CN113461894A - 一种由生物基异氰酸酯合成的海绵及由该海绵所制备的床垫 - Google Patents

一种由生物基异氰酸酯合成的海绵及由该海绵所制备的床垫 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种由生物基异氰酸酯合成的海绵及由该海绵所制备的床垫，涉及厚床垫和薄床垫技术领域。该一种由生物基异氰酸酯合成的海绵，生物基异氰酸酯为生物基甲苯二异氰酸酯TDI，包括以下重量份原料：多元醇100份、水1.45～4.7份、二氯甲烷0～12份、硅酮表面活化剂0.3～1.5份、胺催化剂0.1～0.33份辛酸亚锡0.02～0.39份、生物基TDI39.89～61.84份。通过使用生物基甲苯二异氰酸酯和多元醇合成海绵，而本生物基甲苯二异氰酸酯是由生物基甲苯、硝酸、氢气和一氧化碳为原料合成得来的，用生物基甲苯二异氰酸酯代替传统的有毒石油基异氰酸酯，可以减少海绵的生产对石油的依赖，同时减少由于使用石油造成的碳排放和对环境的污染。

Description

一种由生物基异氰酸酯合成的海绵及由该海绵所制备的床垫
技术领域
本发明涉及床垫技术领域，具体为一种由生物基甲苯二异氰酸酯合成的海绵及由该海绵所制备的床垫。
背景技术
床垫是为了保证消费者获得健康而又舒适的睡眠而使用的一种介于人体和床之间的物品，床垫材质繁多，不同材料制作的床垫能给人带来不同的睡眠效果。
目前市面上只有生物基多元醇和石油基异氰酸酯合成的海绵，现在的生产方式大多依赖有毒的石油基异氰酸酯，其成品残留的有毒石油基杂质吸入后会有不良健康反应，如刺激皮肤、眼睛和喉咙，导致哮喘和其他严重的肺部问题，而同时石油基异氰酸酯的使用消耗了不可再生的石油，过度使用不可再生石油又对环境污染大，导致碳排放增加。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种由生物基甲苯二异氰酸酯合成的海绵及由该海绵所制备的床垫，解决了市面上只有生物基多元醇和石油基异氰酸酯合成的海绵床垫，其残留的有毒石油基杂质吸入后会有不良健康反应，同时过多的消耗不可再生石油造成环境污染的问题。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种由生物基甲苯二异氰酸酯合成的海绵，包括以下重量份原料：多元醇100份、水1.45～4.7份、二氯甲烷0～12份、硅酮表面活化剂0.3～1.5份、胺催化剂0.1～0.33份、辛酸亚锡0.02～0.39份、生物基TDI39.89～61.84份。
优选的，所述多元醇为一种或多种含有环氧乙烷共聚链段的聚醚多元醇，官能度是3，羟值为20～240mgKOH/g。
优选的，所述生物基TDI是由生物体中提炼的甲苯与硝酸、氢气、一氧化碳和氧气反应制得。
优选的，所述胺催化剂为第一胺催化剂Niax A-1和第二胺催化剂Niax A-33中的一种或两种。
优选的，所述硅酮表面活化剂为非水解型硅酮表面活化剂Niax L-580或Niax L-618。
更优选的，所述生物基TDI是由橡胶中提炼得到的甲苯与硝酸、氢气、一氧化碳和氧气制得。
优选的，一种由生物基甲苯二异氰酸酯合成的海绵的制备方法，其特征在于：包括以下加工步骤：
S1.将聚醚多元醇混合后和生物基甲苯二异氰酸酯TDI抽入贮存釜，并控制贮存釜的温度为23±2℃，湿度＜50％；
S2.然后准备牛皮纸和侧面塑料膜作为模具置于传送带上备用,并调整混合头的出料口的高度，位于牛皮纸上方2cm；
