CN111471142A - 一种改性聚合物多元醇及包含其的聚氨酯软泡 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及高分子材料技术领域，具体提供了一种改性聚合物多元醇及包含其的聚氨酯软泡，所述改性聚合物多元醇的制备方法为采用官能度为4‑8的小分子多元醇为起始剂，以环氧丙烷为聚合单体，在催化剂的作用下反应，得基础聚醚，将所得基础聚醚与苯乙烯和丙烯腈接枝共聚制得改性聚合物多元醇。将该种聚合物多元醇添加到聚氨酯软泡的其他原料中，最大限度地降低聚合反应过程中催化剂的用量，也大大降低填料的量甚至无需使用填料，降低聚氨酯软泡制备过程中或者存储过程中释放的气味，得到的聚氨酯泡沫具有显著提升的硬度、明显降低的VOC释放量和更高的安全性。

Description

一种改性聚合物多元醇及包含其的聚氨酯软泡
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，具体涉及一种改性聚合物多元醇及包含其的聚氨酯软泡。
背景技术
聚氨酯软质泡沫塑料，简称聚氨酯软泡，俗称海绵，是一种兼具优异的弹性和柔软性能的聚氨酯泡沫塑料，并且是聚氨酯材料领域中用量最大的一种。因其具有密度低、弹性好、吸音、保温、透气等性能广泛应用于汽车坐垫、头枕、地毯、床垫、沙发垫等垫材，工业和民用上也把软泡用作过滤材料、隔音材料、防震材料、装饰材料及包装材料等。
碳酸钙等填料因原料价格低廉且可改善软泡的硬度，被广泛应用于聚氨酯软泡制品中。但由于碳酸钙等填料中易残留一些具有放射性的物质，可能会伤害生产和使用此软泡的人员身心健康，同时也对企业的品牌形象造成一定的负面影响。因此，如何减少碳酸钙等填料的用量甚至不使用这些填料目前亟需解决的技术问题之一。
聚合物多元醇又称白聚醚聚合物多元醇是聚合物，聚醚分散体属有机填充聚醚多元醇，由于其可以提高聚氨酯软泡开孔率，改善透气、提高撕裂等性能，增强聚氨酯软泡硬度，给予软泡更高的支撑性能。正因为如此，聚合多元醇被大量用于聚氨酯软泡制品中，从而增加了生产成本，然而由于大量的聚合物多元醇被使用时会造成更多的VOC(常温下可挥发的有机物)释放，严重危害软泡生产者和使用者的身心健康。
例如，中国专利文献CN110283352A中提供了一种加入了碳酸钙和现有的聚合物多元醇2045B或3630制备的聚氨酯软泡，碳酸钙和聚合物多元醇2045B或3630的加入虽然在一定程度上提高了聚氨酯软泡硬度，但是提升幅度有限，还存在硬度较低的问题，此外，采用上述聚合物多元醇还需要加入大量的催化剂或者填料，而过量催化剂或者填料的引入均会导致制得的聚氨酯软泡的VOC的含量明显提升，进而使更多的VOC挥发，严重损害生产人员和消费者的身心健康。
因此，如何在提高聚氨酯软泡硬度的同时，降低聚氨酯软泡中VOC的释放，以改善对生产人员和消费者的身心健康的影响是当前亟需解决的技术问题。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中因追求较高的硬度而需要加入过量的催化剂或者填料而导致聚氨酯软泡VOC释放量过大的缺陷，从而提供一种改性聚合物多元醇及其制备方法。
为此，本发明提供如下技术方案：
本发明提供了一种改性聚合物多元醇的制备方法，采用官能度为4-8的小分子多元醇为起始剂，以环氧丙烷为聚合单体，并在催化剂的作用下反应，得到基础聚醚醚，将所述基础聚醚与苯乙烯和丙烯腈接枝共聚制得改性聚合物多元醇。
进一步地，所述官能度为4-8的小分子多元醇选自蔗糖、山梨醇、季戊四醇中的至少一种或至少一种与甘油的混合物。
优选地，所述起始剂为质量比为1:2-2:1的蔗糖与甘油。
进一步地，所述催化剂为碱性催化剂，优选地，所述碱性催化剂为二甲胺和/或氢氧化钾。
采用两种及以上的小分子多元醇的起始剂可以称为共起始剂。
进一步地，所述起始剂与所述环氧丙烷的质量比为1：1-4；所述苯乙烯与丙烯腈的质量比为1：1-3，所述苯乙烯与丙烯腈的加入量之和与所述基础聚醚的质量之比为50-90:100。
进一步地，所述改性聚合物多元醇的羟值为240-343mgKOH/g，粘度为7000-110000Pa·s/25℃；固含量为30-32％；含去离子水量为0.05-0.08wt％。
进一步地，以85.1重量份蔗糖与125.5重量份甘油为共起始剂，以782.1重量份环氧丙烷为聚合单体，并以6重量份二甲胺或KOH为催化剂，反应，得基础聚醚，取100重量份基础聚醚、40重量份苯乙烯和40重量份丙烯腈接枝共聚制得改性聚合物多元醇。
