CN117510778A - 一种用于鼠标垫的聚氨酯材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于鼠标垫的聚氨酯材料及其制备方法，涉及高分子材料技术领域，所述用于鼠标垫的聚氨酯材料的制备方法包括以下步骤：将甲苯二异氰酸酯和聚四氢呋喃醚多元醇进行第一缩合反应，得到A物料；将异佛尔酮二异氰酸酯和聚环氧丙烷醚三元醇进行第二缩合反应，得到B物料；将所述A物料和所述B物料进行低温等离子体改性，后进行共混，得到C物料；将所述C物料进行依次浇注成型，脱模和后硫化处理，得到所述用于鼠标垫的聚氨酯材料。本发明通过特定的A物料和特定的B物料配合使用，并结合低温等离子体改性工艺，制得了一种适用于鼠标垫的聚氨酯材料，其具有柔软、低硬度和耐磨性佳的特点，从而提高了鼠标垫的使用舒适度和使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，尤其涉及一种用于鼠标垫的聚氨酯材料及其制备方法。
背景技术
鼠标垫，是指垫在鼠标下边的一个小垫子，主要是为了防止因为玻璃等特殊材质的表面反射与折射影响鼠标的感光器定位而设的，提供一个方便鼠标感光器系统计算移动向量的平面，方便人们的工作。鼠标垫作为人们使用计算机鼠标的一个辅助器材，起到保护鼠标，减缓手部疲劳等作用，越来越受到人们的喜爱。
目前，市场上鼠标垫产品的种类繁多，比如有硅胶鼠标垫、像框鼠标垫、橡胶鼠标垫、玻璃鼠标垫、手腕鼠标垫、真皮鼠标垫等等。但现有鼠标垫产品材质的硬度往往较高，使用时手部的舒适感较差；而且其耐磨性也不佳，导致鼠标垫的使用寿命较短。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种用于鼠标垫的聚氨酯材料及其制备方法。
第一方面，本发明提供了一种用于鼠标垫的聚氨酯材料的制备方法，所述用于鼠标垫的聚氨酯材料的制备方法包括以下步骤：
将甲苯二异氰酸酯和聚四氢呋喃醚多元醇进行第一缩合反应，得到A物料；
将异佛尔酮二异氰酸酯和聚环氧丙烷醚三元醇进行第二缩合反应，得到B物料；
将所述A物料和所述B物料进行低温等离子体改性，后进行共混，得到C物料；
将所述C物料进行依次浇注成型，脱模和后硫化处理，得到所述用于鼠标垫的聚氨酯材料。
进一步地，所述甲苯二异氰酸酯和所述聚四氢呋喃醚多元醇的重量比为(45～55):(13～17)。
进一步地，所述甲苯二异氰酸酯包括2,4-甲苯二异氰酸酯和2,6-甲苯二异氰酸酯中的至少一种；所述聚四氢呋喃醚多元醇的数均分子量为1000～2000。
进一步地，所述异佛尔酮二异氰酸酯和聚环氧丙烷醚三元醇的重量比为(85～100):(40～60)。
进一步地，所述聚环氧丙烷醚三元醇的数均分子量为5000～6000。
进一步地，所述第一缩合反应的工作参数包括：温度为70～85℃，时间为1.5～2.5小时。
进一步地，所述第二缩合反应的工作参数包括：温度为65～75℃，时间为2～3小时。
进一步地，制备所述A物料和所述B物料时，反应体系中还加入有磷酸；其中，以重量百分数计，所述磷酸的加入量为异氰酸酯原料的0.0005％～0.005％。
进一步地，将所述A物料和所述B物料进行低温等离子体改性，后进行共混，得到C物料的步骤包括以下过程：
将所述A物料和所述B物料分别加入低温等离子体处理设备中，调节设备内真空度达到10Pa以下时，通入丙酮气体，保持丙酮气体流量为45～55cm3/min、温度为65～70℃、电压为12～18KV、功率为450～500W条件下进行低温等离子体改性20～40s，分别相应得到改性A物料和改性B物料；
将所述改性A物料和所述改性B物料按重量比(5～7):(1～2)于浇注机的混合区进行共混，得到所述C物料。
