CN113045727A - 一种硬度可调的微孔聚氨酯泡棉及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种硬度可调的微孔聚氨酯泡棉及其制备方法，由A组分与B组分组成，A组分包括聚醚多元醇，扩链剂，填料，色浆，催化剂，匀泡剂；B组分为一种异氰酸酯或多种异氰酸酯的混合物；制备方法包括下列步骤：(1)产品制备时，先按照一定比例分别制备A组分与B组分；A组分与B组分以合适的比例混合，在混合的同时通入气体。(2)将混合好的产品在涂布基膜上刮涂，厚度为目标厚度，然后在烘箱中连续烘干，最后收卷，以此方式实现连续性生产，最终产品为卷材。本发明通过改进现有聚氨酯材料的配方，在不改变泡棉密度的前提下，利用配方调整搭配合理的工艺，制备一种微孔聚氨酯泡棉。

Description

一种硬度可调的微孔聚氨酯泡棉及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种硬度可调的微孔聚氨酯泡棉及其制备方法，属于高分子技术领域。
背景技术
随着聚氨酯产品、工艺及应用的深入研究，聚氨酯材料目前已经成为世界上第六位的合成材料。简单的讲聚氨酯由于多元醇与异氰酸酯反应生成的高分子材料。由于多元醇和异氰酸酯可以选择的范围非常广泛，不同的分子结构会有不同的性能。同时搭配适合的添加剂和工艺可以制备多种形式的产品。由于其配方灵活，产品形式多样，制品性能优良，在生产，生活，工业领域有着非常广泛的应用，如硬泡的保温材料，软泡的汽车座椅沙发海绵材料，弹性体在各类机械邻域作为密封材料、鞋底材料。根据不同的配方，工艺搭配可以生产出性能优良的功能合成材料。
聚氨酯材料中有一类发泡材料，发泡材料一般被用作保温材料，缓冲材料，密封减震材料等。常见的产品有冰箱，建筑，管路用的聚氨酯发泡材料，沙发汽车座椅用的海绵材料以及鞋底塑胶跑道用的发泡材料等。
现有公开专利技术多数以水为发泡剂，且成型方式多为模具内成型或者在传送带上自由发泡，发泡结束以后在根据所要的厚度刨切出需要的厚度。关于物理性能的调整通过增加泡棉密度的方式，如需要增加泡棉硬度或者强度时，通过增加泡棉的密度实现。水发泡泡棉的劣势是发泡泡孔较大，泡孔一致性不好。通过增加密度改变制品的性能一定程度上会增加成本。有也专利公开提到物理发泡的方式，但是没有关于泡棉硬度调节等信息，更多的是关于复合结构对泡棉永久伸长率，拉伸强度，断裂伸长率以及断裂拉伸强度的等。
现有技术方案如专利CN105418880B一种超低表面硬度高压陷比的聚氨酯泡棉及其制备方法，专利CN103204985B耐黄变聚氨酯泡棉材料的制作方法及所制造的泡棉材料，发明专利申请CN107099017 A高密度聚氨酯泡棉及其制备方法、以及泡棉胶带。以上专利均为关于聚氨酯泡棉的制备，特点是均采用水为发泡剂，成型形式为在模具中成型或者在传送带上自由发泡成型，改变材料软硬的方式是通过改变泡棉的密度。如发明专利申请CN107099017 A中具体实施方式表1中，通过改变泡棉密度改变泡棉的部分物理性能。发明专利CN104512076B超薄泡棉垫片和粘合胶带中有提到采用物理发泡方式制作以聚氨酯为基材的聚合物片材。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种硬度可调微孔聚氨酯泡棉制备方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
本发明提供了一种硬度可调的微孔聚氨酯泡棉，由A组分与B组分组成，A组分包括聚醚多元醇，扩链剂，填料，色浆，催化剂，匀泡剂；以重量份数为100份的聚醚多元醇为基础，A组分各个组分的重量关系为：聚醚多元醇100份，扩链剂0.2-10份，填料0-60份，色浆0.5-8份，催化剂0.2-3份，匀泡剂1-10份；B组分为一种异氰酸酯或多种异氰酸酯的混合物；
