CN112062927B - 一种聚氨酯软质泡沫塑料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种聚氨酯软质泡沫塑料及其制备方法，所述的聚氨酯软质泡沫塑料是以第一组分和第二组分为原料制成；其中，所述的第一组分包括下质量份数的原料：植物油多元醇100份，发泡剂10‑15份，催化剂1‑5份，交联剂0.5‑2份；其中，所述的第二组分为异氰酸酯；其中，所述的第一组分与第二组份的质量比为1:0.4‑1:1。本发明使用了组合植物多元醇，以及以1‑甲基‑3‑丁基咪唑三氟乙酸盐离子液体作为催化剂，所制得的聚氨酯软质泡沫塑料具有硬度低、高回弹性、承载性强、透气性好的性能。

Description

一种聚氨酯软质泡沫塑料及其制备方法
技术领域
本发明涉及聚氨酯软质泡沫塑料技术领域，具体涉及一种聚氨酯软质泡沫塑料及其制备方法。
背景技术
聚氨酯软质泡沫塑料，简称聚氨酯软泡。聚氨酯软泡系列产品主要包括块状海绵、高回弹泡沫、自结皮泡沫、慢回弹泡沫、微孔泡沫以及半硬质吸能泡沫等。这类泡沫仍占聚氨酯产品总量的50％左右。应用面日渐扩大的一个大品种，它涉及到国民经济的各个领域：家电、汽车、家装、家具、火车、轮船、航天等诸多领域。主要用于家具垫材、床垫、枕头、交通工具座椅坐垫等垫材，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、包装材料及隔热材料等。
记忆枕头、记忆床垫是近年来家用寝具中一类较为新颖和备受追捧的产品。大多是由天然乳胶制成，具有泡沫表面柔软爽滑舒适、泡沫高回弹性高、承载力好等特点，但是由于部分乳胶中的蛋白对人体有致敏性，限制了其发展。
聚氨酯软质泡沫塑料可以在一定程度上替代天然乳胶产品，但要达到天然乳胶制品的优点，需要解决聚氨酯软泡的硬度、回弹性、透气性等问题。
发明内容
发明目的：本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种聚氨酯软质泡沫塑料，以改善聚氨酯软质泡沫塑料的硬度、回弹性、承载性、透气性的问题，得到各方面性能更好的记忆枕头和记忆床垫。
本发明还要解决的技术问题是提供上述聚氨酯软质泡沫塑料的制备方法。
为了解决上述第一个技术问题，本发明公开了一种以第一组分和第二组分为原料制成的聚氨酯软质泡沫塑料。
其中，所述的第一组分是包括以下质量份数的原料：
Figure BDA0002691533080000011
Figure BDA0002691533080000021
其中，所述的第二组分为异氰酸酯。
其中，所述的第一组分与第二组份的质量比为1:0.4-1:1，优选为1:0.7。
其中，所述的植物油多元醇为第一植物油多元醇、第二植物油多元醇和第三植物油多元醇的组合物；其中，所述的第一植物油多元醇的羟值为145-160mg KOH/g，所述的第二植物油多元醇的羟值为120-140mg KOH/g，所述的第三植物油多元醇的羟值为40-60mgKOH/g。
其中，所述的植物油多元醇来源于芝麻油、花生油、大豆油、棉花籽油等，不同来源对泡沫塑料影响不大，可以通过配方在范围内微调后达到类似的泡沫效果。
其中，所述的第一植物油多元醇、第二植物油多元醇和第三植物油多元醇分别占植物油多元醇总量的70-85wt％，10-20wt％和5-10wt％；优选为80wt％，13wt％和7wt％。
其中，所述的发泡剂为水与物理发泡剂二氯甲烷的混合物，水与二氯甲烷的质量比为2:8；优选地，所述的第一组分中发泡剂的质量份数为12份。
其中，所述的催化剂为式Ⅰ所示的1-甲基-3-丁基咪唑三氟乙酸盐离子液体；
Figure BDA0002691533080000022
优选地，所述的第一组分中催化剂的质量份数为2份。