优选地，所述改性聚合物多元醇的羟值为245mgKOH/g，粘度为8000mPa·s/25℃，固含量为30％，含水量为0.08％
本发明还提供了一种改性聚合物多元醇，按照上述任一所述的制备方法制得。
本发明还提供了一种聚氨酯软泡，包括上述任一所述的制备方法所制得的改性聚合物多元醇。
进一步地，所述聚氨酯软泡包括如下重量份数的原料：
Figure BDA0002467967420000031
进一步地，包括70-80重量份的聚醚多元醇；所述聚醚多元醇的官能度为2-4，分子量为700-5000，羟值为35-240mgKOH/g，粘度为200-1500mPa·s/25℃。
本发明的聚醚多元醇可以市购，也可以自制，满足官能度为2-4，分子量为3000-6000，羟值为25-56mgKOH/g，粘度为200-1600mPa·s/25℃的条件的聚醚多元醇均可用于制备本发明的聚氨酯软泡，例如，聚醚多元醇3031K、聚醚多元醇3500M和聚醚多元醇VE7321，其中聚醚多元醇3031K是由佳化化学科技发展(上海)有限公司提供，分子量为3000，官能度为3，羟值为56mgKOH/g，粘度为400-700mPa·s/25℃。聚醚多元醇3500M，由佳化化学科技发展(上海)有限公司提供，分子量5000，官能度3，羟值35mgKOH/g，粘度900-1500mPa·s/25℃。聚醚多元醇VE7321，由佳化化学科技发展(上海)有限公司提供，分子量700，官能度3，羟值240mgKOH/g，粘度200-400mPa·s/25℃。
进一步地，所述表面活性剂为有机硅表面活性剂，所述有机硅表面活性剂可以采用单不限于迈图高新材料集团的L580、L5309J；赢创工业集团的B8002、B8738；中山市东峻化工有限公司H530、H5002；江苏奥斯佳材料科技股份有限公司的UF-5846、UF-1285。优选地，所述表面活性剂为L580、L5309J、UF-5846和UF-1285一种或两种。
进一步地，包括0.2-0.48重量份的胺类催化剂，所述胺类催化剂为叔胺催化剂；所述叔胺催化剂为三乙胺，N-甲基吗啉，N-乙基吗啉，N,N-二甲基苄胺，二(甲基氨基乙基)醚，三亚乙基二胺，二甲基烷基胺三亚乙基二胺中的一种或几种；优选为二(甲基氨基乙基)醚和/或三亚乙基二胺。
进一步地，所述的异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、改性二苯基甲烷二异氰酸酯、多亚甲基多苯基多异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯，异佛尔酮二异氰酸酯以及改性多亚甲基多苯基多异氰酸酯中的一种或几种。
所述的异氰酸酯可以但不局限于采用巴斯夫股份公司(BASF)提供的甲苯二异氰酸酯T80、万化化学集团股份有限公司提供的改性二异氰酸酯8019。
进一步地，还包括0-40份的填料，所述填料为碳酸钙、二氧化钛、氢氧化铝和三聚氰胺中的一种。
进一步地，还包括0-0.02份的有机金属催化剂，所述的有机金属催化剂为有机锡类化合物和/或有机铋类化合物，所述有机锡类化合物为二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、二乙酸二丁锡中的一种或多种，优选为辛酸亚锡和/或二月硅酸二丁基锡。
本发明还提供了一种所述的聚氨酯软泡的制备方法，包括如下步骤：
将聚醚多元醇、改性聚合物多元醇、有机硅表面活性剂、胺类催化剂和水按所述的重量份数混合，即得A组分；
按所述的重量份数称取异氰酸酯，即得B组分，将A组分和B组分分别预热，混合，发泡，固化，即得。
进一步地，所述预热的温度为22-25℃；所述发泡的时间为120-300s；所述固化的时间为24-36h；在A组分与B组分混合过程中，在转速为2000-3000rpm下搅拌5-10s。
本发明技术方案，具有如下优点：
1.本发明提供的改性聚合物多元醇的制备方法，采用官能度为4-8的小分子多元醇为起始剂，以环氧丙烷为聚合单体，在催化剂的作用下反应，得基础聚醚，所得基础聚醚与苯乙烯和丙烯腈接枝共聚制得改性聚合物多元醇，该种改性聚合物多元醇具有高反应活性和较低的VOC释放量，将该种聚合物多元醇添加到聚氨酯软泡的其他原料中，不仅可以直接减少VOC的释放，也可以通过最大限度地降低聚合反应过程中催化剂的用量和填料的用量，甚至无需使用填料，降低生产成本，也有效降低聚氨酯软泡制备过程中或者存储过程中释放的气味，得到的聚氨酯泡沫具有显著提升的硬度、明显降低的VOC释放量和更高的安全性，解决了现有添加碳酸钙等填料的聚氨酯软泡中易残留一些放射性物质的问题。
