專利名稱：納米蒙脫土聚氨酯軟質(zhì)泡沫塑料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于高分子材料領(lǐng)域，更具體地說是涉及一種納米蒙脫土聚氨酯軟質(zhì)泡沫塑料及其制備方法。
背景技術(shù)：
目前，聚氨酯軟質(zhì)泡沫塑料通常以異氰酸酯與含有羥基官能度在3以上、分子量在3000-6500的聚醚為主要原材料，加入催化劑、發(fā)泡劑、勻泡劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)成型，由于聚氨酯軟質(zhì)泡沫塑料具有質(zhì)地柔軟、回彈性好，壓縮變形小、濕老化性能好、變形曲線理想的特點，因此發(fā)展速度很快。自二十世紀(jì)五十年代首次由美國懷安多特公司研制出環(huán)氧丙烷、環(huán)氧乙烷后制作出理想的聚氨酯軟泡制品。尤其是在二十世紀(jì)七十年代高回彈聚氨酯軟泡研制成功，并投入工業(yè)化生產(chǎn)。很快由美國、日本等國將高回彈技術(shù)用于汽車、輪船、飛機等交通工具的座墊、靠墊、軟席扶手、頭枕及其它行業(yè)，用量不斷增大。我國開發(fā)是從二十世紀(jì)七十年代末，開始采用聚醚或聚醚與接枝聚醚配合使用，取得優(yōu)良的物性指標(biāo)和球回彈及良好的Sag值，尤其在模塑聚氨酯軟泡的生產(chǎn)中，接枝聚醚是其中一個主要原材料。該材料是以丙烯氰或苯乙烯或二者相混合，在引發(fā)劑存在下接枝聚合而成，是有機填加劑，它可以增加分子鏈節(jié)的剛度，從而提高制品的球回彈和壓縮負(fù)荷等性能。但是生產(chǎn)接枝聚醚所用原材料中，丙烯氰是高毒類物質(zhì)，苯乙烯和如偶氮二異丁氰及其它引發(fā)劑均屬有毒物質(zhì)，在生產(chǎn)過程和使用過程中對人體都會有不同程度的危害，尤其是所使用的發(fā)泡劑為氟里昂11對環(huán)境能產(chǎn)生很大的危害，且生產(chǎn)成本高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種納米蒙脫土聚氨酯軟質(zhì)泡沫塑料及其制備方法，它不僅質(zhì)地柔軟、回彈性好、壓縮變形小、濕老化性能好、變形曲線理想，而且對人體及環(huán)境均沒有危害。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的，一種納米蒙脫土聚氨酯軟質(zhì)泡沫塑料，它包括有聚醚多元醇，其特征在于它還包含有納米蒙脫土，其重量份數(shù)比是納米蒙脫土 5-40、聚醚多元醇 60-95。
一種制備納米蒙脫土聚氨酯軟質(zhì)泡沫塑料的方法，其特征是首先將重量份數(shù)為5-40的有機納米蒙脫土與60-95的聚醚多元醇置入同一容器中攪拌復(fù)合；加入重量份數(shù)為1-4的催化劑1、2、3；再加入重量份數(shù)為1-5的發(fā)泡劑—水；1-3的勻泡劑，然后充分?jǐn)嚢杌旌?，制備出組合聚醚；再加入NCO指數(shù)為1-1.2的異氰酸酯攪拌，攪拌速度為4000-5000轉(zhuǎn)/分，攪拌時間7-15秒、熟化時間10-15分；環(huán)境溫度為15℃以上、物料溫度為22-25℃、模具溫度35-50℃、熟化溫度為70-120℃。