S3.将硅酮表面活化剂、胺催化剂、二氯甲烷、聚醚多元醇和色浆按配比导入计量泵，通过计量泵计量后打入混合头中，同时辛酸亚锡、水和生物基甲苯二异氰酸酯按配比加导入混合头中，并设置混合头的转速为4000rpm，出料口开始出料向牛皮纸上注塑，再将传送带的运行速度控制在3m/min；
S4.将注塑成后的海绵块切割成需要的规格，然后输送至仓库贮存，等待海绵在仓库里熟化后，便得到了一种由生物基甲苯二异氰酸酯合成的海绵。
优选的，一种由生物基甲苯二异氰酸酯合成的海绵制作的床垫，包括外套，其特征在于：所述外套的内部设置有内套，所述内套的内部底端设置有底部含有生物基甲苯二异氰酸酯合成的普通海绵作为支撑层，所述底部含有生物基甲苯二异氰酸酯合成的普通海绵的支撑层的上端设置有第二顶层生物基甲苯二异氰酸酯合成的慢回弹记忆棉层，所述第二顶层生物基甲苯二异氰酸酯合成的慢回弹记忆棉层的上侧可选的增加或不增加设置有第一顶层生物基甲苯二异氰酸酯合成的慢回弹记忆棉层。
优选的，一种由生物基甲苯二异氰酸酯合成的海绵制作的床垫，其特征在于：所述外套含有植物纤维。
优选的，一种由生物基甲苯二异氰酸酯合成的海绵制作的床垫，其特征在于：所述内套含有阻燃纤维。
(三)有益效果
本发明提供了一种由生物基异氰酸酯合成的海绵及由该海绵所制备的床垫。具备以下有益效果：
本发明通过使用生物基异氰酸酯和多元醇合成海绵，而本生物基异氰酸酯，即生物基甲苯二异氰酸酯是由生物体中提炼的甲苯与硝酸、氢气和一氧化碳为原料合成得来的，
用生物基甲苯二异氰酸酯代替传统的有毒石油基异氰酸酯，可以减少海绵的生产对石油的依赖，同时减少由于使用石油造成的碳排放和对环境的污染。并且此异氰酸酯的性能与传统的石油基异氰酸酯相当，而用生物基甲苯代替石油基甲苯所合成的甲苯二异氰酸酯和多元醇合成的海绵制作床垫，其异氰酸酯中没有有毒石油基杂质，减少了可能引起的不良健康反应，同时又增加了一条可再生资源的利用途径，更加环保。
附图说明
图1为本发明的甲苯二异氰酸脂的配备方法图；
图2为本发明的生产流程示意图；
图3为本发明的床垫结构示意；
图4为本发明的实施例一的配方图；
图5为本发明的实施例一的配方图；
图6为本发明的实施例二的配方图；
图7为本发明的实施例三的配方图。
其中，1、外套；2、内套；3、第一顶层生物基甲苯二异氰酸酯合成的慢回弹记忆棉层；4、第二顶层生物基甲苯二异氰酸酯合成的慢回弹记忆棉层；5、底部含有生物基甲苯二异氰酸酯合成普通海绵的支撑层。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：
如图4所示，配方1-1包括以下重量份原料：第一多元醇100份、水2.8份、非水解型硅酮表面活化剂0.8份、第一胺催化剂0.03份、第二胺催化剂0.15份、辛酸亚锡0.22份、生物基TDI39.89份。
配方1-2包括以下重量份原料：第一多元醇100份、水3.6份、非水解型硅酮表面活化剂1份、第一胺催化剂0.02份、第二胺催化剂0.14份、辛酸亚锡0.26份、生物基TDI46.51份。
配方1-3包括以下重量份原料：第一多元醇100份、水4.7份、二氯甲烷11份、非水解型硅酮表面活化剂1.5份、第二胺催化剂0.1份、辛酸亚锡0.39份、生物基TDI61.84份。
如图5所示，配方2-1包括以下重量份原料：第二多元醇85份、第三多元醇15份、水2.85份、非水解型硅酮表面活化剂0.8份、第一胺催化剂0.03份、第二胺催化剂0.15份、辛酸亚锡0.21份、生物基TDI39.56份。
配方2-2包括以下重量份原料：第二多元醇100份、水3.7份、非水解型硅酮表面活化剂1份、第一胺催化剂0.05份、第二胺催化剂0.14份、辛酸亚锡0.25份、生物基TDI45.11份。
