CN116554674B - 一种透气泡棉及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及泡棉的技术领域，更具体地说，它涉及一种透气泡棉及其制备方法。包括以下重量份的原料组成：聚醚多元醇60‑90份、聚酯多元醇5‑10份、稳泡剂0.01‑0.05份、异氰酸酯8‑20份、发泡剂0.05‑0.15份、催化剂0.01‑0.1份、疏水防变形填料1.2‑3.2份。通过聚酯多元醇、聚醚多元醇、异氰酸酯、耐水颗粒等复配下，并在催化剂和发泡剂的辅助作用下，得到透气性好的泡棉，由于加入疏水防变形填料，增强泡棉的骨架的强度和疏水性，当泡棉用在文胸时，在换洗过程，降低泡棉对水的吸收速度，且多次换洗后，泡棉不易变形。

Description

一种透气泡棉及其制备方法
技术领域
本申请涉及泡棉的技术领域，更具体地说，它涉及一种透气泡棉及其制备方法。
背景技术
泡棉具有弹性、重量轻、快速压敏固定、使用方便、弯曲自如、体积超薄、性能可靠等一系列特点，因此常用于内衣文胸、坐垫、床垫等产品的芯层结构，起到支撑、承托作用，且轻盈、透气、手感舒适。
但同时泡棉也具有优良吸水性和释水性，当泡棉用在内衣文胸时，由于内衣文胸在日常穿着中，经常换洗，因此，在经过长期清洗后，泡棉经过多次吸水、释水后，其泡棉容易发生形变，影响泡棉正常的缓冲、减震、支撑等作用。
当泡棉用在床垫、坐垫等产品时，坐垫、床垫在使用过程中，当被水溶液洒湿后，水份渗透至泡棉中，由于泡棉的吸水作用，使得水份很快被泡棉吸收至泡棉的内部，因此要将坐垫、床单等进行晾晒，由于泡棉内部夹藏水份，即使晾晒也很难将泡棉内部的水分完全晾干，经过多次吸水、晾晒，也容易导致泡棉发生变形，降低其的支撑作用，影响坐垫、床垫等的使用体验感。
发明内容
为了减少泡棉在使用多次后出现变形的可能性，本申请提供一种透气泡棉及其制备方法。
第一方面，本申请提供一种透气泡棉，包括以下重量份的原料组成：
聚醚多元醇60-90份
聚酯多元醇5-10份
稳泡剂0.01-0.05份
异氰酸酯8-20份
发泡剂0.05-0.15份
催化剂0.01-0.1份
疏水防变形填料1.2-3.2份。
上述原料的组成和原料的用量比例，均为本申请的较佳选择，其中，聚酯多元醇为无溶剂型聚酯类多元醇，其当量为1063，23℃时的粘度为11000mPa·s；具有较好柔韧性；而聚醚多元醇为无溶剂型聚醚类多元醇，其分子量为2000-4000；官能度为2，羟基数为28-56，25℃时的粘度为370-971mPa·s，其具有良好的耐水性，抗冲击性和低温性。因此当其聚酯多元醇和聚醚多元醇能够综合其性能，使其复配后具有较好的耐水性、柔韧性、抗冲击性等，当其经过发泡后得到泡棉具有透气性、回弹性以及耐水性等优点，且使用后不易发生变形。
异氰酸酯具有促进固化的作用，发泡剂具有发泡作用，催化剂能够提高泡棉原料体系的润滑性，便于在发泡完成后进行脱膜。
本申请的异氰酸酯优选为六亚甲基二异氰酸酯。
由于泡棉吸水主要是泡棉的孔隙，当水与泡棉的表面接触时，由于水自身的重量作用，水会沿着孔隙进入至泡棉的内部，泡棉是经过发泡形成的孔隙，因此孔隙的分布错综复杂，故而容易夹藏水。为此，本申请申请加入疏水防变形填料，该疏水防变形填料不仅起到疏水作用，当其填充至泡棉原料体系中后，在泡棉的骨架上的表面形成若干个突出的疏水峰(参见图1和图2)，当水与泡棉接触时，由于疏水峰的作用，能够阻挡水进入至泡棉内部速度，降低泡棉对水的吸收速率，而且疏水防变形填料也能够起到增强泡棉骨架的强度，减少泡棉出现变形的可能性。
