CN113308019A - 一种开孔剂及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明属于慢回弹海绵制备技术领域，具体涉及一种开孔剂及其制备方法和应用。本发明提供的开孔剂包括熔点为100‑160℃的硬脂酸二价金属盐和分散剂；所述分散剂为醇和/或聚醚；所述开孔剂中颗粒的粒径为0.4‑50μm；所述开孔剂中颗粒的平均粒径为5‑10μm。该开孔剂可以用于制备密度为D25‑D100的慢回弹海绵产品，具有较好的开孔效果该开孔剂的用量少，为市场成熟开孔剂产品的30‑50％，成品率高。该开孔剂具有高效的开孔性能，使慢回弹海绵的透气性达到30‑70L/min，75％永久压缩变定@70℃,22hrs测试值小于5％，依然维持慢回弹海绵的特质，慢回弹时间为1‑4s，手感柔软。

Description

一种开孔剂及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于慢回弹海绵制备技术领域，具体涉及一种开孔剂及其制备方法和应用。
背景技术
聚氨酯软质泡沫的应用领域极其广泛，用途涵盖了家私家具、日常消费品、汽车等工业制件以及吸音减震、降噪缓冲的包装、运动防护、医疗和安全设备等，例如沙发、床垫、耳机、口罩、座椅等。聚氨酯软质泡沫中有一种细分应用是慢回弹海绵，又称粘弹性VE海绵或记忆海绵，它们表现为施加外力后的时间响应延迟，低回弹性，压缩后需要较长的时间恢复到原来形状。这种特性通常与聚氨酯的玻璃化转化温度(Tg)有关，当聚合物的Tg与使用环境温度接近时可以呈现粘弹性。合成聚氨酯慢回弹泡沫所采用的小分子多元醇是聚氨酯慢回弹泡沫Tg的主要决定因素，小分子多元醇通常为2-4个官能度，分子量约为350-1500。另外，聚氨酯配方的含水量和异氰酸酯指数对Tg也有很大的影响。正是由于聚氨酯慢回弹泡沫必须使用大量的小分子多元醇，以及配方中较低的水分(通常小于3.5pphp(份/每百份聚醚重量))和较低的异氰酸酯指数(通常小于100)，聚氨酯慢回弹泡沫在工业化生产中比常规聚氨酯软质泡沫在工艺控制、原料选择和配方调整上更难，发泡过程和泡沫的固化易收到配方微小变化以及工艺方案小幅波动的干扰。
典型的聚氨酯慢回弹配方中，由于水分用量相对有限，与异氰酸酯反应的多元醇羟基总量比普通聚氨酯软质泡沫配方要多很多，多元醇和异氰酸酯的交联反应相较于水和异氰酸酯的发泡反应更具竞争优势，减弱了生产CO2的发泡反应，降低了聚脲聚合物的转化率，由于聚脲聚合物的聚集和分散有利于聚氨酯泡沫结构的开孔，故使整体聚氨酯慢回弹体系更趋向闭孔。另外，少量的水会造成发泡体系面临工艺问题，如更长的乳白时间，不完全膨胀，海绵回落大导致的海绵体上下物性梯度大，收缩、冷变形导致的顶部凹陷两侧鼓出，泡沫塌陷等。慢回弹海绵性能对原料的用量和反应条件极其敏感。由上述因素导致的发泡反应和凝胶反应过程中的失衡经常会使聚氨酯慢回弹海绵出现两个极端的问题：收缩或塌泡。以甲苯二异氰酸酯(TDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)或TDI/MDI混合物作为异氰酸酯组分生产更高密度的聚氨酯慢回弹海绵时，经常出现体系开孔不足而造成的海绵严重收缩的问题，最终导致成品报废。
开孔剂是制备这类聚氨酯慢回弹海绵的关键。现有技术中常用于聚氨酯慢回弹海绵的开孔剂有(1)无机填料，如碳酸钙、硫酸钡等，这类开孔剂的开孔效果差，添加10pphp或者30pphp对性能影响不大，同时会使海绵结构遭受无机不相容颗粒的破坏，导致拉伸强度和撕裂强度等物理机械性能下降，并且这类填料易从混配材料中沉淀出来，导致管线堵塞、设备结垢、颗粒由于自重与体系不相容出现分散不均匀、颗粒含量随时间变化导致泡沫质量不一致等问题。(2)聚合物聚醚，如苯乙烯/丙烯腈聚合物或聚羟基脂肪酸聚脲聚合物接枝改性聚醚，现代工业技术生产的聚合物聚醚都包含了单峰或双峰分布且粒径大小为几个到几十个微米级别的有机物颗粒且高固含规格的聚合物聚醚产品，相较于普通聚醚具有非常高的粘度，和无机物填料类似，仅在有限用量范围内提高海绵的开孔性能，随用量的增大，聚氨酯发泡混合物的初始粘度急速增加，导致在同样的发泡生产工艺条件下，体系初期的机械搅拌生热更大，凝胶反应加速，做出来的产品闭孔程度更高。