本發(fā)明的優(yōu)點是，由于聚氨酯軟質(zhì)泡沫塑料是以有機蒙脫土納米材料與軟泡聚醚復(fù)合而成，納米蒙脫土粒子復(fù)合于高分子聚醚分子鏈上，使其分子結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，增加了制品的鋼度及負(fù)荷，提高了制品的物性指標(biāo)，使聚氨酯軟質(zhì)泡沫塑料質(zhì)地柔軟、回彈性好、壓縮變形小、濕老化性能好、變形曲線更理想，質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)于軟泡聚醚與接枝聚醚配合使用所制的制品，因此是接枝聚醚的替代物，它也消除了生產(chǎn)接枝聚醚對人體及環(huán)境的危害與污染，因此解決了生產(chǎn)接枝聚醚帶來的環(huán)保問題，又由于在制備中以水為發(fā)泡劑，省去了氟里昂發(fā)泡劑全面解決了發(fā)泡過程釋放氟的問題，消除了對環(huán)境的危害、生產(chǎn)工藝簡單、使操作更加方便，降低了成本，是一種新穎并獨具特色納米蒙脫土聚氨酯軟質(zhì)泡沫塑料產(chǎn)品。
具體實施例方式
實施例1制作汽車座墊，將座墊模具加熱至35℃?zhèn)溆谩?br> 首先將重量份數(shù)為5的納米蒙脫土與重量份數(shù)為95的聚醚多元醇，置入同一容器中攪拌復(fù)合；加入重量份數(shù)為0-4的混合催化劑，再加入重量份數(shù)為1-5的發(fā)泡劑—水、重量份數(shù)為1-3的勻泡劑，然后充分?jǐn)嚢杌旌希苽涑鼋M合聚醚；最后加入NCO指數(shù)為1的異氰酸酯，攪拌。攪拌速度為4000轉(zhuǎn)/分，攪拌時間為7秒、后倒入模具中；環(huán)境溫度為15℃、物料溫度為22℃、模具溫度35℃、熟化溫度為70℃，熟化時間為10分，脫模后即可形成高彈性的聚氨酯軟質(zhì)泡沫塑料。
實施例2制作沙發(fā)座墊，將座墊模具加熱至50℃?zhèn)溆谩?br> 首先將重量份數(shù)為40的納米蒙脫土與重量份數(shù)為60的聚醚多元醇，置入同一容器中攪拌復(fù)合；加入重量份數(shù)為0-4催化劑，再加入重量份數(shù)為1-5的發(fā)泡劑—水、重量份數(shù)為1-3的勻泡劑，然后充分?jǐn)嚢杌旌?，制備出組合聚醚；最后加入NCO指數(shù)為1.2的異氰酸酯，攪拌。攪拌速度為5000轉(zhuǎn)/分，攪拌時間為15秒、后倒入模具中；環(huán)境溫度為20℃、物料溫度為25℃、模具溫度50℃、熟化溫度為120℃，熟化時間為15分，脫模后即可形成高彈性的聚氨酯軟質(zhì)泡沫塑料。
實施例3制作軟質(zhì)扶手，將模具加熱至40℃?zhèn)溆谩?br> 首先將重量份數(shù)為20的納米蒙脫土與重量份數(shù)為80的聚醚多元醇，置入同一容器中攪拌復(fù)合；加入重量份數(shù)為0-4的催化劑，再加入重量份數(shù)為1-5的發(fā)泡劑—水、重量份數(shù)為2的勻泡劑，然后充分?jǐn)嚢杌旌希苽涑鼋M合聚醚；最后加入指數(shù)為1的異氰酸酯，攪拌。攪拌速度為4500轉(zhuǎn)/分，攪拌時間為10秒、后倒入模具中；環(huán)境溫度為18℃、物料溫度為24℃、模具溫度40℃、熟化溫度為100℃，熟化時間為12分，脫模后即可形成高彈性的聚氨酯軟質(zhì)泡沫塑料。
下表是幾種原材料及各自的配方，對同一輔助材料和同一工藝參數(shù)發(fā)泡后物性指標(biāo)對比發(fā)泡配方對比


