氧烷；

所述的发泡剂为水和/或二氯甲烷；

所述的链增长剂为三乙醇胺；

进一步的，所述的组分中还可以包括非离子型表面活性剂0.5-3份，所述非离子表面活性剂可以为烷基酚类聚氧乙烯醚、月桂醇聚氧乙烯醚、异构十三碳醇醚、仲醇聚氧乙烯醚、辛醇聚氧乙烯醚、脂肪酸甲酯聚氧乙烯醚、直链十碳醇聚氧乙烯醚、直链八碳异辛醇聚氧乙烯醚、聚氧乙烯失水山梨醇三硬脂酸酯中的一种或两种以上组合使用。

所述的预定步骤包括：将B料、催化剂、稳定剂、发泡剂、链增长剂及超细高分子吸水树脂按配比加入混合室进行预混合，得到预混料；将A料注入混合室，对A料与预混料进行搅拌，得到混合料；将混合料输送到模具中进行发泡，得到微孔超细高分子聚氨酯芯体材料，其中，使用合适的模具，使得基体密度控制为75-95kg/m³，孔隙率为30％-80％，且回弹性为2-8％。

进一步的，预混合的方式为搅拌，搅拌速度为3000-6000r/min，混合前各物质的温度均为23-25℃，搅拌时间1-10s，得到预混料；

进一步的，将A料注入混合室时采用高压注入，且注入压力为180-250bar；

进一步的，将混合料输送至模具时，通过管道输送，且管道中的流量为200-400kg/min。

研究发现，当将高分子吸水树脂粉碎形成粒径在25μm-125μm之间的超细高分子吸水树脂颗粒时，聚氨酯骨架在与超细高分子吸水树脂颗粒结合时，能够形成更大的包覆角，即形成更大的结合能力，使得微孔超细高分子聚氨酯芯体材料在被折叠或压缩时仍然不容易从骨架上脱落，另外，可以理解的，当粒径过小时，聚氨酯骨架将大面积包覆超细高分子吸水树脂颗粒，甚至完全包覆超细高分子吸水树脂颗粒从而影响超细高分子吸水树脂吸水作用，同时，当基体的基重、孔隙及回弹性及超细高分子吸水树脂在本发明给出的范围时，一方面超细高分子吸水树脂相比同质量的高分子吸水树脂原料具有更大的比表面积，从而具有更高的吸水速率，以及相对骨架间的孔隙具有更小的体积，从而使得分布于孔隙内的超细高分子吸水树脂更难以对孔隙形成阻塞效应，形成更大的吸水量、更快的吸水速率以及更低的回渗量。

下面通过具体实施例对本发明超细高分子聚氨酯芯体材料的制备方法、超细高分子聚氨酯芯体材料及效果做进一步说明。

实施例1：

步骤1：提供高分子吸水树脂原料，牌号为住友精化的SA60N的聚丙烯酸树脂，粒径为230μm，对高分子吸水树脂原料采用对喷式气流粉碎的方式形成粒径为45μm的超细高分子吸水树脂。

步骤2：按预定组分及配比制备成微孔超细高分子聚氨酯芯体材料，其中，超细高分子吸水树脂占基体的5％，该芯体材料密度为83g/m³，孔隙率35％，回弹性3％。

所述的组分为：甲苯二异氰酸酯、聚醚多元醇、辛酸亚锡、有机硅油、水、三乙醇胺。

实施例2：

在实施例2中，超细高分子吸水树脂占基体的8％，其余与实施例1基本相同；

实施例3：

在实施例2中，超细高分子吸水树脂的粒径为75μm，其余与实施例1基本相同；

实施例4：

在实施例3中，超细高分子吸水树脂的粒径为95μm，其余与实施例1基本相同；

实施例5：

在实施例4中，超细高分子吸水树脂的包括两种粒径，其中相对较小的粒径为45μm，相对较大的粒径为95微米，且相对较小粒径超细高分子吸水树脂与相对较大粒径的超细高分子吸水树脂质量比为5:1，其余与实施例1基本相同；

