專(zhuān)利名稱(chēng)：一種聚氨酯慢回彈泡沫材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高分子合成材料，尤其是涉及一種廣泛作為填充料的聚氨酯慢回 彈泡沫材料。
背景技術(shù)：
聚氨酯慢回彈泡沫材料，也叫記憶棉，太空棉，惰性棉及粘彈性泡沫材料，是在普 通軟質(zhì)聚氨酯泡沫的合成中添加了特種聚醚，使泡沫在受到外力產(chǎn)生形變后，緩慢地恢復(fù) 原形。聚氨酯慢回彈泡沫材料具有優(yōu)異的抗震、減壓、緩沖、隔音等性能，最早由美國(guó)航空航 天署開(kāi)發(fā)，用于宇航員的座椅，以減輕宇航員在升空及返回地面時(shí)所承受的巨大壓力，目前 也廣泛地用于寢具，玩具及運(yùn)輸工具的抗震和噪聲防治。聚氨酯(全稱(chēng)聚氨基甲酸乙酯)是一種高分子合成材料，由有機(jī)異氰酸酯化合物 中的異氰酸酯與聚醚(或聚酯)多元醇中的羥基發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成由許多——NHCOO—— 基團(tuán)構(gòu)成的高分子化合物。異氰酸酯是合成聚氨酯材料的兩大主要原料之一，凡是含NCO 基團(tuán)的化合物都被稱(chēng)為異氰酸酯化合物。目前用于聚氨酯材料合成的多為甲苯二異氰酸酯 (TDI)。甲苯二異氰酸酯(TDI)屬于非常毒的化學(xué)品，運(yùn)輸儲(chǔ)存都必須按照危險(xiǎn)品辦理，在 生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)生產(chǎn)操作人員及環(huán)境產(chǎn)生危害，殘留在最終產(chǎn)品中的甲苯二異氰酸酯(TDI) 也對(duì)消費(fèi)者的健康不利。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種低毒性的聚氨酯慢回彈泡沫材料。本發(fā) 明解決其技術(shù)問(wèn)題采用的技術(shù)方案是一種聚氨酯慢回彈泡沫材料，它的組分及重量份數(shù) 為聚醚100、二苯基甲烷二異氰酸酯60 100、穩(wěn)泡劑0. 5 2、凝膠催化劑0. 03 0. 3、 發(fā)泡催化劑0. 03 0. 3、發(fā)泡/凝膠平衡催化劑0. 05 0. 5和水1 5 ；聚醚為慢回彈聚 醚和普通軟泡聚醚，其重量份數(shù)之比為100 10 100 ；聚醚為慢回彈聚醚、普通軟泡聚 醚和開(kāi)孔聚醚，其重量份數(shù)之比為100 10 100 1 40 ；聚醚為慢回彈聚醚、普通軟 泡聚醚和接枝聚醚，其重量份數(shù)之比為100 10 100 1 40 ；聚醚為慢回彈聚醚、普 通軟泡聚醚、開(kāi)孔聚醚和接枝聚醚，其重量份數(shù)之比為100 10 100 1 40 1 40 ；穩(wěn)泡劑選用美國(guó)邁圖高新材料集團(tuán)生產(chǎn)的NIAX有機(jī)硅產(chǎn)品，型號(hào)為L(zhǎng)568、L590、L598、 L618、L635、L638、L650、L682、L626、L627中的任意一種或任意兩種，其任意兩種的重量份數(shù) 之比為100 10 80 ；穩(wěn)泡劑選用美國(guó)空氣化工產(chǎn)品公司生產(chǎn)的穩(wěn)泡劑，型號(hào)為DC2525、 DC198、DC5188、DC5810、DC5906、DC5950、DC5986中的任意一種或任意兩種，其任意兩種的 重量份數(shù)之比為100 10 80;穩(wěn)泡劑選用德國(guó)高斯米特公司生產(chǎn)的表面活性劑，型號(hào)為 BF2370、BF2470、B4900、B8002、B8040、B8050、B8080 中的任意一種或任意兩種，其任意兩 種的重量份數(shù)之比為100 10 80;凝膠催化劑選用美國(guó)邁圖高新材料集團(tuán)生產(chǎn)的NIAX 凝膠催化劑，型號(hào)為D19 ；凝膠催化劑選用美國(guó)空氣化工產(chǎn)品公司生產(chǎn)的凝膠催化劑，型號(hào) 為T(mén)-9或T-12 ；凝膠催化劑選用德國(guó)高斯米特公司生產(chǎn)的以9凝膠催化劑；發(fā)泡催化劑選用美國(guó)邁圖高新材料集團(tuán)生產(chǎn)的NIAX發(fā)泡催化劑，型號(hào)為Al或A133 ；發(fā)泡催化劑選用美 國(guó)空氣化工產(chǎn)品公司生產(chǎn)的DABCO發(fā)泡催化劑，型號(hào)為BL-11、BLX-11、NE300中的任意一 種；發(fā)泡催化劑選用德國(guó)高斯米特公司生產(chǎn)的發(fā)泡催化劑，型號(hào)為ZEl ；發(fā)泡/凝膠平衡催 化劑選用美國(guó)邁圖高新材料集團(tuán)生產(chǎn)的NIAX發(fā)泡/凝膠平衡催化劑，型號(hào)為A33 ；發(fā)泡/ 凝膠平衡催化劑選用美國(guó)空氣化工產(chǎn)品公司生產(chǎn)的DABCO發(fā)泡/凝膠平衡催化劑，型號(hào)為 33-LV、33-LX、RP202、NE220、NE600中的任意一種；發(fā)泡/凝膠平衡催化劑選用德國(guó)高斯米 特公司生產(chǎn)的發(fā)泡/凝膠平衡催化劑，型號(hào)為PTA。