配方2-3包括以下重量份原料：第二多元醇80份、第三多元醇20份、水4.3份、非水解型硅酮表面活化剂1.2份、第二胺催化剂0.15份、辛酸亚锡0.21份、生物基TDI53.24份。
配方2-4包括以下重量份原料：第二多元醇100份、水4.7份、二氯甲烷12份、非水解型硅酮表面活化剂1.5份、第二胺催化剂0.12份、辛酸亚锡0.3份、生物基TDI61.14份。
其中第一胺催化剂为Niax A-1，第二胺催化剂为Niax A-33，非水解型硅酮表面活化剂为Niax L580，第一多元醇为环氧丙烷聚合得来、有伯羟基封端的聚醚多元三醇，官能度是3，羟值为56mgKOH/g，第二多元醇是由环氧丙烷/环氧乙烷共聚得来的标准聚醚多元三醇，官能度是3，羟值为56mgKOH/g，第三多元醇为高固含量聚合物聚醚多元醇(固含量45％)，羟值为28mgKOH/g。
一种由生物基异氰酸酯合成的海绵的制备方法，包括以下加工步骤：
S1.将聚醚多元醇混合物和生物基甲苯二异氰酸酯TDI分别抽入各自贮存釜，并控制贮存釜的温度为23±2℃，湿度＜50％；
S2.然后准备牛皮纸和侧面塑料膜作为模具置于传送带上备用,并调整混合头的出料口的高度，位于牛皮纸上方2cm；
S3.将非水解型硅酮表面活化剂、胺催化剂、二氯甲烷、聚醚多元醇和色浆按配比导入计量泵，通过计量泵计量后打入混合头中，同时辛酸亚锡、水和生物基甲苯二异氰酸酯按配比加导入混合头中，并设置混合头的转速为4000rpm，出料口开始出料向牛皮纸上注塑，再将传送带的运行速度控制在3m/min；
S4.将注塑成后的海绵块切割成需要的规格，然后输送至仓库贮存，等待海绵在仓库里熟化后，便得到了一种由生物基甲苯二异氰酸酯合成的海绵。
实施例二：
如图6所示，配方3-1包括以下重量份原料：第四多元醇30份、第五多元醇70份、水3.6份、非水解型硅酮表面活化剂1份、第一胺催化剂0.07份、第二胺催化剂0.1份、辛酸亚锡0.03份、生物基TDI36.82份。
配方3-2包括以下重量份原料：第四多元醇25份、第五多元醇75份、水3.5份、二氯甲烷8份，非水解型硅酮表面活化剂1.2份、第一胺催化剂0.07份、第二胺催化剂0.1份、辛酸亚锡0.03份、生物基TDI36.52份。
配方3-5包括以下重量份原料：第四多元醇20份、第五多元醇80份、水3.5份、二氯甲烷12份，非水解型硅酮表面活化剂1.4份、第一胺催化剂0.08份、第二胺催化剂0.1份、辛酸亚锡0.02份、生物基TDI35.45份。
其中第一胺催化剂为Niax A-1，第二胺催化剂为Niax A-33，非水解型硅酮表面活化剂为Niax L-618，第四多元醇为多功能聚醚多元三醇，官能度是3，羟值为35mgKOH/g，适用于多种模具聚氨酯海绵，比如汽车座椅等，第五多元醇为多功能聚醚多元三醇，高环氧乙烷含量，官能度是3，羟值为37mgKOH/g。
一种由生物基异氰酸酯合成的海绵的制备方法，包括以下加工步骤：
S1.将聚醚多元醇混合后和生物基甲苯二异氰酸酯TDI抽入各自贮存釜，并控制贮存釜的温度为23±2℃，湿度＜50％；
S2.然后准备牛皮纸和侧面塑料膜作为模具置于传送带上备用,并调整混合头的出料口的高度，位于牛皮纸上方2cm；
S3.将非水解型硅酮表面活化剂、胺催化剂、二氯甲烷、聚醚多元醇和色浆按配比导入计量泵，通过计量泵计量后打入混合头中，同时辛酸亚锡、水和生物基甲苯二异氰酸酯按配比加导入混合头中，并设置混合头的转速为4000rpm，出料口开始出料向牛皮纸上注塑，再将传送带的运行速度控制在3m/min；
S4.将注塑成后的海绵块切割成需要的规格，然后输送至仓库贮存，等待海绵在仓库里熟化后，便得到了一种由生物基甲苯二异氰酸酯合成的海绵。
实施例三：
