一种有机硅共聚物表面活性剂及其应用的制作方法
【专利摘要】本发明涉及表面活性剂领域，特别涉及一种有机硅共聚物表面活性剂及其应用。本发明提供的有机硅共聚物表面活性剂引入至少两个不饱和双键基团，通过多个不饱和双键形成一种交联结构的有机硅共聚物表面活性剂，具有交联结构的有机硅共聚物表面活性剂能够更好的提高慢回弹泡沫体的开孔性，通过设计交联度的数量和聚醚型有机硅的结构共同来实现聚氨酯泡沫体的开孔性和稳定性的平衡。甚至在不使用开孔剂的情况下仍然能制备出较高开孔率的泡沫体，同时具有均匀的泡孔结构和稳定的发泡过程。本发明提供的有机硅共聚物表面活性剂可应用于软质泡沫、慢回弹泡沫、高回弹泡沫、硬质泡沫及微孔聚氨酯泡沫。
【专利说明】一种有机硅共聚物表面活性剂及其应用
【技术领域】
[0001] 本发明涉及表面活性剂领域，具体而言，涉及一种有机硅共聚物表面活性剂及其 应用。
【背景技术】
[0002] 软质聚氨酯泡沫（俗称聚氨酯泡沫体）通常是由聚醚多元醇或聚酯多元醇、水、胺 类催化剂、有机硅表面活性剂、锡类催化剂、物理发泡剂、其它助剂和异氰酸酯在高速搅拌 下混合，多元醇、水与异氰酸酯在催化剂的作用下快速反应形成网状结构的泡沫体，同时物 理发泡剂挥发，水与异氰酸酯反应产生大量气体填充于泡沫体中，导致泡沫体不停的扩大， 最终泡沫体内部的气体从泡沫体中挥发出来，泡沫体达到最大体积，气体挥发后泡沫体略 有回落，五分钟后即基本成型。
[0003] 慢回弹泡沫体属于软质聚氨酯泡沫塑料中的一种新型功能性泡沫体，也被称之为 记忆泡沫、粘弹泡沫，其独特之处是可以顺应承载物的形状，使得接触面积最大化、应力梯 度最小化，受力集中点能够得到缓解，局部没有挤压和刺痛感。因此，慢回弹块状泡沫被广 泛用作头枕、床垫、坐垫等，有利于人体的血液循环，是一种高舒适性的保健泡沫。
[0004] 慢回弹泡沫体通常是由特殊的羟值较高的慢回弹聚醚、常规聚醚多元醇、水、胺类 催化剂、有机硅表面活性剂、开孔剂、锡类催化剂、少量物理发泡剂、其它助剂和异氰酸酯在 高速搅拌下反应制备出。异氰酸酯通常采用甲苯二异氰酸酯（俗称TDI)制备，最近几年，采 用改性二甲苯烷二异氰酸酯（俗称改性MDI)制备慢回弹泡沫体也成为慢回弹泡沫体的一 部分，主要是由于改性MDI相对TDI更加环保，改性MDI体系泡沫的泡孔更为规整些，空气 透过率更高些，更舒适。而TDI体系泡孔杂乱，且偏闭孔，也是造成其回弹变慢的一个主要 原因。但改性MDI制备出软质聚氨酯泡沫体相对采用TDI制备出的泡沫体物理性能略差， 这也是目前市面上仍以TDI制备慢回弹泡沫体占主导地位的原因之一。
[0005] 现有的聚氨酯泡沫体制备技术中，有机硅表面活性剂的功能主要体现在：泡沫体 形成前期帮助油水相乳化成核；发泡过程中稳定泡沫体的上升；控制泡沫体的孔径大小及 泡孔均匀性。
[0006] 众所周知，通常制备慢回弹泡沫体的工艺路线是把低羟值软泡聚醚和较高羟值的 聚醚混合使用，提高泡沫的交联密度，从而既提高了泡沫的玻璃化温度，又降低了相分离程 度。由于泡沫的交联密度高，所以相对于普通聚氨酯泡沫，慢回弹泡沫体相对闭孔，泡沫体 的透气性较差，所以在制备慢回弹泡沫通常都要求提高其开孔性，如果闭孔率过高，容易导 致泡沫收缩，影响产品质量，严重时导致产品报废。
[0007] 当被用作头枕、床垫、坐垫时,夏季开孔性好的慢回弹泡沫体透气不闷热,细菌更 加不容易繁殖；冬季开孔性好的慢回弹泡沫体手感较软，使用时更加舒适。
[0008] 而现有的慢回弹泡沫体通常是使用大量开孔剂，泡沫体基本成型后采用物理挤压 排气办法使其泡孔破裂，从而提高泡沫体的开孔性和透气率。然而，过多开孔剂的使用会 导致泡沫体的泡孔结构不均匀，泡孔粗大，采用物理挤压排气会导致能源消耗、人工成本增 加。
[0009] 有鉴于此，特提出本发明。
【发明内容】