2.本发明提供的改性聚合物多元醇的制备方法，所述官能度为4-8的小分子多元醇选自蔗糖、山梨醇、季戊四醇中的至少一种或至少一种与甘油的混合物，制得的改性聚合物多元醇具有更高的反应活性和更低的VOC释放量，且以其为原料制得的聚氨酯软泡具有较高的硬度。
3.本发明提供的改性聚合物多元醇的制备方法，通过优先蔗糖与甘油为共起始剂制得的改性聚氨酯多元醇，尤其是控制所述蔗糖与甘油的质量比为1.2-2:1，能够达到更好的效果，不仅能够进一步地提升聚氨酯软泡的硬度，还能进一步降低的其VOC释放量。
4.本发明提供的改性聚合物多元醇的制备方法，通过控制起始剂或者共起始剂与所述环氧丙烷的质量比为1：1-4，能够在提高聚氨酯软泡硬度的同时，使改性聚合物多元醇处于合适的粘度和官能度，有利于于后期在聚氨酯软泡中的应用。
5.本发明提供的改进聚合物多元醇的制备方法，通过控制所述苯乙烯与丙烯腈的质量比为1：1-3，所述苯乙烯与丙烯腈的加入量与基础聚醚的质量之比为50-90：100，能够在提高聚氨酯软泡硬度的同时，使改性聚合物多元醇处于合适的粘度和官能度，有利于于后期在聚氨酯软泡中的应用。
具体实施方式
提供下述实施例是为了更好地进一步理解本发明，并不局限于所述最佳实施方式，不对本发明的内容和保护范围构成限制，任何人在本发明的启示下或是将本发明与其他现有技术的特征进行组合而得出的任何与本发明相同或相近似的产品，均落在本发明的保护范围之内。
实施例中未注明具体实验步骤或条件者，按照本领域内的文献所描述的常规实验步骤的操作或条件即可进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规试剂产品。下述实施例中，胺类催化剂A33采用赢创公司的胺类催化剂A33(DABCO33LV)，胺类催化剂A1采用赢创公司的胺类催化剂A1(DABCO BL11)，开孔剂C1510由佳化化学科技发展(上海)有限公司提供，有机锡类催化剂D19购自迈图高新材料集团，各实施例中的指数是指聚氨酯软泡配方中异氰酸酯的异氰酸酯基团与聚醚多元醇的羟基基团和改性聚合物多元醇的羟基基团之和的摩尔比。
实施例1
本实施例提供了一种改性聚合物多元醇及其制备方法，包括如下步骤：
将85.1kg蔗糖、125.5kg甘油加入密闭反应釜中，氮气置换掉反应釜中的空气，升温至115℃，添加782.1kg环氧丙烷和6kg二甲胺，控制反应釜压力为0.4MPa，在温度为110℃下发生聚合反应，反应时间为3h，降压，脱气1h，得到基础聚醚；将100kg所得基础聚醚、40kg苯乙烯、40kg丙烯腈、20kg偶氮二异丁腈和800kg异丙醇引入反应釜中，在120℃下反应20min，制得改性聚合物多元醇，该改性聚合物多元醇的羟值为245mgKOH/g，粘度为8000mPa·s/25℃，固含量为30％，含水量为0.08％。
本实施例还提供了一种聚氨酯软泡，其原料包括75g的聚醚多元醇3031K、25g本实施例的改性聚合物多元醇、0.8g有机硅表面活性剂L580、0.2g胺类催化剂A33、0.02g有机锡类催化剂D19、2.9g的去离子水和45.18g的甲苯二异氰酸酯T80；指数为102。
上述聚氨酯软泡的制备方法，包括如下步骤：
(1)将聚醚多元醇、改性聚合物多元醇、有机硅表面活性剂、胺类催化剂、有机锡类催化剂和去离子水按配方中的重量准确称取，在转速为2000r/min下搅拌1min，即得A组分，将A组分预热至23℃，备用；
(2)按配方中的重量称取甲苯二异氰酸酯T80，得到B组分，将B组分预热至23℃倒入A组分中，在转速为2500r/min下搅拌8s，得到A和B组分的混合物；
(3)将步骤(2)中混合物迅速倒入30cm×30cm×30cm的木箱内，在室温条件下固化48h即得聚氨酯软泡。
实施例2
本实施例还提供了一种聚氨酯软泡，其原料包括75g的聚醚多元醇3031K、25g的实施例1制得的改性聚合物多元醇、0.8g有机硅表面活性剂L580、0.2g胺类催化剂A33、0.02g有机锡类催化剂D19、2.9g的去离子水、20g碳酸钙和45.18g的甲苯二异氰酸酯T80；指数为102。
上述聚氨酯软泡的制备方法，包括如下步骤：