该疏水峰的作用原料与荷叶上的乳突的作用原理相近，纵所周知，荷叶出淤泥而不染，其原因是由于荷叶表面存在着许多微小的乳突，每个乳突与凸起在荷叶表面上形成了一个又一个的“小山包”，小山包的底部充满着空气，使得荷叶表面形成一层空气膜，而且乳突上有一层蜡质物体，这些蜡质物体本身具有疏水性，因此当水滴接触荷叶时，水滴会因为叶片空气的张力和疏水作用，而凝结成圆圆的雨滴，然后再落下去。达到“出淤泥而不染”的目的，这也被称之为“荷叶效应。
同理，本申请加入的疏水防变形填料在泡棉的骨架表面形成若干个疏水峰，而相邻的疏水峰之间存在空气，进而形成防水膜，当泡棉与水接触时，水最先与泡棉骨架上的疏水峰接触，由于泡棉是的孔隙的分布错综复杂，因此形成的骨架也是错综分布，这样也阻挡了水进入至泡棉内部的可能性，从而降低泡棉对水的吸收速率。同时该疏水峰增加了泡棉表面的粗糙度，当泡棉用于文胸时，泡棉粗糙表面，使其热熔胶容易将其与文胸的面料粘接稳定。提高文胸的结构稳定性减少其发生变形。再者，该疏水防变形填料也能提高泡棉骨架的强度，减少泡棉出现变形的可能性。
综上，本申请通过聚酯多元醇、聚醚多元醇、异氰酸酯、耐水颗粒等复配下，并在催化剂和发泡剂的辅助作用下，得到透气性好的泡棉，由于加入疏水防变形填料，增强泡棉的骨架的强度和疏水性，当泡棉用在文胸时，在换洗过程，泡棉不易吸水，且多次换洗后，泡棉不易变形，当泡棉用在坐垫等产品时，洒水后能够降低泡棉将水吸水至内部的可能性，减少坐垫经过多次吸水、晾晒，发生变形，提高其使用舒适度和便捷性。
优选的，所述疏水防变形填料由无机填充剂和疏水树脂以重量份之比为(4-7):10得到。
无机填充剂具有填充作用和疏水作用，不易与水相容，具有憎水作用；而疏水树脂也具有疏水作用和填充作用，与无机填充剂结合后，能够起到协同作用，提高泡棉的疏水性和强度，减少泡棉出现变形的可能性。
优选的，所述无机填充剂为空心微珠，所述空心微珠为玻璃微珠和/或陶瓷微珠。
本申请采用的空心微珠，具有质量轻、疏水等优点，因此容易在泡棉的表面形成疏水锋，同时也降低泡棉的重量，使其不易吸水，且容易浮在水面，当清洗内衣时，内衣不易吸水下沉，减少泡棉对水的吸收速度，减少内衣和出现变形的可能性。
同时玻璃微珠、陶瓷微珠的填充作用，提高泡棉骨架的机械强度，减少其发生变形可能性。
优选的，空心微珠的比重均为0.5-0.9g/cm3，粒径均为10-20μm。
采用以上比重范围和粒径的空心微珠容易在泡棉的骨架上形成的疏水效果较好，进一步降低泡棉对水的吸水速率。减少泡棉吸水，进而减少泡棉发生变形的可能性。
优选的，所述疏水树脂包括以下重量份原料组成：
聚四氟乙烯5-10份
聚偏二氯乙烯5-8份
相容剂1-5份
增塑剂0.5-0.8份
催化剂0.1-0.8份。
聚四氟乙烯和聚偏二氯乙烯均具有疏水性，而且表面具有蜡性，因此两者复合，得到的疏水树脂具有较好的疏水性，相容剂既能提高聚四氟乙烯与聚偏二氟乙烯的相容性，也能够提高疏水防变形填料与疏水树脂的相容性，还能提高疏水防变形填料与泡棉原料体系的相容性，进而使得泡棉不易吸水和不易变形。当制得的泡棉用于文胸或者内衣时，当其多次换洗时，其泡棉不易吸水，减少泡棉内部夹藏水的可能性，同时换洗后的泡棉也不易发生变形，提高泡棉的耐久性。
