聚氨酯抗疲劳地垫材料、制备方法及其应用与流程

本发明涉及一种聚氨酯抗疲劳地垫材料、制备方法及其应用。

背景技术：

1、随着社会的发展和人们生活水平的提高，人们越来越关注自身的健康，缓解自身的疲劳。引起人员身体上的疲劳最常见的原因之一就是站立在坚硬潮湿的地面上，这种疲劳主要体现在颈部、腿部、以及关节处。然而这些身体上的压力和不适最终会对工作人员的健康以及工作效率形成直接的影响。肌肉以及关节收缩、血液流量急剧减少、感到压力不适(心脏被迫负荷工作，引起身体能量大量流失急剧减低工作能力构成静脉曲张)、脚后跟与脚踝出现疼痛等。根据研究表明，83％的美国劳动力(工业)的脚部以及小腿疼痛，在这些病痛中有15％是与长时间站立行走有关。pu抗疲劳地垫凭借其高回弹材质、抗疲劳性、柔软舒适、专业的防滑技术等特点可以有效地帮助人们摆脱这种疲劳，目前已广泛应用于玄关、客厅、厨房、卫浴、卧室、流水线、白领办公室、超市收银处、医生手术室等目前，市面上的抗疲劳地垫材质主要有橡胶、epe、pvc、xpe、eva、pu等，聚氨酯(pu)抗疲劳地垫无论在安全环保，还是在舒适性上，都具有显著的优势。传统的聚氨酯抗疲劳地垫因为拉伸撕裂和耐磨性能较差，极大地限制着抗疲劳地垫的使用寿命和使用范围。因此，如何提高聚氨酯抗疲劳地垫的拉伸撕裂显得尤为关键。现有技术中，为了满足使用性能，抗疲劳地垫的密度一般为200±10kg/m3、表面硬度28～45、拉伸强度大于400kpa、断裂伸长率大于100％、撕裂强度大于0.50n/mm。

2、中国专利cn 104622235a公开了一种自结皮抗疲劳地垫及其制备工艺，包括地垫本体，地垫本体为聚氨酯一体成型，地垫本体包括上表面层、内芯层和下表面层，上表面层和下表面层均为高密度聚氨酯层，内芯层为低密度聚氨酯层。该发明制备得到的地垫的拉伸强度为0.45mpa、断裂伸长率为100％、撕裂强度为0.50n/mm。该发明中拉伸强度、撕裂强度不够优异。

3、中国专利cn 108383964a公开了一种植物pu抗疲劳地垫，每100份所述地垫包含：植物聚醚13-40份、催化剂0-1份、发泡剂1-5份、植物胺0.1-0.3份、硅油1-2份、聚胺脂聚醚7-33份、脱模剂0.1-0.3份、油漆0.1-0.3份、色浆0.1-0.3份，以及液化mdi3-26份和异氰酸酯3-20份。但该发明没有公开制备得到的地垫的具体的物理性能指标。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题之一是，现有技术中存在聚氨酯抗疲劳地垫拉伸强度、撕裂强度不能同时优异的问题，提供一种新的聚氨酯抗疲劳地垫，该聚氨酯抗疲劳地垫具有高抗拉、高撕裂强度的优点。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抗疲劳地垫的制备方法。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抗疲劳地垫的应用。

2、为解决上述技术问题之一，本发明采用的技术方案如下：一种聚氨酯抗疲劳地垫材料，以重量份数计，包括以下组分：聚醚多元醇a：60～90份，聚合物多元醇b：8～40份，聚酯醚多元醇c：5～30份，异氰酸酯35～60份，水：0.6～2份，发泡剂：7～20份,反应型催化剂：0.5～1份，泡沫稳定剂：0.2～1份，扩链剂：2～5份，开孔剂：1～5份，色浆：0～2份，脱模剂：0.1～0.3份，聚氨酯模内漆：0.1～0.3份；其中，聚醚多元醇a为丙三醇、三羟甲基丙烷、乙醇胺或山梨醇中的至少一种作为起始剂，分子量为4000～8000的环氧乙烷-环氧丙烷共聚的聚醚多元醇，其伯羟基含量≥70％，不饱和度为0.01～0.2mmol/g，官能度2～4；聚合物多元醇b的羟值为22～27mgkoh/g、水含量≤0.05％、ph值为5～8、粘度≤3000mpa·s、固含量26～30％；聚酯醚多元醇c的分子量为600～3000，粘度为1000～2500mps·s，官能度为2～4；所述的扩链剂为含有两个官能团的非胺类小分子醇类化合物；泡沫稳定剂为聚硅氧烷-氧化烯烃嵌段或接枝共聚物；反应型催化剂为含羟基的叔胺类催化剂；开孔剂为聚氧化烯烃-聚硅氧烷型共聚物；异氰酸酯选自甲苯二异氰酸酯或碳化二亚胺改性异氰酸酯中的至少一种。