其中，所述的交联剂为2,2-二羟甲基丁醇、甘油和三乙醇胺中的任意一种或多种组合；优选为2,2-二羟甲基丁醇；优选地，所述的第一组分中交联剂的质量份数为1.5份。
其中，所述的异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯(TDI)和二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)中的任意一种或两种组合；优选为2,4-甲苯二异氰酸酯和2,6-甲苯二异氰酸酯的混合物，质量比为80:20。
为解决上述第二个技术问题，本发明公开了上述聚氨酯软质泡沫塑料的制备方法，包括如下步骤：
(1)按照配方比称取第一组分均匀混合，于20-25℃下，用高速分散机搅拌分散；
(2)将第二组分保持温度为20-25℃；
(3)将步骤(1)和步骤(2)所得物料混合泵入到水平发泡机的混合头中，混合搅拌，连续喷入到模具中发泡，经过120s发泡成型，在室温下熟化8h后得到聚氨酯软质泡沫塑料。
步骤(1)中，所述的搅拌分散为于900-1000r/min搅拌10min。
步骤(3)中，所述的搅拌混合为4000-5000r/min搅拌5s。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下优势：
(1)本发明方法工艺简单，易操作。
(2)本产品使用了植物油多元醇组合，避免了使用石化类产品，既可综合利用、降低成本，又可以生物降解、绿色环保。
(3)本发明使用了组合植物多元醇，以及以1-甲基-3-丁基咪唑三氟乙酸盐离子液体作为催化剂，由于其环境友好的特点以及独特的物理化学性质，作为新型的催化剂和绿色溶剂应用于各个领域。该催化剂的催化活性更高，用量更少，更经济环保；而且具有很好的溶解性能，使物料可以很好的混溶在一起，制得的聚氨酯软质泡沫塑料具有硬度低、高回弹性、承载性强、透气性好的性能。
具体实施方式
根据下述实施例，可以更好地理解本发明。然而，本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的内容仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发明。
各原料的用量“份”为“重量份”。
以下实施例中，所用的催化剂为式Ⅰ所示的1-甲基-3-丁基咪唑三氟乙酸盐离子液体；
Figure BDA0002691533080000031
实施例1
植物油多元醇(来源于花生油)组分包括80份第一植物油多元醇(羟值为145mgKOH/g)，13份第二植物油多元醇(羟值为120mg KOH/g)，7份第三植物油多元醇(羟值为60mgKOH/g)。
第一组分包括：植物油多元醇100份，水2.4份，二氯甲烷9.6份，1-甲基-3-丁基咪唑三氟乙酸盐离子液体2份，2,2-二羟甲基丁醇1.5份。
第二组分为TDI80/20(2,4-甲苯二异氰酸酯：2,6-甲苯二异氰酸酯＝80:20)。
聚氨酯软质泡沫塑料的制备方法为：
(1)将第一组分中所有物质按所述重量比混合均匀，保持温度在25℃，用高速分散机，转速为1000r/min，搅拌10min；
(2)将第二组分保持温度在25℃；
(3)将步骤(1)和步骤(2)所得物料按照质量比为1:0.7混合泵入到水平发泡机的混合头中，混合搅拌5s，搅拌速度控制在5000r/min，连续喷入到模具中发泡，经过120s发泡成型，在室温下熟化8h后得到聚氨酯软质泡沫塑料。
实施例2
植物油多元醇(来源于芝麻油)组分包括70份第一植物油多元醇(羟值为150mgKOH/g)，20份第二植物油多元醇(羟值为140mg KOH/g)，10份第三植物油多元醇(羟值为40mg KOH/g)。
第一组分包括：植物油多元醇100份，水2份，二氯甲烷8份，1-甲基-3-丁基咪唑三氟乙酸盐离子液体1份，2,2-二羟甲基丁醇0.5份。