A组分与B组分常温下为液体，A组分的流动性粘度小于6000mPa*s；
A、B组分的重量关系为：根据A组分的羟值含量计算需要的异氰酸酯的使用量，A组分中多元醇含有-OH，B组分中异氰酸酯含有NCO，NCO和OH摩尔比1：0.8到1：1.1之间。
优选的，A组分为两种或多种聚醚多元醇。至少包含一种二醇和三醇，二醇反应为线性分子，提供更好的柔软性，三醇反应更容易形成网状结构提升材料强度。
所述的聚醚多元醇至少包含聚醚二醇以及聚醚三醇，聚醚二醇的分子量从400至5000分子量，聚醚三醇选自三羟基甲基丙烷-氧化丙烯聚醚三醇、氧化丙烯三醇，分子量为300至2500。
优选的，所述的聚醚多元醇还包括苯乙烯-丙烯腈接枝聚醚多元醇，目的是增加泡棉的硬度和压缩回弹力。
优选的，扩链剂为醇类扩链剂或二元仲氨扩链剂；醇类扩链剂选自1，4-丁二醇、乙二醇、一缩二乙二醇；二元仲氨扩链剂选自DMTDA，DETDA，TX-2。
优选的，填料平均粒径大于1微米小于20微米，选自白炭黑，滑石粉，分子筛粉末，碳酸钙，硅石灰粉，钛白粉中的一种或多种。
优选的，匀泡剂为硅类匀泡剂。进一步的，硅类匀泡剂是聚硅氧烷-氧化烯烃嵌段共聚物，匀泡剂为泡沫稳定剂，用于物理发泡的气泡稳定。
优选的，催化剂为叔胺催化剂或有机金属催化剂，进一步的，本发明的催化剂需要搭配延迟性催化剂。
所述的叔胺催化剂一般有三亚乙基二胺(TEDA)催化剂，双(二甲基氨乙基)醚等，上述两种催化剂一般先于部分二元醇制备成液体后，再进行使用，常用二元醇如BOD，DPG等。
有机金属催化剂一般包含，羧酸盐、金属烷基化合物等，主要有锡、钾、铅、汞、锌、钛、铋等。但是由于环保要求的提高，汞，铅等重金属催化剂较少使用。二巯基乙酸二丁基锡，具有延迟催化效果，更适用于本发明中所述工艺。
所述的延迟催化剂一般是由部分基础催化剂，经过特殊设计，使得在一定条件下减缓反应速度，在特定条件下起到催化效果。一类延迟催化剂主成分可以是三亚乙基二胺，典型的牌号如美国空气化工产品公司的DABCO。
优选的，B组分的异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯。
本发明还提供一种硬度可调的微孔聚氨酯泡棉的方法，包括下列步骤：
(1)产品制备时，先按照一定比例分别制备A组分与B组分；A组分与B组分以合适的比例混合，在混合的同时通入气体。
(2)将混合好的产品在涂布基膜上刮涂，厚度为目标厚度，然后在烘箱中连续烘干，最后收卷，以此方式实现连续性生产，最终产品为卷材；
气体选择空气或者氮气，气体必须干燥；
涂布基膜选择PET，PET基材单面胶，PU膜，麦拉铝箔，离型膜中的一种；
烘烤温度100-160摄氏度，时间2到5分钟。
本发明的有益效果是：
本发明通过改进现有聚氨酯材料的配方，在不改变泡棉密度的前提下，利用配方调整搭配合理的工艺，制备一种微孔聚氨酯泡棉。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
图1是本发明实施例1三组样品的压缩回弹力曲线图。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供3组样品的配方，一共三个样品，样品1样品2样品3，样品1和样品2不使用聚硅氧烷-氧化烯烃嵌段共聚物。样品3使用聚硅氧烷-氧化烯烃嵌段共聚物。对比三个样品的硬度以及压缩回弹力数值。具体如下：
Figure BDA0003063964980000031
其中：PPG为聚醚二醇分子量3000，羟值37mgKOH/g。Pluracol GP730为德国BASF公司的聚醚三醇，分子量700，羟值230mgKOH/g。Pluracol 1441为德国BASF公司的聚硅氧烷-氧化烯烃嵌段共聚多元醇官能度为3，羟值29mgKOH/g。Polycat1058为美国空气化学公司的延迟性凝胶辅助催化剂，主要成分为DABCO。B8234为赢创公司的泡沫稳定剂，是一种有机硅化合物。PM200是万华公司的聚合MDI，NCO含量为31％。
