TW201406836A - 耐黃變聚氨酯泡棉材料之製作方法及其成品 - Google Patents

Abstract

為了解決現有技術使用芳香族異氰酸酯製作聚氨酯泡棉材料容易發生黃變且使用脂肪族異氰酸酯的反應性又太低等問題，本發明提供一種耐黃變聚氨酯泡棉材料之製作方法，其係將聚醚多元醇混合物中伯羥基之總量控制於佔整體端羥基總量的70at%以上，藉此提高脂肪族異氰酸酯與聚醚多元醇混合物之聚合反應性，使反應性差的脂肪族異氰酸酯也可經由一步法直接與聚醚多元醇混合物及添加劑反應，製得耐黃變聚氨酯泡棉材料。因此，本發明所述之製作方法可適用於量化生產具有耐黃變特聚氨酯泡棉材料，並且提供一種耐黃變級數高達5.5級以上的聚氨酯泡棉材料。

Description

耐黃變聚氨酯泡棉材料之製作方法及其成品

本發明係關於一種耐黃變聚氨酯泡棉材料之製作方法及其成品，尤指一種利用一步法製備耐黃變聚氨酯泡棉材料的方法。

聚氨基甲酸酯泡棉材料(polyurethane foam material)(簡稱為聚氨酯泡棉材料)係將二異氰酸酯化合物(diisocycanate compound)與多元醇(polyol)反應所生成的聚合物，再經過發泡及熟化反應後所形成的泡棉材料。依據不同的產業需求調整各試劑的添加量與製程參數，可製得各種不同特性的聚氨基甲酸酯泡棉材料，使得聚氨基甲酸酯泡棉材料能夠被廣泛應用於紡織、傢俱、建築、包裝、電子等產業中，成為一種十分重要的民生與工業材料。

一般而言，製作聚氨基甲酸酯泡棉材料之方法可分為一步法、半預聚法及預聚法(又稱二步法)三種合成方式。其中，一步法可將所有參與反應之單體分子(即，二異氰酸酯化合物與多元醇)與其他添加劑一起均勻混合，直接進行聚合、交聯之乳化反應，其工藝簡單且製作成本較低，是最有效率之合成方式。半預聚法則必須先將二異氰酸酯與部分多元醇反應生成末端帶有異氰酸酯的低分子預聚物(prepolymer)，再將另一部份的多元醇及其他添加劑與前述低分子預聚物反應，才能製得聚氨酯泡棉材料。而預聚法則必須先將二異氰酸酯與多元醇反應生成末端帶有異氰酸酯的低分子預聚物，再將其他添加劑與前述低分子 預聚物反應，因此預聚法必須經過兩個不同的反應步驟才能製得聚氨酯泡棉材料。

現有技術製作聚氨酯泡棉材料多半係使用芳香族二異氰酸酯(aromatic diisocyanate)作為二異氰酸酯化合物，並將其與多元醇反應以一步法製得聚氨酯泡棉材料。常用的芳香族二異氰酸酯例如：甲苯二異氰酸酯(toluene diisocyanate,TDI)或二苯基甲烷二異氰酸酯(4,4’-methylenediphenyl diisocyanate,MDI)。由於芳香族官能基的耐候性不佳且易於被氧化裂解，使得聚氨酯泡棉材料在高濕度、高熱度的環境或紫外光照射下使用一段時間後，容易生成甲苯二胺(toluene diamine,TDA)或二胺基二苯甲烷(diaminodiphenyl methane,MDA)等致癌物質，所產生的致癌物質中因包含有共軛雙鍵之發色基團，致使聚氨酯泡棉材料發生黃化現象。

為了克服聚氨酯泡棉材料容易生成致癌物質與發生黃化現象等問題，現有技術試圖透過添加抗氧化劑與抗光熱劑的方式改善前述問題。然而，所添加之抗氧化劑與抗光熱劑會由聚氨酯泡棉材料的內部移行至表面，由於所述之抗氧化劑與抗光熱劑皆為含有游離苯酚或苯酚基團的亞磷酸酯類化合物，其經過熱壓或水洗處理後會產生苯酚物質，對人體的皮膚造成傷害，使得此種改良的聚氨酯泡棉材料不適合再應用於內衣或衛生用品等領域中。