本發(fā)明中特指的任意兩種(型號(hào)的組 分)的重量份數(shù)之比的組合序列可以互換。本發(fā)明的反應(yīng)機(jī)理如下在由聚醚和二苯基甲 烷二異氰酸酯合成聚氨酯慢回彈泡沫材料的過(guò)程中存在著兩個(gè)主要反應(yīng)一是聚醚多元醇 與二苯基甲烷二異氰酸酯中的異氰酸酯發(fā)生聚合反應(yīng)，形成由許多一NHCOO——基團(tuán)構(gòu) 成的高分子化合物，此反應(yīng)又稱(chēng)為鏈增長(zhǎng)反應(yīng)或凝膠反應(yīng)；另一個(gè)是水與異氰酸酯反應(yīng)，由 此產(chǎn)生的二氧化碳，是形成泡沫材料的泡孔氣體的來(lái)源，所以也稱(chēng)之為發(fā)泡反應(yīng)。本發(fā)明采 用普通軟泡聚醚和慢回彈聚醚作為基礎(chǔ)聚醚，合成軟質(zhì)聚氨酯慢回彈泡沫材料，此類(lèi)泡沫 具有記憶棉的減壓抗震功能，用二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)替代甲苯二異氰酸酯(TDI) 后，可大大降低生產(chǎn)過(guò)程和泡沫材料的毒性，泡沫還可獲得優(yōu)異的手感，開(kāi)孔聚醚可進(jìn)一步 改善泡沫的柔軟度及手感，接枝聚醚可增加泡沫的承載能力，穩(wěn)泡劑具有乳化反應(yīng)物料、穩(wěn) 定泡沫及調(diào)節(jié)泡孔的作用，凝膠催化劑對(duì)多元醇與異氰酸酯之間的反應(yīng)(即凝膠反應(yīng))有 催化作用，發(fā)泡催化劑對(duì)水與異氰酸酯之間的反應(yīng)(發(fā)氣反應(yīng))有催化作用，發(fā)泡/凝膠平 衡催化劑是一種胺類(lèi)化合物，可同時(shí)加速并平衡發(fā)泡和凝膠反應(yīng)，水參與與異氰酸酯的反 應(yīng)，形成泡沫體。因?yàn)樵诰郯滨ヅ菽暮铣蛇^(guò)程中，同時(shí)存在著聚醚與異氰酸酯的凝膠反應(yīng) (聚合反應(yīng))和水與異氰酸酯的發(fā)氣反應(yīng)，而且這兩個(gè)反應(yīng)必須達(dá)到一個(gè)平衡，所以只有特 定的原料和催化劑的反應(yīng)活性及其配比，才可使整個(gè)制備過(guò)程得以順利進(jìn)行。本發(fā)明中所 選的各種催化劑在整個(gè)反應(yīng)體系中起著重要的作用，不僅均能加速反應(yīng)速度，而且還是發(fā) 泡工藝的重要控制手段。選擇恰當(dāng)?shù)拇呋w系能使在聚合反應(yīng)(聚醚與異氰酸酯的反應(yīng)) 和發(fā)氣反應(yīng)(水與異氰酸酯的反應(yīng))兩者之間建立較好的平衡，使聚合物的形成和氣體的 發(fā)生速率互相協(xié)調(diào)，在發(fā)氣反應(yīng)的同時(shí)，聚合物(即已形成的泡沫體)具有足夠的強(qiáng)度，支 撐著泡沫，使泡沫體不至于崩塌，并將氣體有效地包裹在泡沫體內(nèi)，同時(shí)聚合物的強(qiáng)度又不 可過(guò)強(qiáng)，否則將阻礙發(fā)氣反應(yīng)的順利進(jìn)行，使泡沫在反應(yīng)完畢后產(chǎn)生收縮而無(wú)法使用。此 外，發(fā)泡結(jié)束后，泡沫必須能較好地凝固熟化，保持原有形狀，才可成為有使用價(jià)值的聚氨 酯泡沫。這種聚合速率和發(fā)氣速率的調(diào)節(jié)，很大程度上要依靠選擇合適的原料和催化劑。用 二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)替代甲苯二異氰酸酯(TDI)后，原有的反應(yīng)平衡被打破，必須 重新篩選原料和催化劑，才能建立新的反應(yīng)平衡。這就是為什么人們?cè)谏鲜兰o(jì)70-80年代 就已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)的環(huán)保效應(yīng)，但至今沒(méi)能廣泛地加以應(yīng)用的原 因。鑒此，申請(qǐng)人做了大量工作，篩選原料和催化劑，研究配方，反復(fù)尋找新的反應(yīng)平衡，終 于制備出本發(fā)明，在成功實(shí)現(xiàn)了這一替代的同時(shí)，提高了現(xiàn)有技術(shù)的性能。本發(fā)明的制備方 法為先將聚醚、穩(wěn)泡劑、凝膠催化劑、發(fā)泡催化劑、發(fā)泡/凝膠平衡催化劑和水按重量份數(shù) 比例在常溫下充分混合，再與二苯基甲烷二異氰酸酯均勻攪拌反應(yīng)，即可形成聚氨酯慢回 彈泡沫材料并熟化M小時(shí)。本發(fā)明的所有組分均可在中國(guó)市場(chǎng)購(gòu)得。