本发明属于聚合物合成领域，具体涉及一种用于制备耐黄变化妆棉的海绵材料及其制备方法。
背景技术：
化妆棉是现代社会人们经常使用的化妆用品之一，小巧美观，特别受到现代女性的青睐。目前市面上在售的化妆棉有很多种，大体可以分为乳胶和非乳胶两种。以下泡沫材料是常用的化妆棉原料。
湿法聚氨酯是将聚氨酯溶解在二甲基甲酰胺中，加入成孔剂混合均匀，所得混合物在指定的模具中填充并凝胶化，然后用大量的水来洗脱，形成湿法聚氨酯泡沫。虽然湿法聚氨酯泡沫具有光滑的质地和良好的触感，但二甲基甲酰胺对环境有很大的负担，因此它的工业化应用是很困难的。
干法聚氨酯是采用具有两个以上官能团的多元醇，以水为发泡剂，以氟氯烃、二氯甲烷、碳氢化合物（例如环戊烷）等低沸点化合物为辅助发泡剂进行发泡。其中氟氯烃、二氯甲烷对环境有很大的影响，碳氢化合物（例如环戊烷）因为易燃性，需要大量投资生产设施的安全措施。
丁腈乳胶由于发泡具有开口较大的细胞结构，因而存在着实际用于化妆的液基数量减少的问题。虽然通过调整原料和细胞，可以在一定程度上改善感觉，但很难像湿法聚氨酯那样提供光滑的质地。
黄变是指在自然太阳光、紫外线长时间照射下或在热、氧、应力、微量水分、杂质、不正当工艺等作用下颜色发黄的现象。造成聚合物黄变的原因可能是：（1）聚合物大分子链键之间存在键能，当提供的能量大于键能时，则分子链容易生产活性中心，会使聚合物在使用和贮存的过程中产生逐步的降解导致黄变。（2）当材料吸收光能后，吸收部位处的分子链就会产生碳碳键或是碳氢键的裂解。（3）材料发生氧化作用，热会加速材料的氧化过程，形成过氧化结构后容易形成游离基，导致浅、白色材料变色。氧对不饱和的二烯烃材料破坏作用最为显著，热的作用，除了能活化氧化外，还能导致—c—c—键的断裂和双键的破裂。（4）变黄还与材料中添加的助剂、存在的水分、杂质以及加工生产工艺有关。混入各种化学或机械杂质都会降低聚合物的稳定性。
现有技术中的化妆棉，其耐黄变性能、voc排放还不能让人满意。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种用于制备耐黄变化妆棉的海绵材料，不仅具有优异的亲水性和手感舒适性，对人体皮肤无不良影响，而且具有较低的voc排放，耐黄变性能优、制备方法对环境友好。
本发明的目的采用如下技术方案实现：
用于制备耐黄变化妆棉的海绵材料，采用包括如下步骤的方法制备而成：
（1）制备聚氨酯树脂组分：聚醚多元醇和异氰酸酯反应得到异氰酸根质量百分含量为7.5%~8.5%的聚氨酯树脂组分；所述聚醚多元醇中甲醛、乙醛和丙烯醛的含量之和不超过1μg/g；
（2）制备发泡剂组分：将水、乳化剂和开孔剂混合均匀，得到发泡剂组分；
（3）发泡：将100质量份所述聚氨酯树脂组分和100-200质量份发泡剂组分混合均匀，浇入模具，熟化，烘干，得到海绵材料。
在本发明中，所述聚醚多元醇是环氧乙烷和环氧丙烷的嵌段聚醚多元醇，平均官能度为2-2.8、数均分子量为1000-2000、环氧乙烷含量70-90%，伯羟基含量大于等于85%；二异氰酸酯选自异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯中的一种或两种的混合物。
在本发明中，所述发泡剂组分中的去离子水、乳化剂和开孔剂的质量比为100：0.5~2：0.4~1.5。
优选的技术方案中，所述乳化剂为el-10、el-30中的一种或两种以上的混合物。
优选的技术方案中，所述开孔剂为kf-28、zs-3602中的一种或两种的混合物。
优选的技术方案中，步骤（1）中聚醚多元醇和异氰酸酯反应的具体方法如下：将聚醚多元醇脱水，在50℃以下，加入二异氰酸酯，在95~110℃条件下反应1~2小时，得到所述聚氨酯树脂组分。
本发明还提供所述海绵材料在制备耐黄变化妆棉中的应用。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