除了上述改善方法外，亦有研究者試圖利用脂肪族二異氰酸酯(aliphatic diisocyanate)取代芳香族異氰酸酯，由於脂肪族異氰酸酯本身不具有芳香環的結構，受熱 裂解後也不會產生共軛雙鍵之發色基團，因而能夠降低聚氨酯泡棉材料發生黃化的現象，藉以獲得耐黃變的聚氨酯泡棉材料。然而，相較於芳香族二異氰酸酯而言，所述之脂肪族二異氰酸酯的化學反應性較差，使得利用脂肪族二異氰酸酯與多元醇製備聚氨酯泡棉材料之技術一直無法有效應用於量化生產的階段。

如台灣專利文獻第200823242號所述，使用脂肪族二異氰酸酯與多元醇之單體分子製備聚氨酯泡棉材料，由於脂肪族二異氰酸酯的化學反應性太低，因而必須採用預聚法先將脂肪族異氰酸酯與多元醇反應形成一預聚物，再將所製得之預聚物、胺類交聯劑、胺類觸媒、金屬觸媒、界面活性劑、發泡劑與水等混合物進行乳化反應及發泡反應，才能製得聚氨酯泡棉材料。

承前所述，由於所形成的預聚物之化學反應性更低，必須藉由添加胺類交聯劑(如：丙基醚雙胺)提高其反應活性才能確保反應得以順利進行。但是，所添加之胺類交聯劑卻成為採用預聚法製備聚氨酯泡棉材料發生黃變的另一主因。此外，前述專利文獻採用預聚法製備聚氨酯泡棉材料不僅耗時又製程繁複，且選用之發泡劑(如：二氯甲烷、戊烷等有機溶劑)又會對環境造成威脅。綜合上述諸多缺點，顯示前述專利文獻所提供之製作方法仍不適合作為量化生產聚氨酯泡棉材料的方式。

再者，又如台灣專利文獻第201217431號所述，為了克服脂肪族異氰酸酯的化學反應性過低，造成各試劑經由機台輸送所能容忍的誤差範圍也相對較低的問題，其 需採用預混原料的方式，將聚醚多元醇、聚酯多元醇、鏈延長劑、發泡劑、觸媒及界面活性劑等以1000 rpm之轉速攪拌60秒使其均勻混合，先獲得一供發泡之預混組成物，使機台輸送試劑不足而影響化學反應性的問題能夠降至最低，並藉此提高各試劑的反應碰撞機率，再將反應性差的脂肪族異氰酸酯與供發泡之預混組成物均勻混合，經過發泡反應後製得聚氨酯泡棉材料。

承前所述，採用預混原料的方式製備聚氨酯泡棉材料不僅需耗費較高的製作成本，且金屬觸媒、聚酯多元醇與界面活性劑也因此較容易產生水解而降低活性，使聚氨酯泡棉材料之穩定度下降，難以適用各種不同的發泡製程條件。此外，前述專利文獻中所採用之胺類觸媒容易使聚氨酯泡棉材料發生黃變現象，而金屬觸媒包含二丁基錫二月桂酸酯(dibutyltin dilaurate)，由於二丁基錫具備強烈的刺激性氣味、吸入體內會產生灼熱感與呼吸急促、對水中水生生物毒性非常大並且具有長期持續影響等問題，已於2012年被歐盟化學物質註冊、評估、授權和限制法規(registration,evaluation,authorisation and restriction of chemicals,REACh)與國際紡織品檢驗認證協會(International association for research and testing in the Field of textile ecology,OEKO-TEX)中限制使用。因此，前述專利文獻所提供之製作方法亦不適合量化生產聚氨酯泡棉材料。

有鑒於現有技術所面臨之技術缺陷，本發明之 主要目的在於提高脂肪族異氰酸酯與聚醚多元醇之化學反應性，使其能夠順利經由一步法製得耐黃變聚氨酯泡棉材料，進而使耐黃變聚氨酯泡棉材料能夠發展至量化生產的階段，提升耐黃變聚氨酯泡棉材料之產業價值。

為達成前述目的，本發明提供一種耐黃變聚氨酯泡棉材料之製作方法，其包含：混合一脂肪族異氰酸酯、一聚醚多元醇混合物、一交聯劑、一金屬觸媒、一界面活性劑及一發泡劑，並且進行一乳化反應，以獲得一乳化混合物，其中該聚醚多元醇混合物係由一全伯羥基聚醚多元醇及一多官能度聚醚多元醇所組成，該聚醚多元醇混合物中伯羥基總量係佔整體聚醚多元醇混合物之端羥基總量的70at%以上，且該全伯羥基聚醚多元醇係為聚四亞甲基醚二醇(polytetramethylene ether glycol,PTMEG)；將該乳化混合物進行一發泡反應，以獲得一發泡混合物；以及熟化該發泡混合物，以製得該耐黃變聚氨酯泡棉材料。