第二方面，本发明提供了一种用于鼠标垫的聚氨酯材料，所述用于鼠标垫的聚氨酯材料是采用第一方面任一项所述的制备方法制得。
本发明实施例提供的上述技术方案与现有技术相比至少具有如下优点：
本发明实施例提供了一种用于鼠标垫的聚氨酯材料，一方面，本发明通过将以适量配比的甲苯二异氰酸酯和聚四氢呋喃醚多元醇进行缩合反应制得的A物料，搭配以适量配比的异佛尔酮二异氰酸酯和聚环氧丙烷醚三元醇进行缩合反应制得的B物料，提高了所得聚氨酯材料的耐磨性；另一方面，通过采用低温等离子体改性工艺，不仅提高了A物料和B物料的相容性并进一步提高了聚氨酯材料的耐磨性，同时显著降低了所得聚氨酯材料的硬度，制得了一种适用于鼠标垫制备的聚氨酯材料，从而有效解决了现有鼠标垫存在的因硬度高所带来的使用舒适度差和因耐磨性不佳所带来的使用寿命短的问题。因此，本发明通过特定的A物料和特定的B物料配合使用，并结合低温等离子体改性工艺，制得了一种适用于鼠标垫的聚氨酯材料，其具有柔软、低硬度和耐磨性佳的特点，从而提高了鼠标垫的使用舒适度和使用寿命。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，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的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。
除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
第一方面，本发明提供了一种用于鼠标垫的聚氨酯材料的制备方法，所述用于鼠标垫的聚氨酯材料的制备方法包括以下步骤：
将甲苯二异氰酸酯和聚四氢呋喃醚多元醇进行第一缩合反应，得到A物料；
将异佛尔酮二异氰酸酯和聚环氧丙烷醚三元醇进行第二缩合反应，得到B物料；
将所述A物料和所述B物料进行低温等离子体改性，后进行共混，得到C物料；
将所述C物料进行依次浇注成型，脱模和后硫化处理，得到所述用于鼠标垫的聚氨酯材料。
本发明实施例提供了一种用于鼠标垫的聚氨酯材料，一方面，本发明通过将以适量配比的甲苯二异氰酸酯和聚四氢呋喃醚多元醇进行缩合反应制得的A物料，搭配以适量配比的异佛尔酮二异氰酸酯和聚环氧丙烷醚三元醇进行缩合反应制得的B物料，提高了所得聚氨酯材料的耐磨性；另一方面，通过采用低温等离子体改性工艺，不仅提高了A物料和B物料的相容性并进一步提高了聚氨酯材料的耐磨性，同时显著降低了所得聚氨酯材料的硬度，制得了一种适用于鼠标垫制备的聚氨酯材料，从而有效解决了现有鼠标垫存在的因硬度高所带来的使用舒适度差和因耐磨性不佳所带来的使用寿命短的问题。因此，本发明通过特定的A物料和特定的B物料配合使用，并结合低温等离子体改性工艺，制得了一种适用于鼠标垫的聚氨酯材料，其具有柔软、低硬度和耐磨性佳的特点，从而提高了鼠标垫的使用舒适度和使用寿命。
在一些具体实施例中，所述甲苯二异氰酸酯和所述聚四氢呋喃醚多元醇的重量比为(45～55):(13～17)，优选为49:15。
在一些具体实施例中，所述甲苯二异氰酸酯包括2,4-甲苯二异氰酸酯和2,6-甲苯二异氰酸酯中的至少一种；所述聚四氢呋喃醚多元醇的数均分子量为1000～2000。具体地，所述甲苯二异氰酸酯可选用市售的TDI-100(2,4-甲苯二异氰酸酯)、TDI-80(2,4-甲苯二异氰酸酯和2,6-甲苯二异氰酸酯的混合物，2,4-甲苯二异氰酸酯的异构比为80％)等；所述聚四氢呋喃醚多元醇可选用市售的PTMG1000(聚四氢呋喃醚多元醇，数均分子量为1000)、PTMG1500(聚四氢呋喃醚多元醇，数均分子量为1500)、PTMG2000(聚四氢呋喃醚多元醇，数均分子量为2000)等。
