一种含生物基的亲水零压材质及其制备方法

技术领域

本发明涉及软质聚氨酯泡棉技术领域，具体为一种含生物基的亲水零压材质及其制备方法。

背景技术

软质聚氨酯泡棉(俗称海绵)产品在日常生活中的使用非常广泛。从汽车座椅到床垫枕头到文胸，软质聚氨酯泡棉不可或缺。在大量的应用中，软质聚氨酯泡棉产品被使用于跟人体接触的部分。在这种情况下，棉质产品的柔软舒适性非常重要，同时这也是棉花、丝绵、乳胶等材料被广泛使用的原因之一。而传统的海绵，不论是普通棉、高回弹还是记忆棉，由于本身材料结构的关系，无法达到接近肌肤触感的柔顺度。业内也一些相关的研究，但效果并不理想。公开了一种超软聚氨酯泡沫塑料的制备方法，使用不环保的甲苯二异氰酸酯发泡，25％压陷硬度为60N还远不够柔软。公开了一种超软泡沫，使用先合成端NCO预聚物再发泡的两步法工艺制备了一种药敷用超软材料，工艺复杂且使用受限。众所周知，聚氨酯泡棉在汽车、家私(床垫、沙发)、鞋服行业有着非常广泛的应用，但是，传统方式制得的聚氨酯泡棉其柔软度是有限的，无法达到亲肤的细腻柔顺性。因此，急需研发一种用料环保，工艺简便，细腻高柔顺性的生物基亲水零压材质及其制备方法。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种含生物基的亲水零压材质及其制备方法，具备使用高环氧乙烷聚醚多元醇配合直链型聚醚二醇及单官能度聚醚，采用MDI全水发泡，高环氧乙烷聚醚多元醇由于减少了甲基的位阻，分子链旋转更容易；MDI对称性高，链段长；二醇及单醇使链段进一步直线延展。综合以上要素制得的生物基亲水零压材质非常细腻柔顺等优点，解决了传统方式制得的聚氨酯泡棉其柔软度是有限的，无法达到亲肤的细腻柔顺性的问题。

(二)技术方案

为实现上述制得的生物基亲水零压材质非常细腻柔顺的目的，本发明提供如下技术方案：一种含生物基的亲水零压材质，包括以下重量份数配比的原料：生物基大分子第一多元醇55-75份，生物基大分子第二多元醇25-45份，生物基大分子第三多元醇0-10份，泡沫稳定剂1.5-2.5份，复合胺催化剂0.5-1份，水2.5-4.5份，亲水致孔剂1.5-2.5份，有机溶剂2-4份，同时，还包括改性MDI。

优选的，所述有机溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、N,N二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、磷酸三乙酯、二甲基亚砜中的任意一种或两种，且有机溶剂与水的比例为0-80：20-100。

优选的，所述生物基大分子第一多元醇和生物基大分子第三多元醇均为聚醚多元醇，生物基大分子第二多元醇为生物基聚醚，所述生物基大分子第一多元醇为高环氧乙烷聚醚：官能度3-4；分子量3000-6000；以氧化乙烯和氧化丙烯总重量计，氧化乙烯含量50％-100％；以总羟基含量计，伯羟基含量70％以上；所述生物基大分子第二多元醇为生物基聚醚：官能度2.2-3，分子量2000-3000；所述生物基大分子第三多元醇为生物基聚醚：官能度1，分子量1000-4000。

优选的，所述生物基大分子第一多元醇为高环氧乙烷聚醚：官能度3-4；分子量3500-5000；以氧化乙烯和氧化丙烯总重量计，氧化乙烯含量70-80％；以总羟基含量计，伯羟基含量70％以上，生物基大分子第二多元醇为生物基聚醚：官能度2.2-3，分子量2000-3000，生物基大分子第三多元醇为生物基聚醚：官能度2，分子量2000-3000。

优选的，所述亲水致孔剂为：PEG200、PEG400、PEG600、PEG800、PEG1000、PEG2000、PVP-K17、PVP-K30、PVP-K60、PVP-K64、PVP-K90和聚乙烯醇中的任意一种或多种的任意比例混合物。