據此，本發明係使用聚四亞甲基醚二醇作為全伯羥基聚醚多元醇，利用全伯羥基聚醚多元醇將整體聚醚多元醇混合物中伯羥基總量控制於佔整體該聚醚多元醇混合物之端羥基總量的70at%以上，藉此提高聚醚多元醇混合物與脂肪族異氰酸酯之間的化學反應性，使脂肪族異氰酸酯及聚醚多元醇混合物能夠以一步法直接與交聯劑、金屬觸媒、界面活性劑及發泡劑同時進行聚合與交聯之乳化反應，達到縮短製程時間與降低製作成本之目的。

較佳的，本發明所選用之脂肪族異氰酸酯可為4,4'-二環己基甲烷二異氰酸酯(4,4’-dicyclohexylmethane diisocynate,H12MDI)、異佛爾酮二異氰酸酯(isophorone diisocyanate,IPDI)、1,6-己二異氰酸酯(1,6-hexamethylene diisocyanate,HDI)、氫化苯二亞甲基二異氰酸酯(hydrogenated m-xylylene diisocyanate,H6XDI)或其組合。

更佳的，本發明所選用之脂肪族異氰酸酯係為4,4'-二環己基甲烷二異氰酸酯，由於4,4'-二環己基甲烷二異氰酸酯具有雙環己基的結構，利用此種脂肪族異氰酸酯與聚醚多元醇混合物反應後所製得之耐黃變聚氨酯泡棉材料可具備較優異的彈性與強度，因而能夠有利於製作出具有慢回彈特性與記憶功能的耐黃變聚氨酯泡棉材料。

依據本發明耐黃變聚氨酯泡棉材料之製作方法，以聚醚多元醇混合物之總量為100重量份，該脂肪族異氰酸酯之含量係介於25至100重量份之間，該交聯劑之含量係介於1至12重量份之間，該金屬觸媒之含量係介於0.1至0.5重量份之間，該界面活性劑之含量係介於0.1至6重量份之間，且該發泡劑之含量係介於0.9至4重量份之間。

依據本發明，所述之多官能度聚醚多元醇非為全伯羥基聚醚多元醇。較佳的，該聚醚多元醇混合物中伯羥基總量係佔整體聚醚多元醇混合物之端羥基總量的70at%至95at%；更佳的，該聚醚多元醇混合物中伯羥基總量係佔整體聚醚多元醇混合物之端羥基總量的75at%至85at%。相較於仲羥基聚醚多元醇，由於伯羥基聚醚多元醇的化學反應性較高且空間阻礙較小，將聚醚多元醇混合物中伯羥基總量控制於適當的範圍內，可大幅提高聚醚多元醇混合物與脂肪族異氰酸酯之間的聚合反應性，使脂肪族異氰酸酯能夠經由一 步法直接與聚醚多元醇混合物及其他添加劑進行聚合與交聯反應。

依據本發明耐黃變聚氨酯泡棉材料之製作方法，以聚醚多元醇混合物之總量為100重量份，該全伯羥基聚醚多元醇之含量較佳係介於10至50重量份之間；更佳的，以聚醚多元醇混合物之總量為100重量份，該全伯羥基聚醚多元醇之含量係介於20至30重量份之間。

較佳的，聚四亞甲基醚二醇之重量平均分子量係介於250 Da至3000 Da之間；更佳的，聚四亞甲基醚二醇之重量平均分子量係介於1000 Da至2000 Da之間。

較佳的，依據本發明耐黃變聚氨酯泡棉材料之製作方法，多官能度聚醚多元醇為甘油-環氧丙烷-環氧乙烷共聚醚三醇、環氧丙烷-環氧乙烷共聚醚三醇、三羥甲基丙烷-環氧丙烷-環氧乙烷共聚醚三醇或其組合。較佳的，本發明多官能度聚醚多元醇的重量平均分子量係介於500 Da至12000 Da之間；更佳的，多官能度聚醚多元醇的重量平均分子量係介於500 Da至6000 Da之間，以製作各種不同特性之耐黃變聚氨酯泡棉材料。依據本發明，可選用之多官能度聚醚多元醇，例如：美國陶氏化學公司(DOW chemical company)販售之VoranolCP-6001(重量平均分子量為6000)、上海高橋石化販售之330N(重量平均分子量為4800)。