如图7所示，配方4-1包括以下重量份原料：第六多元醇80份、第四多元醇20份、水解型硅酮表面活化剂0.3份、水1.5份、BDO1份、第一胺催化剂0.13份、第二胺催化剂0.2份、辛酸亚锡0.02份、生物基TDI43份。
配方4-2包括以下重量份原料：第六多元醇90份、第七多元醇10份、水解型硅酮表面活化剂0.3份、水1.5份、BDO1份、第一胺催化剂0.13份、第二胺催化剂0.2份、辛酸亚锡0.02份、生物基TDI41份。
配方4-3包括以下重量份原料：第六多元醇100份、水解型硅酮表面活化剂0.5份、水1.9份、BDO1.2份、第一胺催化剂0.12份、第二胺催化剂0.2份、辛酸亚锡0.05份、生物基TDI35份。
配方4-4包括以下重量份原料：第六多元醇80份、第三多元醇20、水解型硅酮表面活化剂0.5份、水1.45份、BDO0.5份、第一胺催化剂0.1份、第二胺催化剂0.3份、辛酸亚锡0.1份、生物基TDI37份。
其中第一胺催化剂为Niax A-1，第二胺催化剂为Niax A-33，第四多元醇为多功能聚醚多元三醇，官能度是3，羟值为35mgKOH/g，适用于多种模具聚氨酯海绵，比如汽车座椅等，第三多元醇为高固含量聚合物聚醚多元醇，羟值为28mgKOH/g(固含量45％)，第六多元醇为低分子量聚醚多元醇，官能度是3，羟值为235mgKOH/g，第七多元醇为高固含量聚合物聚醚多元醇，羟值为20mgKOH/g(固含量28％)。
一种由生物基异氰酸酯合成的海绵的制备方法，包括以下加工步骤：
S1.将聚醚多元醇混合后和生物基甲苯二异氰酸酯TDI抽入各自贮存釜，并控制贮存釜的温度为23±2℃，湿度＜50％；
S2.然后准备牛皮纸和侧面塑料膜作为模具置于传送带上备用,并调整混合头的出料口的高度，位于牛皮纸上方2cm；
S3.将硅酮表面活化剂、胺催化剂、二氯甲烷、聚醚多元醇和色浆按配比导入计量泵，通过计量泵计量后打入混合头中，同时辛酸亚锡、水和生物基甲苯二异氰酸酯按配比加导入混合头中，并设置混合头的转速为4000rpm，出料口开始出料向牛皮纸上注塑，再将传送带的运行速度控制在3m/min；
S4.将注塑成后的海绵块切割成需要的规格，然后输送至仓库贮存，等待海绵在仓库里熟化后，便得到了一种由生物基甲苯二异氰酸酯合成的海绵。
以上生物基TDI是由生物体中提炼的甲苯与硝酸、氢气、一氧化碳和氧气制得；
优选的，生物基TDI是由橡胶中提炼的甲苯与硝酸、氢气、一氧化碳和氧气制得；
配制方法如图一所示。
一种由生物基异氰酸酯合成的海绵床垫，包括外套1，外套1的内部设置有内套2，内套2的内部底端设置有含有底部生物基甲苯二异氰酸酯合成普通海绵的支撑层5，底部含有生物基甲苯二异氰酸酯合成普通海绵的支撑层5的上端设置有第二顶层生物基甲苯二异氰酸酯合成的慢回弹记忆棉层4，第二顶层生物基甲苯二异氰酸酯合成的慢回弹记忆棉层4的上侧可选的增加或不增加设置有第一顶层生物基甲苯二异氰酸酯合成的慢回弹记忆棉层3。
第一顶生物基甲苯二异氰酸酯合成的慢回弹记忆棉层3和第二顶层生物基甲苯二异氰酸酯合成的慢回弹记忆棉层4使用了混合有生物基甲苯二异氰酸酯的异氰酸酯混合物所合成的慢回弹海绵,其中的生物基甲苯二异氰酸酯中的甲苯基团含有生物碳元素；底部含有生物基甲苯二异氰酸酯合成的普通海绵的支撑层5使用了含有甲苯二异氰酸酯所合成的普通海绵,其中的甲苯二异氰酸酯是由含生物碳元素的甲苯合成得来的。
