CN117510784A - 一种低气味高性能聚氨酯自结皮泡沫材料及其制造方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种低气味高性能聚氨酯自结皮泡沫材料及其制造方法和应用。所述低气味高性能聚氨酯自结皮泡沫材料，按重量百分比计，包括如下组分：71.7％‑88.2％的基础主料，5％‑10％的交联剂，0.3％‑0.8％的硅油助剂，0.5％‑1.5％的催化剂，3％‑5％的阴离子表面活性剂,1％‑3％氯化钠和2％到8％的发泡剂。本发明提供的低气味高性能聚氨酯自结皮泡沫材料组分中阴离子表面活性剂和氯化钠协同作用，提高了材料在不同条件下的流动性和渗透性，减少了材料在发生化学和物理反应过程中所产出的气体或气泡，使该材料可以通用于所有不同密度硬度的自结皮配方中，并可以在不依赖温度的情况下制备出良好的制品。
Description
技术领域
本发明涉及聚氨酯材料技术领域，具体涉及一种低气味高性能聚氨酯自结皮泡沫材料及其制造方法和应用。
背景技术
聚氨酯是聚氨基甲酸酯的简称，它是一种高分子材料。聚氨酯是一种新兴的有机高分子材料，被誉为“第五大塑料”，因其卓越的性能而被广泛应用于国民经济众多领域。产品应用领域涉及轻工、化工、电子、纺织、医疗、建筑、建材、汽车、国防、航天、航空等。
聚氨酯自结皮泡沫又称整皮模塑泡沫，是一种芯部为泡沫，外部是密实表皮的泡沫塑料制品，从内芯到表皮的密度逐渐增大。聚氨酯自结皮泡沫既有坚韧的表皮层，又有手感柔软的泡沫芯，两者紧密地连成一体，因此用来制造各种用途和规格的复杂制品，如各类座椅的扶手以及汽车方向盘、天窗框、杂物箱盖、机场座椅、浴缸头靠垫等各种吸能减震产品。
常规的聚氨酯自结皮泡沫材料都会具有一定的气味，其性能会随着制品密度硬度变化或环境条件变更而变得越来越差，并且还需要结合模温及材料温度才能制备出合格的制品。目前，市面上常见的聚氨酯软质泡沫存在舒适性差、柔软性差、不符合人体光学、弹性不好、抗疲劳性不佳等问题。此外由于通用性较差，生产中需要根据不同的工艺及密度硬度进行配方调整及材料替换，成本比较高，生产效率低，良品率低。
发明内容
有鉴于此，有必要针对上述的问题，提供一种低气味高性能聚氨酯自结皮泡沫材料及其制造方法和应用。本发明的低气味高性能聚氨酯自结皮泡沫材料解决了当所需产品为低密度配方时容易产生暗泡的问题。同时在保证稳定性的基础上，降低了材料气味并提高材料的物理性能，使材料具有良好的舒适度及柔软度，可以在任何温度和密度条件下制备出各种外观良好的符合人体工学制品。
为实现上述目的，本发明采取以下的技术方案：
第一方面，本发明提供一种低气味高性能聚氨酯自结皮泡沫材料，按重量百分比计，包括如下组分：71.7％-88.2％的基础主料，5％-10％的交联剂，0.3％-0.8％的硅油助剂，0.5％-1.5％的催化剂，3％-5％的阴离子表面活性剂，1％-3％的氯化钠和2％到8％的发泡剂。
进一步的，所述基础主料为聚醚多元醇330N、1618、4801E、F3135、3600中的一种与聚合物多元醇3628、3630、3928、104中的一种进行混合的混合物。
优选的，所述聚醚多元醇与聚合物多元醇的混合质量比为1：1～1：4。
进一步的，所述交联剂为混合交联剂，为EG、BDO、DPG、TMP、甘油、DEMA、山梨糖醇中的任意两种交联剂混合。
优选的，所述混合交联剂中，两种交联剂的混合质量比为1：1～1：1.5。
进一步的，所述硅油助剂包括有机非硅系化合物、有机硅化合物或聚硅氧烷氧化烯烃嵌段共聚物。
优选的，所述有机非硅系化合物包括离型剂和匀泡剂；所述有机硅化合物包括有机硅官能团化合物、含碳官能团有机硅化合物和环状有机硅聚合物。
进一步的，所述催化剂为混合催化剂，为胺类催化剂和有机金属催化剂的混合物。
优选的，所述混合催化剂中胺类催化剂质量比大于99％，金属催化剂质量比小于1％。
优选的，所述胺类催化剂包括脂肪族胺类催化剂、醇类化合物催化剂、芳香族胺类催化剂中的任意两种。