优选的，所述改性MDI，其NCO含量为26-32.5，所述MDI指数55-85，所述泡沫稳定剂为聚醚改性有机硅氧烷。

优选的，所述复合胺催化剂为二甲基乙醇胺、双二甲基氨基乙基醚、三亚乙基二胺、三亚乙基二胺的封闭型延迟胺、五甲基二乙烯三胺或二甲基环己胺中的一种或多种。

一种含生物基的亲水零压材质的制备方法，

1)、一次混料：

按照所述质量份数计，将所述生物基大分子第一多元醇、生物基大分子第二多元醇、生物基大分子第三多元醇、亲水致孔剂、泡沫稳定剂、复合胺催化剂和水混合均匀，得第一混合料；

2)、二次发泡：

按照所述质量份数计，将所述改性MDI和有机溶剂加入至步骤一所得混合料中，然后进行高速混合，得第二混合料；

3)、发泡成型：

将步骤二所得第二混合料进行模塑发泡成型，即得生物基亲水零压材质。

优选的，所述步骤二中混合时间为2-5s，转速为3000-5000rpm。

(三)有益效果

与现有技术相比，本发明提供了一种含生物基的亲水零压材质及其制备方法，具备以下有益效果：

1、该含生物基的亲水零压材质及其制备方法，通过本发明制得的亲水零压材质其表面硬度低于1asker F甚至达到0asker F；40％压陷硬度低于40N，可低至10N；在低硬度的同时兼具良好的回弹性和耐压缩变形性，落球回弹大于45％，75％永久压缩变形率小于10％，用于床垫、枕头表层，空调被内里，胸衣等，具有优异的舒适性，能够感知人体温度，塑造出完全符合人体的形状，给人体舒适的怀抱与承托，达到零压状态，减缓血管和神经的压迫从而减少翻身及落枕的次数，达到良好的睡眠质量效果。

2、该含生物基的亲水零压材质及其制备方法，使用高环氧乙烷聚醚多元醇配合直链型聚醚二醇及单官能度聚醚，通过MDI全水发泡，高环氧乙烷聚醚多元醇由于减少了甲基的位阻，分子链旋转更容易；MDI对称性高，链段长；二醇及单醇使链段进一步直线延展，设置亲水致孔剂，通过开孔式分子结构让空气在泡绵分子间流动，人体所散发的热气和空气中得气流产品的四周散发到空气中，达到透气、散热，防止闷热的效果。

具体实施方式

下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

一种含生物基的亲水零压材质，包括以下重量份数配比的原料：生物基大分子第一多元醇55份，生物基大分子第二多元醇25份，生物基大分子第三多元醇1份，泡沫稳定剂1.5份，复合胺催化剂0.5份，水2.5份，亲水致孔剂1.5份，有机溶剂2份，同时，还包括改性MDI，有机溶剂为磷酸三乙酯、二甲基亚砜，且有机溶剂与水的比例为1：20，生物基大分子第一多元醇和生物基大分子第三多元醇均为聚醚多元醇，生物基大分子第二多元醇为生物基聚醚，生物基大分子第一多元醇为高环氧乙烷聚醚：官能度3；分子量3000；以氧化乙烯和氧化丙烯总重量计，氧化乙烯含量50％；以总羟基含量计，伯羟基含量70％以上；生物基大分子第二多元醇为生物基聚醚：官能度2.2，分子量2000；生物基大分子第三多元醇为生物基聚醚：官能度1，分子量1000，生物基大分子第一多元醇为高环氧乙烷聚醚：官能度3；分子量3500；以氧化乙烯和氧化丙烯总重量计，氧化乙烯含量71％；以总羟基含量计，伯羟基含量70％以上，生物基大分子第二多元醇为生物基聚醚：官能度2.2，分子量2000，生物基大分子第三多元醇为生物基聚醚：官能度2，分子量2000，亲水致孔剂为：聚乙烯醇，改性MDI，其NCO含量为26，MDI指数85，泡沫稳定剂为聚醚改性有机硅氧烷，复合胺催化剂为二甲基乙醇胺、五甲基二乙烯三胺。

