专利名称：天然植物油基亲水慢回弹泡棉及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种天然植物油基亲水慢回弹泡棉的制备方法，属于聚氨酯泡棉制备 技术领域。
背景技术：
众所周知，聚氨酯慢回弹泡棉被称之为记忆泡棉、粘弹泡棉，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，达到 力的分散性，局部没有挤压和刺痛感。因此，慢回弹泡棉被广泛用作枕头、床垫、坐垫等，有 利于人体血液循环，是一种高舒适性的保健泡棉。目前，用于聚氨酯慢回弹泡棉生产的多元醇多来至于石油化工产品。然而作为不 可再生的石油资源总有用完的一天，石油价格的起伏跌宕，石油资源的逐渐耗尽将严重影 响聚氨酯行业的发展。使用天然植物油等可再生资源对于聚氨酯行业的可持续发展是意义 重大的。现在，国内慢回弹块泡技术大多还在使用TDI (甲苯二异氰酸酯)体系。由于TDI 的挥发性、高的蒸汽压，对生产环境的污染、对人的伤害相对较大，而MDI (二苯甲烷二异氰 酸酯及其衍生物)的蒸汽压相对来说要低的多(TDI蒸汽压0. 01mmHgi20°C, MDI蒸汽压 1. 4X 10_4mmHg@25°C )。同时，由于TDI的活性较低，生产中往往需要使用金属催化剂。理论上聚氨酯泡棉的回弹性与其相分离程度和玻璃化温度有关，通过选择原料把 泡棉的玻璃化温度调整到使用温度，同时降低泡棉的相分离程度，即可得到慢回弹泡棉。通 常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，提高泡棉的交联密度，从 而既提高了泡棉的玻璃化温度，又降低了相分离程度，同时使用较低异氰酸酯指数(通常 65 80)来达到慢回弹的效果。如CN1606580、CN1572186、CN1229803都是基于这一理论。 但是，由于异氰酸酯是不足量的，造成了反应物的残留。同时，传统方法在制备慢回弹泡棉过程中闭孔问题是常见的，使得模塑泡棉在打 开模具时侧边易开裂，也会导致泡棉收缩，影响到泡棉的外观和成品率。同时开孔率低造成 慢回弹泡棉透气性差，产生闷热的效应；同时泡棉的温度敏感性高，低温变得僵硬。
发明内容
本发明的目的在于提供一种既环保又舒适的天然植物油基亲水聚氨酯慢回弹泡 棉及其制备方法。本发明的的目的是这样实现的天然植物油基亲水慢回弹泡棉，由下列原料按重量比制成A.组合料，按重量比包含复合多元醇 100交联剂或扩链剂0 8复合催化剂 0 3
4
表面活性剂 0 4发泡剂0.2 10界面活性剂 0 5B.异氰酸酯。所述异氰酸酯包括芳香族异氰酸酯和脂肪族异氰酸酯。所述复合多元醇包括聚醚多元醇及液体聚酯多元醇。所述复合多元醇包含以下的一种或几种的组合Polyol 1多元醇，植物油为基础，官能度是2 6，羟值28 570mgK0H/g，用量一
般是相对多元醇总量的重量比0% 60% ；Polyol 2环氧丙烷、环氧乙烷的共聚多元醇，官能度是2 6，羟值28 400mg KOH/g，用量一般是相对多元醇总量的重量比20% 80% ；Polyol 3环氧丙烷、环氧乙烷的共聚多元醇，官能度是2 4，羟值56 300mg KOH/g，用量一般是相对多元醇总量的重量比0% 50% ；Polyol 4特殊多元醇，羟值80 IOOmg KOH/g，用量一般是相对多元醇总量的重 量比0% 40%。所述交联剂是官能度大于2的小分子多元醇或胺类化合物，如甘油、二乙醇胺、三
