CN113773471A - 一种多层聚氨酯复合枕垫及其制备方法 - Google Patents

一种多层聚氨酯复合枕垫及其制备方法 Download PDF

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Abstract

一种多层聚氨酯复合枕垫及其制备方法,其包括至少一组由第一聚氨酯层，第二聚氨酯层，以及第三聚氨酯层依次交替层叠而成的枕芯组成。当在制备完所述第一聚氨酯层后浇注所述第二聚氨酯层，且在浇注所述第二聚氨酯层时，所述第一聚氨酯层的温度保持在25℃～35℃之间。当制备完所述第二聚氨酯层后浇注所述第三聚氨酯层，且在浇注所述第三聚氨酯层时，所述第二聚氨酯层的温度保持在38℃～45℃之间。本多层聚氨酯复合枕垫可以制备出不同硬度的枕芯。同时发泡不同层时采用不同的温度，从而不会因为交界层的存在而导致有一层硬的层间结构形成，进而避免降低整个枕垫的品质。本发明还提供了一种多层聚氨酯复合枕垫的制备方法。

Description

一种多层聚氨酯复合枕垫及其制备方法
技术领域
本发明涉及家居物品制造技术领域，特别涉及一种多层聚氨酯复合枕垫及其制备方法。
背景技术
生态家居和智能家居是未来家居产品的两大趋势。其中生态家居的开发目前呈现出比较丰富的来发状况。如何严格定义生态家居，目前还是个问题。一般地说，生态家居产品应该具备原料，生产工艺和最终产品的绿色无公害，可持续可循环等。天然植物为原料制备的多层聚氨酯复合枕垫完全满足上述特点，因此以植物发泡聚氨酯为核心制备的家居产品，如床垫，沙发和枕头等，都可以视为典型的生态家居产品。
但是，随着人们的生活水平的提高，现有的一体注塑成型的枕垫，由于其不能实现根据不同人的需求来调节枕头的软硬度，使得人们对枕垫的选择太单一，可选择性太少。而如果使用一体注塑成型的枕垫来实现不同硬度的枕垫，但是这样不同硬度的枕垫的硬度之间的跨度比较大，还是不能充分的满足用户的需求，还是给用户的选择带来很多的困扰。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种可以解决上述技术问题的多层聚氨酯复合枕垫及其制备方法。
一种多层聚氨酯复合枕垫，其包括至少一组由一层第一聚氨酯层，一层第二聚氨酯层，以及一层第三聚氨酯层依次交替层叠而成的枕芯组成。所述第一聚氨酯层的原料为:以聚醚多元醇的总重量份数100份为基础，甲苯二异氰酸酯35份～76份，有机硅0.4份～2.8份，胺催化剂0.3份～1.4份，水发泡剂1.4～4.6份。所述第二聚氨酯层的原料为：以聚醚多元醇的总重量份数100份为基础，甲苯二异氰酸酯与二苯基甲烷二异氰酸酯的混合物33份～78份，有机硅0.6份～3.3份，胺催化剂0.2份～1.4份，水发泡剂1.6～4.7份。所述第三聚氨酯层的原料为：以聚醚多元醇的总重量份数100份为基础，二苯基甲烷二异氰酸酯48份～86份，有机硅0.7份～3.8份，胺催化剂0.5份～1.6份，水发泡剂1.4～3.9份。当在制备完所述第一聚氨酯层后浇注所述第二聚氨酯层，且在浇注所述第二聚氨酯层时，所述第一聚氨酯层的温度保持在25℃～35℃之间。当制备完所述第二聚氨酯层后浇注所述第三聚氨酯层，且在浇注所述第三聚氨酯层时，所述第二聚氨酯层的温度保持在38℃～45℃之间。
进一步地，在第二聚氨酯层中，所述甲苯二异氰酸酯与二苯基甲烷二异氰酸酯的份数比为2：1。
进一步地，所述第一、第二、第三聚氨酯层的原料中分别还包括色料。