一种含生物基的亲水零压材质的制备方法，

1)、一次混料：

按照质量份数计，将生物基大分子第一多元醇、生物基大分子第二多元醇、生物基大分子第三多元醇、亲水致孔剂、泡沫稳定剂、复合胺催化剂和水混合均匀，得第一混合料；

2)、二次发泡：

按照质量份数计，将改性MDI和有机溶剂加入至步骤一所得混合料中，然后进行高速混合，得第二混合料，步骤二中混合时间为2-5s，转速为3000-5000rpm；

3)、发泡成型：

将步骤二所得第二混合料进行模塑发泡成型，即得生物基亲水零压材质，通过本发明制得的亲水零压材质其表面硬度低于1asker F甚至达到0asker F；40％压陷硬度低于40N，可低至10N；在低硬度的同时兼具良好的回弹性和耐压缩变形性，落球回弹大于45％，75％永久压缩变形率小于10％，用于床垫、枕头表层，空调被内里，胸衣等，具有优异的舒适性，能够感知人体温度，塑造出完全符合人体的形状，给人体舒适的怀抱与承托，达到零压状态，减缓血管和神经的压迫从而减少翻身及落枕的次数，达到良好的睡眠质量效果，使用高环氧乙烷聚醚多元醇配合直链型聚醚二醇及单官能度聚醚，通过MDI全水发泡，高环氧乙烷聚醚多元醇由于减少了甲基的位阻，分子链旋转更容易；MDI对称性高，链段长；二醇及单醇使链段进一步直线延展，设置亲水致孔剂，通过开孔式分子结构让空气在泡绵分子间流动，人体所散发的热气和空气中得气流产品的四周散发到空气中，达到透气、散热，防止闷热的效果。

实施例二：

一种含生物基的亲水零压材质，包括以下重量份数配比的原料：生物基大分子第一多元醇55份，生物基大分子第二多元醇45份，生物基大分子第三多元醇10份，泡沫稳定剂1.5份，复合胺催化剂1份，水4.5份，亲水致孔剂2.5份，有机溶剂2份，同时，还包括改性MDI，有机溶剂为磷酸三乙酯，且有机溶剂与水的比例为8：20，生物基大分子第一多元醇和生物基大分子第三多元醇均为聚醚多元醇，生物基大分子第二多元醇为生物基聚醚，生物基大分子第一多元醇为高环氧乙烷聚醚：官能度3；分子量4000；以氧化乙烯和氧化丙烯总重量计，氧化乙烯含量80％；以总羟基含量计，伯羟基含量70％以上；生物基大分子第二多元醇为生物基聚醚：官能度3，分子量3000；生物基大分子第三多元醇为生物基聚醚：官能度1，分子量2000，生物基大分子第一多元醇为高环氧乙烷聚醚：官能度3；分子量3500；以氧化乙烯和氧化丙烯总重量计，氧化乙烯含量80％；以总羟基含量计，伯羟基含量70％以上，生物基大分子第二多元醇为生物基聚醚：官能度3，分子量3000，生物基大分子第三多元醇为生物基聚醚：官能度2，分子量3000，亲水致孔剂为：PEG600、PEG800、PEG1000、PEG2000的任意比例混合物，改性MDI，其NCO含量为28，MDI指数55，泡沫稳定剂为聚醚改性有机硅氧烷，复合胺催化剂为三亚乙基二胺的封闭型延迟胺、五甲基二乙烯三胺。