对比例1：

在对比例1中，高分子吸水树脂原料未经过粉碎，粒径为230μm，其余与实施例1基本相同；

对比例2：

在对比例2中，高分子吸水树脂原料未经过粉碎，粒径为230μm，基体组分与实施例1相同，在模具中控制密度基体密度为24kg/m³，回弹性，45％。

吸收性能测试：

1、样品

测试样品：实施例1-实施例5以及对比例1-2，均制成直径10cm的样品，样品质量均为20g。

2、测试方法

(1)测试液：添加蓝色色素的生理盐水。

(2)回渗量：参照《纸尿裤(片、垫)标准GB/T 28004-2011》中的回渗量测定的试验步骤测定；

(3)吸水量：参照《卫生巾(含卫生护垫)标准GB/T 8939-2018》中的吸水倍率测定的试验步骤测定；

(4)掉粉率：对样品水平方向及竖直方向分别对折4次后参照GBT 20810-2018卫生纸(含卫生纸原纸)中掉粉率测定的实验步骤测定；

3、吸收性能试验结果

从实施例1-5与对比例1-2来看，在本发明实施例的超细高分子聚氨酯芯体材料相比现有技术，在掉粉率大幅下降的同时吸水量有所提高，同时回渗量大幅下降。

进一步的，本发明还同时提供超细高分子聚氨酯芯体材料的应用，如被应用于一次性吸收用品中，所述的一次性吸收用品包括透液性顶层、不透液性底层以及位于所述透液性顶层和不透液性底层之间的吸收层，所述吸收层采用上述的超细高分子聚氨酯芯体材料。

以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims

1.一种微孔超细高分子聚氨酯芯体材料制备方法，包括：

S2：提供基体组分，并将基体组分及超细高分子吸水树脂制备成由聚氨酯构成的网络状骨架结构及带有分布于骨架之间相互连通的微孔的基体，颗粒状超细高分子吸水树脂结合在骨架上，且，超细高分子吸水树脂与基体的质量比为3-10％，且基体的密度为75-95kg/m³，孔隙率为30％-80％，回弹性为2-8％，所述的基体组分包括A料、B料、催化剂、稳定剂、发泡剂及链增长剂，其中A料、B料、催化剂、稳定剂、发泡剂、链增长剂的配比为：A料：30-50份，B料：50-70份，催化剂：0.2-0.8份，稳定剂：0.8-2份，发泡剂：1-2份，链增长剂：0.2-1份，且，A料为甲苯二异氰酸酯，B料为聚醚多元醇，在步骤S2中按预定步骤将基体组分制备成微孔超细高分子聚氨酯芯体材料，所述的预定步骤为：将B料、催化剂、稳定剂、发泡剂、链增长剂及超细高分子吸水树脂按配比加入混合室进行预混合，得到预混料；将A料注入混合室，对A料与预混料进行搅拌，得到混合料；将混合料输送到模具中进行发泡，得到微孔超细高分子聚氨酯芯体材料，所述的预混合的方式为搅拌，搅拌速度为3000-6000r/min，混合前各物质的温度均为23-25℃，搅拌时间1-10s，得到预混料；将A料注入混合室时采用高压注入，且注入压力为180-250bar；将混合料输送至模具时，通过管道输送，且管道中的流量为200-400kg/min。

2.如权利要求1所述的微孔超细高分子聚氨酯芯体材料制备方法，其特征在于，所述的高分子吸水树脂原料为聚丙烯酸钠颗粒，具有大于50g/g的盐水吸水量，粒径为200μm-500μm，催化剂为辛酸亚锡，稳定剂为有机硅油，发泡剂为水，链增长剂为三乙醇胺。

3.如权利要求1所述的微孔超细高分子聚氨酯芯体材料制备方法，其特征在于，所述的超细高分子吸水树脂包括两种不同粒径的高分子吸水树脂，其中之一的超细高分子吸水树脂的粒径小于等于50μm，其中之另一的超细高分子吸水树脂大于等于80μm，且，相对较小的粒径的超细高分子吸水树脂与相对较大粒径的超细高分子吸水树脂的质量比为7：3-9：1。

4.如权利要求3所述的微孔超细高分子聚氨酯芯体材料制备方法，其特征在于，相对较小粒径的超细高分子吸水树脂粒径为35-45μm，相对较大粒径的超细高分子吸水树脂的粒径为85-100μm。

5.如权利要求4所述的微孔超细高分子聚氨酯芯体材料制备方法，其特征在于，相对较小粒径的超细高分子吸水树脂粒径为45μm，相对较大粒径的超细高分子吸水树脂的粒径为95μm，且相对较小粒径超细高分子吸水树脂与相对较大粒径的超细高分子吸水树脂质量比为5:1。

6.一种微孔超细高分子聚氨酯芯体材料，其特征在于，利用如权利要求1-5中任一权利要求的微孔超细高分子聚氨酯芯体材料制备方法制备。

7.一种一次性吸收用品，其特征在于，所述的一次性吸收用品包括透液性顶层、不透液性底层以及位于所述透液性顶层和不透液性底层之间的吸收层，所述吸收层采用如权利要求1-5中任一权利要求所述的微孔超细高分子聚氨酯芯体材料制备方法制备的微孔超细高分子聚氨酯芯体材料。