四個試驗中工藝參數(shù)控制以下標(biāo)準(zhǔn)

泡沫物性

由以上數(shù)據(jù)可以看出由于配方中使用適量的接枝聚醚球回彈等物性指標(biāo)均好于單獨使用高活性聚醚，而復(fù)合納米材料的高活性聚醚在同樣條件下，物性指標(biāo)均超過與接枝聚醚配合使用的指標(biāo)，達(dá)到設(shè)計要求，并均達(dá)到或超過美國ASTM-3770-79標(biāo)準(zhǔn)。
納米聚氨酯軟質(zhì)泡沫是以官能度在3以上分子量在3000-6500伯羥基在40-85的軟泡聚醚和有機納米材料，主要成分為蒙脫土等經(jīng)化學(xué)和物理手段處理使其有機化，顆粒度為幾納米至幾百納米在一定條件下生成納米蒙脫土聚醚復(fù)合材料，用所得復(fù)合聚醚材料，在催化劑、發(fā)泡劑、勻泡劑的存在下與異氰酸酯反應(yīng)生成無氟納米聚氨酯軟泡。
本發(fā)明采用了一種用有機蒙脫土納米材料與軟泡聚醚復(fù)合而成納米蒙脫土復(fù)合聚醚為原料，用以替代聚醚與接枝聚醚配合使用。由于分子鏈上復(fù)合了納米材料，是分子結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變，分子鏈上帶有剛性。再者納米材料不參與和異氰酸酯反應(yīng)，因此，它不影響聚醚多元醇的活性。只是納米材料在聚醚參與交聯(lián)反應(yīng)后納米材料只起到支撐及連接作用，從而可提高泡沫體的壓縮負(fù)荷，球回彈和提高其它物性指標(biāo)，納米材料添加量占復(fù)合聚醚5-40％本發(fā)明的反應(yīng)原理(1)含羥基化合物(如聚醚)和異氰酸酯反應(yīng)生成氨基甲酸酯 這個反應(yīng)是制備各種聚氨酯的基本化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)中除氫原子轉(zhuǎn)移的特點外，沒有小分子副產(chǎn)析出。
(2)異氰酸酯與水反應(yīng)(發(fā)泡反應(yīng))異氰酸酯與水反應(yīng)生成不穩(wěn)定的氨基甲酸，隨即分解成胺同時放出二氧化碳。
(3)異氰酸酯與胺反應(yīng)
反應(yīng)后生成脲的衍生物，然后再以一定速度與異氰酸酯反應(yīng)，最終生成縮二脲。
(4)異氰酸酯與氨基甲酸酯反應(yīng) 在較高的溫度下，以氰酸酯與氨基甲酸酯反應(yīng)生成脲基甲酸酯。
(5)異氰酸酯與脲的衍生物反應(yīng) 異氰酸酯與脲的衍生物反應(yīng)生成縮二脲。
(6)異氰酸酯與羧酸反應(yīng)
異氰酸酯與羧酸反應(yīng)和與水反應(yīng)相似，先是加成反應(yīng)形成酸酰胺，遇熱后分解而放出二氧化碳。
(7)異氰酸酯與酰胺反應(yīng) (8)異氰酸酯本身自聚和反應(yīng) 制作方法(以手工澆注模塑發(fā)泡為例)模塑納米蒙脫土聚氨酯軟質(zhì)泡沫塑料制備方法是(1)根據(jù)制品要求，制作合格模具；
(2)脫模劑為有機硅或石蠟；(3)模具升溫35-55℃(備用)；(4)甲乙料分別升溫20-25℃；(5)將甲料與乙料按一定比例放入容器中，使用電動攪拌對混合料進行強制攪拌混合7-15秒澆注模具中，發(fā)泡時間控制在60-150秒以內(nèi)，送55-70℃熟化箱中去熟化8-12分或12-15分。得合板模塑高回彈聚氨酯軟質(zhì)泡沫塑料。
(6)脫模。
制備的聚氨酯軟質(zhì)泡沫塑料物性指標(biāo)達(dá)到或高于目前通用的聚謎與接枝聚醚配合使用生產(chǎn)出的泡沫制品，因此可替代接枝聚醚。由于發(fā)泡劑是水，可替代氟里昂11，根據(jù)聚醚分子量的大小，納米蒙脫土的加入量的變化。在復(fù)合聚醚中有機蒙脫土加入量的變化發(fā)泡配方中輔助材料的變化，或異氰酸酯品種的變化使其功能發(fā)生了變化，因此它的應(yīng)用面十分廣乏。
(1)適用于間歇和連續(xù)平頂發(fā)泡工藝制造普通聚氨酯軟泡大塊；(2)適用于熱熟化高承載聚氨酯軟泡制品；(3)適用于冷熟化高回彈軟泡制品；(4)適用于半軟半硬泡制品；(5)適用于整皮模塑半軟半硬泡制品。
下面再提供基礎(chǔ)配方實施例見下表1、普通聚氨酯軟質(zhì)泡沫塑料

2、高回彈聚氨酯軟泡

3、半軟半硬聚氨酯泡沫

4、整皮模塑半硬泡

權(quán)利要求
1.一種納米蒙脫土聚氨酯軟質(zhì)泡沫塑料，它包括有聚醚多元醇，其特征在于它還包含有納米蒙脫土，其重量份數(shù)比是納米蒙脫土 5-40、聚醚多元醇 60-95。
2.一種制備權(quán)利要求1所述的納米蒙脫土聚氨酯軟質(zhì)泡沫塑料的方法，其特征是首先將重量份數(shù)為5-40的有機納米蒙脫土與60-95的聚醚多元醇置入同一容器中攪拌復(fù)合；加入重量份數(shù)為1-4的催化劑1、2、3；再加入重量份數(shù)為1-5的發(fā)泡劑-水；1-3的勻泡劑，然后充分?jǐn)嚢杌旌?，制備出組合聚醚；再加入指數(shù)為1-1.2的異氰酸酯攪拌，攪拌速度為4000-5000轉(zhuǎn)/分，攪拌時間7-15秒、熟化時間10-15分；環(huán)境溫度為15℃以上、物料溫度為22-25℃、模具溫度35-50℃、熟化溫度為70-120℃。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備納米蒙脫土聚氨酯軟質(zhì)泡沫塑料的方法，其特征在于所述發(fā)泡劑為水。
全文摘要
一種納米蒙脫土聚氨酯軟質(zhì)泡沫塑料及其制備方法，聚醚多元醇、納米蒙脫土重量份數(shù)比納米蒙脫土5－40、聚醚多元醇60－95；制備方法是將的有機納米蒙脫土與聚醚多元醇倒入同一容器進行復(fù)合；再依次倒入催化劑及發(fā)泡劑、勻泡劑后充分?jǐn)嚢?、混合成組合聚醚；再倒入NCO指數(shù)為1－1.2的異氰酸酯攪拌速度4000－5000轉(zhuǎn)/分，攪拌時間7－15秒、熟化時間10－15分，與異氰酸酯反應(yīng)；在環(huán)境溫度15℃以上、物料溫度為22－25℃、模具溫度35－50℃、熟化溫度為70－120℃。它不僅質(zhì)地柔軟、回彈性好、濕老化性能好、變形曲線理想，它代替了軟泡聚醚與接枝聚醚配合使用，消除了生產(chǎn)接枝聚醚的危害與環(huán)境污染，而且用水發(fā)泡，消除了對大氣的危害。
文檔編號C08K3/34GK1740231SQ20041005030
公開日2006年3月1日 申請日期2004年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月24日
發(fā)明者邱連生 申請人:邱連生