(1)将聚醚多元醇、改性聚合物多元醇、有机硅表面活性剂、胺类催化剂、有机锡类催化剂、去离子水和碳酸钙按配方中的重量准确称取，在转速为2000r/min下搅拌1min，即得A组分，将A组分预热至23℃，备用；
(2)按配方中的重量称取甲苯二异氰酸酯T80，得到B组分，将B组分预热至23℃倒入A组分中，在转速为2500r/min下搅拌8s，得到A和B组分的混合物；
(3)将步骤(2)中混合物迅速倒入30cm×30cm×30cm的木箱内，在室温条件下固化48h即得聚氨酯软泡。
实施例3
本实施例还提供了一种聚氨酯软泡，其原料包括75g的聚醚多元醇3031K、25g的实施例1制得的改性聚合物多元醇、0.8g有机硅表面活性剂L580、0.25g胺类催化剂A33、0.02g有机锡类催化剂D19、2.9g的去离子水、40g碳酸钙和45.18g的甲苯二异氰酸酯T80；指数为102。
上述聚氨酯软泡的制备方法，包括如下步骤：
(1)将聚醚多元醇、改性聚合物多元醇、有机硅表面活性剂、胺类催化剂、有机锡类催化剂、去离子水和碳酸钙按配方中的重量准确称取，在转速为2000r/min下搅拌1min，即得A组分，将A组分预热至23℃，备用；
(2)按配方中的重量称取甲苯二异氰酸酯T80，得到B组分，将B组分预热至23℃倒入A组分中，在转速为2500r/min下搅拌8s，得到A和B组分的混合物；
(3)将步骤(2)中混合物迅速倒入30cm×30cm×30cm的木箱内，在室温条件下固化48h即得聚氨酯软泡。
实施例4
本实施例还提供了一种聚氨酯软泡，其原料包括60g的聚醚多元醇3500M、15g的实施例1制得的改性聚合物多元醇、25g的聚醚多元醇VE7321、0.4g有机硅表面活性剂UF-5846、0.6g有机硅表面活性剂UF-1285、0.08g胺类催化剂A1、0.4g胺类催化剂A33、2.3g的去离子水、3.5g开孔剂C1510和63.99g的改性异氰酸酯8019；指数为85。
上述聚氨酯软泡的制备方法，包括如下步骤：
(1)将聚醚多元醇、改性聚合物多元醇、有机硅表面活性剂、胺类催化剂、去离子水和开孔剂按配方中的重量准确称取，在转速为2000r/min下搅拌1min，即得A组分，将A组分预热至23℃，备用；
(2)按配方中的重量称取改性异氰酸酯，得到B组分，将B组分预热至23℃倒入A组分中，在转速为2500r/min下搅拌8s，得到A和B组分的混合物；
(3)将步骤(2)中混合物迅速倒入30cm×30cm×30cm的木箱内，在室温条件下固化48h即得聚氨酯软泡。
实施例5
本实施例提供了一种改性聚合物多元醇及其制备方法，包括如下步骤：
将210.6kg季戊四醇加入密闭反应釜中，氮气置换掉反应釜中的空气，升温至115℃，添加782.1kg环氧丙烷和6kg二甲胺，控制反应釜压力为0.4MPa，在温度为110℃下发生聚合反应，反应时间为3h，降压，脱气1h，得到基础聚醚；将100kg基础聚醚、40kg苯乙烯、40kg丙烯腈、20kg偶氮二异丁腈和800kg异丙醇引入反应釜中，在120℃下反应20min，制得改性聚合物多元醇，该聚合物多元醇的羟值为280mgKOH/g，粘度为30000mPa·s/25℃，固含量为32％，含水量为0.08％。
本实施例还提供了一种聚氨酯软泡，其原料包括75g的聚醚多元醇3031K、25g本实施例的改性聚合物多元醇、0.8g有机硅表面活性剂L580、0.2g胺类催化剂A33、0.02g有机锡类催化剂D19、2.9g的去离子水和46.58g的甲苯二异氰酸酯T80；指数为102。
上述聚氨酯软泡的制备方法，包括如下步骤：
(1)将聚醚多元醇、改性聚合物多元醇、有机硅表面活性剂、胺类催化剂、有机锡类催化剂和去离子水按配方中的重量准确称取，在转速为2000r/min下搅拌1min，即得A组分，将A组分预热至23℃，备用；
(2)按配方中的重量称取甲苯二异氰酸酯T80，得到B组分，将B组分预热至23℃倒入A组分中，在转速为2500r/min下搅拌8s，得到A和B组分的混合物；
(3)将步骤(2)中混合物迅速倒入30cm×30cm×30cm的木箱内，在室温条件下固化48h即得聚氨酯软泡。
实施例6
本实施例提供了一种改性聚合物多元醇及其制备方法，包括如下步骤：