进一步地，所述第一、第二、第三聚氨酯层的原料中的色料的颜色不同。
进一步地，所述第一、第二、第三聚氨酯层的原料中分别还包括硅胶、硅藻、香精、竹炭、绿茶中的一种或几种。
进一步地，在所述第一、第二、第三聚氨酯层中，所述聚醚多元醇的平均关能度应在2.5以上。
进一步地，当需要制备多组所述第一、第二、第三聚氨酯层时，当制备完所述三聚氨酯层后浇注所述第一聚氨酯层，且在浇注所述第一聚氨酯层时，所述第三聚氨酯层的温度保持在20℃～25℃之间。
一种多层聚氨酯复合枕垫的制备方法，其包括如下步骤：
分别提供第一聚氨酯层、第二聚氨酯层、以及第三聚氨酯层的原料，所述第一聚氨酯层的原料：以聚醚多元醇的总重量份数100份为基础，甲苯二异氰酸酯35份～76份，有机硅0.4份～2.8份，胺催化剂0.3份～1.4份，水发泡剂1.4～4.6份；所述第二聚氨酯层的原料为：以聚醚多元醇的总重量份数100份为基础，甲苯二异氰酸酯与二苯基甲烷二异氰酸酯的混合物33份～78份，有机硅0.6份～3.3份，胺催化剂0.2份～1.4份，水发泡剂1.6～4.7份，所述第三聚氨酯层的原料为：以聚醚多元醇的总重量份数100份为基础，二苯基甲烷二异氰酸酯48份～86份，有机硅0.7份～3.8份，胺催化剂0.5份～1.6份，水发泡剂1.4～3.9份；
制备所述第一聚氨酯层：将所述第一聚氨酯层的原料注入发泡模具中，反应温度15℃～30℃，反应时间1～10min；
制备所述第二聚氨酯层：保持发泡好的所述第一聚氨酯层的温度在25℃～35℃之间注入所述第二聚氨酯层的原料，反应温度25℃～40℃，反应时间1～10min；
制备所述第三聚氨酯层：保持发泡好的所述第二聚氨酯层的温度在38℃～45℃之间注入所述第三聚氨酯层的原料，反应温度30℃～50℃，反应时间1～10min。
进一步地，当需要制备多组所述第一、第二、第三聚氨酯层时，制备完所述三聚氨酯层后浇注所述第一聚氨酯层，且在浇注所述第一聚氨酯层时，所述第三聚氨酯层的温度保持在20℃～25℃之间。
进一步地，在第二聚氨酯层中，所述甲苯二异氰酸酯与二苯基甲烷二异氰酸酯的份数比为2：1。
与现有技术相比，本发明提供的多层聚氨酯复合枕垫，其通过设置有不同硬度的第一、第二、第三聚氨酯层的原料，即在所述第一、第二、第三聚氨酯层中使用不同的原料，如分别添加甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、或甲苯二异氰酸酯与二苯基甲烷二异氰酸酯的混合物，并通过控制该甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、或甲苯二异氰酸酯与二苯基甲烷二异氰酸酯的混合物的含量来控制所述第一、第二、第三聚氨酯层的硬度，从而实现制备出不同硬度的枕芯。同时，为了实现不同硬度层之间的平顺过渡，所述第一、第二、第三聚氨酯层的原料中分别添加甲苯二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯与二苯基甲烷二异氰酸酯的混合物、二苯基甲烷二异氰酸酯，从而在将该第一、第二、第三聚氨酯层依次交替层叠后，成为一个依次递进的硬度的枕芯。另外，为了消除第一、第二、第三聚氨酯层在分别浇注并发泡时形成硬度更高的交界层，在浇注发泡完所述第一聚氨酯层时并保持其温度在25℃～35℃之间，然后注入所述第二聚氨酯层的原料进行发泡，由于上述的温度设置使得所述第一、第二聚氨酯层之间可以实现无交界层连接，从而不会因为交界层的存在而导致有一层硬的层间结构形成，进而避免降低整个枕垫的品质。