优选的，所述相容剂包括以下重量份的原料组成：
PTW：5-10份
氯化聚乙烯：2-5份固体丙烯酸树脂：1-3份
乙烯基硅树脂：0.5-1.2份。
PTW为PTW，是杜邦公司推出的乙烯三元共聚物，也是一种热塑性的材料，本申请的PTW是丙烯酸正丁酯－缩水甘油酯，具有较好的相容性；氯化聚乙烯是由高密度聚乙烯(HDPE)经氯化而制成的高分子合成材料，呈白色粉末状，具有较好的相容性；其平均分子量为5-25万，氯含量为30～40％；固体丙烯酸树脂的平均分子量为40000-85000，具有较好的柔韧性和附着性；乙烯基硅树脂具有良好的成膜性、适度的柔韧性、良好的拒水性，乙烯基含量：1.2％-2.7％；外观白色疏松粉末。
本申请通过PTW、氯化聚乙烯、固体丙烯酸树脂、乙烯基硅树脂进行复配，得到的相容剂具有较好的相容的效果，能够提高疏水树脂原料体系的相容性；由无机填充剂为玻璃微珠、陶瓷微珠，均为无机物，不易与聚合和物进行混合，而通过上述原料组成的相容剂能够稳定粘附于无机填充剂的表面，提高其亲油性，使其容易与疏水树脂进行混合。
优选的，所述疏水防变形填料由以下方法制得：
1)按照重量份计，称取PTW、氯化聚乙烯、固体丙烯酸树脂、环氧丙烯酸树脂，混合均匀得到相容剂；
2)按照重量份计，称取聚四氟乙烯加热至熔融，降温至200-250℃，再加入聚偏二氯乙烯、增塑剂混合均匀，再降温至165-185℃，加入相容剂，搅拌均匀，得到疏水树脂；
3)按照重量份计，称取无机填充剂加入至疏水树脂中，搅拌15-25min，得到疏水物料，将疏水物料进行粉碎，得到疏水防变形填料。
上述工艺中，通过将聚四氟乙烯的熔点较高，因此需要加热至熔融后，再降温后加入聚氯乙烯和增塑剂，若温度过高，会导致部分原料分解或出现烧焦的现象。本申请通过上述工艺制得的疏水防变形填料的原料体系分散均匀，当其用于泡棉的原料体系中，使泡棉骨架表面形成的疏水峰具有较好的疏水性，进而提高泡棉的疏水性，同时提高泡棉骨架的机械强度，使得内衣中的泡棉在长期使用后，不易出现变形的现象，提高内衣的品质和实用性。同时本申请泡棉用于坐垫后，坐垫洒水后，其泡棉不会快速将水吸收至泡棉内部，这样处理坐垫时，直接将其表面的水擦干即可，若水分过多，稍微通风晾晒即可，减少泡棉内部夹藏水分，而影响坐垫的舒适度，同时增强泡棉骨架的机械强度，减少泡棉在使用过程中发生变形的可能性。
优选的，所述疏水防变形填料的粒径为400-800目。
采用粒径范围的疏水防变形填料，填充至泡棉的原料体系中，制得泡棉骨架表面形成若干个疏水峰，能够进一步降低减少泡棉的疏水性，另外本申请的泡棉的空气透气率为70-90％(检测标准GB/T 10655-2003)。同时也能够增强泡棉骨架的机械强度，减少泡棉出现变形的可能性。
优选的，所述3)还包括将疏水物料进行拉丝，形成线径为5-10μm的纤维丝，再剪切形成长度为30-50μm的纤维丝，得到疏水防变形填料。
本申请通过将疏水物料进行拉丝，形成线径为5-10μm，长度为30-50μm的纤维丝也能够在泡棉骨架上形成条形的疏水峰(呈绒毛效果)，进一步降低泡棉的疏水性。同时也能够增强泡棉骨架的机械强度，减少泡棉出现变形的可能性。