第二组分为甲苯二异氰酸酯(TDI)：二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)＝6:4。
聚氨酯软质泡沫塑料的制备方法为：
(1)将第一组分中所有物质按所述重量比混合均匀，保持温度在20℃，用高速分散机，转速为900r/min，搅拌10min；
(2)将第二组分保持温度在20℃；
(3)将步骤(1)和步骤(2)所得物料按照质量比为1:0.4混合泵入到水平发泡机的混合头中，混合搅拌5s，搅拌速度控制在4000r/min，连续喷入到模具中发泡，经过120s发泡成型，在室温下熟化8h后得到聚氨酯软质泡沫塑料。
实施例3
植物油多元醇(来源于大豆油)组分包括85份第一植物油多元醇(羟值为150mgKOH/g)，10份第二植物油多元醇(羟值为130mg KOH/g)，5份第三植物油多元醇(羟值为50mgKOH/g)。
第一组分包括：植物油多元醇100份，水3份，二氯甲烷12份，1-甲基-3-丁基咪唑三氟乙酸盐离子液体3份，2,2-二羟甲基丁醇2份。
第二组分为甲苯二异氰酸酯(TDI)。
聚氨酯软质泡沫塑料的制备方法为：
(1)将第一组分中所有物质按所述重量比混合均匀，保持温度在23℃，用高速分散机，转速为950r/min，搅拌10min；
(2)将第二组分保持温度在23℃；
(3)将步骤(1)和步骤(2)所得物料按照质量比为1:1混合泵入到水平发泡机的混合头中，混合搅拌5s，搅拌速度控制在4500r/min，连续喷入到模具中发泡，经过120s发泡成型，在室温下熟化8h后得到聚氨酯软质泡沫塑料。
实施例4
植物油多元醇(来源于棉花籽油)组分包括73份第一植物油多元醇(羟值为160mgKOH/g)，17份第二植物油多元醇(羟值为135mg KOH/g)，10份第三植物油多元醇(羟值为55mg KOH/g)。
第一组分包括：植物油多元醇100份，水2.2份，二氯甲烷8.8份，1-甲基-3-丁基咪唑三氟乙酸盐离子液体4份，2,2-二羟甲基丁醇1.2份。
第二组分为二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)。
聚氨酯软质泡沫塑料的制备方法为：
(1)将第一组分中所有物质按所述重量比混合均匀，保持温度在25℃，用高速分散机，转速为1000r/min，搅拌10min；
(2)将第二组分保持温度在25℃；
(3)将步骤(1)和步骤(2)所得物料按照质量比为1:0.8混合泵入到水平发泡机的混合头中，混合搅拌5s，搅拌速度控制在5000r/min，连续喷入到模具中发泡，经过120s发泡成型，在室温下熟化8h后得到聚氨酯软质泡沫塑料。
实施例5
植物油多元醇(来源于花生油)组分包括78份第一植物油多元醇(羟值为150mgKOH/g)，17份第二植物油多元醇(羟值为130mg KOH/g)，5份第三植物油多元醇(羟值为50mgKOH/g)。
第一组分包括：植物油多元醇100份，水2.6份，二氯甲烷10.4份，1-甲基-3-丁基咪唑三氟乙酸盐离子液体5份，2,2-二羟甲基丁醇1.3份。
第二组分为TDI65/35(2,4-甲苯二异氰酸酯：2,6-甲苯二异氰酸酯＝65:35)。
聚氨酯软质泡沫塑料的制备方法为：
(1)将第一组分中所有物质按所述重量比混合均匀，保持温度在25℃，用高速分散机，转速为1000r/min，搅拌10min；
(2)将第二组分保持温度在25℃；
(3)将步骤(1)和步骤(2)所得物料按照质量比为1:0.7混合泵入到水平发泡机的混合头中，混合搅拌5s，搅拌速度控制在5000r/min，连续喷入到模具中发泡，经过120s发泡成型，在室温下熟化8h后得到聚氨酯软质泡沫塑料。
对比例1：
植物油多元醇(来源于花生油)组分包括80份第一植物油多元醇(羟值为145mgKOH/g)，13份第二植物油多元醇(羟值为120mg KOH/g)，7份第三植物油多元醇(羟值为60mgKOH/g)。
