一种透气海绵组合物及其用于制备透气海绵的方法与流程

本发明属于日常生活用品领域，特别涉及一种透气海绵组合物及其用于制备透气海绵的方法。
背景技术：
：海绵一般为带孔的发泡材料，其质地柔软、有弹性，在日常生活中得到比较广泛的应用，例如床垫、枕头、鞋垫、沙发等，均会利用海绵材料来增加人体的舒适度，但是当人体与海绵长时间接触后，海绵会吸收一部分人体的热量，进而温度会升高，尤其是在炎热潮湿的天气，长时间接触海绵材料制成的产品后，燥热的感觉更为明显。通常采用的解决方式是在海绵本体外包覆一层涂层，来增加冰凉触感，申请号为201210333688.6的专利文献提供一种海绵及其制作方法，其所制备的海绵由海绵本体、设在海绵主体的表面的隔离层、附着在隔离层上的凝胶层以及设在此凝胶层的表面的保护层组成，所述隔离层为pu层、pe层、pp层或胶水涂层，所述保护层为薄膜层、聚氨酯涂层、pve层、eva层、tpu层或布层中的一种，这种海绵虽然在使用时具有一定的冰凉触感，但由于在海绵主体表面设置隔离层、凝胶层和保护层，各层均不包括孔状结构，因而海绵的透气性变差，使用时间一久，海绵还是会有闷热、燥热的感觉，影响海绵使用效果。技术实现要素：针对上述现有技术中的问题，本发明提供一种透气海绵组合物及其用于制备透气海绵的方法，所制备的海绵在有冰凉触感的同时具有良好的透气性。为此，本发明提供以下技术方案：一种透气海绵组合物，透气海绵包括海绵本体和透气涂层，所述透气涂层包覆海绵本体外表层；所述海绵本体的组成按质量份数如下：所述透气涂层的组成按质量份数如下：所述相变材料包括所述相变材料包括石蜡、非石蜡、结晶水合盐或共晶盐；所述的海绵本体和透气涂层的异氰酸酯、聚醚多元醇和聚合物多元醇组成相同；所述透气涂层包覆海绵本体外表层，所述海绵本体的密度为10-60kg/m3；所述透气涂层的密度为30-100kg/m3。作为优选方案，所述海绵本体各组分的组成按质量份数如下：所述透气涂层的组成按质量份数如下：海绵本体的组成成分中，异氰酸酯、聚醚多元醇和聚合物多元醇作为透气海绵的主要组成成分，这三者发生反应后的产物形成海绵孔状结构的主要构架，在反应过程中，相变材料均匀地分布其中，达到均质的目的。相变材料是一种随温度改变而自身发生物理性质的变化、从而释放或吸收潜热的储能材料。相变材料发生相变时，吸收或释放相变潜热，利用相变材料吸收人体的热量，达到冰凉触感的目的；本发明通过选择海绵本体和透气涂层的异氰酸酯、聚醚多元醇和聚合物多元醇组成相同或相近，制备的透气涂层与海绵本体的组成、孔状结构相近，因而透气涂层与海绵本体的结合强度较大，涂层不易脱落，增加了透气海绵的使用寿命。本发明的另一个目的是通过密度不同或相近的海绵本体和透气涂层，制备结合强度大，结合力好的透气海绵制品。作为优选，所述透气涂层的厚度为0.1-0.3mm。作为优选，所述透气涂层的厚度为0.2mm。透气涂层包覆海绵本体外表层，作为海绵本体的保护层，也为海绵本体提供冰凉触感，作为冰凉触感层，由于其本身具有孔状结构，因而也兼具透气性。作为优选，所述结晶水合盐包括十水合硫酸钠、六水合氯化镁、六水合氯化钙、三水合醋酸钠或十二水合磷酸氢二钠中的一种或多种；所述共晶盐包括聚氧乙烯醚、聚氧乙烯、聚氧化丙烯-氧化乙烯共聚醚、硫酸锂、季戊四醇、新戊二醇或二羟甲基丙二醇中的一种或多种。结晶水合盐作为相变材料的优点是：结晶水合盐的融化热大、导热率高、相变时体积变化小；共晶盐作为相变材料的优点是：共晶盐融化热大、导热率高、相变时体积变化小。