将85.1kg季戊四醇、125.5kg甘油加入密闭反应釜中，氮气置换掉反应釜中的空气，升温至115℃，添加782.1kg环氧丙烷和6kg二甲胺，控制反应釜压力为0.4MPa，在温度为110℃下发生聚合反应，反应时间为3h，降压，脱气1h，得到基础聚醚；将100kg所得基础聚醚、40kg苯乙烯、40kg丙烯腈、20kg偶氮二异丁腈和800kg异丙醇引入反应釜中，在120℃下反应20min，制得改性聚合物多元醇，该聚合物多元醇的羟值为262.2mgKOH/g，粘度为7000mPa·s/25℃，固含量为31％，含水量为0.08％。
本实施例还提供了一种聚氨酯软泡，其原料包括75g的聚醚多元醇3031K、25g本实施例的改性聚合物多元醇、0.8g有机硅表面活性剂L580、0.2g胺类催化剂A33、0.02g有机锡类催化剂D19、2.9g的去离子水和45.87g的甲苯二异氰酸酯T80；指数为102。上述聚氨酯软泡的制备方法，包括如下步骤：
(1)将聚醚多元醇、改性聚合物多元醇、有机硅表面活性剂、胺类催化剂、有机锡类催化剂和去离子水按配方中的重量准确称取，在转速为2000r/min下搅拌1min，即得A组分，将A组分预热至23℃，备用；
(2)按配方中的重量称取甲苯二异氰酸酯T80，得到B组分，将B组分预热至23℃倒入A组分中，在转速为2500r/min下搅拌8s，得到A和B组分的混合物；
(3)将步骤(2)中混合物迅速倒入30cm×30cm×30cm的木箱内，在室温条件下固化48h即得聚氨酯软泡。
实施例7
本实施例提供了一种改性聚合物多元醇及其制备方法，包括如下步骤：
将210.6kg山梨醇加入密闭反应釜中，氮气置换掉反应釜中的空气，升温至115℃，添加782.1kg环氧丙烷和6kg二甲胺，控制反应釜压力为0.4MPa，在温度为110℃下发生聚合反应，反应时间为3h，降压，脱气1h，得到基础聚醚；将100kg所得基础聚醚、40kg苯乙烯、40kg丙烯腈、20kg偶氮二异丁腈和800kg异丙醇引入反应釜中，在120℃下反应20min，制得改性聚合物多元醇，该聚合物多元醇的羟值为343mgKOH/g，粘度为38000mPa·s/25℃，固含量为32％，含水量为0.08％。
本实施例还提供了一种聚氨酯软泡，其原料包括75g的聚醚多元醇3031K、25g本实施例的改性聚合物多元醇、0.8g有机硅表面活性剂L580、0.2g胺类催化剂A33、0.02g有机锡类催化剂D19、2.9g的去离子水和49.08g的甲苯二异氰酸酯T80；指数为102。上述聚氨酯软泡的制备方法，包括如下步骤：
(1)将聚醚多元醇、改性聚合物多元醇、有机硅表面活性剂、胺类催化剂、有机锡类催化剂和去离子水按配方中的重量准确称取，在转速为2000r/min下搅拌1min，即得A组分，将A组分预热至23℃，备用；
(2)按配方中的重量称取甲苯二异氰酸酯T80，得到B组分，将B组分预热至23℃倒入A组分中，在转速为2500r/min下搅拌8s，得到A和B组分的混合物；
(3)将步骤(2)中混合物迅速倒入30cm×30cm×30cm的木箱内，在室温条件下固化48h即得聚氨酯软泡。
实施例8
本实施例提供了一种改性聚合物多元醇及其制备方法，包括如下步骤：
将85.1kg山梨醇、125.5kg甘油加入密闭反应釜中，氮气置换掉反应釜中的空气，升温至115℃，添加782.1kg环氧丙烷和6kg二甲胺，控制反应釜压力为0.4MPa，在温度为110℃下发生聚合反应，反应时间为3h，降压，脱气1h，得到基础聚醚；将100kg所得基础聚醚、40kg苯乙烯、40kg丙烯腈、20kg偶氮二异丁腈和800kg异丙醇引入反应釜中，在120℃下反应20min，制得改性聚合物多元醇，该聚合物多元醇的羟值为301mgKOH/g，粘度为10000mPa·s/25℃，固含量为31％，含水量为0.08％。
本实施例还提供了一种聚氨酯软泡，其原料包括75g的聚醚多元醇3031K、25g本实施例的改性聚合物多元醇、0.8g有机硅表面活性剂L580、0.2g胺类催化剂A33、0.02g有机锡类催化剂D19、2.9g的去离子水和47.41g的甲苯二异氰酸酯T80；指数为102。上述聚氨酯软泡的制备方法，包括如下步骤：
(1)将聚醚多元醇、改性聚合物多元醇、有机硅表面活性剂、胺类催化剂、有机锡类催化剂和去离子水按配方中的重量准确称取，在转速为2000r/min下搅拌1min，即得A组分，将A组分预热至23℃，备用；
(2)按配方中的重量称取甲苯二异氰酸酯T80，得到B组分，将B组分预热至23℃倒入A组分中，在转速为2500r/min下搅拌8s，得到A和B组分的混合物；
(3)将步骤(2)中混合物迅速倒入30cm×30cm×30cm的木箱内，在室温条件下固化48h即得聚氨酯软泡。
实施例9