这类开孔剂的关键应用功能在于提高海绵的压缩硬度和耐承载性能，不能单独完成慢回弹海绵的开孔，必须和典型的慢回弹开孔助剂结合使用。(3)高当量1000-2000、低当量150-500的高EO含量聚醚，这类开孔剂通过EO链节单元实现聚氨酯慢回弹体系的开孔，但是开孔效率低，通常添加量超过10pphp才有比较明显的效果，但会极大降低海绵的压缩性能和支撑性，不能单独使用该类开孔剂完成开孔，必须和开孔助剂配合使用。(4)高分子量低官能度的全环氧丙烷或丁烷结构的聚醚，这类开孔剂在TDI为异氰酸酯组分、海绵密度小于55kg/m3中能实现较好的开孔效率，但当海绵密度超过55kg/m3后仅通过添加开孔剂用量无法实现海绵开孔。(5)有机石蜡或有机硅等消泡剂，这类开孔剂的操作宽容度非常窄，容易破坏海绵在完成起发前泡沫稳定性，造成海绵泡沫结构不均匀，泡孔粗大，甚至泡沫体塌泡等问题。因此，研发一种适用于聚氨酯慢回弹海绵的新型开孔剂对提升聚氨酯慢回弹海绵的性能十分重要。
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的用于聚氨酯慢回弹海绵的开孔剂的开孔效果不好，用量高，易从体系中沉淀以及需要添加开孔助剂配合使用等缺陷，从而提供了一种开孔剂及其制备方法和应用。
为此，本发明提供了以下技术方案。
本发明提供了一种开孔剂，包括熔点为100-160℃的硬脂酸二价金属盐和分散剂；
所述分散剂为醇和/或聚醚；
所述开孔剂中颗粒的粒径为0.4-50μm；所述开孔剂中颗粒的平均粒径为5-10μm。
所述开孔剂的固含量不低于40％，粘度不高于5000mPa·S。
所述分散剂为单官能团和/或双官能团的醇和/或聚醚；
所述硬脂酸二价金属盐包括硬脂酸锌、硬脂酸镁和硬脂酸钙中的至少一种。
本发明还提供了一种上述开孔剂的制备方法，包括以下步骤，
硬脂酸二价金属盐研磨后，与分散剂混合均匀后得到开孔剂。
所述开孔剂为悬浮液。
本发明还提供了一种上述开孔剂或上述方法制备得到的开孔剂在制备聚氨酯慢回弹海绵中的应用。
此外，本发明提供了一种聚氨酯慢回弹海绵，以重量份数计，其原料包括0.1-3份上述开孔剂或上述方法制备得到的开孔剂；还包括，
45-65份慢回弹聚醚多元醇、30-55份软泡聚醚多元醇、0-10份EO-富集聚醚多元醇、0-30份聚合物聚醚多元醇、1-3.5份水、0.5-2.0份表面活性剂、0.12-0.6份催化剂；
其中，NCO反应指数为0.82-0.92。
所述慢回弹聚醚多元醇，二官能度或三官能度醇类起始，环氧丙烷、环氧乙烷的共聚多元醇，环氧丙烷的质量含量90-100％，环氧乙烷的质量含量0-10％，当量为150-500；
所述软泡聚醚多元醇，二官能度或三官能度醇类起始，环氧丙烷、环氧乙烷的共聚多元醇，环氧丙烷的质量含量85-100％，环氧乙烷的质量含量0-15％，当量为1000-2000；
EO-富集聚醚多元醇，二官能度或三官能度醇类起始，环氧丙烷、环氧乙烷的共聚多元醇，环氧丙烷的质量含量15-35％，环氧乙烷的质量含量65-85％，当量为1300-1600；
聚合物聚醚多元醇，以软泡聚醚多元醇为基础聚醚，以苯乙烯-丙烯腈或聚脲分散体为接枝共聚改性聚合物，聚合得到的混合物，其中接枝共聚改性聚合物的质量含量为20-45％。
所述催化剂包括质量比为(0.1-0.5)：(0.02-0.1)的胺类催化剂和有机金属催化剂；
所述胺类催化剂为含端羟基或端氨基的叔胺、卞胺或吗啉类催化剂；
所述有机金属催化剂为有机金属锡类、有机铋类、有机锌类中的至少一种。
所述慢回弹聚醚多元醇，二官能度或三官能度醇类起始，环氧丙烷、环氧乙烷的共聚多元醇，环氧丙烷的质量含量90-100％，环氧乙烷的质量含量0-10％，当量为150-500；其中，二官能度或三官能度醇类可以是甘油、三羟甲基丙烷、丙二醇、二丙二醇等；