在一些具体实施例中，所述异佛尔酮二异氰酸酯(其CAS登录号为4098-71-9)和聚环氧丙烷醚三元醇的重量比为(85～100):(40～60)，优选为94:53。
在一些具体实施例中，所述聚环氧丙烷醚三元醇的数均分子量为5000～6000。具体地，所述聚环氧丙烷醚三元醇可选用市售的PPG330N(聚环氧丙烷醚三元醇，数均分子量为5000，伯羟基含量75％)、PPG3600(聚环氧丙烷醚三元醇，数均分子量为6000，伯羟基含量75％)等。
在一些具体实施例中，所述第一缩合反应的工作参数包括：温度为70～85℃，时间为1.5～2.5小时。
在一些具体实施例中，所述第二缩合反应的工作参数包括：温度为65～75℃，时间为2～3小时。
在一些具体实施例中，制备所述A物料和所述B物料时，反应体系中还加入有磷酸；其中，以重量百分数计，所述磷酸的加入量为异氰酸酯原料(即甲苯二异氰酸酯或异佛尔酮二异氰酸酯)的0.0005％～0.005％。
在一些具体实施例中，将所述A物料和所述B物料进行低温等离子体改性，后进行共混，得到C物料的步骤包括以下过程：
将所述A物料和所述B物料分别加入低温等离子体处理设备中，调节设备内真空度达到10Pa以下时，通入丙酮气体，保持丙酮气体流量为45～55cm3/min、温度为65～70℃、电压为12～18KV、功率为450～500W条件下进行低温等离子体改性20～40s，分别相应得到改性A物料和改性B物料；
将所述改性A物料和所述改性B物料按重量比(5～7):(1～2)于浇注机的混合区进行共混，得到所述C物料。
在一些具体实施例中，所述浇注成型的工作参数包括：温度为40～55℃，时间为35～50分钟。
在一些具体实施例中，所述后硫化处理的工作参数包括：温度为100℃～120℃，时间为12～24小时。
需要说明的是，本发明实施例提供的用于鼠标垫的聚氨酯材料的制备方法中所涉及的组分原料，若无特殊的限定或说明，各组分均可直接采用市售产品。同时，若无特殊的限定或说明，该制备方法中的步骤均可按照现有聚氨酯制备工艺或采用现有设备进行，本申请文件不再一一赘述。
第二方面，基于一个总的发明构思，本发明提供了一种用于鼠标垫的聚氨酯材料，所述用于鼠标垫的聚氨酯材料是采用第一方面任一项所述的制备方法制得。
下面结合具体的实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照国家标准测定。若没有相应的国家标准，则按照通用的国际标准、常规条件、或按照制造厂商所建议的条件进行。
实施例1
本例提供了一种用于鼠标垫的聚氨酯材料，其制备方法包括以下步骤：
步骤(1)、制备A物料：将重量比为49:15的甲苯二异氰酸酯(具体为TDI-100)和聚四氢呋喃醚多元醇(具体为PTMG1500)，磷酸(以重量百分数计，磷酸加入量为异氰酸酯原料的0.001％)在78℃温度下进行第一缩合反应2小时，得到A物料；
步骤(2)、制备B物料：将重量比为94:53的异佛尔酮二异氰酸酯和聚环氧丙烷醚三元醇(具体为PPG330N)，磷酸(以重量百分数计，磷酸加入量为异氰酸酯原料的0.001％)在70℃温度下进行第二缩合反应2.5，得到B物料；
步骤(3)、制备聚氨酯材料：将步骤(1)所得的A物料和步骤(2)所的B物料进行低温等离子体改性，后按照重量比6:1在浇注机中进行共混(得到C物料)，然后注入温度为50℃箱泡中成型45分钟，脱模，均匀切片，在110℃的烘箱中后硫化18小时，得到所述用于鼠标垫的聚氨酯材料；其中，低温等离子体改性过程包括：将所述A物料和所述B物料分别加入低温等离子体处理设备中，调节设备内真空度达到10Pa以下时，通入丙酮气体，保持丙酮气体流量为49cm3/min、温度为68℃、电压为15KV、功率为480W条件下进行低温等离子体改性30s。
