一种超高密度聚氨脂软泡及其制备方法

技术领域

本发明涉及聚氨酯材料技术领域，特别涉及一种超高密度聚氨脂软泡及其制备方法。

背景技术

聚氨酯软泡，指的是软质聚氨酯泡沫塑料，是一种具有一定弹性的柔软性聚氨酯泡沫塑料，它是聚氨酯制品中用量最大的一种聚氨酯产品。按泡沫密度方式，聚氨酯软泡制品大体分为低密度、高密度、中密度几种。按生产工艺的不同，聚氨酯软泡又可分为块状软泡和模塑软泡，块状软泡是通过连续法工艺生产出大体积泡沫再切割成所需形状的泡沫制品，模塑软泡是通过间隙法工艺直接将原料混合后注入模具发泡成所需形状的泡沫制品。聚氨酯软泡多为开孔结构，具有密度低、弹性回复好、吸音、透气、保温等性能，主要用作家具垫材、床垫、交通工具座椅坐垫等垫材，工业和民用上也把软泡用作过滤材料、隔音材料、防震材料、装饰材料、包装材料及隔热材料等。

聚氨酯软泡的应用十分广泛，但是，目前聚氨酯软泡密度最高仅能达到170kg/m

发明内容

本发明的目的在于提供一种超高密度聚氨脂软泡及其制备方法，通过调整聚氨酯泡沫的配方以及各组分的用量，制备出密度超过200kg/m

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

本发明的技术方案之一：提供一种超高密度聚氨脂软泡，原料按质量份数计包括以下组分：聚酯多元醇40～50份、聚醚多元醇40～50份、丙三醇10～20份、甲苯二异氰酸酯(TDI)30～40份、泡沫稳定剂4～5份、锡催化剂0.5～1份、醇类催化剂0.5～1份、物理发泡剂3～4份和水0.5～1份。

本发明通过同时选用聚酯多元醇和聚醚多元醇为反应原料，聚酯多元醇的加入使制得的超高密度聚氨酯软泡的弹性高；同时，本发明通过加大甲苯二异氰酸酯的用量，能够形成更多的氨基甲酸酯基团，形成氢键等物理交联点的能力强，增加了聚氨酯软泡的内聚力，使得聚氨酯软泡的密度和弹性提升。

本发明选用丙三醇、聚酯多元醇、聚醚多元醇、甲苯二异氰酸酯为主要反应原料，其中丙三醇不仅能够交联各物质，还可以对聚酯多元醇和聚醚多元醇进行扩链，不仅使制得的聚氨酯软泡密度进一步提升，还能够增强制得材料的力学性能和耐磨性能。

本发明选用的发泡剂为物理发泡剂，其起泡力较低，在满足对聚氨酯软泡进行泡沫开孔的前提下，减少泡孔的密度及体积，配合较高的泡沫稳定剂用量，使制得的聚氨酯软泡在密度提高的同时，其回弹性也能够得到保障。

本发明所使用的醇类催化剂的取代基为给电子基，催化剂的pKa值高，催化活性强。

优选的，所述超高密度聚氨脂软泡，原料按质量份数计包括以下组分：聚酯多元醇45份、聚醚多元醇45份、丙三醇15份、甲苯二异氰酸酯30份、泡沫稳定剂5份、锡催化剂0.5份、醇类催化剂0.5份、物理发泡剂3.5份和水0.8份。

优选的，所述聚酯多元醇的官能度为2～3，分子量为1000～2000；所述聚醚多元醇的官能度为2～3，分子量为1000～3000。

本发明选用分子量为1000～2000的聚酯多元醇及分子量为1000～3000的聚醚多元醇，使用该分子量区间的聚酯多元醇和聚醚多元醇有利于提高所制得聚氨酯软泡的弹性；官能度为2～3，有利于提高所制得聚氨酯软泡的拉伸性能。

优选的，所述甲苯二异氰酸酯为2,4-甲苯二异氰酸酯和2,6-甲苯二异氰酸酯的混合物，其中2,4-甲苯二异氰酸酯的质量百分比为65～68％。

本发明通过控制甲苯二异氰酸酯中2,4体的含量，控制反应速度，避免因反应过快导致聚氨酯软泡闭孔率提高。

优选的，所述泡沫稳定剂为硅油。

优选的，所述锡催化剂为辛酸亚锡和/或二月桂酸二丁基锡。

优选的，所述醇类催化剂为三乙醇胺或二甲基乙醇胺。

三乙醇胺或二甲基乙醇胺的取代基位阻小，可以使催化剂的催化活性提高。

优选的，所述物理发泡剂为液态松香酸钠。

本发明的技术方案之二：提供一种上述超高密度聚氨脂软泡的制备方法，包括以下步骤：

先将聚酯多元醇、聚醚多元醇、丙三醇、甲苯二异氰酸酯、锡催化剂、醇类催化剂和水搅拌均匀，进行反应；再加入物理发泡剂和泡沫稳定剂继续搅拌，进行发泡，固化，制得超高密度聚氨脂软泡。