依據本發明耐黃變聚氨酯泡棉材料之製作方法，若欲製備較高硬度的耐黃變聚氨酯泡棉材料時，可選用官能度為3的多官能度聚醚多元醇參與反應。於此，可選用之多官能度聚醚多元醇為甘油-環氧丙烷-環氧乙烷共聚醚三 醇，且其重量平均分子量較佳係介於1000 Da至4000 Da之間，更佳係介於2000 Da至3000 Da之間，例如：天津第三石化公司販售之TEP-551C(重量平均分子量為3000)。

再者，依據本發明耐黃變聚氨酯泡棉材料之製作方法，若欲製備慢回彈之耐黃變聚氨酯泡棉材料時，可選用官能度介於2至3之間的多官能度聚醚多元醇參與反應。於此，所選用之多官能度聚醚多元醇為環氧丙烷-環氧乙烷共聚醚三醇，且其重量平均分子量較佳係介於500Da至1600Da，更佳係介於550 Da至1200 Da之間，例如：美國陶氏化學公司販售之Voranol 2070(重量平均分子量為700)及韓國SKC公司販售之SKC 1030(重量平均分子量550)等。

依據本發明耐黃變聚氨酯泡棉材料之製作方法，可添加如矽酮化合物之界面活性劑調控聚氨酯泡棉材料之泡孔尺寸、細緻度及規整度。若欲製備粗孔聚氨酯泡棉材料(泡孔小於40 pores per inch(PPI))時，可選用的界面活性劑例如：二甲聚矽氧烷(商品名稱DABCO DC193)。較佳的，該界面活性劑之含量係介於0.1至0.5重量份，且界面活性劑係與其他試劑係以600至800 rpm之速度下攪拌，藉以獲得一用以製作粗孔聚氨酯泡棉材料之乳化混合物。

若欲製備細孔聚氨酯泡棉材料(泡孔大於40 PPI)時，可選用的界面活性劑例如：聚環氧烷-甲基矽氧烷共聚物(商品名稱DABCO DC5906)。較佳的，該界面活性劑之含量係介於0.5至3.6重量份，且該界面活性劑係與其他試劑以1500至3000 rpm之速度下攪拌，藉以獲得一用以 製作細孔聚氨酯泡棉材料之乳化混合物。

於此，本發明可選用之界面活性劑、含量與攪拌速度並非僅限於此。依據本發明耐黃變聚氨酯泡棉材料之製作方法，可選用合適的界面活性劑與製程條件，控制所形成之泡孔規整度，藉以製得粗孔或細孔聚氨酯泡棉材料。

依據本發明耐黃變聚氨酯泡棉材料之製作方法，更進一步包含以800至6000 rpm(revolution per minute)之速度攪拌該乳化混合物，以確保所製得之耐黃變聚氨酯泡棉材料之泡孔規整度。

較佳的，各試劑進行乳化反應之溫度係介於25℃至40℃，且其乳化反應之時間係介於1秒至200秒之間。

較佳的，該乳化混合物進行發泡反應之溫度係介於25℃至60℃，且其發泡反應之時間係介於1分鐘至10分鐘。

於本說明書中，所述之「端羥基」係指一個連接於長鏈分子末端的羥基基團。

於本說明書中，所述之「伯羥基」係指一連接於伯碳原子的羥基基團(-OH group)，該伯碳原子僅與一個碳原子相連接。

於本說明書中，所述之「全伯羥基聚醚多元醇」係指一化合物中所包含的所有端羥基皆為伯羥基，即，所有端羥基皆係連接於伯碳原子上，而不連接於仲碳原子上。

此外，本發明另一目的在於提供一種具備較強 耐黃變特性的聚氨酯泡棉材料之製作方法，其係不添加任何胺類多元醇化合物或胺類觸媒，因而能夠完全避免胺基團降低聚氨酯泡棉材料的耐黃變能力，進而提升本發明耐黃變聚氨酯泡棉材料的耐黃變能力。

依據本發明耐黃變聚氨酯泡棉材料之製作方法，所述之交聯劑較佳係包含有丙三醇(glycerine)、聚丙三醇(如天津第三石化公司販售之TMN350、TMN450或TMN500等產品)、乙二醇(ethylene glycol)、1,4-丁二醇、二乙二醇、二丙二醇、三羥甲基丙烷(trimethylolpropane)、聚三羥甲基丙烷或其組合。