样品的测试对比性能如下。
测试结果如下：
硬度：样品1ShoreOO＝70样品2ShoreOO＝73.5样品3ShoreOO＝78。
三组样品的压缩回弹力曲线图如图1。
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不限于上述举例，本技术领域的普通技术人员，在本发明的实质范围内，作出的变化、改型、添加或替换，都应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种硬度可调的微孔聚氨酯泡棉，其特征在于，由A组分与B组分组成，A组分包括聚醚多元醇，扩链剂，填料，色浆，催化剂，匀泡剂；以重量份数为100份的聚醚多元醇为基础，A组分各个组分的重量关系为：聚醚多元醇100份，扩链剂0.2-10份，填料0-60份，色浆0.5-8份，催化剂0.2-3份，匀泡剂1-10份；B组分为一种异氰酸酯或多种异氰酸酯的混合物；
A组分与B组分常温下为液体，A组分的流动性粘度小于6000mPa*s；
A、B组分的重量关系为：根据A组分的羟值含量计算需要的异氰酸酯的使用量，A组分中多元醇含有-OH，B组分中异氰酸酯含有NCO，NCO和OH摩尔比1：0.8到1：1.1之间。
2.根据权利要求2所述的硬度可调的微孔聚氨酯泡棉，其特征在于，所述的聚醚多元醇至少包含聚醚二醇以及聚醚三醇，聚醚二醇的分子量从400至5000分子量，聚醚三醇选自三羟基甲基丙烷-氧化丙烯聚醚三醇、氧化丙烯三醇，分子量为300至2500。
3.根据权利要求1或2所述的硬度可调的微孔聚氨酯泡棉，其特征在于，所述的聚醚多元醇还包括苯乙烯-丙烯腈接枝聚醚多元醇。
4.根据权利要求1所述的硬度可调的微孔聚氨酯泡棉，其特征在于，扩链剂为醇类扩链剂或二元仲氨扩链剂；醇类扩链剂选自1，4-丁二醇、乙二醇、一缩二乙二醇；二元仲氨扩链剂选自DMTDA，DETDA，TX-2。
5.根据权利要求1所述的硬度可调的微孔聚氨酯泡棉，其特征在于，填料平均粒径大于1微米小于20微米，选自白炭黑，滑石粉，分子筛粉末，碳酸钙，硅石灰粉，钛白粉中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的硬度可调的微孔聚氨酯泡棉，其特征在于，匀泡剂为硅类匀泡剂。
7.根据权利要求6所述的硬度可调的微孔聚氨酯泡棉，其特征在于，硅类匀泡剂是聚硅氧烷-氧化烯烃嵌段共聚物。
8.根据权利要求1所述的硬度可调的微孔聚氨酯泡棉，其特征在于，催化剂为叔胺催化剂或有机金属催化剂；
叔胺催化剂可以选自下列成分：三亚乙基二胺(TEDA)催化剂，双(二甲基氨乙基)醚；
有机金属催化剂选择二巯基乙酸二丁基锡。
9.根据权利要求1所述的硬度可调的微孔聚氨酯泡棉，其特征在于，B组分的异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯。
10.制备上述任一项权利要求所述的硬度可调的微孔聚氨酯泡棉的方法，其特征在于，包括下列步骤：
(1)产品制备时，先按照一定比例分别制备A组分与B组分；A组分与B组分以合适的比例混合，在混合的同时通入气体。
(2)将混合好的产品在涂布基膜上刮涂，厚度为目标厚度，然后在烘箱中连续烘干，最后收卷，以此方式实现连续性生产，最终产品为卷材；
气体选择空气或者氮气，气体必须干燥；
涂布基膜选择PET，PET基材单面胶，PU膜，麦拉铝箔，离型膜中的一种；
烘烤温度100-160摄氏度，时间2到5分钟。
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