乙醇胺等。所述扩链剂是两个官能度的小分子多元醇或胺类化合物，如乙二醇、二乙二醇、 丙二醇、二丙二醇、三丙二醇、丁二醇、低分子量的多元醇(PPG)、3，5_ 二乙基甲苯二胺 (DETDA)、3，5-二甲硫基甲苯二胺(DMTDA)、4，4’ -双仲丁氨基二苯基甲烷(DBMDA)。所述复合催化剂为双(2-甲胺基乙基)醚、五甲基二亚乙基三胺、N，N' - 二甲基 环己胺、三乙烯二胺、辛酸亚锡、二月桂酸二丁基锡和延迟性催化剂中的一种或几种的复合 催化剂。所述表面活性剂为制备聚氨酯的普通软泡和慢回弹所用的表面活性剂，如 M0M0MTIVE (迈图)NIAX*L-3002、NIAX*L_580、DEGUSSA (德固赛)Tegostab B868UTegostab BBF2470 等。所述发泡剂为水或水与1，1- 二氯-1-氟代乙烷(HCFC-141B)或水与二氯甲烷混 合物。所述界面活性剂为莫贝公司乳化剂A-3、乳化剂Witco77-86。所述天然植物油基亲水慢回弹泡棉的制备方法，其步骤为第一步，将复合多元醇、交联剂或扩链剂、复合催化剂、泡沫稳定剂、发泡剂、界面 活性剂搅拌均勻组成A组分，异氰酸酯为B组分，保持A、B组分的温度为22 28°C ；第二步，根据异氰酸酯指数，将A、B组分按比例混合，高速(2000 10000转/秒) 混合均勻(机器或手工)后，迅速注入模具中，密闭发泡，模具温度45 55°C，5 8分钟 开模，得到模塑泡棉。所述天然植物油基亲水慢回弹泡棉的制备方法，其步骤为第一步，将复合多元醇、交联剂或扩链剂、复合催化剂、泡沫稳定剂、发泡剂、界面 活性剂搅拌均勻组成A组分，异氰酸酯为B组分，保持A、B组分的温度为22 28°C ；第二步，根据异氰酸酯指数，将A、B组分按比例混合，高速(2000 10000转/秒)混合均勻(机器或手工)后，迅速注入发泡槽中，使其自由发泡；第三步，泡棉熟化后裁切出所需的形状，得到块状泡棉。采用上述方案，本发明开发的慢回弹配方可使用全MDI体系，不添加任何金属催 化剂，是市场发展的一个趋势，提高了环保性。而且，本发明中，采用特殊的原料组合，在100 异氰酸酯指数时同样可以得到慢回弹性，使慢回弹泡棉的低残留成为可能。另外，本发明采 用合适的方法，制备的慢回弹泡棉具有环保、高透气性、更佳的热疏散性及低的温度敏感性 的特点。下面结合具体实施例对本发明作详细说明。
图1是传统慢回弹泡孔结构图；图2是本发明天然植物油基亲水聚氨酯慢回弹泡棉的泡孔结构图；图3是脂肪凝胶床垫、运用本发明的慢回弹床垫和普通慢回弹床垫的热疏散性测 试对比图；图4是运用本发明的慢回弹泡棉比普通慢回弹泡棉的压缩强度对比图。
具体实施例方式实施例1A.将多元醇按比例混合组成多元醇混合物POLYOL 1 50% POLYOL 2 30%POLYOL 3:20%B.以上述多元醇混合物为基数100份，依次将2份甘油，2份迈图L3002硅油，1. 5 份水，2份界面活性剂，0.6份含三亚乙基二胺，双(2-甲氨基乙基)醚，延迟催化剂的混合 物溶于上述多元醇混合物，作为A料。C.按照异氰酸酯指数为75的比例，取氨基甲酸酯改性的MDI (B料)，在25°C与A 料反应，制得天然植物油基亲水聚氨酯慢回弹大块泡棉。本发明生产的天然植物油基亲水慢回弹泡棉具有高透气、良好的热疏散性及低的 温度敏感性。实施例2A.将多元醇按比例混合组成多元醇混合物POLYOL 1 50% POLYOL 2 30%POLYOL 3:20%B.以上述多元醇混合物为基数100份，依次将2份甘油1. 5份迈图L3002硅油， 1.8份水，2份界面活性剂，0.8份含三亚乙基二胺，双(2-甲氨基乙基)醚，延迟催化剂的混 合物溶于上述多元醇混合物，作为A料。C.按照异氰酸酯指数为75的比例，取碳化二亚胺改性的MDI (B料)，在25°C与A 料均勻后注入模具，熟化脱模后制得天然植物油基亲水聚氨酯慢回弹模塑泡棉。本发明生产的天然植物油基亲水慢回弹泡棉具有高透气、良好的热疏散性及低的 温度敏感性。