优选的，所述有机金属催化剂包括二月桂酸二丁基锡、异辛酸亚锡、异辛酸锌和异辛酸铋。
所述阴离子表面活性剂包括肥皂类表面活性剂、硫酸化物表面活性剂和磺酸化物表面活性剂；所述硫酸化物表面活性剂包括十二烷基硫酸钠、十六烷基硫酸钠、十八烷基硫酸钠中的一种；所述磺酸化物表面活性剂包括二辛基琥珀酸磺酸钠和十二烷基苯磺酸钠中的一种。
第二方面，本发明上述低气味高性能聚氨酯自结皮泡沫材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤S1：按重量百分比称取基础主料聚醚多元醇和聚合物多元醇并混合；
步骤S2：按重量百分比称取交联剂、阴离子表面活性剂和氯化钠，进行混合；
步骤S3：按重量百分比称取硅油助剂、催化剂及发泡剂并混合；
步骤S4：将基础主料加热到45-55℃，先加入步骤S2中的交联剂、表面活性剂与氯化钠，再加入步骤S3中的硅油助剂、催化剂和发泡剂的混合物，搅拌30-40分钟后，进行脱泡处理后入桶包装；
步骤S5：将包装好的原料密封保存。
进一步的，步骤S4中采用高速搅拌系统搅拌。
进一步的，步骤S4脱泡处理时间为20min。
进一步的，步骤S5中密封保存的环境为干燥，温度为25℃。
第三方面，本发明提供上述低气味高性能聚氨酯自结皮泡沫材料、低气味高性能聚氨酯自结皮泡沫材料的制备方法在座椅、汽车方向盘、天窗框、杂物箱盖、机场座椅、浴缸头靠垫中的应用。
本发明的有益效果为：
(1)本发明的低气味高性能聚氨酯自结皮泡沫材料组分中阴离子表面活性剂和氯化钠协同作用，提高了材料在不同条件下的流动性和渗透性，减少了材料在发生化学和物理反应过程中所产出的气体或气泡，使该材料可以通用于所有不同密度硬度的自结皮配方中，并可以在不依赖温度的情况下，制备出良好的制品。
(2)本发明的低气味高性能聚氨酯自结皮泡沫材料降低了制品气味，提高了材料的物理性能，让材料可以全方位符合人体工学，既有舒适的柔和度又具备一定的抗疲劳效果。
具体实施方式
为使本发明的目的、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作进一步清楚、完整地描述。需要说明的是，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。
在本发明的描述中，需要说明的是，实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
实施例1
一种低气味高性能聚氨酯自结皮泡沫材料，按重量百分比计，包括如下组分：82.4％的基础主料，5.3％的交联剂，0.7％的硅油助剂，0.8％的催化剂，3.1％的阴离子表面活性剂，1.2％氯化钠，6.5％的发泡剂；所述基础主料为聚醚多元醇330N与聚合物多元醇3628进行等量混合的混合物；所述交联剂为EG和山梨糖醇按质量比1:1混合的混合物；所述硅油助剂为有机非硅系化合物，所述有机非硅系化合物为匀泡剂；所述催化剂为脂肪族胺类催化剂和有机金属催化剂的混合物，所述胺类催化剂为脂肪族胺类催化剂和芳香族胺类催化剂的混合物，所述有机金属催化剂为二月桂酸二丁基锡。所述阴离子表面活性剂为十二烷基硫酸钠。
上述低气味高性能聚氨酯自结皮泡沫材料的制备方法包括以下步骤：
步骤S1：按重量百分比称取基础主料聚醚多元醇330N与聚合物多元醇3628并混合；
步骤S2：按重量百分比称取交联剂、阴离子表面活性剂和氯化钠，进行混合；
步骤S3：按重量百分比称取硅油助剂、催化剂和发泡剂并混合；
步骤S4：将基础主料加热到50℃，先加入步骤S2中的交联剂、活性剂及氯化钠混合物，再加入步骤S3的硅油助剂、催化剂及发泡剂混合物，高速搅拌系统搅拌35分钟后，进行脱泡处理20min后入桶包装；
步骤S5：将包装好的原料在干燥环境，温度为25℃条件下密封保存。
对比例1