同理，为了消除第二、第三聚氨酯层之间形成的硬度更高的交界层，在浇注发泡完所述第二聚氨酯层时并保持其温度在38℃～45℃之间，然后注入所述第三聚氨酯层的原料进行发泡，从而可以避免该硬度更高的交界层形成，进而可以形成一个硬度可选且毫无硬质夹层的枕垫。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施例进行进一步详细说明。应当理解的是，此处对本发明实施例的说明并不用于限定本发明的保护范围。
本发明所提供的一种多层聚氨酯复合枕垫，其包括至少一组由一层第一聚氨酯层，一层第二聚氨酯层，以及一层第三聚氨酯层依次交替层叠而成枕芯组成。所述第一聚氨酯层的原料为：以聚醚多元醇的总重量份数100份为基础，甲苯二异氰酸酯35份～76份，有机硅0.4份～2.8份，胺催化剂0.3份～1.4份，水发泡剂1.4～4.6份。所述聚醚多元醇与甲苯二异氰酸酯(TDI)为制备聚氨酯海绵的常用原料，因此，在此不再对所述聚醚多元醇与TDI本身进行详细说明。所述有机硅用作为泡沫稳定剂，其用量大小决定了泡沫产品结构的泡孔粗细，越多泡孔越细，太多了就会收缩，太少了泡孔就会支撑不住，塌泡，无法成形。因此所述有机硅的含量必须为0.4份～2.8份。所述有机硅可以为聚合硅氧烷，其黏度在600～2500mPa·s。所述胺催化剂主要用于加快反应速率，其可以为脂肪族胺类催化剂，脂环族胺类催化剂，醇类化合物催化剂，以及芳香族胺类。所述脂肪族胺类催化剂可以为N，N-二甲基环己胺、双(2-二甲氨基乙基)醚、N，N，N'，N'-四甲基亚烷基二胺、三乙胺、N，N-二甲基苄胺等。所述脂环族胺类催化剂为固胺、N-乙基吗啉、NMM、N，N’-二乙基哌嗪等。所述醇类化合物催化剂有三乙醇胺、DMEA等。所述芳香族胺类有吡啶，N，N’-二甲基吡啶等。所述水发泡剂即为水，用于与MDI或TDI反应生成二氧化碳，使泡沫呈现多孔结构。因此，所述第一聚氨酯层采用全水发泡技术制成，当该第一聚氨酯层的原料注入聚氨酯发泡模具后，保证其反应温度15℃～30℃，反应时间1～10min。
通过调节所述TDI的用量，不仅可以调节该第一聚氨酯层的发泡时间，还可以调节所述第一聚氨酯层的硬度，从而可以满足用户的不同需求。在本实施例中，所述第一聚氨酯层的原料为：以聚醚多元醇的总重量份数100份为基础，甲苯二异氰酸酯40份，有机硅2.5份，胺催化剂0.6份，水发泡剂2.6份。反应温度为19℃，反应时间为5min。
所述第二聚氨酯层的原料为：以聚醚多元醇的总重量份数100份为基础，甲苯二异氰酸酯与二苯基甲烷二异氰酸酯的混合物33份～78份，有机硅0.6份～3.3份，胺催化剂0.2份～1.4份，水发泡剂1.6～4.7份。所述聚醚多元醇，甲苯二异氰酸酯，以及二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)本身为制备聚氨酯泡沫的现有材料，因此其特性以及制备方法在此不再赘述。所述有机硅、胺催化剂、以及水发泡剂等，其与第一聚氨酯层的相应组份相同，在此不再赘述。所述甲苯二异氰酸酯和二苯基甲烷二异氰酸酯的混合物中的苯二异氰酸酯与二苯基甲烷二异氰酸酯的份数比应当为2～3：1～1.5。在本实施例中，苯二异氰酸酯与二苯基甲烷二异氰酸酯的份数比为2：1。使用甲苯二异氰酸酯与二苯基甲烷二异氰酸酯的混合物来制备第二聚氨酯层的目的在于就是在第一、第三聚氨酯层之间提供合适的硬度的过渡，同时还要提供合适的柔韧性。