实施例3A.将多元醇按比例混合组成多元醇混合物POLYOL 1 45% POLYOL 2 30%POLYOL 35% POLYOL 4 20%B.以上述多元醇混合物为基数100份，依次将2份甘油，2份迈图L3002硅油，1. 5 份水，2份界面活性剂，0.6份含三亚乙基二胺，双(2-甲氨基乙基)醚，延迟催化剂的混合 物溶于上述多元醇混合物，作为A料。C.按照异氰酸酯指数为100的比例，取氨基甲酸酯改性的MDI (B料)，在25°C与A 料反应，制得天然植物油基亲水聚氨酯慢回弹大块泡棉。本发明生产的天然植物油基亲水慢回弹泡棉具有低残留、高透气、良好的热疏散 性及低的温度敏感性。实施例4A.将多元醇按比例混合组成多元醇混合物POLYOL 1 45% POLYOL 2 30%POLYOL 3:10% POLYOL 4 5%B.以上述多元醇混合物为基数100份，依次将2份甘油，1. 5份迈图L3002硅油， 1.8份水，2份界面活性剂，0.8份含三亚乙基二胺，双(2-甲氨基乙基)醚，延迟催化剂的混 合物溶于上述多元醇混合物，作为A料。C.按照异氰酸酯指数为80的比例，取氨基甲酸酯改性的MDI (B料)，在25°C与A 料混合均勻后注入模具，熟化脱模后制得天然植物油基亲水聚氨酯慢回弹模塑泡棉。本发明生产的天然植物油基亲水慢回弹泡棉具有高透气、良好的热疏散性及低的 温度敏感性。结果与讨论1、配合图1和图2所示，本发明生产的慢回弹泡棉与传统慢回弹泡棉相比具有更 加透气的网状泡孔结构，其开孔率达到96 %以上。2、配合图3所示，本发明生产的慢回弹泡棉与传统慢回弹泡棉相比具有良好的热 疏散性。图3为人体躺于四种床垫上1小时，采用温感仪器所测得的人体下方床垫的温度 曲线。——ACAT0NE 脂肪凝胶床垫—CCH 100 天然植物油基亲水聚氨酯慢回弹床垫，密度100Kg/m3—CCH 80 天然植物油基亲水聚氨酯慢回弹床垫，密度80Kg/m3——VISCO ELASTIC 普通慢回弹床垫，密度80Kg/m3由测试数据得知同样一小时的卧躺，天然植物油基亲水聚氨酯慢回弹床垫的温 度要比普通慢回弹床垫低一度，天然植物油基亲水聚氨酯慢回弹比普通慢回弹泡棉具有更 好的热疏散性。3、配合图4所示，本发明生产的天然植物油基亲水慢回弹泡棉比普通慢回弹泡棉 具有更低的温度敏感性。在-151、51、301、501分别测试了天然植物油基亲水聚氨酯慢回弹泡棉及普通
7慢回弹泡棉的压缩强度进行对比。—CCH 80 天然植物油基亲水聚氨酯慢回弹床垫，密度80Kg/m3——VISCO ELASTIC 普通慢回弹床垫，密度80Kg/m3测试表明，普通慢回弹泡棉在5°C—下温度时压缩强度剧增，泡棉僵硬，已经无法 正常使用；而本发明生产的天然植物油基亲水聚氨酯慢回弹泡棉即使在零下15°C仍保持 了一定的柔软性。
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权利要求
天然植物油基亲水慢回弹泡棉，其特征在于由下列原料制成A.组合料，按重量比包含复合多元醇100交联剂或扩链剂0～8复合催化剂0～3表面活性剂0～4发泡剂0.2～10界面活性剂0～5B.异氰酸酯。
2.如权利要求1所述的天然植物油基亲水慢回弹泡棉，其特征在于所述异氰酸酯包 括芳香族异氰酸酯和脂肪族异氰酸酯。