更佳的，所述之交聯劑係不含有胺類多元醇化合物，因而能夠有效提升本發明聚氨酯泡棉材料的耐黃變能力。

較佳的，本發明耐黃變聚氨酯泡棉材料之製作方法的乳化反應之步驟中不添加任何胺類觸媒，例如：二乙醇胺(diethanolamine)或三伸乙二胺(triethylene diamine)，仍可確保脂肪族異氰酸酯能夠以一步法與聚醚多元醇及其他添加劑反應，並藉此提升本發明聚氨酯泡棉材料的耐黃變能力。

再者，本發明又一目的在於提供一種對環境友善的耐黃變聚氨酯泡棉材料之製作方法，使耐黃變聚氨酯泡棉材料之製作更符合綠色環保之訴求。

依據本發明耐黃變聚氨酯泡棉材料之製作方法，所述之發泡劑係為水。本發明不需使用任何有機溶劑亦可完成耐黃變聚氨酯泡棉材料之製作，因而能夠避免有 機溶劑對環境所造成的汙染。

依據本發明耐黃變聚氨酯泡棉材料之製作方法，可選用之金屬觸媒較佳係為二新葵酸二甲基錫(dimethyl bis[(1-oxoneodecyl)oxy]stannane)、辛酸亞錫(stannous octoate)、有機鉍化合物(例如：美國領先Shepherd所販售之BiCat8108(鉍含量係為20重量百分比))或其組合，以催化脂肪族異氰酸酯與聚醚多元醇之間的聚合與交聯反應。其中，有機鉍化合物中鉍之含量係介於15至30重量百分比。較佳的，本發明之金屬觸媒係包含有二新葵酸二甲基錫與有機鉍化合物之混合物。

更佳的，為了使本發明耐黃變聚氨酯泡棉材料之製作方法更符合綠色環保之訴求，所述之金屬觸媒係不含有對環境生態有害之二丁基錫。

依據本發明耐黃變聚氨酯泡棉材料之製作方法，該乳化反應之步驟包括：將1至4重量份之抗光熱劑與脂肪族異氰酸酯、聚醚多元醇、交聯劑、金屬觸媒、界面活性劑及發泡劑均勻混合，以獲得該乳化混合物。較佳的，所選用之抗光熱劑係為金紅石型二氧化鈦(rutile TiO₂)，而非含有苯酚基團的抗光熱劑，因此本發明耐黃變聚氨酯泡棉材料不會產生有毒氣體而對人體健康或環境造成傷害。

此外，為達成前述目的，本發明另提供一種耐黃變聚氨酯泡棉材料，其係由一種如前所述之製作方法所製得，且該耐黃變聚氨酯泡棉材料之耐黃變級數係大於等於5.5級。

較佳的，本發明耐黃變聚氨酯泡棉材料之密度係耐黃變級數係大於等於6級。

較佳的，本發明耐黃變聚氨酯泡棉材料之密度係介於28至90 kg/m³之間。

較佳的，本發明耐黃變聚氨酯泡棉材料之反撥彈性可介於5至60%之間，而可發展成具慢回彈特性的耐黃變聚氨酯泡棉材料。

較佳的，本發明耐黃變聚氨酯泡棉材料之硬度(Asker-F)可介於20至80°之間，而可發展成高硬度的耐黃變聚氨酯泡棉材料。

綜上所述，本發明耐黃變聚氨酯泡棉材料之製作方法及其成品具有諸多優點：(1)利用脂肪族異氰酸酯不具有芳香環之結構，大幅改善現有技術中聚氨酯泡棉材料容易發生黃變之缺點；(2)將聚醚多元醇混合物中伯羥基之含量控制於適當的範圍內，成功地克服脂肪族異氰酸酯的化學反應性過低之問題，使脂肪族異氰酸酯亦可經由一步法與聚醚多元醇混合物及其他添加劑進行聚合及交聯反應，藉以順利製得耐黃變聚氨酯泡棉材料(3)不需添加任何胺類多元醇化合物或胺類觸媒提高反應速率，因而能夠避免胺類化合物促使聚氨酯泡棉材料發生黃變的情形，藉以提高其聚氨酯泡棉材料的耐黃變性；(4)依據本發明耐黃變聚氨酯泡棉材料之製作方法，可 進一步以水取代有機溶劑作為發泡劑，因而能夠免除聚氨酯泡棉材料的製作過程中排放有機溶劑對環境所造成的傷害；(5)依據本發明耐黃變聚氨酯泡棉材料之製作方法，其能夠不使用對環境生態有害之二丁基錫，且所選用之抗光熱劑為不含苯酚基團的金紅石型二氧化鈦，因而能夠發展成一種對環境友善的耐黃變聚氨酯泡棉材料之製作方法。