作为优选，所述异氰酸酯包括tdi、mdi、papi、hdi或ipdi中的一种或多种，所用异氰酸酯的nco％含量为3-50％。作为优选，所述聚醚多元醇包括羟值为20-350mgkoh/g的聚醚多元醇中的一种或多种；所述聚合物多元醇包括羟值为10-50mgkoh/g的聚合物多元醇中的一种或多种。所述聚醚多元醇具体包括牌号为3010、1070、330n、307、1030或3602的聚醚多元醇中的一种或多种；所述聚合物多元醇具体包括牌号为2045、h45、h30、pop50或pop100的聚合物多元醇中的一种或多种；添加聚合物多元醇可用来提高海绵本体和透气涂层的硬度。异氰酸酯、聚醚多元醇和聚合物多元醇作为海绵的主要组成成分，这三者发生反应后的产物形成海绵孔状结构的主要构架，在反应过程中相变材料均匀地分布其中，达到均质的目的。作为优选，所述胺类催化剂包括三乙烯二胺、(二甲氨基乙基)醚中的一种或多种胺类或叔胺类催化剂；所述锡类催化剂包括辛酸亚锡或二月桂酸二丁基锡中的一种或多种锡类催化剂。所述胺类催化剂具体包括牌号为a-33、a-1、uc-9729、uc-280或na-720中的一种或多种胺类或叔胺类催化剂。所述锡类催化剂具体包括牌号为t9或t12一种或多种锡催化剂。胺类催化剂的作用是：提高制备过程中发泡的反应速度。锡类催化剂的作用是：提高各组成成分的反应速度。作为优选，所述硅油包括主要成分为聚醚改性有机硅氧烷的有机硅油；所述阻燃剂包括三聚氰胺磷酸三甲苯酯、亚磷酸三苯酯、甲基膦酸二甲酯、复合磷系阻燃剂或卤代双磷酸酯化合物混合反应型阻燃剂中的一种或多种；所述开孔剂包括液体石蜡、聚丁二烯、二甲基聚硅氧烷、石蜡分散液、聚氧化乙烯或聚氧化烯烃-聚硅氧烷共聚物中的一种或多种；所述交联剂包括甘油、二乙醇胺或三乙醇胺中的一种或多种。所述硅油具体包括牌号为uf-5880或uf-6588的有机硅油。硅油的作用是：改善泡孔，稳定泡棉。阻燃剂的作用是：提高海绵本体的阻燃性能。开孔剂的作用是：提高海绵本体的开孔率，增加海绵本体的透气性。交联剂的作用是：增加各组成成分间的交联作用，防止海绵本体发生开裂。本发明的又一个目的为提供上述透气海绵组合物制备透气海绵的方法，步骤包括：步骤1)，将所述海绵本体各组分的组成按上述质量份数放入反应釜中，混合搅拌，并发泡、熟化；其中，搅拌速度为3000-5000r/min，温度为18-25℃，压力为0.1-0.3mpa；注气量为0.1-3l/min，发泡速度为2-5m/min，发泡高度为30-110cm；熟化温度为20-30℃，熟化时间为50-80h；步骤2)，熟化处理后的海绵进行脱模处理，获得第一海绵体，然后依需求进行切割、加工；步骤3)，采用高速剪切搅拌方法，将所述透气涂层各组分的组成按上述质量份数混合并搅拌均匀，搅拌速度为1000-4000r/min，获得第一混合物；步骤4)，将步骤3获得的第一混合物涂覆在步骤2获得的第一海绵体上，涂覆1-3次，控制涂层厚度为0.03-0.3mm；于温度为30-90℃烘干1-10min，在室温下放置，继续熟化5-7h，制成透气海绵。作为优选，步骤1)的搅拌速度为4000r/min，温度为20℃，压力为0.2mpa；注气量为2l/min，发泡速度为4m/min，发泡高度为100cm；熟化温度为25℃，熟化时间为72h。作为优选，步骤3)搅拌速度为2000r/min。作为优选，步骤4)的烘干在烘道的长度为10-15m，流水线前进速度为2-4m/min的条件下进行。