一种低气味高性能聚氨酯自结皮泡沫材料，按重量百分比计，包括如下组分：83.5％的基础主料，6％的交联剂，0.7％的硅油助剂，0.8％的催化剂，2.5％的阴离子表面活性剂，6.5％的发泡剂；所述基础主料为聚醚多元醇330N与聚合物多元醇3628进行等量混合的混合物；所述交联剂为EG和山梨糖醇按质量比1:1混合的混合物；所述硅油助剂为有机非硅系化合物，所述有机非硅系化合物为匀泡剂；所述催化剂为脂肪族胺类催化剂和有机金属催化剂的混合物，所述胺类催化剂为脂肪族胺类催化剂和芳香族胺类催化剂的混合物，所述有机金属催化剂为二月桂酸二丁基锡。所述阴离子表面活性剂为十二烷基硫酸钠。
上述低气味高性能聚氨酯自结皮泡沫材料的制备方法包括以下步骤：
步骤S1：按重量百分比称取基础主料聚醚多元醇330N与聚合物多元醇3628并混合；
步骤S2：按重量百分比称取交联剂和阴离子表面活性剂，进行混合；
步骤S3：按重量百分比称取硅油助剂、催化剂和发泡剂并混合；
步骤S4：将基础主料加热到50℃，先加入步骤S2中的交联剂和表面活性剂混合物，再加入步骤S3中硅油助剂、催化剂和发泡剂混合物，高速搅拌系统搅拌35分钟后，进行脱泡处理20min后入桶包装；
步骤S5：将包装好的原料在干燥环境，温度为25℃条件下密封保存。
对比例2
一种低气味高性能聚氨酯自结皮泡沫材料，按重量百分比计，包括如下组分：83％的基础主料，6％的交联剂，0.7％的硅油助剂，0.8％的催化剂，3％的氯化钠和6.5％的发泡剂；所述基础主料为聚醚多元醇330N与聚合物多元醇3628进行等量混合的混合物；所述交联剂为EG和山梨糖醇按质量比1:1混合的混合物；所述硅油助剂为有机非硅系化合物，所述有机非硅系化合物为匀泡剂；所述催化剂为脂肪族胺类催化剂和有机金属催化剂的混合物，所述胺类催化剂为脂肪族胺类催化剂和芳香族胺类催化剂的混合物，所述有机金属催化剂为二月桂酸二丁基锡。
上述低气味高性能聚氨酯自结皮泡沫材料的制备方法包括以下步骤：
步骤S1：按重量百分比称取基础主料聚醚多元醇330N与聚合物多元醇3628并混合；；
步骤S2：按重量百分比称取交联剂和氯化钠，进行混合；
步骤S3：按重量百分比称取硅油助剂、催化剂和发泡剂并混合；
步骤S4：将基础主料加热到50℃，先加入步骤S2中的交联剂和氯化钠混合物，再加入步骤S3中硅油助剂、催化剂和发泡剂混合物，高速搅拌系统搅拌35分钟后，进行脱泡处理20min后入桶包装；
步骤S5：将包装好的原料在干燥环境，温度为25℃条件下密封保存。
对比例3
一种聚氨酯自结皮泡沫材料，按重量百分比计，包括如下组分：78.3％的基础主料，6％的交联剂，0.7％的硅油助剂，1.6％的催化剂，9％的阴离子表面活性剂，0.4％氯化钠，4％的发泡剂；所述基础主料为聚醚多元醇330N与聚合物多元醇3628进行等量混合的混合物；所述交联剂为EG和山梨糖醇按质量比1:1混合的混合物；所述硅油助剂为有机非硅系化合物，所述有机非硅系化合物为匀泡剂；所述催化剂为脂肪族胺类催化剂和有机金属催化剂的混合物，所述胺类催化剂为脂肪族胺类催化剂和芳香族胺类催化剂的混合物，所述有机金属催化剂为二月桂酸二丁基锡。所述阴离子表面活性剂为十二烷基硫酸钠。
上述聚氨酯自结皮泡沫材料的制备方法包括以下步骤：
步骤S1：按重量百分比称取基础主料聚醚多元醇330N与聚合物多元醇3628并混合；
步骤S2：按重量百分比称取交联剂、阴离子表面活性剂和氯化钠，进行混合；
步骤S3：按重量百分比称取硅油助剂、催化剂和发泡剂并混合；
步骤S4：将基础主料加热到50℃，先加入步骤S2中的交联剂、表面活性剂和氯化钠混合物，再加入步骤S3中硅油助剂、催化剂和发泡剂的混合物，高速搅拌系统搅拌35分钟后，进行脱泡处理20min后入桶包装；
步骤S5：将包装好的原料在干燥环境，温度为25℃条件下密封保存。