3、上述技术方案中，优选地，所述的扩链剂选自1,4丁二醇、乙二醇、二甘醇或新戊二醇中的至少一种；泡沫稳定剂选自b8681、b8715或l5333中的至少一种；发泡剂选自hcfc-141b或hfc-425中的一种；所述的开孔剂选自che-350d、kf-28或lk-3350中的一种；所述的异氰酸酯选自mdi-ll、basf-103c或mdi-100l中的一种。

4、上述技术方案中，优选地，所述的反应型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。

5、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氧基乙醇、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n-(二甲氨基丙基)二异丙醇胺；平衡叔胺型催化剂选自二甲基乙醇胺。

6、上述技术方案中，优选地，所述的聚氨酯模内漆为单组份模内漆；色浆为聚醚型聚氨酯色浆；脱模剂为水溶性脱模剂。

7、上述技术方案中，优选地，所述的聚酯醚多元醇c的制备方法包括以下步骤：

8、(1)将多官能度聚醚多元醇、二元酸酐投入反应釜中，用氮气多次置换掉反应釜中的空气，使釜内压力保持在0.01～0.4mpa，升温，控制釜内反应温度为125～135℃，反应时间为2～4小时；

9、(2)将反应釜内温度降至70～90℃；向反应釜中添加质量为多官能度聚醚多元醇0.2～0.5％的液碱水溶液；

10、(3)在负压-0.1～-0.01mpa下，向反应釜中通过环氧丙烷；然后控制反应温度为110～120℃；反应压力为0.01～0.4mpa；反应时间为5～8小时；得到聚酯醚多元醇的粗醚；

11、(4)将釜内温度降至80～85℃，在搅拌条件下加入硅酸镁复配吸附剂；搅拌40～90分钟后，将釜内温度升至110～120℃，进行脱水2～4小时后，得到最终产品聚酯醚多元醇。

12、上述技术方案中，优选地，所述的多官能度聚醚多元醇由丙二醇、二乙二醇、1,4-丁二醇、甘油、山梨醇、季戊四醇中的至少一种为起始剂制备得到，分子量为200～2000；二元酸酐选自邻苯二甲酸酐、间苯二甲酸酐、马来酸酐中的至少一种；多官能度聚醚多元醇与二酸酐的摩尔比为1:1～2；多官能度聚醚多元醇与环氧丙烷的摩尔比为1:2～5。

13、为解决上述技术问题之二，本发明采用的技术方案如下。

14、一种前述的聚氨酯抗疲劳地垫材料的制备方法，包括以下步骤：

15、1)将模具温度升至40～50℃，并在模具内表面均匀喷涂0.1～0.3份脱模剂；

16、2)待脱模剂在模具表面固化成膜后，将0.1～0.3份聚氨酯模内漆均匀喷涂在下模内表面；

17、3)在容器a中按照重量份数计，加入聚醚多元醇a：60～90份，聚合物多元醇b：8～40份，聚酯醚多元醇c：5～30份，异氰酸酯：35～60份，水：0.6～2份，发泡剂：7～20份，反应型催化剂：0.5～1份，泡沫稳定剂：0.2～1份，扩链剂：2～5份，开孔剂：1～5份，色浆：0～2份，均匀搅拌，搅拌速度为2000～3000rpm，控制料温为20～30℃，得到物料ⅰ；

18、4)再往容器a中加入重量份数为35～60份的异氰酸酯，快速均匀搅拌4～6秒钟得到混合物料ⅱ，搅拌速度为2000～5000rpm；

19、5)将混合物料ⅱ迅速注入模具中，合模锁紧，保模6～10分钟，然后开模，取出制品后，常温下熟化2～4天，得到聚氨酯抗疲劳地垫。

20、上述技术方案中，优选地，所述的聚氨酯抗疲劳地垫的密度为190～210kg/m3、邵c表面硬度为25～35、拉伸强度为490～520kpa、断裂伸长率为190～210％、撕裂强度为

21、8.0～11.0n/cm。

22、为解决上述技术问题之三，本发明采用的技术方案如下。

23、一种前述的聚氨酯抗疲劳地垫材料制备得到的地垫应用于酒店宾馆、办公楼或厨房等室内场所。

24、本发明提供一种新的聚氨酯抗疲劳地垫材料，聚醚多元醇a、聚合物多元醇b以及聚酯醚多元醇c三种多元醇组合物发泡制成一种高抗拉、高撕裂强度的聚氨酯抗疲劳地垫，其中通过引入特殊结构的聚酯醚多元醇c，极大地提高了分子链段中的极性基团的含量和分子间作用力，从而有效提高了抗疲劳地垫的拉伸撕裂性能和耐磨性，延长抗疲劳地垫的使用寿命并扩大其适用范围，使得制备得到的聚氨酯抗疲劳地垫的密度为190～210kg/m3、邵c表面硬度为25～35、拉伸强度为490～520kpa、断裂伸长率为190～210％、撕裂强度为8.0～11.0n/cm，能够适用于室内大部分的场所，取得了较好的技术效果。