第一组分包括：植物油多元醇100份，水2.4份，二氯甲烷9.6份，三乙胺2份，2,2-二羟甲基丁醇1.5份。
第二组分为TDI80/20(2,4-甲苯二异氰酸酯：2,6-甲苯二异氰酸酯＝80:20)。
聚氨酯软质泡沫塑料的制备方法为：
(1)将第一组分中所有物质按所述重量比混合均匀，保持温度在25℃，用高速分散机，转速为1000r/min，搅拌10min；
(2)将第二组分保持温度在25℃；
(3)将步骤(1)和步骤(2)所得物料按照质量比为1:0.7混合泵入到水平发泡机的混合头中，混合搅拌5s，搅拌速度控制在5000r/min，连续喷入到模具中发泡，经过120s发泡成型，在室温下熟化8h后得到聚氨酯软质泡沫塑料。
该对比例把催化剂改为了常用的叔胺类催化剂三乙胺，在混合过程中，出现分层现象，不如使用1-甲基-3-丁基咪唑三氟乙酸盐离子液体作为催化剂时物料的混合性好。
对比例2：
植物油多元醇(来源于花生油)组分包括80份第一植物油多元醇(羟值为145mgKOH/g)，20份第二植物油多元醇(羟值为120mg KOH/g)。
第一组分包括：植物油多元醇100份，水2.4份，二氯甲烷9.6份，1-甲基-3-丁基咪唑三氟乙酸盐离子液体2份，2,2-二羟甲基丁醇1.5份。
第二组分为TDI80/20(2,4-甲苯二异氰酸酯：2,6-甲苯二异氰酸酯＝80:20)。
聚氨酯软质泡沫塑料的制备方法为：
(1)将第一组分中所有物质按所述重量比混合均匀，保持温度在25℃，用高速分散机，转速为1000r/min，搅拌10min；
(2)将第二组分保持温度在25℃；
(3)将步骤(1)和步骤(2)所得物料按照质量比为1:0.7混合泵入到水平发泡机的混合头中，混合搅拌5s，搅拌速度控制在5000r/min，连续喷入到模具中发泡，经过120s发泡成型，在室温下熟化8h后得到聚氨酯软质泡沫塑料。
对比例3：
植物油多元醇(来源于花生油)为100份第一植物油多元醇(羟值为145mg KOH/g)。
第一组分包括：植物油多元醇100份，水2.4份，二氯甲烷9.6份，1-甲基-3-丁基咪唑三氟乙酸盐离子液体2份，2,2-二羟甲基丁醇1.5份。
第二组分为TDI80/20(2,4-甲苯二异氰酸酯：2,6-甲苯二异氰酸酯＝80:20)。
聚氨酯软质泡沫塑料的制备方法为：
(1)将第一组分中所有物质按所述重量比混合均匀，保持温度在25℃，用高速分散机，转速为1000r/min，搅拌10min；
(2)将第二组分保持温度在25℃；
(3)将步骤(1)和步骤(2)所得物料按照质量比为1:0.7混合泵入到水平发泡机的混合头中，混合搅拌5s，搅拌速度控制在5000r/min，连续喷入到模具中发泡，经过120s发泡成型，在室温下熟化8h后得到聚氨酯软质泡沫塑料。
对比例4：
植物油多元醇(来源于花生油)组分包括80份第一植物油多元醇(羟值为25mgKOH/g)，13份第二植物油多元醇(羟值为52mg KOH/g)，7份第三植物油多元醇(羟值为50mgKOH/g)。
第一组分包括：植物油多元醇100份，水2.4份，二氯甲烷9.6份，1-甲基-3-丁基咪唑三氟乙酸盐离子液体2份，2,2-二羟甲基丁醇1.5份。
第二组分为TDI80/20(2,4-甲苯二异氰酸酯：2,6-甲苯二异氰酸酯＝80:20)。
聚氨酯软质泡沫塑料的制备方法为：
(1)将第一组分中所有物质按所述重量比混合均匀，保持温度在25℃，用高速分散机，转速为1000r/min，搅拌10min；
(2)将第二组分保持温度在25℃；
(3)将步骤(1)和步骤(2)所得物料按照质量比为1:0.7混合泵入到水平发泡机的混合头中，混合搅拌5s，搅拌速度控制在5000r/min，连续喷入到模具中发泡，经过120s发泡成型，在室温下熟化8h后得到聚氨酯软质泡沫塑料。