优选的，所述反应的时间为5～10min，所述发泡的温度为20～25℃。

本发明的有益技术效果如下：

本发明通过合理设计聚氨酯软泡各原料的组成以及用量，制备出超高密度的聚氨酯软泡，其密度可超过200kg/m

本发明提供的制备方法简单，所用的原料易得，有利于大规模地推广应用。

具体实施方式

现详细说明本发明的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本发明的限制，而应理解为是对本发明的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。应理解本发明中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本发明。

另外，对于本发明中的数值范围，应理解为还具体公开了该范围的上限和下限之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值以及任何其他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本发明内。这些较小范围的上限和下限可独立地包括或排除在范围内。

除非另有说明，否则本文使用的所有技术和科学术语具有本发明所述领域的常规技术人员通常理解的相同含义。虽然本发明仅描述了优选的方法和材料，但是在本发明的实施或测试中也可以使用与本文所述相似或等同的任何方法和材料。

关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。

实施例1

超高密度聚氨脂软泡的原料质量份数为：聚酯多元醇45份(官能度2，分子量1000)、聚醚多元醇45份(官能度2，分子量2000)、丙三醇15份、甲苯二异氰酸酯30份、硅油5份、辛酸亚锡0.5份、三乙醇胺0.5份、液态松香酸钠3.5份和水0.8份；

所述甲苯二异氰酸酯中2,4-甲苯二异氰酸酯的质量百分比为65％，2,6-甲苯二异氰酸酯的质量百分比为35％。

制备步骤为：

先将聚酯多元醇、聚醚多元醇、丙三醇、甲苯二异氰酸酯、锡催化剂、醇类催化剂和水加入搅拌器中，1000rpm搅拌均匀，反应8min；再加入物理发泡剂和泡沫稳定剂，高速搅拌15秒(搅拌速度为3000rpm)，然后倒入聚氨酯发泡机中进行发泡，发泡的温度控制在20～25℃，时间为120s，最后在常温下固化10min，制得超高密度聚氨脂软泡。

实施例2

超高密度聚氨脂软泡的原料质量份数为：聚酯多元醇50份(官能度2，分子量1000)、聚醚多元醇50份(官能度2，分子量1000)、丙三醇10份、甲苯二异氰酸酯35份、硅油5份、二月桂酸二丁基锡1份、三乙醇胺1份、液态松香酸钠3份和水0.5份；

所述甲苯二异氰酸酯中2,4-甲苯二异氰酸酯的质量百分比为65％，2,6-甲苯二异氰酸酯的质量百分比为35％。

制备步骤为：

先将聚酯多元醇、聚醚多元醇、丙三醇、甲苯二异氰酸酯、锡催化剂、醇类催化剂和水加入搅拌器中，1000rpm搅拌均匀，反应5min；再加入物理发泡剂和泡沫稳定剂，高速搅拌15秒(搅拌速度为3000rpm)，然后倒入聚氨酯发泡机中进行发泡，发泡的温度控制在20～25℃，时间为120s，最后在常温下固化10min，制得超高密度聚氨脂软泡。

实施例3

超高密度聚氨脂软泡的原料质量份数为：聚酯多元醇40份(官能度2，分子量2000)、聚醚多元醇50份(官能度3，分子量2000)、丙三醇20份、甲苯二异氰酸酯40份、硅油4份、辛酸亚锡0.5份、二甲基乙醇胺0.5份、液态松香酸钠4份和水1份；

所述甲苯二异氰酸酯中2,4-甲苯二异氰酸酯的质量百分比为65％，2,6-甲苯二异氰酸酯的质量百分比为35％。

制备步骤为：

先将聚酯多元醇、聚醚多元醇、丙三醇、甲苯二异氰酸酯、锡催化剂、醇类催化剂和水加入搅拌器中，1000rpm搅拌均匀，反应10min；再加入物理发泡剂和泡沫稳定剂，高速搅拌15秒(搅拌速度为3000rpm)，然后倒入聚氨酯发泡机中进行发泡，发泡的温度控制在20～25℃，时间为120s，最后在常温下固化10min，制得超高密度聚氨脂软泡。

对比例1

与实施例1的区别在于，省略丙三醇，其他原料和用量与实施例1相同，制备方法参照实施例1。

对比例2

与实施例1的区别在于，所用的甲苯二异氰酸酯中2,4-甲苯二异氰酸酯的质量百分比为80％，2,6-甲苯二异氰酸酯的质量百分比为20％，其他原料和用量与实施例1相同，制备方法参照实施例1。

对比例3

与实施例1的区别在于，选用官能度为2，分子量为400的聚酯多元醇和聚醚多元醇，其他原料和用量与实施例1相同，制备方法参照实施例1。

对实施例1-3与对比例1-3制备的聚氨酯软泡的物理性能进行测定，结果见表1。

按照《软质泡沫聚合材料落球法回弹性能的测定(GB/T 6670-2008)》对各产品的回弹性能进行测定；

按照《高聚物多孔弹性材料撕裂强度的测定(GB10808-2006)》对各产品的撕裂强度进行测定；

按照《硬质泡沫塑料拉伸性能试验方法(GB9641-88)》对各产品的拉伸强度、伸长率进行测定。

表1

以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。