（1）本发明海绵材料由于环氧乙烷含量较高，回弹性较好，贴近皮肤后很舒适，因此具有较好的吸水性和亲肤性，对人体皮肤无不良影响。通过实验发现，本发明海绵材料具有优异的耐黄变性能（耐黄变等级达到0级），voc排放低（甲醛、乙醛和丙烯醛总含量≤100μg/m3），制备方法对环境友好。
（2）本发明海绵材料采用两步法制备，先合成聚氨酯树脂，再与过量的水进行反应发泡，制备过程中不需要添加其他发泡剂和催化剂，采用了二异氰酸酯、聚醚型乳化剂和开孔剂等原料，这些原料挥发性小，voc排放低，对人体皮肤无伤害，对环境影响小。另外，本发明制备海绵材料中无异氰酸根残。
（3）本发明海绵材料经过切割、打磨可以获得形状各异的化妆棉。由于本发明海绵材料具有优异的吸水性、亲肤性、耐黄变性能（耐黄变等级达到0级），对人体皮肤无不良影响，voc排放低，无异氰酸根残留，因此采用本发明海绵材料制成的化妆棉也具备上述性能。
具体实施方式
本发明中的百分数均为质量百分含量。
在本发明中，总醛是指甲醛、乙醛和丙烯醛。聚醚多元醇中总醛含量采用高效液相色谱法检测。海绵材料中总醛含量采用袋子法（bag-td-gc/ms）的测试方法。
下面结合实施例对本发明作进一步描述，但其并不限制本发明的实施。
实施例1
环氧乙烷-环氧丙烷-环氧乙烷嵌段聚醚多元醇：环氧化物中环氧乙烷的质量百分含量为88%，末端环氧乙烷在环氧乙烷中的质量百分含量为30%，末端羟基中伯羟基的质量百分含量为85%，数均分子量1000，平均官能度为2.5，总醛含量1μg/g。环氧乙烷-环氧丙烷-环氧乙烷嵌段聚醚多元醇的制备方法如下：将起始剂（丙三醇、二丙二醇的混合物）和催化剂koh加入反应釜，升温至120℃，在真空度为-0.095mpa条件下去除水份，至水份含量小于0.05%，关闭真空，按比例向反应釜中投入环氧乙烷、环氧丙烷、环氧乙烷，反应温度为110-120℃，反应压力≤0.04mpa，得到粗醚，经过精制提纯得到环氧乙烷-环氧丙烷-环氧乙烷嵌段聚醚多元醇。
聚氨酯树脂组分：在反应釜中加入100g环氧乙烷-环氧丙烷-环氧乙烷嵌段聚醚多元醇，升温至120℃，在120℃、真空度为-0.095mpa条件下脱水2小时，降温至40℃，加入59g异佛尔酮二异氰酸酯，搅拌30分钟，升温至95℃（升温时间为30min），然后在95℃下反应2小时，降温至50℃，得到聚氨酯树脂组分，氮封密封保存。经检测，聚氨酯树脂组分中的-nco（异氰酸根）的质量百分含量为7.5%。
发泡剂组分：称取1.0g乳化剂el-10（购自江苏省海安石油化工厂）和0.8g聚氨酯泡沫开孔剂kf-28（购自江苏钟山化工有限公司）加入到100g的蒸馏水中，搅拌均匀，得到发泡剂组分，密封保存。
称取100g聚氨酯树脂组分和130g发泡剂组分快速混合均匀，浇入模具，经过熟化、烘干得到海绵材料，可以用于制备化妆棉。经检测，该海绵材料中无异氰酸根残留。
实施例2
聚氨酯树脂组分：在反应釜中加入100g环氧丙烷-环氧乙烷嵌段聚醚多元醇（购自江苏钟山化工有限公司，环氧化物中环氧乙烷的质量百分含量为80%，末端羟基中伯羟基的质量百分含量为90%，数均分子量2000，平均官能度为2.8，总醛含量0.3μg/g。制备中使用的起始剂为丙三醇和二丙二醇的混合物。），升温至120℃，在120℃、真空度为-0.095mpa条件下脱水2小时，降温至45℃，加入33g六亚甲基二异氰酸酯，搅拌30分钟，升温至110℃（升温时间为20min），然后在110℃下反应2小时，降温至50℃，得到聚氨酯树脂组分，氮封密封保存。经检测，聚氨酯树脂组分中-nco的质量百分含量为8%。
发泡剂组分：称取1.5g乳化剂el-30（购自江苏省海安石油化工厂）和1.2g开孔剂zs-3602（购自江苏钟山化工有限公司）加入到100g的蒸馏水中，搅拌均匀，得到发泡剂组分，密封保存。
称取100g聚氨酯树脂组分和160g发泡剂组分快速混合均匀，浇入模具，经过熟化、烘干得到海绵材料，可以用于制备化妆棉。经检测，该海绵材料中无异氰酸根残留。