以下，將藉由下列諸多具體實施例示例說明本發明耐黃變聚氨酯泡棉材料之製作方法的實施方式，熟習此技藝者可經由本說明書之內容輕易地了解本發明所能達成之優點與功效，並且於不悖離本發明之精神下進行各種修飾與變更，以施行或應用本發明之內容。

實施例1：製備耐黃變聚氨酯泡棉材料

本實施例係均勻混合如下述表1中所示之多官能度聚醚多元醇(官能度為3)、全伯羥基聚醚多元醇(重量平均分子量為2000)、界面活性劑、交聯劑、金屬觸媒、發泡劑與脂肪族異氰酸酯的成分與用量，並於2000 rpm之速度下攪拌約30秒，以獲得一乳化混合物。於此，該乳化混合物之溫度係維持於35℃。

於本實施例中，所有聚醚多元醇混合物(即，多官能度聚醚多元醇與全伯羥基聚醚多元醇)中伯羥基總量係佔整體聚醚多元醇混合物之端羥基總量的80at%以上。

之後，將所述之乳化混合物倒入適當大小容器 中或置於輸送帶上連續發泡，獲得一發泡混合物，全程從乳化至發泡最高點約7分鐘。

最後，將所述之發泡混合物於室溫下靜置約24小時，以熟化該發泡混合物，即獲得本發明耐黃變聚氨酯泡棉材料。

實施例2：製備耐黃變聚氨酯粗孔泡棉材料

本實施例係如同實施例1所述，均勻混合如表1中所示之多官能度聚醚多元醇(官能度為3)、全伯羥基聚醚多元醇(重量平均分子量為2000)、界面活性劑、交聯劑、金屬觸媒、發泡劑與脂肪族異氰酸酯的成分與用量，並於800 rpm之速度下攪拌約25秒，以獲得一乳化混合物。於此，該乳化混合物之溫度係維持於30至40℃。

於本實施例中，所有聚醚多元醇混合物(即，多官能度聚醚多元醇與全伯羥基聚醚多元醇)中伯羥基總量係佔整體聚醚多元醇混合物之端羥基總量的90at%以上。

之後，將所述之乳化混合物倒入適當大小容器中或置於輸送帶上連續發泡，獲得一發泡混合物，全程從乳化至發泡最高點約4分鐘30秒。

最後，將所述之發泡混合物於室溫下靜置約24小時，以熟化該發泡混合物，即獲得本發明耐黃變聚氨酯粗孔泡棉材料。

實施例3：製備耐黃變聚氨酯記憶泡棉材料

本實施例係如同實施例1所述，均勻混合如表1中所示之多官能度聚醚多元醇(官能度為3)、全伯羥基聚醚多元醇(重量平均分子量為2000)、界面活性劑、交聯劑、金 屬觸媒、開孔劑、發泡劑與脂肪族異氰酸酯的成分與用量，並於2000 rpm之速度下攪拌約30秒，以獲得一乳化混合物。於此，該乳化混合物之溫度係維持於35至40℃。

於本實施例中，所有聚醚多元醇混合物(即，多官能度聚醚多元醇與全伯羥基聚醚多元醇)中伯羥基總量係佔整體聚醚多元醇混合物之端羥基總量的70at%以上。

之後，將所述之乳化混合物倒入適當大小容器中或置於輸送帶上連續發泡，獲得一發泡混合物，全程從乳化至發泡最高點約9分鐘。

最後，將所述之發泡混合物於室溫下靜置約24小時，以熟化該發泡混合物，即獲得本發明耐黃變聚氨酯記憶泡棉材料。

實施例4：製備耐黃變聚氨酯高硬度記憶泡棉材料

本實施例係如同實施例1所述，均勻混合如表1中所示之多官能度聚醚多元醇(官能度為3)、全伯羥基聚醚多元醇(重量平均分子量為2000)、界面活性劑、交聯劑、金屬觸媒、開孔劑、發泡劑與脂肪族異氰酸酯的成分與用量，並於2000 rpm之速度下攪拌約30秒，以獲得一乳化混合物。於此，該乳化混合物之溫度係維持於35℃。