当苯二异氰酸酯与二苯基甲烷二异氰酸酯的份数比应当为2：1时，可以使得该二聚氨酯层兼具支撑性和柔韧性，但是如果苯二异氰酸酯与二苯基甲烷二异氰酸酯的份数比比例太低支撑性差，比例太高手感偏硬。所述第二聚氨酯层也由全水发泡技术发泡而成。具体地，在将所述第一聚氨酯层浇注发泡完成后，仍要保持该第一聚氨酯层的温度，具体在保持在25℃～35℃之间，从而使得所述第一聚氨酯层保持在一个软化的状态，当将所述第二聚氨酯层的原料注入并发泡的过程中，所述第一、第二聚氨酯层不会产生硬质的交界层。而如果当第一聚氨酯层冷却后，其表面硬化，再将所述第二聚氨酯层的原料注入发泡，由于第二聚氨酯层的发泡温度介于30℃～50℃会进一步硬化所述第一聚氨酯层，从而会在第一、第二聚氨酯层之间形成一层硬质的交界层，明显这不符合用户的品质要求。当发泡所述第二聚氨酯层时，温度反应温度为25℃～40℃，反应时间1～10min。在本实施例中，所述第二聚氨酯层的原料为：以聚醚多元醇的总重量份数100份为基础，甲苯二异氰酸酯与二苯基甲烷二异氰酸酯的混合物45份，有机硅1.5份，胺催化剂0.9份，水发泡剂3.2份。反应温度为24℃，反应时间为7min。
所述第三聚氨酯层的原料为：以聚醚多元醇的总重量份数100份为基础，二苯基甲烷二异氰酸酯48份～86份，有机硅0.7份～3.8份，胺催化剂0.5份～1.6份，水发泡剂1.4～3.9份。同理，所述聚醚多元醇与二苯基甲烷二异氰酸酯本身为制备聚氨酯泡沫的常用原材料，在此不再赘述。但使用二苯基甲烷二异氰酸酯制备的聚氨酯泡沫比由甲苯二异氰酸酯制备的聚氨酯泡沫的硬度要高，因此，可以进一步调所制备的枕芯的硬度，以适应不同人的需要。同时，由于使用二苯基甲烷二异氰酸酯制备的聚氨酯泡沫与由甲苯二异氰酸酯制备的聚氨酯泡沫的硬度不同，为了避免层间硬度过渡时的突然，所述第二聚氨酯层的原料中使用了甲苯二异氰酸酯与二苯基甲烷二异氰酸酯的混合物，以作为过渡。同理，为了避免在第二聚氨酯层与第三聚氨酯层之间形成一层硬质的交界层，当所述第二聚氨酯层发泡完成后，仍要保持该第二聚氨酯层的温度，具体在保持在38℃～45℃之间，从而使得所述第二聚氨酯层保持在一个软化的状态，当将所述第三聚氨酯层的原料注入并发泡的过程中，所述第二、第三聚氨酯层不会产生硬质的交界层。当发泡所述第三聚氨酯层时，所述第三聚氨酯层采用全水发泡技术，温度反应温度为30℃～50℃，反应时间1～10min。在本实施例中，所述第三聚氨酯层的原料为：以聚醚多元醇的总重量份数100份为基础，二苯基甲烷二异氰酸酯65份，有机硅2.6份，胺催化剂0.6份，水发泡剂2.2份。反应温度为42℃，反应时间为2min。
另外，当需要浇注发泡多组由所述第一、第二、第三聚氨酯层制备的枕芯时，在将所述第一聚氨酯层的原料注入时，应当继续保持所述第三聚氨酯层的温度，具体地，所述第三聚氨酯层的温度应当保持在20℃～25℃之间，以避免在所述第一、第三聚氨酯层之间形成一层硬质的交界层。当然，如果在浇注发泡第二组枕芯时，是在第一组枕芯的第三聚氨酯层上发泡第二组枕芯的第三聚氨酯层时，只要保持在该第三聚氨酯层的反应温度即可。
另外，为了达到美观的要求，所述第一、第二、第三聚氨酯层的原料中可以分别添加不同或者相同的色料，以得到不同颜色的枕垫，或者一个枕垫上得到不同颜色的层状结构。同时，为了使枕垫具有不同的功能，所述第一、第二、第三聚氨酯层的原料中还可以分别添加不同的功能性材料，如硅胶、硅藻、香精、竹炭、绿茶中的一种或几种。例如，添加竹炭可以除湿，吸甲醛，绿茶可以散发一种清香的味道。