实施例3
聚氨酯树脂组分：在反应釜中加入100g环氧丙烷-环氧乙烷嵌段聚醚多元醇（购自江苏钟山化工有限公司，环氧化物中环氧乙烷的质量百分含量为70%，末端羟基中伯羟基的质量百分含量为85%，数均分子量1500，官能度为2，总醛含量0.5μg/g。制备过程中使用的起始剂为二丙二醇。），升温至120℃，在120℃、真空度为-0.095mpa条件下脱水2小时，降温至48℃，加入48g异佛尔酮二异氰酸酯，搅拌30分钟，升温至95℃（升温时间为10min），在95℃下反应1小时，降温至50℃，得到聚氨酯树脂组分，氮封密封保存。经检测，聚氨酯树脂组分中-nco的质量百分含量为8.5%。
发泡剂组分：称取0.5g乳化剂el-10、0.3g乳化剂el-30和0.4g聚氨酯泡沫开孔剂kf-28（购自江苏钟山化工有限公司）加入到100g的蒸馏水中，搅拌均匀，得到发泡剂组分，密封保存。
称取100g聚氨酯树脂组分和100g发泡剂组分快速混合均匀，浇入模具，经过熟化、烘干得到海绵材料，可以用于制备化妆棉。经检测，该海绵材料中无异氰酸根残留。
对比例1
聚氨酯树脂组分：在反应釜中加入100g环氧丙烷-环氧乙烷嵌段聚醚多元醇（购自江苏钟山化工有限公司自制，环氧化物中环氧乙烷的质量百分含量为70%，末端羟基中伯羟基的质量百分含量为85%，数均分子量1500，平均官能度为2，总醛含量0.5μg/g），升温至120℃，在120℃、真空度为-0.095mpa条件下脱水2小时，降温至48℃，加入35g甲苯二异氰酸酯（tdi），搅拌30分钟，升温至95℃（升温时间为10min），在95℃下反应1小时，降温至50℃，得到聚氨酯树脂组分，氮封密封保存。经检测，聚氨酯树脂组分中-nco的质量百分含量为8.5%。
发泡剂组分：称取1.5g硅油ak7703（购自美思德化学有限公司）加入到100g的蒸馏水中，搅拌均匀，得到发泡剂组分，密封保存。
称取100g聚氨酯树脂组分和100g发泡剂组分快速混合均匀，浇入模具，经过熟化、烘干得到对照海绵材料1。
对比例2
预聚组分：称取环氧乙烷-环氧丙烷无规共聚聚醚多元醇dgl-8000（环氧化物中环氧乙烷的质量百分含量为50%，分子量为8000，平均官能度为3）70g，聚四氢呋喃聚醚多元醇ptmg2000（巴斯夫产品，分子量为2000，平均官能度为2）30g，1，4-丁二醇3g，置于反应釜中，升温至105℃下真空（-0.09mpa）脱水1.5小时，然后降温至45℃，加入30g的甲苯二异氰酸酯（tdi），30min内缓慢升温至80℃，保温反应2.5小时，取样检测，-nco的质量含量7.0%，降温至50℃出料，密封保存。
发泡剂组分：称取1.0g的硅油dc6070加入到100g的蒸馏水中，搅拌均匀，密封保存。
称取100g预聚体组分和70g发泡剂组分快速混合均匀，浇入模具，熟化3min，即得对照海绵材料2。
检测上述实施例1-3和对比例1、对比例2所获得海绵材料的各种特性。
1.耐黄变实验方法及变色等级评定标准：耐黄变实验方法按照gb/t2409-1980中方法进行。变色等级评定标准：gb/t1766-1995。其中0级-无变色，1级-很轻微变色，2级-轻微变色，3级-明显变色，4级-较大变色，5级-严重变色。从表1可见，实施例1-3所得海绵材料的耐黄变等级达到0级，没有变色；对比例1、2中海绵材料的耐黄变等级仅达到3、4级，具有明显和较大变色。因此本发明中方法制备的海绵材料具有优异的耐黄变性能。
2.海绵材料总醛含量：采用袋子法（bag-td-gc/ms）的测试方法。从表1可见，实施例1-3所得海绵材料的总醛含量不超过96μg/m3，显著低于对比例2中海绵材料。
3.回弹性：采用国标gb/t6670-2008）的测试方法。从表1可见，实施例1-3所得海绵材料具有较高的回弹性。
表1海绵材料的各种特性比较
4.亲肤性
实施例1-3、对比例1、对比例2中海绵材料贴近皮肤后，感觉舒适，因此具有较好的亲肤性。