所述软泡聚醚多元醇，二官能度或三官能度醇类起始，环氧丙烷、环氧乙烷的共聚多元醇，环氧丙烷的质量含量85-100％，环氧乙烷的质量含量0-15％，当量为1000-2000；其中，二官能度或三官能度醇类可以是甘油、三羟甲基丙烷、丙二醇、二丙二醇等；环氧乙烷和环氧丙烷聚合结构可以是嵌段结构或无规结构，且多元醇末端可以是高比例的伯羟基封端结构；
EO-富集聚醚多元醇，二官能度或三官能度醇类起始，环氧丙烷、环氧乙烷的共聚多元醇，环氧丙烷的质量含量15-35％，环氧乙烷的质量含量65-85％，当量为1300-1600；其中，二官能度或三官能度醇类可以是甘油、三羟甲基丙烷、丙二醇、二丙二醇等；环氧乙烷和环氧丙烷聚合结构可以是嵌段结构或无规结构，且多元醇末端可以是高比例的伯羟基封端结构；
聚合物聚醚多元醇，以软泡聚醚多元醇为基础聚醚，以苯乙烯-丙烯腈或聚脲分散体为接枝共聚改性聚合物，聚合得到的混合物，其中接枝共聚改性聚合物的质量含量为20-45％。
表面活性剂可以是低活性且开孔性好的聚醚改性聚硅氧烷，平均分子量为20000-80000；也可以是离子表面活性剂，如叔胺或长链烷基硫酸酯的链烷醇胺盐、长链烷基磺酸酯的链烷醇胺盐或长链烷基芳基的链烷醇胺盐。
所述胺类催化剂为含端羟基或端氨基的叔胺、卞胺或吗啉类催化剂；
所述有机金属催化剂为有机金属锡类、有机铋类、有机锌类中的至少一种。
二异氰酸酯的用量根据NCO反应指数确定，二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯TDI、二苯基亚甲基二异氰酸酯MDI或聚合PMDI多苯基多亚甲基多异氰酸酯中的至少一种。
NCO反应指数是所有含NCO基团的物质与所有含OH基团的物质的摩尔比。
本发明提供了一种上述聚氨酯慢回弹海绵的制备方法，包括以下步骤，
在搅拌的条件下将所有原料混合，采用间歇式发泡工艺或连续式发泡工艺发泡，得到聚氨酯慢回弹海绵。
所有原料混合是在干燥空气或氮气气氛下进行的；
在所有原料混合时，压力为1-2.5bars；
搅拌速度为2000-4000rpm/min。
所述聚氨酯慢回弹海绵的制备方法，具体包括以下步骤，
(1)连续式发泡工艺：将各原料分别单独存放在密闭储罐或半开放式储罐中，控制料温为18-22℃，通过计量泵按比例将各原料同时注入带混合室和锯齿状搅拌棒的搅拌机头，同时往混合室中注入干燥空气或氮气，流量为50-200ml/min，混合室的压力为1.0-2.5bars、搅拌机头的转速为2000-4000rpm/min、搅拌时间为2-6secs，混合头流量为200-400kg/min，大块泡横截面尺寸为长1.0-2.0m，高0.6-0.8m的条件下将所有原料混合，从混合机头出来的物料经由金属溢流槽或摆头装置流出，均匀分布在铺好底纸和侧纸的移动传送带上，物料沿着倾斜的跌落板向下流动且向上发泡，并按照3.0-5.0m/min的传送带速度向前移动，泡沫移动到跌落板装置后1.0-2.0m达到最高点且上表面呈水平状态，经过一段烘道加热熟化24-48h后，连续状发泡材料被切断成所需长度的块状。或，
(2)间歇式发泡工艺：将各原料分别单独存放在密闭储罐或半开放式储罐中，控制料温为18-22℃，通过计量泵按比例将各原料同时注入带混合室和锯齿状搅拌棒的搅拌机头，同时往混合室中注入干燥空气或氮气，流量为50-200ml/min，混合室的压力为1.0-2.5bars、搅拌机头的转速为2000-4000rpm/min、搅拌时间为2-6secs，混合头流量为200-400kg/min，大块泡横截面尺寸为长1.0-2.0m，高0.6-0.8m的条件下将所有原料混合，经过机头混合好的物料全部投入装有衬纸/薄膜或涂有脱模剂且顶部敞开的矩形(长1.0-2.0m，宽1.0-2.0m，高1.0-1.5m)或圆筒形模具(直径1.0-2.0m，高1.0-1.5m)，待物料上升至最高点后，静置到表面相对比较干爽后取出发泡材料。块状材料放入室内常温仓库继续熟化24-48小时后，可根据测试要求裁切成不同尺寸和形状，最终得到相应密度的高气流量的聚氨酯慢回弹海绵。
