一种聚氨酯软泡复合材料及其生产工艺的制作方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及高分子材料技术领域，具体的说，涉及一种聚氨酯软泡复合材料及其 生产工艺。
【背景技术】
[0002] 软质聚氨酯泡沫塑料(Flexible Polyurethane Foam，简称聚氨酯软泡)是指具有 一定回弹性能的柔软性聚氨酯泡沫塑料，通常采用多异氰酸酯（如TDI、MDI、PAPI等)为主要 原料，与聚醚、聚酯或其它多元醇等原料混合后反应得到的多孔性高分子材料。
[0003] 软质聚氨酯泡沫塑料反应过程有三个特点：无需外部加热，可以通过反应自发热 完成整个反应过程，原料混合后反应体系的温度迅速上升到70-150°C;反应速度快，2-4分 钟内基本完成发泡定型;体积变化大，膨胀率可达20-50倍。原料混合后的发泡过程可以细 分为四个基本过程:气泡成核(bubble nucleation)、气泡生长(bubble growth)、微相分离 (microphase separation)和化学凝胶(polymerization)。其中前两个阶段决定了聚氨酯 泡沫塑料的泡孔数目和孔径大小;微相分离决定了聚氨酯泡沫塑料的开孔率;化学凝胶决 定了反应所形成的聚合物的网络结构，它和微相分离共同决定着制品的结构和制品的各种 力学性能。
[0004] 根据聚氨酯制品中泡孔的数量、泡孔结构和开孔率，可以把聚氨酯分为全开孔型、 半开孔型和闭孔型。
[0005] 全开孔型聚氨酯软泡俗称"海绵"，泡孔彼此通连，通常具有密度低、透气、吸音、保 温、回弹性好等特点。主要用于家具、坐垫等垫材，也用于过滤材料、隔音材料、防震材料、装 饰材料、包装材料及隔热材料等。密度通常小于35kg/m 3。ILD(压入荷重变形)是表征发泡制 品弹性的重要指标。对于同一种材料制成的海绵，密度和ILD呈正相关，开孔率与透气性呈 正相关。开孔率越高，密度越小，ILD越小，而透气性越佳。
[0006] 半开孔型聚氨酯软泡俗称"记忆棉"，泡孔并非完全通连而是仅有部分通连，通常 具有黏弹性好、减震减压性强、受到静压力之后接触面会逐渐贴合施力面的形状，从而体现 出较好的托举性和包容性。最突出的特点是受力后恢复形变速度较慢，所以又被称作慢回 弹海绵。主要的缺点是透气性稍差，工艺条件较为严格，难以制备大尺寸的材料。密度通常 在30_80kg/m 3。
[0007] 闭孔型聚氨酯软泡，又称为聚氨酯微孔弹性体，泡孔相互之间完全不通连，具有硬 度高、回弹性好、耐热性好、动态性能优异、耐磨性和耐油性好等特点。在缓冲领域有着特殊 的应用，例如用于生产汽车避震，民用鞋垫等。
[0008] 为降低成本或改进开孔型聚氨酯基材的性能，有时会在开孔型聚氨酯的生产过程 中添加回收料。一般是将海绵回收后粉碎，添加到生产原料中，再进行发泡。但如果向全开 孔型聚氨酯软泡中添加粉碎后的半开孔型聚氨酯软泡或闭孔型聚氨酯软泡，往往会出现添 加的材料分散不够均匀，添加的材料与开孔型聚氨酯基材结合不够紧密，影响开孔型聚氨 酯基材的发泡效果等缺陷。
[0009] 有研究指出，通过向聚氨酯中添加粘土、氧化铝、二氧化钛、二氧化硅等无机材料 可以改进聚氨酯基材的性能，例如提高ILD，增强硬度等。但这些研究成果大多工艺比价复 杂，会大大增加生产成本。
[0010] 对于腰肌劳损、腰椎间盘突出、骨质酥松等症状的人群，如果睡在过于柔软的床上 可能加重病情，最好睡硬板床。而中国老年人群也习惯睡硬板床。但是硬板床的缺点是，人 体的重量由少量接触面来支撑，如果长期保持同一睡姿会导致人体受力部位感觉疼痛，甚 至导致血液循环不畅。因此最好在硬床上增加一层软垫，提供弹性支撑扩大人体受力面积。
[0011] 在气温较低的环境下，可以选择既能提供弹性支撑又能起到保暖效果的床垫，例 如棉花或太空棉垫。但在气温较高的环境下，则应选择透气性导热性相对较好的床垫，例如 开孔率较高的海绵垫。但由于开孔率高的海绵ILD小，如果厚度不够则可能起不到应有的支 撑作用。如果通过增加厚度的方式来提高支撑力，又会导致透气性降低的缺点。
[0012]螨虫是一种肉眼不易看见的微型害虫，种类很多。至今前发现在居室内生活的螨 虫有40余种，其中与人体健康有关的有十多种。最常见的有尘螨、粉螨、蠕螨、疥螨等。调查 表明，成年人约有97%感染螨虫，其中以尘螨为主。尘螨的尸体、分泌物和排泄物都是可致 病的过敏原。它们分布在地毯、沙发、毛绒玩具、被褥、坐垫、床垫和枕芯等处孳生，以人的汗 液、分泌物、脱落的皮肩为食，繁殖速度极快。雌螨虫的直径一般在〇.4_左右，当环境温度 适宜，湿度较大时寿命较长，而高温低湿则对其生存不利。家居织物防螨一般采用以下几种 方法来抑制螨虫，其一是减少纤维孔径抑制螨虫通行，例如中国专利C201210496948.1 (- 种防螨虫被）；或者在材料中添加防螨药物，如中国专利201310357028.6(-种防螨虫粘胶 纤维面料）；也有利用不同材料组成复合层状结构来杀灭螨虫，如中国专利201410810683.7 (螨虫繁殖抑制片）。