另外，在所述第一、第二、第三聚氨酯层中，所述聚醚多元醇的平均关能度应在2.5～5.5。因为所述聚醚多元醇的平均关能度如果太低反应太慢，熟化不完全，而如果太高反应太快，发泡好的聚氨酯层容易开裂。在本实施例中，所述聚醚多元醇的平均关能度应在3.2。
本发明还提供一种多层聚氨酯复合枕垫的制备方法，具体包括如下步骤：
STEP101：分别提供第一聚氨酯层、第二聚氨酯层、以及第三聚氨酯层的原料；
STEP102：制备所述第一聚氨酯层：将所述第一聚氨酯层的原料注入发泡模具中，反应温度15℃～30℃，反应时间1～10min；
STEP103：制备所述第二聚氨酯层：保持发泡好的所述第一聚氨酯层的温度在25℃～35℃之间注入所述第二聚氨酯层的原料，反应温度25℃～40℃，反应时间1～10min；
STEP104：制备所述第三聚氨酯层：保持发泡好的所述第二聚氨酯层的温度在38℃～45℃之间注入所述第三聚氨酯层的原料，反应温度30℃～50℃，反应时间1～10min。
与现有技术相比，本发明提供的多层聚氨酯复合枕垫，其通过设置有不同硬度的第一、第二、第三聚氨酯层的原料，即在所述第一、第二、第三聚氨酯层中使用不同的原料，如分别添加甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、或甲苯二异氰酸酯与二苯基甲烷二异氰酸酯的混合物，并通过控制该甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、或甲苯二异氰酸酯与二苯基甲烷二异氰酸酯的混合物的含量来控制所述第一、第二、第三聚氨酯层的硬度，从而实现制备出不同硬度的枕芯。同时，为了实现不同硬度层之间的平顺过渡，所述第一、第二、第三聚氨酯层的原料中分别添加甲苯二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯与二苯基甲烷二异氰酸酯的混合物、二苯基甲烷二异氰酸酯，从而在将该第一、第二、第三聚氨酯层依次交替层叠后，成为一个依次递进的硬度的枕芯。另外，为了消除第一、第二、第三聚氨酯层在分别浇注并发泡时形成硬度更高的交界层，在浇注发泡完所述第一聚氨酯层时并保持其温度在25℃～35℃之间，然后注入所述第二聚氨酯层的原料进行发泡，由于上述的温度设置使得所述第一、第二聚氨酯层之间可以实现无交界层连接，从而不会因为交界层的存在而导致有一层硬的层间结构形成，进而避免降低整个枕垫的品质。同理，为了消除第二、第三聚氨酯层之间形成的硬度更高的交界层，在浇注发泡完所述第二聚氨酯层时并保持其温度在38℃～45℃之间，然后注入所述第三聚氨酯层的原料进行发泡，从而可以避免该硬度更高的交界层形成，进而可以形成一个硬度可选且毫无硬质夹层的枕垫。
以上仅为本发明的较佳实施例，并不用于局限本发明的保护范围，任何在本发明精神内的修改、等同替换或改进等，都涵盖在本发明的权利要求范围内。

Claims (10)