第二方面，一种透气泡棉的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：按照重量份计，称取聚醚多元醇、聚酯多元醇、发泡剂混合均匀，得到混合料A；再称取异氰酸酯、稳泡剂、催化剂混合均匀，得到混合料B；将混合料A加热至55-75℃，边搅拌边加入混合料B，加完后，进行反应1-3h，得到反应物料，将反应物料置于模具中，经过熟化、脱模、静置，得到泡棉。
通过上述工艺制得的泡棉具有疏水性和机械强度，当其用在内衣文胸时，经过多次的换洗后，不易出现变形的可能性。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、本申请通过聚酯多元醇、聚醚多元醇、异氰酸酯、耐水颗粒等复配下，并在催化剂和发泡剂的辅助作用下，得到透气性好的泡棉，由于加入疏水防变形填料，使其泡棉的骨架表面形成若干个疏水峰，从而降低泡棉的疏水性，当泡棉用在文胸时，在清洗过程，泡棉不易吸水，从而减少泡棉用在文胸时因长期的换洗而导致变形的问题，当泡棉用在坐垫等产品时，洒水后能够降低泡棉将水吸水至内部的可能性，提高其使用舒适度和便捷性。
2、本申请通过PTW、氯化聚乙烯、固体丙烯酸树脂、乙烯基硅树脂进行复配，得到的相容剂具有较好的相容的效果，能够提高疏水树脂原料体系的相容性；也能够提高无机填充剂的亲油性，使其容易与疏水树脂进行混合，当其制得的泡棉用于内衣中，降低在换洗内衣时，泡棉的疏水性，从而减少泡棉出现变形的可能性。
附图说明
图1是本申请泡棉的结构示意图。
图2是泡棉放大后的结构示意图。
图3至图5为本申请泡棉与普通泡棉实验过程图。
具体实施方式
以下结合附图1-5和实施例对本申请作进一步详细说明。
疏水防变形填料的制备例
制备例1
一种疏水防变形填料的制备例，包括以下步骤：
1)称取2kgPTW、5kg氯化聚乙烯、1kg固体丙烯酸树脂、7kg环氧丙烯酸树脂，放入高速混合机进行混合均匀，得到相容剂。
2)称取5kg聚四氟乙烯放入捏合机中，加热至323℃，使其聚四氟乙烯完全溶解，降温至230℃，再加入8kg聚偏二氯乙烯、0.5kg增塑剂，搅拌30min，使聚偏二氯乙烯、增塑剂与聚四氟乙烯混合均匀，再降温至185℃，加入1kg相容剂，搅拌40min使其充分混合均匀，得到疏水树脂。
3)称取24kg无机填充剂加入至疏水树脂中，搅拌20min，冷却至25℃，得到疏水物料，将疏水物料放入粉碎机中进行粉碎，过500目的筛，得到疏水防变形填料。
无机填充剂由陶瓷微珠和玻璃微珠以重量(kg)之比为1:1组成。
制备例2-3
制备例2-3与制备例1的不同之处在于：原料的用量不同，具体如表1所示；
制备例1-3的原料用量(kg)
制备例4
制备例4与制备例2的不同之处在于，3)还包括将疏水物料放入双螺杆挤压机，进行纺丝，形成线径为8μm的纤维丝，再放入剪切机中，进行剪切形成长度为40μm的纤维丝，得到疏水防变形填料。
制备对比例
制备对比例1
制备对比例1与对比例1的不同之处在于：聚四氟乙烯等量替换成聚偏二氯乙烯。
制备对比例2
制备对比例2与对比例1的不同之处在于：聚偏二氯乙烯等量替换成聚四氟乙烯。
制备对比例3
制备对比例3与对比例1的不同之处在于，没有无机填充剂，其该疏水防变形填料的制备方法为：
1)称取2kgPTW、5kg氯化聚乙烯、1kg固体丙烯酸树脂、7kg环氧丙烯酸树脂，放入高速混合机进行混合均匀，得到相容剂；