本发明技术方案，具有如下优点：
1.本发明提供的开孔剂，包括熔点为100-160℃的硬脂酸二价金属盐和分散剂；所述分散剂为醇和/或聚醚；所述开孔剂中颗粒的粒径为0.4-50μm；所述开孔剂中颗粒的平均粒径为5-10μm。该开孔剂可以用于制备密度为D25-D100的慢回弹海绵产品，对海绵密度没有限制，具有较好的开孔效果，用量少，该开孔剂的用量为市场成熟开孔剂产品的30-50％，成品率高。该开孔剂用于制备聚氨酯慢回弹海绵时，可以使用较高异氰酸酯指数(0.85-0.92)的异氰酸酯，降低慢回弹海绵产品的游离TDA和MDA的残留。该开孔剂具有高效的开孔性能，使慢回弹海绵的透气性达到30-70L/min，75％永久压缩变定@70℃,22hrs测试值小于5％，依然维持慢回弹海绵的特质，慢回弹时间为1-4s，手感柔软。
硬脂酸二价金属盐常作为热塑性塑料聚合物、橡胶以及热固性复合材料的多功能添加剂，例如作为中和剂提高聚烯烃制品的颜色稳定性和防腐蚀性能，提高热塑性聚合物的成型加工流动性以及作为内脱模剂，本发明创造性地将其作为聚氨酯慢回弹海绵的开孔剂的组分，控制硬脂酸二价金属盐的熔点在100-160℃是因为，采用连续线或间歇式箱泡的块泡发泡工艺生产聚氨酯软质泡沫海绵包括慢回弹海绵的典型泡沫放热曲线可以达到140-160℃，块状海绵的内芯温度可以达到140-160℃左右，超过165℃海绵内芯温度已发生海绵自燃的危险事故；当泡沫体仍处于粘稠状态但体系粘度已足够稳定，被均匀分散在海绵体当中的硬脂酸盐微粒开始熔融形成低粘度的液滴，液滴自身的非极性和极性的聚氨酯粘稠连续相高度不相容，液滴在高温下的运动可以很方便打开聚氨酯五面体或六面体的泡孔结构中的窗膜(厚度为0.2-0.4μm)，待到聚氨酯网络完全固化后，聚氨酯慢回弹海绵具有比较高的气流量性，冷却之后的硬脂酸盐吸附在聚氨酯泡沫网络的骨架上，提供滑爽的泡沫手感，为工业化生产的在线切断和后续的切割加工润滑刀片，提高生产加工效率。当硬脂酸盐的熔点低于100℃时，在聚氨酯反应体系中粘度低，泡沫体因过早不相容液滴的大范围运动而不稳定，容易导致海绵粗孔、开裂甚至塌泡。
聚氨酯软质泡沫的泡孔结构如图1所示，五面体或六面体单个泡孔的直径d2或d1约为200-450μm，窗膜的厚度约为0.2-0.4μm，筋的直径d4约为0.5-3μm，筋的交汇区域(网络交联点)厚度d3约为50μm。因此，本发明开孔剂中颗粒粒径最大不超过50μm，最小粒径不小于0.4μm，平均粒径5-10μm，这样可以实现开孔效果最优，窗膜破孔，但不会因粒径过大破坏网络交联点的完整性，影响聚氨酯慢回弹海绵的物理机械性能。当开孔剂中颗粒的粒径超过本发明范围后，会导致开孔功能失效或者使体系的泡孔形态失去平衡，部分区域过渡开孔，而部分区域开孔不足。
2.本发明提供的开孔剂，该开孔剂的固含量不低于40％，粘度不高于5000mPa·S，可以实现开孔剂最终粘度接近聚醚多元醇的粘度，由于硬脂酸盐的结构特点，有一个电荷高度分散的无机核以及两条线性的烃链，可以在分散剂中具有非常好的分散性，得到的悬浮液状的开孔剂可以长时间静置储存，在静置储存过程中稳定性好，不会出现相分层的问题。控制该开孔剂的黏度还可以提高最终海绵产品的成品率。开孔剂的粘度过高，开孔剂在原料体系中不易分散均匀，易出现制品缺陷，如局部过度开孔出现粗孔、乱孔，同时还会出现局部开孔不足的问题，部分区域闭孔，最终导致海绵整泡物性分布不均一。
以单官能团或双官能团的小分子醇或聚醚作为分散剂，可以极大降低最终开孔剂产品的粘度，控制开孔剂的固含量和粘度，提高开孔剂的储存稳定性。
3.本发明提供的聚氨酯慢回弹海绵，以本发明提供的开孔剂用于制备聚氨酯慢回弹海绵，可以提高海绵的透气性、耐久性、抗压缩变定性能，并且本发明还可以选择高指数范围的异氰酸酯，相较于其它常规开孔剂的配方设计异氰酸酯指数设定在0.85以内，本发明的异氰酸酯指数可以相应提高到0.85-0.92，大幅减少最终海绵产品中的TDA和MDA等有害物质的残留量，还能在改善慢回弹物性的同时保留柔软的手感，控制压缩恢复时间。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明说明书记载的聚氨酯软质泡沫的泡孔结构示意图；