本实施例提供了一种改性聚合物多元醇及其制备方法，包括如下步骤：
将85.1kg甘油、125.5kg蔗糖加入密闭反应釜中，氮气置换掉反应釜中的空气，升温至120℃，添加210.6kg环氧丙烷和5kg质量百分数为50％的KOH的水溶液，控制反应釜压力为0.4MPa，在温度为110℃下发生聚合反应，反应时间为3.5h，降压，脱气2h，得到基础聚醚；将100kg所得基础聚醚、35kg苯乙烯、15kg丙烯腈、40kg偶氮二异丁腈和1000kg异丙醇引入反应釜中，在120℃下反应20min，制得改性聚合物多元醇，该改性聚合物多元醇的羟值为240mgKOH/g，粘度为8600mPa·s/25℃，固含量为31％，含水量为0.08％。
本实施例还提供了一种聚氨酯软泡，其原料包括100g的聚醚多元醇3031K、10g的改性聚合物多元醇、1.6g有机硅表面活性剂L580、0.2g胺类催化剂A33、4.0g的去离子水和52.39g的甲苯二异氰酸酯T80；指数为102。
上述聚氨酯软泡的制备方法，包括如下步骤：
(1)将聚醚多元醇、改性聚合物多元醇、有机硅表面活性剂、胺类催化剂、有机锡类催化剂和去离子水按配方中的重量准确称取，在转速为3000r/min下搅拌5min，即得A组分，将A组分预热至25℃，备用；
(2)按配方中的重量称取甲苯二异氰酸酯T80，得到B组分，将B组分预热至23℃倒入A组分中，在转速为3000r/min下搅拌5s，得到A和B组分的混合物；
(3)将步骤(2)中混合物迅速倒入30cm×30cm×30cm的木箱内，在室温条件下固化48h即得聚氨酯软泡。
对比例1
本对比例提供了一种聚合物多元醇及其制备方法，包括如下步骤：
将210.6g甘油加入密闭反应釜中，氮气置换掉反应釜中的空气，升温至115℃，添加782.1g环氧丙烷和6g二甲胺，控制反应釜压力为0.4MPa，在温度为110℃下发生聚合反应，反应时间为3h，降压，脱气1h，得到基础聚醚；将100g所得基础聚醚、40g苯乙烯、40g丙烯腈、20g偶氮二异丁腈和800g异丙醇引入反应釜中，在120℃下反应20min，制得聚合物多元醇，该聚合物多元醇的羟值为256mgKOH/g，粘度为7000mPa·s/25℃，固含量为32％，含水量为0.08％。
本对比例还提供了一种聚氨酯软泡，其原料包括75g的聚醚多元醇3031K、25g的对比例1制得的聚合物多元醇、0.8g有机硅表面活性剂L580、0.2g胺类催化剂A33、0.02g有机锡类催化剂D19、2.9g的去离子水和45.62g的甲苯二异氰酸酯T80；指数为102。上述聚氨酯软泡的制备方法，包括如下步骤：
(1)将聚醚多元醇、聚合物多元醇、有机硅表面活性剂、胺类催化剂、有机锡类催化剂和去离子水按配方中的重量准确称取，在转速为2000r/min下搅拌1min，即得A组分，将A组分预热至23℃，备用；
(2)按配方中的重量称取甲苯二异氰酸酯T80，得到B组分，将B组分预热至23℃倒入A组分中，在转速为2500r/min下搅拌8s，得到A和B组分的混合物；
(3)将步骤(2)中混合物迅速倒入30cm×30cm×30cm的木箱内，在室温条件下固化48h即得聚氨酯软泡。
对比例2
本对比例还提供了一种聚氨酯软泡，其原料包括75g的聚醚多元醇3031K、25g的对比例1制得的聚合物多元醇、0.8g有机硅表面活性剂L580、0.2g胺类催化剂A33、0.2g有机锡类催化剂D19、2.9g的去离子水、20g碳酸钙和45.62g的甲苯二异氰酸酯T80；指数为102。
上述聚氨酯软泡的制备方法，包括如下步骤：
(1)将聚醚多元醇、聚合物多元醇、有机硅表面活性剂、胺类催化剂、有机锡类催化剂、去离子水和碳酸钙按配方中的重量准确称取，在转速为2000r/min下搅拌1min，即得A组分，将A组分预热至23℃，备用；
(2)按配方中的重量称取甲苯二异氰酸酯T80，得到B组分，将B组分预热至23℃倒入A组分中，在转速为2500r/min下搅拌8s，得到A和B组分的混合物；
(3)将步骤(2)中混合物迅速倒入30cm×30cm×30cm的木箱内，在室温条件下固化48h即得聚氨酯软泡。
对比例3
本对比例还提供了一种聚氨酯软泡，其原料包括75g的聚醚多元醇3031K、25g的对比例1制得的聚合物多元醇、0.8g有机硅表面活性剂L580、0.25g胺类催化剂A33、0.2g有机锡类催化剂D19、2.9g的去离子水、40g碳酸钙和45.62g的甲苯二异氰酸酯T80；指数为102。