2)称取5kg聚四氟乙烯放入捏合机中，加热至323℃，使其聚四氟乙烯完全溶解，降温至230℃，再加入8kg聚偏二氯乙烯、0.5kg增塑剂，搅拌30min，使聚偏二氯乙烯、增塑剂与聚四氟乙烯混合均匀，再降温至185℃，加入1kg相容剂，搅拌40min使其充分混合均匀，冷却至25℃；得到疏水物料，将疏水物料放入粉碎机中进行粉碎，过500目的筛，得到疏水防变形填料。
制备对比例4
制备对比例4与对比例1的不同之处在于，没有疏水树脂，其该疏水防变形填料的制备方法为：以重量(kg)之比为1:1陶瓷微珠和玻璃微珠，进行研磨1h，过500目的筛，得到疏水防变形填料。
实施例
实施例1
一种透气泡棉的制备方法，包括以下步骤：称取90kg聚醚多元醇、5kg聚酯多元醇、0.10kg发泡剂混合均匀，得到混合料A；再称取20kg异氰酸酯、0.01kg稳泡剂、0.05kg催化剂混合均匀，得到混合料B；将混合料A放入反应釜中，加热至60℃，边搅拌边加入混合料B，当混合料B完全加入后，进行反应2h，得到反应物料；称取3.2kg疏水防变形填料，加入至反应料中，搅拌均匀，得到混合料C；将混合料C置于模具中，经过熟化、脱模、静置，得到泡棉。
其中，异氰酸酯为六亚甲基二异氰酸酯；发泡剂为水；催化剂为辛酸亚锡催化剂；稳泡剂为硅油；疏水防变形填料由制备例1得到。
实施例2
实施例2与实施例1的不同之处在于：原料的用量不同，如聚醚多元醇80kg、聚酯多元醇8kg、异氰酸酯15kg、疏水防变形填料2.2kg。
实施例3
实施例2与实施例1的不同之处在于：原料的用量不同，如聚醚多元醇70kg、聚酯多元醇5kg、异氰酸酯12kg、疏水防变形填料1.2kg。
实施例4-10
实施例4-10与实施例2的不同之处在于：疏水防变形填料的来源不同，具体如表2所示；
表2实施例4-10的疏水防变形填料来源
实施例 疏水防变形填料
实施例4 制备例2
实施例5 制备例3
实施例6 制备例4
实施例7 制备对比例1
实施例8 制备对比例2
实施例9 制备对比例3
实施例10 制备对比例4
对比例
对比例1
对比例1与实施例1的不同之处在于：疏水防变形填料的粒径为3000目。
对比例2
对比例2与实施例1的不同之处在于：将疏水防变形填料等量替换成聚醚多元醇，最终得到普通的泡棉。
性能检测试验
将实施例1-10和对比例1-2得到的泡棉进行以下性能测试。
检测方法/试验方法
1、吸水测试
将实施例4和对比例2的得到的泡棉剪切成面积为18cm2的直角三角形，如图3-5所示，先将实施例4的泡棉放入水中，此时，本申请的泡棉漂浮于水面(图3所示)，再将对比例2的普通泡棉放入至水中，此时，对比例2的普通泡棉开始吸水下沉，而本申请泡棉任然漂浮于水面上(可参考图4)；当对比例2的普通泡棉下沉至水底时，本申请的泡棉任然漂浮，从而说明本申请的泡棉具有较好的疏水性，使其泡棉不易将水吸收至内部。
2、展括性测试
将实施例1-10和对比例1-2得到泡棉分别经过热压成型，形成用于文胸的34A杯罩；测量杯罩凸起的最高点与水平面的间距为H1，再分别标记杯罩，然后再分别放入洗衣机中，按动洗衣机的快洗健，清洗15min(其中包含加水2min，清洗10min，脱水3min片)，反复进行清洗，共清洗20次后，将杯罩取出，晾晒，干燥后，放置24h后，进行测量杯罩凸起的最高点与水平面的间距为H2；计算展括变化率a＝[(H1-H2)/H2]*100％，当a越大时，说明罩杯越容易吸水变形，实验数据如表3所示。
3、吸水率测试
