一种聚氨酯泡沫材料及其制备方法和应用与流程

本发明涉及一种聚氨酯泡沫材料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、床垫是人们生活中不可或缺的一部分，一张好的床垫可以给人们带来高质量的休息。目前市场上的床垫可以分类为弹簧床垫、棕榈床垫和海绵床垫。弹簧床垫在压缩过程中会发出噪音，棕榈床垫质地较硬。海绵床垫弹性好，无噪音，软硬适中，在性能和成本以及使用寿命上都比较优秀。

2、海绵床垫的主要原材料是聚氨酯泡沫塑料，因为其有丰富杂乱的泡孔，导致海绵床垫的透气性较差，长时间的睡眠，会导致接触面闷热，影响睡眠质量。因此，开发一种回弹效果尚佳又透气的海绵对于整个床垫市场具有很重要的意义，其中，压陷硬度表征海绵的软硬程度，同样密度条件下压陷硬度数值越小，表征海绵越软，手感越好；透气率表征海绵的开孔程度和透气性，透气率越高，海绵的开孔度和透气性就越高；回弹率表征海绵的回弹性能，回弹率越高，海绵回弹性能越好。

3、中国专利cn 116948388a公开了一种高透气聚氨酯海绵床垫及其制备方法，制得的海绵具有抗菌能力，可以吸附异味，且制备方法简单易于大规模生产，但该发明并未公开制备得到的海绵的物理性能数据，特别是海绵透气性和回弹率等。

4、中国专利cn 107353430a公开了一种利用石蜡、非石蜡、结晶水和盐或共晶盐作为海绵的透气涂层来改善海绵的透气性，但是该涂层存在添加剂迁移、老化等风险，因此对产品的使用寿命有所影响。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题之一是现有技术中存在海绵手感差同时透气率低和回弹低的问题，提供一种新的聚氨酯泡沫材料，该聚氨酯泡沫材料具有手感好、透气率高、回弹率适中的优点。

2、本发明所要解决的技术问题之二是提供一种与解决技术问题之一相对应的聚氨酯泡沫材料的制备方法。

3、本发明所要解决的技术问题之三是提供一种与解决技术问题之一相对应的聚氨酯泡沫材料的应用。

4、为解决上述技术问题之一，本发明采用的技术方案如下：一种聚氨酯泡沫材料，由组分a和组分b组成，组分b与组分a质量比为35～60:100；以重量份数计，组分a中由以下组分组成：聚醚多元醇a：50～70份，聚醚多元醇b：10～20份，聚醚多元醇c：10～20份，聚合物多元醇d：5～10份，水：1.5～3.5份，泡沫稳定剂：1～2.5份，胺类催化剂：0.2～0.5份，金属催化剂：0.05～0.2份；组分b为异氰酸酯；其中，所述的聚醚多元醇a为丙三醇、三羟甲基丙烷、三乙醇胺中的至少一种作为起始剂，分子量为4000～5500的环氧乙烷-环氧丙烷共聚的聚醚多元醇，环氧乙烷占聚醚多元醇a的分子量重量百分含量为60％～75％，官能度为3，粘度在900～1400mpa·s；所述的聚醚多元醇b为丙三醇、三羟甲基丙烷、三乙醇胺中的至少一种作为起始剂，分子量为1000～1300的环氧乙烷-环氧丙烷共聚的聚醚多元醇，环氧乙烷占聚醚多元醇b的分子量重量百分含量为70～80％，官能度为3，粘度在800～1200mpa.s；所述的聚醚多元醇c为乙二醇、丙二醇、二乙二醇、二丙二醇中的至少一种作为起始剂，分子量为1800～2200的环氧丙烷聚合的聚醚多元醇，官能度2，不饱和度≤0.01mmol/g；所述的聚合物多元醇d分子量为5500～7000的聚合物多元醇，官能度为3，固含量为44～48％，黏度为3700～5000mpa.s；所述的胺类催化剂为含羟基的叔胺类催化剂；所述的泡沫稳定剂为聚硅氧烷-氧化烯烃嵌段或接枝共聚物；所述的异氰酸酯选自甲苯二异氰酸酯、粗mdi或碳化二亚胺改性异氰酸酯中的至少一种。