1.一种多层聚氨酯复合枕垫，其特征在于：所述多层聚氨酯复合枕垫包括至少一组由一层第一聚氨酯层，一层第二聚氨酯层，以及一层第三聚氨酯层依次交替层叠而成的枕芯组成，所述第一聚氨酯层的原料为:以聚醚多元醇的总重量份数100份为基础，甲苯二异氰酸酯35份～76份，有机硅0.4份～2.8份，胺催化剂0.3份～1.4份，水发泡剂1.4～4.6份；所述第二聚氨酯层的原料为：以聚醚多元醇的总重量份数100份为基础，甲苯二异氰酸酯与二苯基甲烷二异氰酸酯的混合物33份～78份，有机硅0.6份～3.3份，胺催化剂0.2份～1.4份，水发泡剂1.6～4.7份，所述第三聚氨酯层的原料为：以聚醚多元醇的总重量份数100份为基础，二苯基甲烷二异氰酸酯48份～86份，有机硅0.7份～3.8份，胺催化剂0.5份～1.6份，水发泡剂1.4～3.9份；当在制备完所述第一聚氨酯层后浇注所述第二聚氨酯层，且在浇注所述第二聚氨酯层时，所述第一聚氨酯层的温度保持在25℃～35℃之间，当制备完所述第二聚氨酯层后浇注所述第三聚氨酯层，且在浇注所述第三聚氨酯层时，所述第二聚氨酯层的温度保持在38℃～45℃之间。
2.如权利要求1所述的多层聚氨酯复合枕垫，其特征在于：在第二聚氨酯层中，所述甲苯二异氰酸酯与二苯基甲烷二异氰酸酯的份数比为2：1。
3.如权利要求1所述的多层聚氨酯复合枕垫，其特征在于：所述第一、第二、第三聚氨酯层的原料中分别还包括色料。
4.如权利要求3所述的多层聚氨酯复合枕垫，其特征在于：所述第一、第二、第三聚氨酯层的原料中的色料的颜色不同。
5.如权利要求1所述的多层聚氨酯复合枕垫，其特征在于：所述第一、第二、第三聚氨酯层的原料中分别还包括硅胶、硅藻、香精、竹炭、绿茶中的一种或几种。
6.如权利要求1所述的多层聚氨酯复合枕垫，其特征在于：在所述第一、第二、第三聚氨酯层中，所述聚醚多元醇的平均关能度应在2.5以上。
7.如权利要求1所述的多层聚氨酯复合枕垫，其特征在于：当需要制备多组所述第一、第二、第三聚氨酯层时，当制备完所述三聚氨酯层后浇注所述第一聚氨酯层，且在浇注所述第一聚氨酯层时，所述第三聚氨酯层的温度保持在20℃～25℃之间。
8.一种多层聚氨酯复合枕垫的制备方法，其包括如下步骤：
分别提供第一聚氨酯层、第二聚氨酯层、以及第三聚氨酯层的原料，所述第一聚氨酯层的原料：以聚醚多元醇的总重量份数100份为基础，甲苯二异氰酸酯35份～76份，有机硅0.4份～2.8份，胺催化剂0.3份～1.4份，水发泡剂1.4～4.6份；所述第二聚氨酯层的原料为：以聚醚多元醇的总重量份数100份为基础，甲苯二异氰酸酯与二苯基甲烷二异氰酸酯的混合物33份～78份，有机硅0.6份～3.3份，胺催化剂0.2份～1.4份，水发泡剂1.6～4.7份，所述第三聚氨酯层的原料为：以聚醚多元醇的总重量份数100份为基础，二苯基甲烷二异氰酸酯48份～86份，有机硅0.7份～3.8份，胺催化剂0.5份～1.6份，水发泡剂1.4～3.9份；
制备所述第一聚氨酯层：将所述第一聚氨酯层的原料注入发泡模具中，反应温度15℃～30℃，反应时间1～10min；
制备所述第二聚氨酯层：保持发泡好的所述第一聚氨酯层的温度在25℃～35℃之间注入所述第二聚氨酯层的原料，反应温度25℃～40℃，反应时间1～10min；
制备所述第三聚氨酯层：保持发泡好的所述第二聚氨酯层的温度在38℃～45℃之间注入所述第三聚氨酯层的原料，反应温度30℃～50℃，反应时间1～10min。
9.如权利要求8所述的多层聚氨酯复合枕垫的制备方法，其特征在于：当需要制备多组所述第一、第二、第三聚氨酯层时，制备完所述三聚氨酯层后浇注所述第一聚氨酯层，且在浇注所述第一聚氨酯层时，所述第三聚氨酯层的温度保持在20℃～25℃之间。
10.如权利要求8所述的多层聚氨酯复合枕垫的制备方法，其特征在于：在第二聚氨酯层中，所述甲苯二异氰酸酯与二苯基甲烷二异氰酸酯的份数比为2：1。
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