3.如权利要求1所述的天然植物油基亲水慢回弹泡棉，其特征在于所述复合多元醇 包括聚醚多元醇及液体聚酯多元醇。
4.如权利要求1所述的天然植物油基亲水慢回弹泡棉，其特征在于所述复合多元醇 包含以下的一种或几种的组合Polyol 1多元醇，植物油为基础，官能度是2 6，羟值28 570mgK0H/g，用量一般是 相对多元醇总量的重量比0% 60% ；Polyol 2环氧丙烷、环氧乙烷的共聚多元醇，官能度是2 6，羟值28 400mg KOH/g, 用量一般是相对多元醇总量的重量比20% 80% ；Polyol 3环氧丙烷、环氧乙烷的共聚多元醇，官能度是2 4，羟值56 300mg KOH/g, 用量一般是相对多元醇总量的重量比0% 50% ；Polyol 4特殊多元醇，羟值80 IOOmg KOH/g，用量一般是相对多元醇总量的重量比 0% 40%。
5.如权利要求1所述的天然植物油基亲水慢回弹泡棉，其特征在于所述交联剂是官 能度大于2的小分子多元醇或胺类化合物。
6.如权利要求1所述的天然植物油基亲水慢回弹泡棉，其特征在于所述扩链剂是两 个官能度的小分子多元醇或胺类化合物。
7.如权利要求1所述的天然植物油基亲水慢回弹泡棉，其特征在于所述复合催化剂 为双(2-甲胺基乙基)醚、五甲基二亚乙基三胺、N，N' - 二甲基环己胺、三乙烯二胺、辛酸 亚锡、二月桂酸二丁基锡和延迟性催化剂中的一种或几种的复合催化剂。
8.如权利要求1所述的天然植物油基亲水慢回弹泡棉，其特征在于所述发泡剂为水 或水与1，1- 二氯-1-氟代乙烷HCFC-141B或水与二氯甲烷混合物。
9.如权利要求1所述的天然植物油基亲水慢回弹泡棉，其特征在于制备方法的步骤为第一步，将复合多元醇、交联剂或扩链剂、复合催化剂、泡沫稳定剂、发泡剂、界面活性 剂搅拌均勻组成A组分，异氰酸酯为B组分，保持A、B组分的温度为22 28°C ；第二步，根据异氰酸酯指数，将A、B组分按比例混合，高速混合均勻后，迅速注入模具 中，密闭发泡，模具温度45 55°C，5 8分钟开模，得到模塑泡棉。
10.如权利要求1所述的天然植物油基亲水慢回弹泡棉，其特征在于制备方法的步骤为第一步，将复合多元醇、交联剂或扩链剂、复合催化剂、泡沫稳定剂、发泡剂、界面活性 剂搅拌均勻组成A组分，异氰酸酯为B组分，保持A、B组分的温度为22 28°C ；第二步，根据异氰酸酯指数，将A、B组分按比例混合，高速混合均勻后，迅速注入发泡 槽中，使其自由发泡；第三步，泡棉熟化后裁切出所需的形状，得到块状泡棉。
全文摘要
本发明公开一种天然植物油基亲水慢回弹泡棉，由组合料和异氰酸酯制成，组合料按重量比包含复合多元醇100，交联剂或扩链剂0～8，催化剂0～3，泡沫稳定剂0～4，发泡剂0.2～10，界面活性剂0～5，异氰酸酯指数为60～100。制备方法是先将组合料搅拌均匀，再按比例加入异氰酸酯，然后，在模具中密闭发泡得到模塑泡棉，或者在发泡槽中自由发泡，熟化后裁切得到块状泡棉。本发明使用了可再生的天然植物油多元醇，且可用于各种异氰酸酯体系，可完全不使用金属催化剂，提高了环保性；可使用100的异氰酸酯指数生产得到慢回弹效果，低残留。使用本发明生产的慢回弹泡棉具有环保、高透气、良好的热疏散的舒适性及低的温度敏感性。
文档编号C08L75/14GK101914282SQ20101025935
公开日2010年12月15日 申请日期2010年8月18日 优先权日2010年8月18日
发明者吴文杰, 朱琼蓉, 杨洪启, 林凯旋 申请人:漳州华德高分子应用材料科技有限公司