於本實施例中，所有聚醚多元醇混合物(即，多官能度聚醚多元醇與全伯羥基聚醚多元醇)中伯羥基總量係佔整體該聚醚多元醇混合物之端羥基總量的75at%以上。

之後，將所述之乳化混合物倒入適當大小容器中或置於輸送帶上連續發泡，獲得一發泡混合物，全程從乳 化至發泡最高點約6分鐘。

最後，將所述之發泡混合物於室溫靜置約24小時，以熟化該發泡混合物，即獲得本發明耐黃變聚氨酯高硬度記憶泡棉材料。

試驗例1

本發明係將上述實施例1至4所獲得之耐黃變聚氨酯泡棉材料經由下列各種測試方法檢測本發明耐黃變聚氨酯泡棉材料之特性：

1.耐黃變性：採用ISO-105-B02之測試方法。

2.反撥彈性：採用JIS K-6400之測試方法。

3.密度：採用JIS K-6400之測試方法。

4.硬度：採用JIS K-6400之測試方法。

各實施例經由上述測試方法所獲得之檢測結果係如下表2所示：

經由上述實驗結果證實，本發明成功利用脂肪族異氰酸酯大幅改善傳統聚氨酯泡棉材料容易發生黃變之問題，並且藉由將聚醚多元醇混合物中伯羥基之總量控制於佔整體聚醚多元醇混合物之端羥基總量的70at%以上，大幅提高聚醚多元醇混合物與脂肪族異氰酸酯之間的聚合反應 性，使得脂肪族異氰酸酯得以經由一步法與聚醚多元醇混合物及其他添加劑進行乳化反應，完成耐黃變聚氨酯泡棉材料之製作。

試驗例2

於本試驗例中，係將實施例1之聚氨酯泡棉材料經由立德國際商品試驗有限公司(Bureau Veritas Consumer Products services Ltd.)以EN 14362-1：2003 incorporating Corrigendum 2005測試法檢驗該聚氨酯泡棉材料中所含之偶氮染料含量，其測試結果為”未檢出”，顯示經由本發明之製作方法所獲得之聚氨酯泡棉材料係不含有偶氮染料之致癌物質。

試驗例3

於本試驗例中，係將實施例1之耐黃變聚氨酯泡棉材料經由立德國際商品試驗有限公司(Bureau Veritas Consumer Products services Ltd.)，以頂空採樣/氣相層析質譜儀(headspace gas chromatography mass spectrometer,HSGCMS)檢測其耐黃變聚氨酯泡棉材料中的苯酚含量。所使用之頂空採樣/氣相層析質譜儀的偵測極限值為10 mg/kg。

實驗結果顯示，本發明實施例1之聚氨酯泡棉材料經由頂空採樣/氣相層析質譜儀並未檢測出含有苯酚之致癌物質，且經由前述實施例1所述之製作方法也證實本發明所使用之試劑皆為不含有游離苯酚或苯酚基團的化合物。因此，本發明所述之製作方法確實可符合綠色環保之訴求，並使所製得之耐黃變聚氨酯泡棉材料適合應用於內 衣或衛生用品等領域。

綜上所述，本發明成功地發展出一種適合量化生產耐黃變聚氨酯泡棉材料之方法，不僅可使聚氨酯泡棉材料具備良好的耐黃變性、提升其製程產率與降低製作成本外，更可依據不同的產業需求調整製程參數，成功製作出各種不同特性之耐黃變聚氨酯泡棉材料(如：粗孔泡棉材料、慢回彈(記憶)泡棉材料、高回彈泡棉材料等)，使本發明聚氨酯泡棉材料之應用領域更為廣泛。

上述實施例僅係為了方便說明而舉例而已，本發明所主張之權利範圍自應以申請專利範圍所述為準，而非僅限於上述實施例。

Claims (25)