[0010] 本发明的第一目的在于提供一种有机硅共聚物表面活性剂，所述的有机硅共聚物 表面活性剂引入至少两个不饱和双键基团，从而通过多个不饱和双键形成一种交联结构的 有机硅表面活性剂。同目前市面上其它的有机硅表面活性剂相比，本发明提供的具有交联 结构的有机硅共聚物表面活性剂能够更好的提高慢回弹泡沫体的开孔性，通过设计交联度 的数量和聚醚型有机硅的结构共同来实现聚氨酯泡沫体的开孔性和稳定性的平衡。可实现 在不使用开孔剂的情况下仍然能制备出较高开孔率的泡沫体，同时具有均匀的泡孔结构和 稳定的发泡过程，降低了生产成本和能源消耗。
[0011] 本发明的第二目的在于提供所述的有机硅共聚物表面活性剂在软质泡沫、慢回弹 泡沫、高回弹泡沫、硬质泡沫及微孔聚氨酯泡沫中的应用。本发明提供的有机硅共聚物表面 活性剂用于制备软质聚氨酯泡沫体，能够很好的提供泡沫体的开孔性和稳定性的平衡；用 于制备慢回弹聚氨酯泡沫体，可改善泡沫体的开孔性，防止泡沫体收缩，制得的泡孔均匀、 细腻；还可用于制备开孔率较高的高回弹泡沫、硬质泡沫及微孔聚氨酯材料。
[0012] 为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：
[0013] -种有机娃共聚物表面活性剂，具有以下通式：
[0014] (MDXD，aD，，bM) y ;
[0015] 其中，M选自（N)3Si01/2、（N)2RSi01/2、（N) 2R' Si01/2 中的任一种；D 为（CH3)2Si02/2 ; D' 为（N) (R) Si02/2, ；D" 为（N) (R，）Si02/2 ;x+a+b 为 0 ?300, y 大于 0 小于等于 3 ;
[0016] N选自烷基、苯环、苯甲基；
[0017] R为重均分子量为50-10000的聚氧化乙烯醚；
[0018] R'为至少含有两个不饱和双键的化学基团；
[0019] R"选自-OH、_C(0)CH3、1?4个碳原子的烷基。
[0020] 本发明提供的有机硅共聚物表面活性剂引入至少两个不饱和双键基团，从而通过 多个不饱和双键形成一种交联结构的有机硅共聚物表面活性剂，具有交联结构的有机硅共 聚物表面活性剂能够更好的提高慢回弹泡沫体的开孔性，通过设计交联度的数量和聚醚型 有机硅的结构共同来实现聚氨酯泡沫体的开孔性和稳定性的平衡。甚至在不使用开孔剂的 情况下仍然能制备出较高开孔率的泡沫体，同时具有均匀的泡孔结构和稳定的发泡过程。
[0021] 其中，y值为聚合度，由于聚合度太高会形成固体，不易使用，而聚合度太低，有机 硅共聚物表面活性剂的开孔效果变差，为了既便于使用，又具有很好的开孔效果，优选地，y 为1. 5-2。如在一些实施例中，y可以为0. 5、1、1. 5、2、2. 5、3等等。
[0022] 为了有机硅共聚物表面活性剂具有更好的交联度，进一步地，R通式为：-CnH 2n(C2H4O)c(C3H 6O)d R"；
[0023] 其中，η为2?4 ;c为20?100%，表示聚氧化乙烯醚中环氧乙烷基团占聚氧化乙 烯醚的重量百分比；d为0?80%，表示聚氧化乙烯醚中环氧丙烷基团占聚氧化乙烯醚的重 量百分比。
[0024] 如在一些实施例中，R 可以为-C2H4(C2H4O)a2(C 3H6O)a3OH5-C2H 4(C2H4C) )o. 5 (C3H6O) 〇. 50H ； -C2H4 (C2H4O) 〇. 2 (C3H6O) 〇. 3C (0) CH3 ； - C2H4 (C2H4O) 〇. 5 (C3H6O) 〇. 5C (0) CH3 ；-C3H6 (C2H4O) ^C3H6O) 〇.8CH3 ； - C3H6(C2H4O) 0.8 (C3H6O) 〇.5CH2CH3 ；-C3H6 (C2H4O)。. 8 (C3H6O)。. 5 (CH2) 3CH3 等等。
[0025] 为了得到的有机硅共聚物表面活性剂具有更好的开孔性和稳定性，优选地，所述R 的重均分子量为350-5000 ;所述c优选为40?80%。其中，在一些实施例中，R的重均分 子量可以为 350、400、500、800、1000、2000、3000、4000、5000 等等。