作为优选，步骤4)中涂层厚度为0.2mm；步骤4)中烘道的长度为10m，烘道温度为60℃，流水线前进速度为2m/min；熟化时间为5h。上述石蜡主要由直链烷烃混合而成，其分子式为cnh2n+2(20≤n≤40)，其相变潜热为140～280j/g，相变温度为20～60℃。石蜡作为相变材料的优点是：石蜡在凝固过程中无过冷现象，熔化时蒸汽压力低，无析出和相分离现象，化学性质稳定、无毒、无腐蚀性，而且石蜡是石油冶炼的副产品，取材方便、价格便宜。上述非石蜡包括脂肪烃类、脂肪酸类、醇类和聚烯醇类产物；其在相变过程中不会形成流动的液体状态。水作为发泡剂使用。本发明制备的透气海绵可以用于制作生活用品(如枕头、床垫、汽车坐垫等)，运动器材(如瑜伽垫、球拍用的手胶等)，还可以用于制作服饰配件(如鞋垫、文胸等)。本发明有益效果：本发明所制备的透气海绵，使用了相变材料，利用相变材料发生相变时吸收人体的热量来达到冰凉触感的目的；同时，透气海绵的透气涂层也包括孔状结构，保证了涂层的透气性；另外，透气涂层与海绵本体的异氰酸酯、聚醚多元醇和聚合物多元醇组成相同或相近，因而具有相近的孔状结构，因此透气涂层与海绵本体的结合强度好，涂层不易脱落，增加了透气海绵的使用寿命；且制备透气海绵工艺步骤合理，易于批量化生产出合格的透气海绵。附图说明图1为本发明实施例1制备的透气海绵纵向显微组织图；图2为本发明实施例1制备的透气海绵的涂层显微组织图；图3为本发明实施例3制备的透气海绵放大5000倍的涂层表面形貌图；图4为本发明实施例3制备的透气海绵放大1000倍的涂层表面形貌图；图5为现有技术中未添加相变材料的海绵放大5000倍的涂层表面形貌图；图6为现有技术中未添加相变材料的海绵放大1000倍的涂层表面形貌图。具体实施方式下面结合本发明的附图，对本发明实施例的技术方案进行解释和说明，但下述实施例仅为本发明的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其他实施例，都属于本发明的保护范围。为了避免误解，现对各简称进行解释。tdi：即甲苯二异氰酸酯，其中包含2,4-tdi和2,6-tdi两种异构体，2,4-tdi占80％，购自上海拜耳；mdi：即二苯基甲烷二异氰酸酯，有4,4-mdi，2,4-mdi和2,2-mdi三种异构体，购自德国拜耳公司；papi：即异佛尔酮二异氰酸酯，购自德国拜耳公司；ipdi：即含有一定量较高官能度的异氰酸酯与二苯基甲烷二异氰酸酯的混合物，购自德国拜耳公司；hdi：即六亚甲基二异氰酸酯，购自德国拜耳公司。3010：牌号为3010的聚醚多元醇，羟值为56mgkoh/g，购自美国陶氏化学；1070：牌号为1070的聚醚多元醇，购自江苏钟山化工；330n：牌号问330n的聚醚多元醇，羟值为33mgkoh/g，购自江苏长华聚氨酯科技有限公司；307：牌号为307的聚醚多元醇，羟值为240mgkoh/g，购自江苏长华聚氨酯科技有限公司；1030：牌号为1030的聚醚多元醇，羟值为304mgkoh/g；3602：牌号为3602的聚醚多元醇，羟值为30-34mgkoh。2045：牌号为2045的聚合物多元醇，羟值为30mgkoh/g，购自上海高桥石油化工公司；h45：牌号为h45的聚合物多元醇，羟值为19-23mgkoh/g，购自江苏长华聚氨酯科技有限公司；h30：牌号为h30的聚合物多元醇，羟值为22-27mgkoh/g，购自江苏长华聚氨酯科技有限公司；pop100：牌号为pop100的聚合物多元醇，购自山东蓝星东大化工有限责任公司；pop50：牌号为pop100的聚合物多元醇，山东蓝星东大化工有限责任公司。