[0013] 由于全开孔型聚氨酯软泡的形态大多为筋络结构，且处于反复受力挤压和回弹的 工作状态，材料形变较大，导致向材料中添加或者表面涂刷防螨药物会脱出或剥落。对于这 个问题，目前没有较好的解决方案，一般是以聚氨酯软泡为内芯，在外部套一层具有防螨效 果的外罩来解决。使用驱螨面料制作外套的缺点是，洗涤会导致外套的驱螨成分损失，从而 导致驱螨效果的下降。
【发明内容】
[0014] 本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种质地均匀的聚氨酯软泡复 合材料及其生产工艺。本发明在不改变企业现有生产设备以及生产工艺流程的情况下，将 不同弹性模量的材料均匀混合形成一种性能稳定的聚氨酯软泡复合材料。
[0015] 本发明具体方案介绍如下。
[0016] 聚氨酯软泡复合材料由基材和添加于基材的粒子材料两种组分组成。所述基材可 以是任何一种开孔型聚氨酯软泡;所述粒子材料可以是半开孔型聚氨酯软泡，也可以是闭 孔型聚氨酯软泡。
[0017] 本发明提供一种聚氨酯软泡复合材料，其由基材和粒子材料复合而成;所述基材 为开孔型聚氨酯软泡;所述粒子材料选自半开孔型聚氨酯软泡或闭孔型聚氨酯软泡的一种 或两种，其表面不含脱模剂和增塑剂;所述基材的平均孔径小于等于粒子材料最小直径的 50% 〇
[0018] 本发明中，上述粒子材料为含有防螨药物的半开孔型聚氨酯软泡或闭孔型聚氨酯 软泡。
[0019] 本发明还提供上述聚氨酯软泡复合材料的生产工艺，具体步骤如下：
[0020] (1)将粒子材料经粉碎后，与多元醇均匀混合，使多元醇充分浸润粒子表面，得到 混合物;所述粒子材料为半开孔型聚氨酯软泡或闭孔型聚氨酯软泡的一种或两种，其表面 不含脱模剂和增塑剂；
[0021] (2)将上述混合物和用于生产开孔型聚氨酯软泡的其它生产原料混合均匀，按照 开孔型聚氨酯软泡生产工艺，经发泡、切割、熟化和成型得到开孔型聚氨酯软泡和粒子材料 的复合材料，即本发明的聚氨酯软泡复合材料;其中：开孔型聚氨酯软泡的平均孔径小于等 于粒子材料粉碎后最小直径的50%。
[0022] 上述步骤（1)中，粒子材料粉碎后，还有进一步有机溶剂清洗的步骤，以确保获得 表面不含脱模剂和增塑剂的粒子材料。如果聚氨酯软泡粒子表面带有脱模剂或增塑剂，会 影响制成品的性能和寿命
[0023]上述步骤（1)中，多元醇和粒子材料的体积比为1:0.2-1:0.8，依粒子材料的密度 和表面积的不同，以粒子材料表面恰好被多元醇完全浸润为宜;所述粒子材料和用于开孔 型聚氨酯软泡生产工艺的生产原料的重量比为10:100~30:100。
[0024] 上述步骤（1)中，所述粒子材料可以是含有防螨药物的半开孔型聚氨酯软泡或闭 孔型聚氨酯软泡。
[0025] 上述步骤(1)中，所述粒子材料包括半开孔型聚氨酯软泡时，多元醇浸润粒子的时 间不宜超过10分钟避免浸润时间过长导致多元醇原料渗入聚氨酯软泡粒子内部。因为这部 分渗入内部的多元醇无法参与发泡反应，会导致一系列不良后果。
[0026] 与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：1.不改变生产基材的原有设备、工艺 流程和基础配方，简单易行，节约投资。2.将粉碎后粒子材料先与多元醇均匀混合浸润再发 泡，使得制备得到的聚氨酯复合材料性质稳定，粒子材料与基材(开孔型聚氨酯软泡）的相 容性好，不易析出。
[0027] 3.本发明将不同弹性模量的材料均匀混合所制得材料的物理性能用传统工艺无 法得到，例如可以制得同时具有高抗压负荷度(ILD)和较好透气性的聚氨酯软泡材料，或者 自身具有较强防螨效果的聚氨酯软泡材料，可以广泛用于制作床垫等家用垫材。
【具体实施方式】
[0028] 下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不应以此限制本发明的保护范围。
[0029] 实施例1半开孔型聚氨酯软泡粒子复合材料制备
[0030] 步骤一，制备半开孔型聚氨酯软泡粒子
[0031] 1.1按照工艺要求在A原料罐内放入聚醚多元醇、交联剂、催化剂、发泡稳定剂、开 孔剂，将其充分搅拌混合均匀获得A料；
[0032] 1.2按照工艺要求在B原料罐内放入聚醚多元醇、异氰酸酯，将其充分搅拌混合均 匀获得B料；
[0033] 1.3将A料与B料按照一比一的比例充分混合后注入发泡室；
[0034] 1.4在50-90。(3保温1-511;
[0035] 1.5从发泡室中取出发泡完成的半开孔型聚氨酯软泡，冷却到室温后粉碎为最大 粒径2~6_的粒子。粒子的粒径应以不堵塞步骤四所使用的高压聚氨酯发泡机的输料管道 为宜。
[0036]步骤二，准备基材的生产原料
[0037] 2.1按照成品密度为20-23kg/m3,平均孔径小于1mm的工艺要求，选择合适的基材 配方；
[0038] 2.2按