经过实验研究测试得出，在没有温度的情况下，实施例1制备得到的材料撕裂强度可达到1.5N/mm，拉伸强度达到1.8Mpa，泡孔结构规则粗细均匀，柔软性好，回弹性能优，反应过程中产生的气泡少；同等条件下，对比例1制备得到的材料反应过程中，就会产生比较多的气泡，拉伸强度只能达到0.8mpa，且泡孔的粗细不均匀；对比例2制备得到的材料，撕裂强度只有1N/mm,气泡结构不规则，没有温度的情况下，反应不够剧烈；对比例3制备得到的材料撕裂强度只有0.8N/mm，拉伸强度1mpa，泡孔大小不一。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种低气味高性能聚氨酯自结皮泡沫材料，其特征在于，按重量百分比计，包括如下组分：71.7％-88.2％的基础主料，5％-10％的交联剂，0.3％-0.8％的硅油助剂，0.5％-1.5％的催化剂，3％-5％的阴离子表面活性剂，1％-3％氯化钠和2％到8％的发泡剂。
2.根据权利要求1所述的低气味高性能聚氨酯自结皮泡沫材料，其特征在于，所述基础主料为聚醚多元醇330N、1618、4801E、F3135、3600中的一种与聚合物多元醇3628、3630、3928、104中的一种进行混合的混合物。
3.根据权利要求1所述的低气味高性能聚氨酯自结皮泡沫材料，其特征在于，所述交联剂为混合交联剂，为EG、BDO、DPG、TMP、甘油、DEMA、山梨糖醇中的任意两种交联剂混合。
4.根据权利要求1所述的低气味高性能聚氨酯自结皮泡沫材料，其特征在于，所述硅油助剂包括有机非硅系化合物、有机硅化合物或聚硅氧烷氧化烯烃嵌段共聚物。
5.根据权利要求1所述的低气味高性能聚氨酯自结皮泡沫材料，其特征在于，所述催化剂为混合催化剂，为胺类催化剂和有机金属催化剂的混合物。
6.根据权利要求1所述的低气味高性能聚氨酯自结皮泡沫材料，其特征在于，所述阴离子表面活性剂包括肥皂类表面活性剂、硫酸化物表面活性剂和磺酸化物表面活性剂；所述硫酸化物表面活性剂包括十二烷基硫酸钠、十六烷基硫酸钠、十八烷基硫酸钠中的一种；所述磺酸化物表面活性剂包括二辛基琥珀酸磺酸钠和十二烷基苯磺酸钠中的一种。
7.权利要求1～6任意一项所述低气味高性能聚氨酯自结皮泡沫材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1：按重量百分比称取基础主料聚醚多元醇和聚合物多元醇并混合；
步骤S2：按重量百分比称取交联剂、阴离子表面活性剂和氯化钠，进行混合；
步骤S3：按重量百分比称取硅油助剂、催化剂和发泡剂并混合；
步骤S4：将基础主料加热到45-55℃，先加入步骤S2中交联剂、表面活性剂和氯化钠的混合物，再加入步骤S3中的硅油助剂、催化剂和发泡剂的混合物，搅拌30-40分钟后，进行脱泡处理后入桶包装；
步骤S5：将包装好的原料密封保存。
8.根据权利要求7所述的低气味高性能聚氨酯自结皮泡沫材料的制备方法，其特征在于，步骤S4脱泡处理时间为20min。
9.根据权利要求7所述的低气味高性能聚氨酯自结皮泡沫材料的制备方法，其特征在于，步骤S5中密封保存的环境为干燥，温度为25℃。
10.权利要求1～6任意一项所述低气味高性能聚氨酯自结皮泡沫材料或权利要求7～9任意一项所述的低气味高性能聚氨酯自结皮泡沫材料的制备方法在座椅、汽车方向盘、天窗框、杂物箱盖、机场座椅、浴缸头靠垫中的应用。
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|---|---|---|---|
| CN202311437847.1A CN117510784A (zh) | 2023-11-01 | 2023-11-01 | 一种低气味高性能聚氨酯自结皮泡沫材料及其制造方法和应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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Publications (1)
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2023
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