图2是本发明实施例1中粒径分布测试数据示意图。
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。
在以下实施例和对比例中，用到的原料的厂家、型号和参数如下：
聚醚多元醇
Figure BDA0003060590810000101
系列，
Figure BDA0003060590810000102
系列，
Figure BDA0003060590810000103
系列，
Figure BDA0003060590810000104
Figure BDA0003060590810000105
系列和聚合物多元醇
Figure BDA0003060590810000106
系列，
Figure BDA0003060590810000107
系列以及表面活性剂
Figure BDA0003060590810000108
系列均为佳化化学公司生产的产品：
慢回弹聚醚多元醇的型号、参数如下：
Figure BDA0003060590810000109
VE7321，厂家佳化化学，三元醇起始，当量约233，PO含量约100％，记为A；
Figure BDA00030605908100001010
VE7320，厂家佳化化学，三元醇起始，当量约183，PO含量>90％，记为B；
Figure BDA00030605908100001011
G305，三元醇起始，当量约1167，PO含量约100％，记为C；
Figure BDA00030605908100001012
D210，二元醇起始，当量约500，PO含量约100％，记为D。
软泡聚醚多元醇的型号、参数如下：
Figure BDA00030605908100001013
F3050D，三元醇起始，当量约1000，PO含量>90％，记为E；
Figure BDA00030605908100001014
F3500，三元醇起始，当量约1167，PO含量>90％，记为F；
Figure BDA0003060590810000111
F330，三元醇起始，当量约1000，PO含量约100％，记为G；
Figure BDA0003060590810000112
D220，二元醇起始，分子量约1000，PO含量约100％，记为H；
Figure BDA0003060590810000113
L4800，三元醇起始，分子量约1667，PO含量约85％，EO含量约15％，伯羟基封端，记为I。
EO-富集聚醚多元醇的型号、参数如下：
Figure BDA0003060590810000114
F156，三元醇起始，分子量约5000，EO含量>70％，记为J；
Figure BDA0003060590810000115
F1623，三元醇起始，分子量约5000，伯羟基封端，EO含量>70％，记为K。
聚合物聚醚多元醇的型号、参数如下：
Figure BDA0003060590810000116
PP3025，三元醇起始，分子量约3000-3500，PO含量>90％的聚醚多元醇作为基础聚醚，且苯乙烯-丙烯晴固含量约25％，记为L；
Figure BDA0003060590810000117
L2045B，三元醇起始，分子量约3000-3500，PO含量>90％的聚醚多元醇作为基础聚醚，且苯乙烯-丙烯晴固含量约45％，产品气味/VOC经过优化处理，记为M。
开孔剂的型号、参数如下：
Figure BDA0003060590810000118
C 1510，高分子量单官或双官环氧丙烷聚合聚醚，记为N；
Y-1900，MCNS公司产品，高分子量单官或双官环氧丁烷聚合聚醚，记为O。
表面活性剂的型号、参数如下：
Figure BDA0003060590810000119
F500A，高开孔性聚醚改性聚硅氧烷，应用普通软泡硅油，记为P；