[0026] 为了有机硅共聚物表面活性剂具有更好的开孔性和稳定性，进一步地，R'选自 (CH2 = CH)x，-G、DVi4、M，ViDx"M， Vi ;
[0027] 其中，G为不与-Si-H发生硅氢加成反应的化学基团，Dvi表示（CH 3) (CH2 = CH) Si02/2, M' Vi 表示（CH3)2(CH2 = CH)Si01/2, X' 为大于 2 的数值，X' 优选为 2 ?6 ;x" 为 0 ? 300的数值。
[0028] 其中，在一些实施例中，X'可以为2、3、4、5、6等等；在一些实施例中，X"可以为1、 5、10、50、100、150、200、250、300 等等。
[0029] 进一步地，X"为4?50的数值。如，在一些实施例中，X"可以为4、10、15、20、25、 30、40、50 等等。
[0030] 为了有机硅共聚物表面活性剂具有更好的开孔性和稳定性，且原料易得，易于制 备，进一步地，R'为（CH 2 = CH)X，-G时，R'为二烯丙醚、烯丙基缩水甘油醚、丁二烯、甲基二 烯丙基硅烷、甲基二烯丙基乙氧基硅烷、环戊二烯、甲基环戊二烯、二环戊二烯、二氧化二聚 环戊二烯、邻苯二甲酸二烯丙酯、间苯二甲酸二烯丙酯中的任一种。
[0031] 为了易于制备，原料易得，且得到的有机硅共聚物表面活性剂具有更好的开孔性， 优选地，N为甲基。
[0032] 为了有机硅共聚物表面活性剂具有更好的开孔性和稳定性，防止泡沫体收缩，得 到的泡孔均匀、细腻，优选地，M为（CH 3)3Si01/2或（CH3)2RSi0 1/2。
[0033] 为了有机硅共聚物表面活性剂具有更好的开孔性和稳定性，且原料易得，易于制 备，优选地，x+a+b为3?160,如在一些实施例中，x+a+b可以为3、5、10、20、30、40、50、100、 150、160 等等。
[0034] 本发明还提供了上述有机硅共聚物表面活性剂在软质泡沫、慢回弹泡沫、高回弹 泡沫、硬质泡沫及微孔聚氨酯泡沫中的应用。本发明提供的有机硅共聚物表面活性剂用于 制备软质聚氨酯泡沫体，能够很好的提供泡沫体的开孔性和稳定性的平衡；用于制备慢回 弹聚氨酯泡沫体，可改善泡沫体的开孔性，防止泡沫体收缩，制得的泡孔均匀、细腻；还可用 于制备开孔率较高的高回弹泡沫、硬质泡沫及微孔聚氨酯材料。
[0035] 与现有技术相比，本发明的有益效果为：
[0036] (1)本发明提供的有机硅共聚物表面活性剂，通过引入至少两个不饱和双键基团 形成的一种具有交联结构的有机硅表面活性剂，能够更好的提高慢回弹泡沫体的开孔性， 通过设计交联度的数量和聚醚型有机硅的结构共同来实现聚氨酯泡沫体的开孔性和稳定 性的平衡；可实现在不使用开孔剂的情况下仍然能制备出较高开孔率的泡沫体，同时具有 均匀的泡孔结构和稳定的发泡过程；
[0037] (2)本发明提供的有机硅共聚物表面活性剂用于制备软质聚氨酯泡沫体，能够很 好的提供泡沫体的开孔性和稳定性的平衡；
[0038] (3)本发明提供的有机硅共聚物表面活性剂用于制备慢回弹聚氨酯泡沫体，可改 善泡沫体的开孔性，防止泡沫体收缩，制得的泡孔均匀、细腻；
[0039] (4)本发明提供的有机硅共聚物表面活性剂还可用于制备开孔率较高的高回弹泡 沫、硬质泡沫及微孔聚氨酯材料，制备出较高开孔率的泡沫体，同时具有均匀的泡孔结构和 稳定的发泡过程。
【专利附图】
【附图说明】
[0040] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，以下将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
[0041] 图1为本发明实施例1制得的有机硅共聚物表面活性剂的凝胶渗透色谱图；
[0042] 图2为本发明实施例1涉及的NIAX⑩有机硅L-598的凝胶渗透色谱图；