a-33：牌号为a33的胺类催化剂，成分为33％的三乙烯二胺溶液，购自江苏奥斯佳材料科技有限公司；a-1：牌号为a1的叔胺类催化剂，即70％双(二甲氨基乙基)醚溶液，购自江苏奥斯佳材料科技有限公司；uc-9727：牌号为uc-9727的叔胺类催化剂，购自江苏奥斯佳材料科技有限公司；uc-280：牌号为uc-280的胺催化剂，购自江苏奥斯佳材料科技有限公司；na-720：牌号为na-720的胺催化剂，购自江苏奥斯佳材料科技有限公司。t9：牌号为t9的催化剂，成分为辛酸亚锡，购自美国迈图；t12：牌号为t12的催化剂，成分为二月桂酸二丁基锡，购自美国迈图。uf-5880：牌号为uf-5880的有机硅油，购自江苏奥斯佳材料科技有限公司；uf-6588：牌号为uf-6588的有机硅油，购自江苏奥斯佳材料科技有限公司。实施例1本实施例的透气海绵组合物，透气海绵包括海绵本体和透气涂层，所述透气涂层包覆海绵本体外表层，所述海绵本体的组成按质量份数如下：所述透气涂层的组成按质量份数如下：所述异氰酸酯采用tdi；所述相变材料采用聚氧化丙烯-氧化乙烯共聚醚；聚醚多元醇为牌号采用3010的聚醚多元醇；聚合物多元醇采用牌号为2045聚合物多元醇；胺催化剂为a-33、锡催化剂为t9、硅油为uf-5880，阻燃剂为三聚氰胺磷酸三甲苯酯，开孔剂为液体石蜡，交联剂为甘油。采用上述透气海绵组合物制备透气海绵的方法，步骤包括：步骤1)，将所述海绵本体各组分的组成按上述质量份数放入反应釜中，混合搅拌，并发泡、熟化；其中，搅拌速度为4000r/min，温度为20℃，压力为0.2mpa；注气量为2l/min，发泡速度为4m/min，发泡高度为100cm；熟化温度为25℃，熟化时间为72h；步骤2)，熟化处理后的海绵进行脱模处理，获得第一海绵体，然后依需求进行切割、加工；步骤3)，采用高速剪切搅拌方法，将所述透气涂层各组分的组成按上述质量份数混合并搅拌均匀，搅拌速度为2000r/min，获得第一混合物；步骤4)，将步骤3获得的第一混合物涂覆在步骤2获得的第一海绵体上，涂覆3次，控制涂层厚度为0.2mm；于温度为60℃烘干5min，其中，烘道的长度为10m，流水线前进速度为2m/min；在室温下放置，继续熟化5h，制成透气海绵。实施例2本实施例的透气海绵组合物，透气海绵包括海绵本体和透气涂层，所述透气涂层包覆海绵本体外表层，所述海绵本体的组成按质量份数如下：所述透气涂层的组成按质量份数如下：所述异氰酸酯采用mdi；所述相变材料采用季戊四醇；聚醚多元醇为牌号采用330n的聚醚多元醇；聚合物多元醇采用牌号为h45聚合物多元醇；胺类催化剂为uc-9729、锡催化剂为t9、硅油为uf-6588，阻燃剂为亚磷酸三苯酯，开孔剂为聚丁二烯，交联剂为二乙醇胺。采用上述透气海绵组合物制备透气海绵的方法，工艺参数与工艺过程同实施例1。实施例3本实施例的透气海绵组合物，透气海绵包括海绵本体和透气涂层，所述透气涂层包覆海绵本体外表层，所述海绵本体的组成按质量份数如下：所述透气涂层的组成按质量份数如下：所述异氰酸酯采用ipdi；所述相变材料采用二羟甲基丙二醇；聚醚多元醇为牌号采用3010的聚醚多元醇；聚合物多元醇采用牌号为pop50聚合物多元醇；胺类催化剂为uc-280、锡催化剂为t9、硅油为uf-6588，阻燃剂为甲基膦酸二甲酯，开孔剂为二甲基聚硅氧烷，交联剂为三乙醇胺。