Figure BDA0003060590810000121
F5002，低活性高开孔性聚醚改性聚硅氧烷，应用普通软泡硅油，记为Q。
胺类催化剂的型号、参数如下：
Figure BDA0003060590810000122
A1，厂家赢创公司，70％双(N,N-二甲基乙基)醚的二丙二醇溶液，记为R；
Figure BDA0003060590810000123
A33，厂家赢创公司，33％三乙烯二胺的二丙二醇溶液，记为S。
有机金属类催化剂的型号、参数如下：
Figure BDA0003060590810000124
29，厂家赢创公司，辛酸亚锡，有机锡类催化剂，记为T。
甲苯二异氰酸酯TDI 80/20
厂家万华化学，TDI 80/20为80％的2，4-甲苯二异氰酸酯和20％的2，6-甲苯二异氰酸酯的混合物，NCO含量为48％。
改性MDI预聚体MDI 8019
厂家万华化学，MDI 8019为聚醚改性二苯基二异氰酸酯和单体二苯基二异氰酸酯的混合物，NCO含量为26％。
实施例1
本实施例提供了一种开孔剂，包括硬脂酸镁和分散剂，其中，分散剂包括二丙二醇(DPG)和二官能度聚醚(当量为200，D204)；
上述开孔剂的制备方法包括以下步骤，
三辊研磨机将颗粒状硬脂酸镁研磨成微颗粒直至粒径分布范围为0.4-50μm以内，平均粒径大小为5-10μm，其中粒径通过BT-9300S激光粒度分布仪进行分析检测；
然后用高速分散机将研磨后的硬脂酸镁与分散剂搅拌、分散均匀后，得到复配为乳白色的额悬浮液，即硬脂酸盐开孔剂ST-CO-1。
开孔剂中硬脂酸镁、DPG和D204的质量比为40:30:30，开孔剂中颗粒的粒径为0.627-29.5μm，平均粒径为7.664μm，粒径分布如图2所示，开孔剂的粘度为4128@25℃，mPa·S。其中，粘度通过AMETEK BROOKFIELD DV2TLVTJ0粘度计测试得到，下述实施例和对比例中测试粘度的仪器同本实施例。
实施例2
本实施例提供了一种开孔剂，包括硬脂酸锌和分散剂，其中，分散剂包括二丙二醇(DPG)和二官能度聚醚(当量为200，D204)；
上述开孔剂的制备方法包括以下步骤，
三辊研磨机将颗粒状硬脂酸锌研磨成微颗粒直至粒径分布范围为0.4-50μm以内，平均粒径大小为5-10μm，其中粒径通过BT-9300S激光粒度分布仪进行分析检测；
然后用高速分散机将研磨后的硬脂酸锌与分散剂搅拌、分散均匀后，得到复配为乳白色的额悬浮液，即硬脂酸盐开孔剂ST-CO-2。
开孔剂中硬脂酸锌、DPG和D204的质量比为45:20:35，开孔剂中颗粒的粒径为0.8-32.43μm，平均粒径为8.785μm，开孔剂的粘度为4412@25℃，mPa·S。
实施例3
本实施例提供了一种开孔剂，包括硬脂酸镁和分散剂，其中，分散剂包括二丙二醇(DPG)和二官能度聚醚(当量为200，D204)；
上述开孔剂的制备方法包括以下步骤，
三辊研磨机将颗粒状硬脂酸镁研磨成微颗粒直至粒径分布范围为0.4-50μm以内，平均粒径大小为5-10μm，其中粒径通过BT-9300S激光粒度分布仪进行分析检测；
然后用高速分散机将研磨后的硬脂酸镁与分散剂搅拌、分散均匀后，得到复配为乳白色的额悬浮液，即硬脂酸盐开孔剂ST-CO-3。
开孔剂中硬脂酸镁、DPG和D204的质量比为70:15:15，开孔剂中颗粒的粒径为0.627-29.5μm，平均粒径为7.664μm，开孔剂的粘度为8258@25℃，mPa·S。
对比例1
本对比例提供了一种开孔剂，包括硬脂酸钡和分散剂，其中，分散剂包括二丙二醇(DPG)和二官能度聚醚(当量为200，D204)；
上述开孔剂的制备方法包括以下步骤，
三辊研磨机将颗粒状硬脂酸钡研磨成微颗粒直至粒径分布范围为0.4-50μm以内，平均粒径大小为5-10μm，其中粒径通过BT-9300S激光粒度分布仪进行分析检测；
然后用高速分散机将研磨后的硬脂酸钡与分散剂搅拌、分散均匀后，得到复配为乳白色的额悬浮液，即硬脂酸盐开孔剂ST-CO-4。