5、上述技术方案中，优选地，所述的组分a以重量份数计，由以下组分组成：聚醚多元醇a：50～60份，聚醚多元醇b：10～15份，聚醚多元醇c：10～15份，聚合物多元醇d：5～10份，水：1.5～3.3份；泡沫稳定剂：1～2.5份，胺类催化剂：0.2～0.5份，金属催化剂：0.05～0.2份。

6、上述技术方案中，优选地，所述的叔胺类催化剂选自发泡型叔胺类催化剂、凝胶叔胺型催化剂或平衡叔胺型催化剂中至少一种。

7、上述技术方案中，优选地，所述的发泡型叔胺类催化剂选自二甲氨基乙基醚、三甲基羟乙基乙二胺或n,n,n'-三甲基-n'-羟乙基双氨乙基醚中的至少一种；凝胶叔胺型催化剂选自n,n-双(二甲胺丙基)异丙醇胺或三乙烯二胺中的至少一种；平衡叔胺型催化剂选自二甲基乙醇胺。

8、上述技术方案中，优选地，所述的泡沫稳定剂选自l-580、l-595或l618中的至少一种。

9、上述技术方案中，优选地，所述的金属催化剂选自二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、二醋酸二丁基锡中的至少一种。

10、上述技术方案中，优选地，所述的异氰酸酯选自basf-t80、3133或8122中的一种。

11、为解决上述技术问题之二，本发明采用的技术方案如下：

12、(1)在容器a中按照重量份数计算，分别加入聚醚多元醇a：50～70份，聚醚多元醇b：10～20份，聚醚多元醇c：10～20份，聚合物多元醇d：5～10份，水：1.5～3.5份，泡沫稳定剂：1～2.5份，胺类催化剂：0.2～0.5份，金属催化剂：0.05～0.2份，并依次加入容器中，充分搅拌混合，搅拌速度为2000～3000rpm，搅拌温度为22～25℃；

13、(2)在容器a中加入组分b异氰酸酯，组分b与组分a质量比为35～60：100，搅拌4～6秒钟得到物料ⅰ，搅拌速度为2000～5000rpm，搅拌温度为20～30℃；

14、(3)将物料ⅰ快速倒入发泡箱中熟化，熟化时间为10～72小时，熟化后制备得到聚氨酯泡沫材料。

15、为解决上述技术问题之三，本发明采用的技术方案如下：

16、一种聚氨酯泡沫材料在床垫、家私、座椅、家具用品中应用。

17、本发明中的制备方法由于采用了聚醚多元醇a、聚醚多元醇b、聚醚多元醇c以及聚合物多元醇d四种多元醇组合物发泡制成一种具有亲肤手感、高透气性、回弹适中的聚氨酯泡沫材料，其中聚醚多元醇a的羟值为33～37mgkoh/g，环氧乙烷占聚醚多元醇a的结构保证了海绵的亲肤手感同时能提供一定的回弹性，本发明的聚氨酯泡沫材料在控制条件下的回弹率达到41％，相同密度的条件下压陷硬度也较小；聚醚多元醇b的高环氧乙烷混聚结构在提高活性的同时能进一步提高海绵的开孔性，聚醚多元醇c保证了海绵在具有较高透气性的同时具有较好的拉伸性能，本发明的聚氨酯泡沫材料在控制条件下的透气率最高可以达到308l/min；聚合物多元醇d提高了海绵的硬度，使得海绵在软弹的同时具有一定的硬度，胺类催化剂能平衡海绵的起发和凝胶，不会引起海绵起发过快或过慢，辛酸亚锡或二醋酸二丁基锡是常用的锡类催化剂，保证反应过程中凝胶反应的进行，避免泡绵坍塌或闭气，可进一步提升海绵的透气性，取得了较好的技术效果。