采用上述透气海绵组合物制备透气海绵的方法，工艺参数与工艺过程同实施例1。实施例4本实施例的透气海绵组合物，透气海绵包括海绵本体和透气涂层，所述透气涂层包覆海绵本体外表层，所述海绵本体的组成按质量份数如下：所述透气涂层的组成按质量份数如下：所述异氰酸酯采用tdi；所述相变材料采用新戊二醇；聚醚多元醇为牌号采用3010的聚醚多元醇；聚合物多元醇采用牌号为2045聚合物多元醇；胺类催化剂为na-720、锡催化剂为t12、硅油为uf-5880，阻燃剂为复合磷系阻燃剂，开孔剂为石蜡分散液，交联剂为三乙醇胺。采用上述透气海绵组合物制备透气海绵的方法，工艺参数与工艺过程同实施例1。实施例5本实施例的透气海绵组合物，透气海绵包括海绵本体和透气涂层，所述透气涂层包覆海绵本体外表层，所述海绵本体的组成按质量份数如下：所述透气涂层的组成按质量份数如下：所述异氰酸酯采用tdi；所述相变材料采用三水合醋酸钠；聚醚多元醇为牌号采用3010的聚醚多元醇；聚合物多元醇采用牌号为h30聚合物多元醇；胺类催化剂为na-720、锡催化剂为t9、硅油为uf-6588，阻燃剂为卤代双磷酸酯，开孔剂为聚氧化乙烯，交联剂为二乙醇胺。采用上述透气海绵组合物制备透气海绵的方法，工艺参数与工艺过程同实施例1。实施例6本实施例的透气海绵组合物，透气海绵包括海绵本体和透气涂层，所述透气涂层包覆海绵本体外表层，所述海绵本体的组成按质量份数如下：所述透气涂层的组成按质量份数如下：所述异氰酸酯采用mdi；所述相变材料采用十水合硫酸钠；海绵本体中采用聚醚多元醇的牌号为3010；透气涂层中的聚醚多元醇采用牌号为3010和3602的聚醚多元醇，其中3010的质量份数为20，3602的质量份数为50；聚合物多元醇采用牌号为2045聚合物多元醇；胺类催化剂为na-720、锡催化剂为t9、硅油为uf-5880，阻燃剂为亚磷酸三苯酯，开孔剂为聚氧化烯烃-聚硅氧烷共聚物，交联剂为二乙醇胺。采用上述透气海绵组合物制备透气海绵的方法，工艺参数与工艺过程同实施例1。实施例7本实施例的透气海绵组合物，透气海绵包括海绵本体和透气涂层，所述透气涂层包覆海绵本体外表层，所述海绵本体的组成按质量份数如下：所述透气涂层的组成按质量份数如下：所述异氰酸酯采用mdi；所述相变材料采用六水合氯化钙；海绵本体中采用聚醚多元醇的牌号为1070；透气涂层中的聚醚多元醇采用牌号为1070和3602的聚醚多元醇，其中1070的质量份数为20，3602的质量份数为50；聚合物多元醇采用牌号为h45聚合物多元醇；胺类催化剂为na-720、锡催化剂为t9、硅油为uf-5880，阻燃剂为甲基膦酸二甲酯，开孔剂为聚丁二烯，交联剂为二乙醇胺。采用上述透气海绵组合物制备透气海绵的方法，工艺参数与工艺过程同实施例1。实施例8本实施例的透气海绵组合物，透气海绵包括海绵本体和透气涂层，所述透气涂层包覆海绵本体外表层，所述海绵本体的组成按质量份数如下：所述透气涂层的组成按质量份数如下：所述异氰酸酯采用hdi；所述相变材料采用十二水合磷酸氢二钠；聚醚多元醇为牌号采用307聚醚多元醇；聚合物多元醇采用牌号为pop50聚合物多元醇；胺类催化剂为a-33、锡催化剂为t9、硅油为uf-6588，阻燃剂为三聚氰胺磷酸三甲苯酯，开孔剂为液体石蜡，交联剂为三乙醇胺。采用上述透气海绵组合物制备透气海绵的方法，工艺参数与工艺过程同实施例1。