参考国家标准GB/T18944.1-2003第6.2.3节进行检测，泡棉测试样的尺寸为50mm(长)×50mm(宽)×15mm(厚)，测试压力17kPa，蒸馏水浸泡3min→释放压力，蒸馏水浸泡3min；实验室环境温度25℃，湿度50％；采用型号为CXK-A的吸水率真空装置进行检测，测试数据如表3所示。
1.空气透过率
参考GB/T 10655-2003进行检测，具体数据如表3所示；
表3实施例1-10和对比例1-2的实验数据
从上表可以看出，吸水率从3.25％(实施例1)提高至4.65％(实施例2)，说明当疏水防变形填料的目数高达3000目时，形成的疏水锋不明显，疏水效果不好，进而导致泡棉容易吸水。对比例2与实施例1相比，对比例1的吸水率和展括性均比实施例1的高，说明，加入疏水防变形填料能够提高泡棉的疏水性，降低泡棉对水的吸收速率，减少泡棉出现变形的可能性。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (4)

1.一种透气泡棉，其特征在于，包括以下重量份的原料组成：
聚醚多元醇60-90份
聚酯多元醇5-10份
稳泡剂0.01-0.05份
异氰酸酯8-20份
发泡剂0.05-0.15份
催化剂0.01-0.1份
疏水防变形填料1.2-3.2份；
所述疏水防变形填料由无机填充剂和疏水树脂以重量份之比为（4-7）:10得到；
所述疏水树脂包括以下重量份原料组成：
聚四氟乙烯5-10份
聚偏二氯乙烯5-8份
相容剂1-5份
增塑剂0.5-0.8份；
所述相容剂包括以下重量份的原料组成：
PTW：5-10份
氯化聚乙烯：2-5份
固体丙烯酸树脂：1-3份
环氧丙烯酸树脂：0.5-1.2份；
所述疏水防变形填料由以下方法制得：
1）按照重量份计，称取PTW、氯化聚乙烯、固体丙烯酸树脂、环氧丙烯酸树脂，混合均匀得到相容剂；
2）按照重量份计，称取聚四氟乙烯加热至熔融，降温至200-250℃，再加入聚偏二氯乙烯、增塑剂混合均匀，再降温至165-185℃，加入相容剂，搅拌均匀，得到疏水树脂；
3）按照重量份计，称取无机填充剂加入至疏水树脂中，搅拌15-25min，得到疏水物料，将疏水物料进行粉碎，得到疏水防变形填料；
所述疏水防变形填料的粒径为400-800目；
所述无机填充剂为空心微珠，所述空心微珠为玻璃微珠和/或陶瓷微珠。
2.根据权利要求1所述的一种透气泡棉，其特征在于：空心微珠的比重均为0.5-0.9g/cm3，粒径均为10-20μm。
3.根据权利要求1所述的一种透气泡棉，其特征在于：所述3）还包括将疏水物料进行拉丝，形成线径为5-10μm的纤维丝，再剪切形成长度为30-50μm的纤维丝，得到疏水防变形填料。
4.一种如根据权利要求1-3任一项所述的透气泡棉的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：按照重量份计，称取聚醚多元醇、聚酯多元醇、发泡剂混合均匀，得到混合料A；再称取异氰酸酯、稳泡剂、催化剂混合均匀，得到混合料B；将混合料A加热至55-75℃，边搅拌边加入混合料B，加完后，进行反应1-3h，得到反应物料；称取疏水防变形填料，加入至反应料中，搅拌均匀，得到混合料C；将混合料C置于模具中，经过熟化、脱模、静置，得到泡棉。
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