上述聚氨酯软泡的制备方法，包括如下步骤：
(1)将聚醚多元醇、聚合物多元醇、有机硅表面活性剂、胺类催化剂、有机锡类催化剂、去离子水和碳酸钙按配方中的重量准确称取，在转速为2000r/min下搅拌1min，即得A组分，将A组分预热至23℃，备用；
(2)按配方中的重量称取甲苯二异氰酸酯T80，得到B组分，将B组分预热至23℃倒入A组分中，在转速为2500r/min下搅拌8s，得到A和B组分的混合物；
(3)将步骤(2)中混合物迅速倒入30cm×30cm×30cm的木箱内，在室温条件下固化48h即得聚氨酯软泡。
对比例4
本对比例还提供了一种聚氨酯软泡，其原料包括60g的聚醚多元醇3500M、15g的对比例1制得的聚合物多元醇、25g的聚醚多元醇VE7321、0.4g有机硅表面活性剂UF-5846、0.6g有机硅表面活性剂UF-1285、0.08g胺类催化剂A1、0.4g胺类催化剂A33、2.3g的去离子水、3.5g开孔剂C1510和64.31g的改性异氰酸酯8019；指数为85。
上述聚氨酯软泡的制备方法，包括如下步骤：
(1)将聚醚多元醇、聚合物多元醇、有机硅表面活性剂、胺类催化剂、去离子水和开孔剂按配方中的重量准确称取，在转速为2000r/min下搅拌1min，即得A组分，将A组分预热至23℃，备用；
(2)按配方中的重量称取改性异氰酸酯，得到B组分，将B组分预热至23℃倒入A组分中，在转速为2500r/min下搅拌8s，得到A和B组分的混合物；
(3)将步骤(2)中混合物迅速倒入30cm×30cm×30cm的木箱内，在室温条件下固化48h即得聚氨酯软泡。
实验例1
将上述实施例和对比例中得到的聚氨酯软泡裁切成标准样条，然后进行物理力学性能测试。标准样条的制备方法和测试方法采用国标GB/T 10802-2006《通用软质聚醚型聚氨酯泡沫塑料》及其所引用的测试标准进行，测试结果如下表1所示：
表1 实施例1-9和对比例1-4制得的聚氨酯软泡的性能测试结果
Figure BDA0002467967420000171
实施例4和对比例4属于聚氨酯慢回弹软泡，其余实施例和对比例制备的聚氨酯软泡均属于普通软泡。从表1中可以看出，相比于对比例1，本发明的实施例1-3和实施例5-9制得的聚氨酯软泡的压缩硬度和表面硬度均有明显提升；相比于对比例4，本发明的实施例4的聚氨酯慢回弹软泡的压缩硬度和表面硬度也有显著提升。而且相比于对比例2-3，本发明实施例1、实施例5、实施例6-9在不添加碳酸钙且减少了催化剂用量的情况下制得的聚氨酯软泡的压缩硬度和表面硬度也优于对比例中的聚合物多元醇添加较多量的碳酸钙软泡，说明本发明改性聚合物多元醇可以在提高硬度的同时降低催化剂和填料的量，甚至无需使用填料，本发明改性聚合物多元醇的使用，解决了现有加粉软泡中易残留一些放射性物质的问题，制备软泡可以减少填料和催化剂的使用，可使软泡气味降低，同时也降低了生产成本。
此外，从表1可以看出，相比于实施例5、6和8制得的聚氨酯软泡的硬度，本发明实施例1-3和9的聚氨酯软泡具有进一步提升的硬度，而且相比于实施例5和7，本发明实施例1-3和9也具有较低的粘度，综合性能最好。而实施例5和7的粘度较大，需要较高的温度进行融化，给生产操作和使用带来极为不利影响，降低生产效率，而且聚氨酯软泡还容易收缩。
实验例2
参照Q/FC-CD05-001-2013标准检测上述实施例和对比例中得到的聚氨酯软泡的VOC气体(苯、甲苯、乙苯、二甲苯、苯乙烯、甲醛、乙醛、丙烯醛)的释放量。参照VDA276标准检测上述实施例和对比例中得到的聚氨酯软泡的气味测试。
表2 实施例1-9和对比例1-4制得的聚氨酯软泡VOC释放量和气味测试结果
Figure BDA0002467967420000181
Figure BDA0002467967420000191
从上表可以看出，相对于对比例1-4，本发明实施例1-9制得的聚氨酯软泡能够明显降低VOC释放，提高安全性，降低空气污染。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (11)

1.一种改性聚合物多元醇的制备方法，其特征在于，采用官能度为4-8的小分子多元醇为起始剂，以环氧丙烷为聚合单体，在催化剂的作用下反应，得基础聚醚，将所得基础聚醚与苯乙烯和丙烯腈接枝共聚制得改性聚合物多元醇。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述官能度为4-8的小分子多元醇选自蔗糖、山梨醇、季戊四醇中的至少一种或至少一种与甘油的混合物。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述起始剂为质量比为1:2-2:1的蔗糖与甘油。