[0043] 图3为本发明实施例2制得的有机硅共聚物表面活性剂的凝胶渗透色谱图； [0044]图4为本发明实施例1涉及的NIAX?有机硅L-580的凝胶渗透色谱图;
[0045] 图5为图1-图4色谱图的叠加图。
【具体实施方式】
[0046] 下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会 理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。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 可以通过市售获得的常规产品。
[0047] 本发明提供的有机硅共聚物表面活性剂可通过公知的方法制备，如用非水解的 Si-C共聚物通过含有Si-H的聚硅氧烷与具有两个或两个以上C = C双键的聚氧化烯聚醚 反应制备。
[0048] 以下列举有机硅共聚物表面活性剂其中的一类分子式的反应分子式，反应如下所 示：
【权利要求】
1. 一种有机硅共聚物表面活性剂，其特征在于，具有以下通式：(MDXD' aD"bM)y ; 其中，M选自（N)3Si01/2、（N)2RSi01/2、（N) 2R' Si01/2 中的任一种；D 为（CH3)2Si02/2 ;D'为 (N) (R) Si02/2, ；D" 为（N) (R，）Si02/2 ;x+a+b 为 0 ?300, y 大于 0 小于等于 3 ; N选自烧基、苯环、苯甲基； R为重均分子量为50-10000的聚氧化乙烯醚； R'为至少含有两个不饱和双键的化学基团； R"选自-OH、- C (0) CH3、1?4个碳原子的烷基。
2. 根据权利要求1所述的有机硅共聚物表面活性剂，其特征在于，R通式为：- CnH2n(C2H40)c(C 3H60)dR"； 其中，n为2?4 ;c为20?100%，表示聚氧化乙烯醚中环氧乙烷基团占聚氧化乙烯醚 的重量百分比；d为0?80%，表示聚氧化乙烯醚中环氧丙烷基团占聚氧化乙烯醚的重量百 分比。
3. 根据权利要求2所述的有机硅共聚物表面活性剂，其特征在于，所述R的重均分子量 为350-5000 ;所述c优选为40?80%。
4. 根据权利要求1所述的有机硅共聚物表面活性剂，其特征在于，R'选自（CH2 = CH)x，-G、DVi4、M，ViDx"M， Vi ; 其中，G为不与-Si-H发生硅氢加成反应的化学基团，DVi表示（CH3) (CH2 = CH)Si02/2， M' Vi表示（CH3)2(CH2 = CH)Si01/2, x'为大于2的数值，x'优选为2?6 ;x"为0?300的 数值。
5. 根据权利要求4所述的有机硅共聚物表面活性剂，其特征在于，x"为4?50的数 值。
6. 根据权利要求4所述的有机硅共聚物表面活性剂，其特征在于，R'为（CH2 = CH)x，-G 时，R'为二烯丙醚、烯丙基缩水甘油醚、丁二烯、甲基二烯丙基硅烷、甲基二烯丙基乙氧基 硅烷、环戊二烯、甲基环戊二烯、二环戊二烯、二氧化二聚环戊二烯、邻苯二甲酸二烯丙酯、 间苯二甲酸二烯丙酯中的任一种。
7. 根据权利要求1所述的有机硅共聚物表面活性剂，其特征在于，N为甲基。
8. 根据权利要求1所述的有机硅共聚物表面活性剂，其特征在于，M为（CH3)3Si01/2或 (CH3)2RSi01/2。
9. 根据权利要求1所述的有机娃共聚物表面活性剂，其特征在于，x+a+b为3?160。
10. 权利要求1-9任一项所述的有机硅共聚物表面活性剂在软质泡沫、慢回弹泡沫、高 回弹泡沫、硬质泡沫及微孔聚氨酯泡沫中的应用。
【文档编号】C08G18/76GK104403063SQ201410648652
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年11月14日 优先权日:2014年11月14日
【发明者】龚国安, 张家菲, 谢海波 申请人:上海麦浦新材料科技有限公司