实施例2
本例提供了一种用于鼠标垫的聚氨酯材料，其制备方法包括以下步骤：
步骤(1)、制备A物料：将重量比为45:17的甲苯二异氰酸酯(具体为TDI-80)和聚四氢呋喃醚多元醇(具体为PTMG1000)，磷酸(以重量百分数计，磷酸加入量为异氰酸酯原料的0.001％)在78℃温度下进行第一缩合反应2小时，得到A物料；
步骤(2)、制备B物料：将重量比为85:60的异佛尔酮二异氰酸酯和聚环氧丙烷醚三元醇(具体为PPG330N)，磷酸(以重量百分数计，磷酸加入量为异氰酸酯原料的0.001％)在70℃温度下进行第二缩合反应2.5，得到B物料；
步骤(3)、制备聚氨酯材料：将步骤(1)所得的A物料和步骤(2)所的B物料进行低温等离子体改性，后按照重量比5:2在浇注机中进行共混(得到C物料)，然后注入温度为50℃箱泡中成型45分钟，脱模，均匀切片，在110℃的烘箱中后硫化18小时，得到所述用于鼠标垫的聚氨酯材料；其中，低温等离子体改性过程包括：将所述A物料和所述B物料分别加入低温等离子体处理设备中，调节设备内真空度达到10Pa以下时，通入丙酮气体，保持丙酮气体流量为45cm3/min、温度为65℃、电压为12KV、功率为450W条件下进行低温等离子体改性40s。
实施例3
本例提供了一种用于鼠标垫的聚氨酯材料，其制备方法包括以下步骤：
步骤(1)、制备A物料：将重量比为55:13的甲苯二异氰酸酯(具体为TDI-100)和聚四氢呋喃醚多元醇(具体为PTMG2000)，磷酸(以重量百分数计，磷酸加入量为异氰酸酯原料的0.001％)在78℃温度下进行第一缩合反应2小时，得到A物料；
步骤(2)、制备B物料：将重量比为100:40的异佛尔酮二异氰酸酯和聚环氧丙烷醚三元醇(具体为PPG3600)，磷酸(以重量百分数计，磷酸加入量为异氰酸酯原料的0.001％)在70℃温度下进行第二缩合反应2.5，得到B物料；
步骤(3)、制备聚氨酯材料：将步骤(1)所得的A物料和步骤(2)所的B物料进行低温等离子体改性，后按照重量比7:2在浇注机中进行共混(得到C物料)，然后注入温度为50℃箱泡中成型45分钟，脱模，均匀切片，在110℃的烘箱中后硫化18小时，得到所述用于鼠标垫的聚氨酯材料；其中，低温等离子体改性过程包括：将所述A物料和所述B物料分别加入低温等离子体处理设备中，调节设备内真空度达到10Pa以下时，通入丙酮气体，保持丙酮气体流量为55cm3/min、温度为70℃、电压为18KV、功率为500W条件下进行低温等离子体改性20s。
对比例1
本例提供一种聚氨酯材料及其制备方法，与实施例1的区别仅在于：步骤(3)制备聚氨酯材料调整为：将步骤(1)所得的A物料和步骤(2)所的B物料按照重量比6:1在浇注机中进行直接共混(得到C物料)，然后注入温度为50℃箱泡中成型45分钟，脱模，均匀切片，在110℃的烘箱中后硫化18小时，得到所述聚氨酯材料(即未进行低温等离子体改性)；其余步骤及参数均相同。
对比例2
本例提供一种聚氨酯材料及其制备方法，与实施例1的区别仅在于：将步骤(1)、制备A物料中的甲苯二异氰酸酯调整为异佛尔酮二异氰酸酯(即异氰酸酯原料均采用异佛尔酮二异氰酸酯)；其余步骤及参数均相同。
对比例3
本例提供一种聚氨酯材料及其制备方法，与实施例1的区别仅在于：将步骤(2)、制备B物料中的聚环氧丙烷醚三元醇调整为聚四氢呋喃醚多元醇(具体为PTMG1500)(即多元醇原料均采用聚四氢呋喃醚多元醇)；其余步骤及参数均相同。
测试例
本例将实施例1～3和对比例1～3所制得的聚氨酯材料进行性能测试。
1)耐磨性测试：按照GB/T 1689-2014标准进行，采用MH-4磨耗试验机。