开孔剂中硬脂酸钡、DPG和D204的质量比为50:25:25，开孔剂中颗粒的粒径为0.7-34.6μm，平均粒径为8.224μm，开孔剂的粘度为4845@25℃，mPa·S。
对比例2
本对比例提供了一种开孔剂，包括硬脂酸钙和分散剂，其中，分散剂包括二丙二醇(DPG)和二官能度聚醚(当量为200，D204)；
上述开孔剂的制备方法包括以下步骤，
三辊研磨机将颗粒状硬脂酸钙研磨成微颗粒，其中粒径通过BT-9300S激光粒度分布仪进行分析检测；
然后用高速分散机将研磨后的硬脂酸钙与分散剂搅拌、分散均匀后，得到复配为乳白色的额悬浮液，即硬脂酸盐开孔剂ST-CO-5。
开孔剂中硬脂酸钙、DPG和D204的质量比为48:25:27，开孔剂中颗粒的粒径为10.2-98.6μm，平均粒径为64.787μm，开孔剂的粘度为3843@25℃，mPa·S。
实施例3-9
实施例3-9提供了一种聚氨酯慢回弹海绵，各个实施例聚氨酯慢回弹海绵的原料及用量见表1；
表1实施例3-9聚氨酯慢回弹海绵的原料及用量
Figure BDA0003060590810000151
Figure BDA0003060590810000161
注：表格中英文字母对应该原料的简称，括号中的数字是该原料的用量，以g为单位；表中出现的“+”代表采用了两种不同型号化学物质作为原料；/代表未添加该原料。
其中，实施例3-9提供的聚氨酯慢回弹海绵均采用以下方法制备得到，具体包括以下步骤，
将各原料单独存放在密闭储罐，控制料温20±1℃，通过计量泵按配方比例将各原料同时抽入带混合室和锯齿状搅拌棒的搅拌机头，同时还需要往混合室注入干燥空气，流量为150ml/min，在设定好的混合室压力1.5bars、搅拌机头转速3000rpm/min后搅拌5secs，混合头流量300kg/min，大块泡横截面尺寸(长1.0-2.0米，高0.6-0.8米)的条件下混合好物料，从混合机头出来的物料经由金属溢流槽装置流出，均匀分布在铺好底纸和侧纸的移动传送带上，物料沿着倾斜的跌落板向下流动且向上发泡，并按照一定的传送带速度(4.0m/min)向前移动，泡沫移动到跌落板装置后1.0-2.0m达到最高点且上表面呈水平状态，经过一段烘道加热熟化36h后，连续状发泡材料被切断成所需长度的块状，即得到聚氨酯慢回弹海绵。
对比例3
本对比例提供了一种聚氨酯慢回弹海绵，制备方法同实施例6，与实施例6的区别为，用开孔剂N代替实施例6中的开孔剂ST-CO-2。
对比例4
本对比例提供了一种聚氨酯慢回弹海绵，制备方法同实施例7，与实施例7的区别为，用开孔剂O代替实施例6中的开孔剂ST-CO-2。
对比例5
本对比例提供了一种聚氨酯慢回弹海绵，制备方法同实施例8，与实施例8的区别为，提高开孔剂的用量，开孔剂的用量为4g。
对比例6
本对比例提供了一种聚氨酯慢回弹海绵，制备方法同实施例8，与实施例8的区别为，提高开孔剂的用量，开孔剂的用量为5g。
对比例7
本对比例提供了一种聚氨酯慢回弹海绵，制备方法同实施例8，与实施例8的区别为，提高开孔剂的用量，开孔剂的用量为6g。
对比例8
本对比例提供了一种聚氨酯慢回弹海绵，制备方法同实施例7，与对比例7的区别为，调整NCO指数为0.78，TDI80/20的用量调整为62.9g。
对比例9
本对比例提供了一种聚氨酯慢回弹海绵，制备方法同实施例6，与实施例6的区别为，用对比例1提供的开孔剂ST-CO-4代替实施例6中的开孔剂ST-CO-2。
对比例10
本对比例提供了一种聚氨酯慢回弹海绵，制备方法同实施例6，与实施例6的区别为，用对比例2提供的开孔剂ST-CO-5代替实施例6中的开孔剂ST-CO-2。
试验例
本试验例提供了实施例3-9和对比例3-10提供的聚氨酯慢回弹海绵的性能测试结果，其中，海绵密度、拉伸强度、撕裂强度、气流量、压缩变定、恢复时间的测试方法均参照ASTM D3574。测试结果见表2。
表2实施例3-9和对比例3-10得到的聚氨酯慢回弹海绵的性能测试结果
Figure BDA0003060590810000181
Figure BDA0003060590810000191