分别对实施例1-8制备透气海绵的海绵本体和透气涂层的密度进行测试，如表1所示。从表中可以看出，海绵本体与透气涂层的密度不同或相近，但通过图1可以看出透气涂层与海绵本体仍然结合紧密。表1海绵本体密度kg/m3透气涂层密度kg/m3实施例16070实施例24565实施例33030实施例460100实施例52545实施例63060实施例73545实施例84050为观察透气海绵的显微结构，对透气海绵显微结构进行测试。图1中上部为透气海绵的透气涂层，下部为透气海绵的海绵本体，其中颜色较深的部分为海绵的孔结构，从图中可以看出透气涂层与海绵本体结合紧密；从图2中可以看出透气涂层是具有孔状结构的，证明透气涂层具有透气性；图3和图4为透气海绵的涂层表面形貌图，从图中可以看出中可以看出掺入了相变材料的涂层表面质地均匀；图5和图6为现有技术中未添加相变材料的海绵高倍数的涂层表面形貌图，从图5、图6和图3、图4的对比中可以看出，在相同的放大倍数下，未添加相变材料的海绵表面趋于光滑，与人体接触时会紧密贴合，人体的燥热感明显，而本发明制备的透气涂层的表面会均匀分布着条状凸起结构，与人体接触时会留有一定的空间，与现有技术中的海绵相比，能够降低人体燥热的感觉。对上述实施例1-8制备的成品进行力学性能测试，将测试结果记录在表2中，分别对海绵的回弹率、硬度、拉伸强度、压缩形变率和断裂伸长率进行测试。表2项目回弹率％硬度n/cm2拉伸强度kpa压缩形变率％断裂伸长率％实施例142150牛顿≥70≤4≥80实施例245130牛顿≥70≤4≥80实施例3零60牛顿≥50≤4≥80实施例4零50牛顿≥50≤4≥80实施例5零55牛顿≥50≤4≥80实施例6零40牛顿≥50≤4≥80实施例7零45牛顿≥50≤4≥80实施例8零50牛顿≥50≤4≥80从表2中可以看出，除实施例1和实施例2外，其余实施例中制得的透气海绵为慢回弹海绵(即回弹率为零)；硬度值越低，代表制备的透气海绵手感越柔软；拉伸强度值越高，制备的透气海绵越不容易被拉断；压缩形变率值越低，制备的透气海绵的压缩回复性能越好；断裂伸长率值越大，制备的透气海绵伸缩性能越好。这些都是海绵制品的主要衡量指标。再对本发明提供的产品的冰凉程度进行感官试验，试验中，首先将实施例1-8中的成品制成坐垫，令试验员在室温为28℃下，在坐垫上感受其冰凉程度，感受海绵坐垫的冰凉程度，用“#”的多少表征，“#”越多表示越冰凉，评价标准如表3所示。表3“#”数量冰凉程度1使用时感到较热2使用时略感有一定热度3无明显冰凉感觉4冰凉程度较好，使用者感觉较舒适5冰凉程度好，给使用者以冰凉舒爽的感觉将使用者刚坐在海绵上感觉到的冰凉程度及15分钟及30分钟后感觉到的冰凉程度记录具体测试结果如表4所示。表4实施例初始冰凉度5分钟后冰凉度15分钟后冰凉度无透气海绵321实施例1543实施例2544实施例3544实施例4533实施例5543实施例6543实施例7543实施例8544由表4中的结果可见，本发明提供的成品在制成坐垫后，不仅在刚使用时能够给人以冰凉舒适的感觉，而且在使用一定时间后，温度升高及吸热量也不明显，仍然能给人带来较好的凉爽效果。以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，熟悉该领域的技术人员应该明白本发明包括但不限于附图和上面具体实施方式中描述的内容。任何不偏离本发明的功能和结构原理的修改都将包括在权利要求的范围中。当前第1页12