生物基异氰酸酯制备的海绵床垫包括薄垫和厚垫，其中薄垫的高度＜10cm，长＞130cm，宽＞70cm，其且使用实施例一、二、三3类海绵中的一种或多种用胶水粘合，也可配合加入高度＜4cm的弹簧、乳胶、椰棕或动物毛作为辅料，厚垫的高度＞10cm，长＞130cm，宽＞70cm，使用实施例一、二、三3类海绵中的两种或多种用胶水粘合，将实施例一的海绵作为床垫的底层，实施例二和实施例三中的海绵作为床垫的顶层，也可配合加入独立袋装弹簧、毛毡、乳胶、椰棕或动物毛作为辅料，比如由独立袋装弹簧配合实施例一一起作为床垫底部。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种由生物基甲苯二异氰酸酯合成的海绵，其特征在于：包括以下重量份原料：多元醇100份、水1.45～4.7份、二氯甲烷0～12份、硅酮表面活化剂0.3～1.5份、胺催化剂0.1～0.33份、辛酸亚锡0.02～0.39份、生物基TDI 39.89～61.84份。
2.根据权利要求1所述的一种由生物基甲苯二异氰酸酯合成的海绵，其特征在于：所述多元醇为一种或多种含有环氧乙烷共聚链段的聚醚多元醇，官能度是3，羟值为20～240mgKOH/g。
3.根据权利要求1所述的一种由生物基甲苯二异氰酸酯合成的海绵，其特征在于：所述生物基TDI是由生物体中提炼的甲苯与硝酸、氢气、一氧化碳和氧气反应制得。
4.根据权利要求1所述的一种由生物基甲苯二异氰酸酯合成的海绵，其特征在于：所述胺催化剂为第一胺催化剂Niax A-1和第二胺催化剂Niax A-33中的一种或两种。
5.根据权利要求1所述的一种由生物基甲苯二异氰酸酯合成的海绵，其特征在于：所述硅酮表面活化剂为非水解型硅酮表面活化剂Niax L-580或Niax L-618。
6.根据权利要求3所述的一种由生物基甲苯二异氰酸酯合成的海绵，其特征在于：所述生物基TDI是由橡胶中提炼得到的甲苯与硝酸、氢气、一氧化碳和氧气反应制得。
7.根据权利要求1至6中任一所述的一种由生物基甲苯二异氰酸酯合成的海绵的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1.将聚醚多元醇混合物和生物基甲苯二异氰酸酯TDI分别抽入各自贮存釜，并控制贮存釜的温度为23±2℃，湿度＜50％；
S2.然后准备牛皮纸和侧面塑料膜作为模具置于传送带上备用,并调整混合头的出料口的高度，位于牛皮纸上方2cm；
S3.将硅酮表面活化剂、胺催化剂、二氯甲烷、聚醚多元醇和色浆按配比导入计量泵，通过计量泵计量后打入混合头中，同时辛酸亚锡、水和生物基甲苯二异氰酸酯按配比加导入混合头中，并设置混合头的转速为4000rpm，出料口开始出料向牛皮纸上注塑，再将传送带的运行速度控制在3m/min；
S4.将注塑成后的海绵块切割成需要的规格，然后输送至仓库贮存，等待海绵在仓库里熟化后，便得到了一种由生物基甲苯二异氰酸酯合成的海绵。
8.根据权利要求1-6，所述的一种由生物基甲苯二异氰酸酯合成的海绵制作的床垫，包括外套(1)，其特征在于：所述外套(1)的内部设置有内套(2)，所述内套(2)的内部底端设置有底部包含生物基甲苯二异氰酸酯合成的普通海绵的支撑层(5)，所述底部包含生物基甲苯二异氰酸酯合成的普通海绵的支撑层(5)的上端设置有第二顶层生物基甲苯二异氰酸酯合成的慢回弹记忆棉层(4)，所述第二顶层生物基甲苯二异氰酸酯合成的慢回弹记忆棉层(4)的上侧可选的增加或不增加设置有第一顶层生物基甲苯二异氰酸酯合成的慢回弹记忆棉层(3)。
9.根据权利要求8所述的一种由生物基甲苯二异氰酸酯合成的海绵床垫，其特征在于：所述外套(1)含有植物纤维。
10.根据权利要求8所述的一种由生物基甲苯二异氰酸酯合成的海绵床垫，其特征在于：所述内套(2)含有阻燃纤维。
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