一种含生物基的亲水零压材质的制备方法，

1)、一次混料：

按照质量份数计，将生物基大分子第一多元醇、生物基大分子第二多元醇、生物基大分子第三多元醇、亲水致孔剂、泡沫稳定剂、复合胺催化剂和水混合均匀，得第一混合料；

2)、二次发泡：

按照质量份数计，将改性MDI和有机溶剂加入至步骤一所得混合料中，然后进行高速混合，得第二混合料，步骤二中混合时间为5s，转速为3000rpm；

3)、发泡成型：

将步骤二所得第二混合料进行模塑发泡成型，即得生物基亲水零压材质，通过本发明制得的亲水零压材质其表面硬度低于1asker F甚至达到0asker F；40％压陷硬度低于40N，可低至10N；在低硬度的同时兼具良好的回弹性和耐压缩变形性，落球回弹大于45％，75％永久压缩变形率小于10％，用于床垫、枕头表层，空调被内里，胸衣等，具有优异的舒适性，能够感知人体温度，塑造出完全符合人体的形状，给人体舒适的怀抱与承托，达到零压状态，减缓血管和神经的压迫从而减少翻身及落枕的次数，达到良好的睡眠质量效果，使用高环氧乙烷聚醚多元醇配合直链型聚醚二醇及单官能度聚醚，通过MDI全水发泡，高环氧乙烷聚醚多元醇由于减少了甲基的位阻，分子链旋转更容易；MDI对称性高，链段长；二醇及单醇使链段进一步直线延展，设置亲水致孔剂，通过开孔式分子结构让空气在泡绵分子间流动，人体所散发的热气和空气中得气流产品的四周散发到空气中，达到透气、散热，防止闷热的效果。

实施例三：

一种含生物基的亲水零压材质，包括以下重量份数配比的原料：生物基大分子第一多元醇75份，生物基大分子第二多元醇45份，生物基大分子第三多元醇10份，泡沫稳定剂2.5份，复合胺催化剂1份，水4.5份，亲水致孔剂2.5份，有机溶剂4份，同时，还包括改性MDI，有机溶剂为N-甲基吡咯烷酮、磷酸三乙酯、二甲基亚砜，且有机溶剂与水的比例为50：100，生物基大分子第一多元醇和生物基大分子第三多元醇均为聚醚多元醇，生物基大分子第二多元醇为生物基聚醚，生物基大分子第一多元醇为高环氧乙烷聚醚：官能度4；分子量6000；以氧化乙烯和氧化丙烯总重量计，氧化乙烯含量100％；以总羟基含量计，伯羟基含量70％以上；生物基大分子第二多元醇为生物基聚醚：官能度3，分子量3000；生物基大分子第三多元醇为生物基聚醚：官能度1，分子量4000，生物基大分子第一多元醇为高环氧乙烷聚醚：官能度4；分子量5000；以氧化乙烯和氧化丙烯总重量计，氧化乙烯含量70％；以总羟基含量计，伯羟基含量70％以上，生物基大分子第二多元醇为生物基聚醚：官能度3，分子量3000，生物基大分子第三多元醇为生物基聚醚：官能度2，分子量2000-3000，亲水致孔剂为：PEG200、PEG400、PEG600的任意比例混合物，改性MDI，其NCO含量为32.5，MDI指数85，泡沫稳定剂为聚醚改性有机硅氧烷，复合胺催化剂为二甲基乙醇胺和双二甲基氨基乙基醚。

一种含生物基的亲水零压材质的制备方法，

1)、一次混料：

按照质量份数计，将生物基大分子第一多元醇、生物基大分子第二多元醇、生物基大分子第三多元醇、亲水致孔剂、泡沫稳定剂、复合胺催化剂和水混合均匀，得第一混合料；

2)、二次发泡：

按照质量份数计，将改性MDI和有机溶剂加入至步骤一所得混合料中，然后进行高速混合，得第二混合料，步骤二中混合时间为5s，转速为3000rpm；

3)、发泡成型：

将步骤二所得第二混合料进行模塑发泡成型，即得生物基亲水零压材质，通过本发明制得的亲水零压材质其表面硬度低于1asker F甚至达到0asker F；40％压陷硬度低于40N，可低至10N；在低硬度的同时兼具良好的回弹性和耐压缩变形性，落球回弹大于45％，75％永久压缩变形率小于10％，用于床垫、枕头表层，空调被内里，胸衣等，具有优异的舒适性，能够感知人体温度，塑造出完全符合人体的形状，给人体舒适的怀抱与承托，达到零压状态，减缓血管和神经的压迫从而减少翻身及落枕的次数，达到良好的睡眠质量效果，使用高环氧乙烷聚醚多元醇配合直链型聚醚二醇及单官能度聚醚，通过MDI全水发泡，高环氧乙烷聚醚多元醇由于减少了甲基的位阻，分子链旋转更容易；MDI对称性高，链段长；二醇及单醇使链段进一步直线延展，设置亲水致孔剂，通过开孔式分子结构让空气在泡绵分子间流动，人体所散发的热气和空气中得气流产品的四周散发到空气中，达到透气、散热，防止闷热的效果。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。