注：表中的75％永久压缩变定性能的测试温度为70℃，测试时间为22h，是衡量海绵耐久使用品质的一项物性参数，数值越小越好，单位％。
通过表2的实验结果可以看出，与市面上的慢回弹开孔剂相比，本发明提供的开孔剂的开孔效率更高，用量为市面开孔剂的30-50％，气流量可以达到40-70L/min，远高于对比例3-4得到的聚氨酯慢回弹海绵。
本发明提供的开孔剂制备得到的聚氨酯慢回弹海绵的压缩变定控制在5％以内的压缩损失范围内。
发明人还发现，当开孔剂中颗粒的粒径过高时，海绵会出现异常，体系的泡孔形态失去平衡，部分过度开孔，部分开孔不足。选用高于100-160℃的硬脂酸二价金属盐后，开孔功能失效，海绵整体闭孔收缩。
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 (10)

1.一种开孔剂，其特征在于，包括熔点为100-160℃的硬脂酸二价金属盐和分散剂；
所述分散剂为醇和/或聚醚；
所述开孔剂中颗粒的粒径为0.4-50μm；所述开孔剂中颗粒的平均粒径为5-10μm。
2.根据权利要求1所述的开孔剂，其特征在于，所述开孔剂的固含量不低于40％，粘度不高于5000mPa·S。
3.根据权利要求1或2所述的开孔剂，其特征在于，所述分散剂为单官能团和/或双官能团的醇和/或聚醚；
所述硬脂酸二价金属盐包括硬脂酸锌、硬脂酸镁和硬脂酸钙中的至少一种。
4.权利要求1-3任一项所述开孔剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤，
硬脂酸二价金属盐研磨后，与分散剂混合均匀后得到开孔剂。
5.权利要求1-3任一项所述的开孔剂或权利要求4所述的制备方法制备得到的开孔剂在制备聚氨酯慢回弹海绵中的应用。
6.一种聚氨酯慢回弹海绵，其特征在于，以重量份数计，其原料包括0.1-3份权利要求1-3任一项所述的开孔剂或权利要求4所述的制备方法制备得到的开孔剂；还包括，
45-65份慢回弹聚醚多元醇、30-55份软泡聚醚多元醇、0-10份EO-富集聚醚多元醇、0-30份聚合物聚醚多元醇、1-3.5份水、0.5-2.0份表面活性剂、0.12-0.6份催化剂；
其中，NCO反应指数为0.82-0.92。
7.根据权利要求6所述的聚氨酯慢回弹海绵，其特征在于，所述慢回弹聚醚多元醇，二官能度或三官能度醇类起始，环氧丙烷、环氧乙烷的共聚多元醇，环氧丙烷的质量含量90-100％，环氧乙烷的质量含量0-10％，当量为150-500；
所述软泡聚醚多元醇，二官能度或三官能度醇类起始，环氧丙烷、环氧乙烷的共聚多元醇，环氧丙烷的质量含量85-100％，环氧乙烷的质量含量0-15％，当量为1000-2000；
EO-富集聚醚多元醇，二官能度或三官能度醇类起始，环氧丙烷、环氧乙烷的共聚多元醇，环氧丙烷的质量含量15-35％，环氧乙烷的质量含量65-85％，当量为1300-1600；
聚合物聚醚多元醇，以软泡聚醚多元醇为基础聚醚，以苯乙烯-丙烯腈或聚脲分散体为接枝共聚改性聚合物，聚合得到的混合物，其中接枝共聚改性聚合物的质量含量为20-45％。
8.根据权利要求6或7所述的聚氨酯慢回弹海绵，其特征在于，所述催化剂包括质量比为(0.1-0.5)：(0.02-0.1)的胺类催化剂和有机金属催化剂；
所述胺类催化剂为含端羟基或端氨基的叔胺、卞胺或吗啉类催化剂；
所述有机金属催化剂为有机金属锡类、有机铋类、有机锌类中的至少一种。
9.权利要求6-8任一项所述聚氨酯慢回弹海绵的制备方法，其特征在于，包括以下步骤，
在搅拌的条件下将所有原料混合，采用间歇式发泡工艺或连续式发泡工艺发泡，得到聚氨酯慢回弹海绵。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所有原料混合是在干燥空气或氮气气氛下进行的；
在所有原料混合时，压力为1-2.5bars；
搅拌速度为2000-4000rpm/min。
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