根据GB/T 6343-2009测定软质泡沫的密度；
根据GB/T 2411-1980测定软质泡沫的邵氏硬度；
根据GB/T 6669-2008测定软质泡沫的回弹性；
根据GB/T 6344-2008测定软质泡沫的拉伸强度；
根据GB/T 6344-2008测定软质泡沫的断裂伸长率；
根据GB/T 10808-2006测定软质泡沫的撕裂强度。
表1给出了根据本发明实施例的组合获取的聚氨酯软质泡沫塑料的性能指标，与现有技术的聚氨酯软质泡沫塑料相比，本发明的聚氨酯软质泡沫塑料具有硬度低、高回弹、承载性强、透气性好等优点，适合用作记忆枕头和记忆床垫。
表1聚氨酯发泡材料的性能指标
Figure BDA0002691533080000091
本发明提供了一种聚氨酯软质泡沫塑料及其制备方法的思路及方法，具体实现该技术方案的方法和途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，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。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。

Claims (7)

1.一种聚氨酯软质泡沫塑料，其特征在于，以第一组分和第二组分为原料制成；
其中，所述的第一组分包括下质量份数的原料：
植物油多元醇 100份，
发泡剂 10-15份，
催化剂 1-5份，
交联剂 0.5-2份；
其中，所述的第二组分为异氰酸酯；
其中，所述的第一组分与第二组份的质量比为1:0.4-1:1；
其中，所述的植物油多元醇为第一植物油多元醇、第二植物油多元醇和第三植物油多元醇的组合物；
其中，所述的第一植物油多元醇的羟值为145-160 mg KOH/g，所述的第二植物油多元醇的羟值为120-140 mg KOH/g，所述的第三植物油多元醇的羟值为40-60 mg KOH/g；
其中，所述的第一植物油多元醇、第二植物油多元醇和第三植物油多元醇分别占植物油多元醇总量的70-85 wt%，10-20 wt%和5-10 wt%；
其中，所述的催化剂为式Ⅰ所示的化合物：
Figure 926388DEST_PATH_IMAGE002
Ⅰ。
2.根据权利要求1所述的聚氨酯软质泡沫塑料，其特征在于，所述的发泡剂为水与二氯甲烷的混合物。
3.根据权利要求1所述的聚氨酯软质泡沫塑料，其特征在于，所述的交联剂为2,2-二羟甲基丁醇、甘油和三乙醇胺中的任意一种或多种组合。
4.根据权利要求1所述的聚氨酯软质泡沫塑料，其特征在于，所述的异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯和二苯基甲烷二异氰酸酯中的任意一种或两种组合。
5.权利要求1~4中任意一项所述的聚氨酯软质泡沫塑料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）按照配方比称取第一组分，于20-25℃下搅拌分散；
（2）将第二组分保持温度为20-25℃；
（3）将步骤（1）和步骤（2）所得物料混合泵入到水平发泡机的混合头中，混合搅拌，连续喷入到模具中发泡，待发泡成型，在室温下熟化后得到聚氨酯软质泡沫塑料。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述的搅拌分散为于900-1000 r/min搅拌10 min。
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，所述的搅拌混合为4000-5000 r/min搅拌5 s。
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