1. 一種耐黃變聚氨酯泡棉材料之製作方法，其包含：混合一脂肪族異氰酸酯、一聚醚多元醇混合物、一交聯劑、一金屬觸媒、一界面活性劑及一發泡劑，並且進行一乳化反應，以獲得一乳化混合物，其中該聚醚多元醇混合物係由一全伯羥基聚醚多元醇及一多官能度聚醚多元醇所組成，該聚醚多元醇混合物中伯羥基總量係佔整體該聚醚多元醇混合物之端羥基總量的70at%以上，且該全伯羥基聚醚多元醇係為聚四亞甲基醚二醇(polytetramethylene ether glycol,PTMEG)；將該乳化混合物進行一發泡反應，以獲得一發泡混合物；以及熟化該發泡混合物，以製得該耐黃變聚氨酯泡棉材料。
2. 如請求項1所述之製作方法，其中該脂肪族異氰酸酯係為4,4'-二環己基甲烷二異氰酸酯(4,4’-dicyclohexylmethane diisocynate,H12MDI)、異佛爾酮二異氰酸酯(isophorone diisocyanate,IPDI)、1,6-己二異氰酸酯(1,6-hexamethylene diisocyanate,HDI)、氫化苯二亞甲基二異氰酸酯(hydrogenated m-xylylene diisocyanate,H6XDI)或其組合。
3. 如請求項1所述之製作方法，其中該脂肪族異氰酸鹽係為4,4'-二環己基甲烷二異氰酸酯。
4. 如請求項1所述之製作方法，其中該聚醚多元醇混合物中伯羥基總量係佔整體聚醚多元醇混合物之端羥基總量的70at%至95at%。
5. 如請求項1所述之製作方法，其中以聚醚多元醇混合物之總量為100重量份，該全伯羥基聚醚多元醇之
6. 含量係介於10至50重量份之間。
7. 如請求項1所述之製作方法，其中聚四亞甲基醚二醇之重量平均分子量係介於250 Da至3000 Da之間。
8. 如請求項1所述之製作方法，其中該多官能度聚醚多元醇為環氧丙烷-環氧乙烷共聚醚三醇、甘油-環氧丙烷-環氧乙烷共聚醚三醇、三羥甲基丙烷-環氧丙烷-環氧乙烷共聚醚三醇或其組合，且該多官能度聚醚多元醇之重量平均分子量係介於500至12000。
9. 如請求項7所述之製作方法，其中該多官能度聚醚多元醇之官能度係為3，且該多官能度聚醚多元醇之重量平均分子量係介於1000 Da至4000 Da之間。
10. 如請求項7所述之製作方法，其中該多官能度聚醚多元醇之官能度係介於2至3之間，且該多官能度聚醚多元醇之重量平均分子量係介於500 Da至1600 Da之間。
11. 如請求項1所述之製作方法，其中該交聯劑包含丙三醇(glycerine)、聚丙三醇、乙二醇(ethylene glycol)、1,4-丁二醇、二乙二醇、二丙二醇、三羥甲基丙烷(trimethylolpropane)、聚三羥甲基丙烷或其組合。
12. 如請求項10所述之製作方法，其中該交聯劑不含有胺類多元醇化合物。
13. 如請求項1所述之製作方法，其中該界面活性劑包含有矽酮化合物。
14. 如請求項1所述之製作方法，其中該發泡劑係為水。
15. 如請求項1所述之製作方法，其中以聚醚多元醇混合物之總量為100重量份，該脂肪族異氰酸酯之含量係介於25至100重量份之間，該交聯劑之含量係介於1至12重量份之間，該金屬觸媒之含量係介於0.1至0.5重量份之間，該界面活性劑之含量係介於0.1至6重量份之間，且該發泡劑之含量係介於0.9至4重量份之間。
16. 如請求項14所述之製作方法，其中該乳化反應之步驟包括：將1至4重量份之抗光熱劑與該脂肪族異氰酸酯、該聚醚多元醇混合物、該交聯劑、該金屬觸媒、該界面活性劑及該發泡劑混合，以獲得該乳化混合物，其中該抗光熱劑係為金紅石型二氧化鈦(rutile TiO₂)。
17. 如請求項1所述之製作方法，其中該金屬觸媒係為二新葵酸二甲基錫。
18. 如請求項16所述之製作方法，其中該金屬觸媒不含二丁基錫。
19. 如請求項1或16所述之製作方法，其中該金屬觸媒係為有機鉍化合物。
20. 如請求項1至17中任一項所述之製作方法，其中該乳化反應之溫度係介於25℃至40℃之間。
21. 如請求項19所述之製作方法，其中該乳化反應之時間係介於1秒至200秒之間。
22. 如請求項1至17中任一項所述之製作方法，其中該發泡反應之溫度係介於25℃至60℃。
23. 如請求項21所述之製作方法，其中該發泡反應之時間係介於1分鐘至10分鐘。
24. 如請求項1至17中任一項所述之製作方法，其中於乳化反應之步驟中係不添加有胺類觸媒。
25. 一種耐黃變聚氨酯泡棉材料，其係由一種如請求項1至24中任一項所述之製作方法所製得，該耐黃變聚氨酯泡棉材料之耐黃變級數係大於等於5.5級。