技术特征：

1.一种聚氨酯泡沫材料，由组分a和组分b组成，组分b与组分a质量比为35～60:100；以重量份数计，组分a中由以下组分组成：聚醚多元醇a：50～70份，聚醚多元醇b：10～20份，聚醚多元醇c：10～20份，聚合物多元醇d：5～10份，水：1.5～3.5份，泡沫稳定剂：1～2.5份，胺类催化剂：0.2～0.5份，金属催化剂：0.05～0.2份；组分b为异氰酸酯；其中，所述的聚醚多元醇a为丙三醇、三羟甲基丙烷、三乙醇胺中的至少一种作为起始剂，分子量为4000～5500的环氧乙烷-环氧丙烷共聚的聚醚多元醇，环氧乙烷占聚醚多元醇a的分子量重量百分含量为60％～75％，官能度为3，粘度在900～1400mpa·s；所述的聚醚多元醇b为丙三醇、三羟甲基丙烷、三乙醇胺中的至少一种作为起始剂，分子量为1000～1300的环氧乙烷-环氧丙烷共聚的聚醚多元醇，环氧乙烷占聚醚多元醇b的分子量重量百分含量为70～80％，官能度为3，粘度在800～1200mpa.s；所述的聚醚多元醇c为乙二醇、丙二醇、二乙二醇、二丙二醇中的至少一种作为起始剂，分子量为1800～2200的环氧丙烷聚合的聚醚多元醇，官能度2，不饱和度≤0.01mmol/g；所述的聚合物多元醇d分子量为5500～7000的聚合物多元醇，官能度为3，固含量为44～48％，黏度为3700～5000mpa.s；所述的胺类催化剂为含羟基的叔胺类催化剂；所述的泡沫稳定剂为聚硅氧烷-氧化烯烃嵌段或接枝共聚物；所述的异氰酸酯选自甲苯二异氰酸酯、粗mdi或碳化二亚胺改性异氰酸酯中的至少一种。

2.根据权利要求1所述的聚氨酯泡沫材料，其特征在于，所述的组分a以重量份数计，由以下组分组成：聚醚多元醇a：50～60份，聚醚多元醇b：10～15份，聚醚多元醇c：10～15份，聚合物多元醇d：5～10份，水：1.5～3.3份；泡沫稳定剂：1～2.5份，胺类催化剂：0.2～0.5份，金属催化剂：0.05～0.2份。

3.根据权利要求1所述的聚氨酯泡沫材料，其特征在于，所述的叔胺类催化剂选自发泡型叔胺类催化剂、凝胶叔胺型催化剂或平衡叔胺型催化剂中至少一种。

4.根据权利要求3所述的聚氨酯泡沫材料，其特征在于，所述的发泡型叔胺类催化剂选自二甲氨基乙基醚、三甲基羟乙基乙二胺或n,n,n'-三甲基-n'-羟乙基双氨乙基醚中的至少一种；凝胶叔胺型催化剂选自n,n-双(二甲胺丙基)异丙醇胺或三乙烯二胺中的至少一种；平衡叔胺型催化剂选自二甲基乙醇胺。

5.根据权利要求1所述的聚氨酯泡沫材料，其特征在于，所述的泡沫稳定剂选自l-580、l-595或l618中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的聚氨酯泡沫材料，其特征在于，所述的金属催化剂选自二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、二醋酸二丁基锡中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的聚氨酯泡沫材料，其特征在于，所述的异氰酸酯选自basf-t80、3133或8122中的一种。

8.一种权利要求1所述的聚氨酯泡沫材料的制备方法，依次包括以下步骤：

9.一种权利要求1所述的聚氨酯泡沫材料在床垫、家私、座椅、家具用品中应用。

技术总结
本发明涉及一种聚氨酯泡沫材料及其制备方法和应用，主要解决现有技术中聚氨酯泡沫材料存在手感差、透气率低、回弹差的问题。本发明通过采用一种新的聚氨酯泡沫材料，由组分A和组分B组成，组分B与组分A质量比为35～60:100；以重量份数计，组分A中由以下组分组成：聚醚多元醇A：50～70份，聚醚多元醇B：10～20份，聚醚多元醇C：10～20份，聚合物多元醇D：5～10份，水：1.5～3.5份，泡沫稳定剂：1～2.5份，胺类催化剂：0.2～0.5份，金属催化剂：0.05～0.2份；组分B为异氰酸酯，较好地解决了该问题，可在床垫、家私、座椅、家具用品中的应用。

技术研发人员：胡昭晖,祁青海,薛健,陈凤秋
受保护的技术使用者：长华化学科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/24