2)硬度测试：采用日本ASKER高分子标准A型邵氏橡胶硬度计。
测试结果如表1所示。
表1各实施例和对比例所制得的聚氨酯材料的性能测试结果
| 测试样 | 磨耗(mm3) | 硬度(邵氏A) |
| 实施例1 | 8.4 | 4 |
| 实施例2 | 16.1 | 6 |
| 实施例3 | 17.6 | 7 |
| 对比例1 | 26.5 | 51 |
| 对比例2 | 34.8 | 26 |
| 对比例3 | 32.0 | 37 |
由表1可知，相较于对比例1～3，本发明实施例提供的用于鼠标垫的聚氨酯材料具有低硬度和耐磨性佳的特点，且实施例1的效果最佳。
综上所述，本发明通过特定的A物料和特定的B物料配合使用，并结合低温等离子体改性工艺，制得了一种适用于鼠标垫的聚氨酯材料，其具有柔软、低硬度和耐磨性佳的特点，从而提高了鼠标垫的使用舒适度和使用寿命。
以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种用于鼠标垫的聚氨酯材料的制备方法，其特征在于，所述用于鼠标垫的聚氨酯材料的制备方法包括以下步骤：
将甲苯二异氰酸酯和聚四氢呋喃醚多元醇进行第一缩合反应，得到A物料；
将异佛尔酮二异氰酸酯和聚环氧丙烷醚三元醇进行第二缩合反应，得到B物料；
将所述A物料和所述B物料进行低温等离子体改性，后进行共混，得到C物料；
将所述C物料进行依次浇注成型，脱模和后硫化处理，得到所述用于鼠标垫的聚氨酯材料。
2.根据权利要求1所述的用于鼠标垫的聚氨酯材料的制备方法，其特征在于，所述甲苯二异氰酸酯和所述聚四氢呋喃醚多元醇的重量比为(45～55):(13～17)。
3.根据权利要求2所述的用于鼠标垫的聚氨酯材料的制备方法，其特征在于，所述甲苯二异氰酸酯包括2,4-甲苯二异氰酸酯和2,6-甲苯二异氰酸酯中的至少一种；所述聚四氢呋喃醚多元醇的数均分子量为1000～2000。
4.根据权利要求1所述的用于鼠标垫的聚氨酯材料的制备方法，其特征在于，所述异佛尔酮二异氰酸酯和聚环氧丙烷醚三元醇的重量比为(85～100):(40～60)。
5.根据权利要求4所述的用于鼠标垫的聚氨酯材料的制备方法，其特征在于，所述聚环氧丙烷醚三元醇的数均分子量为5000～6000。
6.根据权利要求1所述的用于鼠标垫的聚氨酯材料的制备方法，其特征在于，所述第一缩合反应的工作参数包括：温度为70～85℃，时间为1.5～2.5小时。
7.根据权利要求1所述的用于鼠标垫的聚氨酯材料的制备方法，其特征在于，制备所述A物料和所述B物料时，反应体系中还加入有磷酸；其中，以重量百分数计，所述磷酸的加入量为异氰酸酯原料的0.0005％～0.005％。
8.根据权利要求1所述的用于鼠标垫的聚氨酯材料的制备方法，其特征在于，所述第二缩合反应的工作参数包括：温度为65～75℃，时间为2～3小时。
9.根据权利要求1所述的用于鼠标垫的聚氨酯材料的制备方法，其特征在于，将所述A物料和所述B物料进行低温等离子体改性，后进行共混，得到C物料的步骤包括以下过程：
将所述A物料和所述B物料分别加入低温等离子体处理设备中，调节设备内真空度达到10Pa以下时，通入丙酮气体，保持丙酮气体流量为45～55cm3/min、温度为65～70℃、电压为12～18KV、功率为450～500W条件下进行低温等离子体改性20～40s，分别相应得到改性A物料和改性B物料；
将所述改性A物料和所述改性B物料按重量比(5～7):(1～2)于浇注机的混合区进行共混，得到所述C物料。
10.一种用于鼠标垫的聚氨酯材料，其特征在于，所述用于鼠标垫的聚氨酯材料是采用权利要求1～9任一项所述的制备方法制得。
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