4.根据权利要求1-3中任一所述的制备方法，其特征在于，所述催化剂为二甲胺和/或氢氧化钾；所述起始剂与所述环氧丙烷的质量比为1：1-4；所述苯乙烯与丙烯腈的质量比为1：1-3，所述苯乙烯与丙烯腈的加入量与基础聚醚的质量之比为50-90：100。
5.根据权利要求1-4中任一所述的制备方法，其特征在于，以85.1重量份蔗糖与125.5重量份甘油为共起始剂，以782.1重量份环氧丙烷为聚合单体，并以6重量份二甲胺或KOH为催化剂，反应，得基础聚醚，取100重量份基础聚醚、40重量份苯乙烯和40重量份丙烯腈接枝共聚制得改性聚合物多元醇。
6.一种改性聚合物多元醇，其特征在于，按照权利要求1-5中任一所述的制备方法制得。
7.一种聚氨酯软泡，其特征在于，包括权利要求1-5中任一所述的制备方法所制得的改性聚合物多元醇。
8.根据权利要求7所述的聚氨酯软泡，其特征在于，其包括如下重量份数的原料：
Figure FDA0002467967410000021
9.根据权利要求8所述的聚氨酯软泡，其特征在于，所述聚醚多元醇的官能度为2-4，分子量为700-5000，羟值为35-240mgKOH/g，粘度为200-1500mPa·s/25℃；所述异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、改性二苯基甲烷二异氰酸酯、多亚甲基多苯基多异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯，异佛尔酮二异氰酸酯和改性多亚甲基多苯基多异氰酸酯中的一种或几种；
还包括0.2-0.48重量份的胺类催化剂，所述胺类催化剂为叔胺催化剂；所述叔胺催化剂为三乙胺，N-甲基吗啉，N-乙基吗啉，N,N-二甲基苄胺，二(甲基氨基乙基)醚，三亚乙基二胺，二甲基烷基胺三亚乙基二胺中的一种或几种；优选地，所述胺类催化剂为二(甲基氨基乙基)醚和/或三亚乙基二胺；还包括0-40份的填料，所述填料为碳酸钙、硅酸镁、硅酸铝、二氧化钛、氢氧化铝和三聚氰胺中的一种；还包括0-0.02份的有机金属催化剂，所述有机金属催化剂为有机锡类化合物和/或有机铋类化合物，所述有机锡类化合物为二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、二乙酸二丁锡中的一种或多种，优选为辛酸亚锡和/或二月硅酸二丁基锡。
10.一种权利要求8或9所述的聚氨酯软泡的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将聚醚多元醇、所述改性聚合物多元醇、有机硅表面活性剂、胺类催化剂和水按所述的重量份数混合，即得A组分；
按所述重量份数称取异氰酸酯，即得B组分，将A组分与B组分预热，混合，发泡，固化，即得。
11.根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于，所述预热的温度为22-25℃；所述发泡的时间为120-300s，固化的时间为24-36h；
在A组分与B组分混合过程中，在转速为2000-3000rpm下搅拌5-10s。
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Denomination of invention: A modified polymer polyol and polyurethane soft foam containing it

Effective date of registration: 20231227

Granted publication date: 20230616

Pledgee: Shanghai Jinshan Petrochemical sub branch of China Construction Bank Co.,Ltd.

Pledgor: SHANGHAI FUJIA FINE CHEMICAL Co.,Ltd.

Registration number: Y2023980074598

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