本發(fā)明用低毒性的 二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)替代現(xiàn)有技術(shù)中高毒性的甲苯二異氰酸酯(TDI)，經(jīng)上海市疾病控制中心測(cè)試，生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)有害氣體的含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于國(guó)家規(guī)定的濃度，大大改善了工作 條件及周?chē)h(huán)境，不必為此特地修建特殊的儲(chǔ)存場(chǎng)所和有害氣體凈化裝置，有效降低了生 產(chǎn)和管理成本。本發(fā)明由于采用上述技術(shù)方案，因二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)的反應(yīng)活 性比甲苯二異氰酸酯(TDI)更高，能夠在聚氨酯材料的制備過(guò)程中充分反應(yīng)，所以在由二 苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)制得的聚氨酯終極產(chǎn)品中殘留的有害物質(zhì)極少，其毒性可以忽 略不計(jì)，維護(hù)了社會(huì)公眾的生態(tài)環(huán)境及消費(fèi)者的身體健康，而且此外還具有手感更好、慢回 彈性能持續(xù)更久、物理性能更優(yōu)、阻燃性更好的性能。本發(fā)明其毒性比較見(jiàn)下表
權(quán)利要求
1.一種聚氨酯慢回彈泡沫材料，其特征在于它的組分及重量份數(shù)為聚醚100、二苯基 甲烷二異氰酸酯60 100、穩(wěn)泡劑0. 5 2、凝膠催化劑0. 03 0. 3、發(fā)泡催化劑0. 03 0. 3、發(fā)泡/凝膠平衡催化劑0. 05 0. 5和水1 5。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聚氨酯慢回彈泡沫材料，其特征在于聚醚為慢回彈聚 醚和普通軟泡聚醚，其重量份數(shù)之比為100 10 100。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聚氨酯慢回彈泡沫材料，其特征在于聚醚為慢回彈聚 醚、普通軟泡聚醚和開(kāi)孔聚醚，其重量份數(shù)之比為100 10 100 1 40。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聚氨酯慢回彈泡沫材料，其特征在于聚醚為慢回彈聚 醚、普通軟泡聚醚和接枝聚醚，其重量份數(shù)之比為100 10 100 1 40。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聚氨酯慢回彈泡沫材料，其特征在于聚醚為慢回彈 聚醚、普通軟泡聚醚、開(kāi)孔聚醚和接枝聚醚，其重量份數(shù)之比為100 10 100 1 40 1 40。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聚氨酯慢回彈泡沫材料，其特征在于穩(wěn)泡劑選用 美國(guó)邁圖高新材料集團(tuán)生產(chǎn)的NIAX有機(jī)硅產(chǎn)品，型號(hào)為L(zhǎng)568、L590、L598、L618、L635、 L638、L650、L682、L626、L627中的任意一種或任意兩種，其任意兩種的重量份數(shù)之比為 100 10 80 ；穩(wěn)泡劑選用美國(guó)空氣化工產(chǎn)品公司生產(chǎn)的穩(wěn)泡劑，型號(hào)為DC2525、DC198、 DC5188、DC5810、DC5906、DC5950、DC5986中的任意一種或任意兩種，其任意兩種的重量份數(shù) 之比為100 10 80 ；穩(wěn)泡劑選用德國(guó)高斯米特公司生產(chǎn)的表面活性劑，型號(hào)為BF2370、 BF2470、B4900、B8002、B8040、B8050、B8080中的任意一種或任意兩種，其任意兩種的重量 份數(shù)之比為100 10 80。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聚氨酯慢回彈泡沫材料，其特征在于凝膠催化劑選用 美國(guó)邁圖高新材料集團(tuán)生產(chǎn)的NIAX凝膠催化劑，型號(hào)為D19 ；凝膠催化劑選用美國(guó)空氣化 工產(chǎn)品公司生產(chǎn)的凝膠催化劑，型號(hào)為T(mén)-9或T-12 ；凝膠催化劑選用德國(guó)高斯米特公司生 產(chǎn)的以9凝膠催化劑。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聚氨酯慢回彈泡沫材料，其特征在于發(fā)泡催化劑選用 美國(guó)邁圖高新材料集團(tuán)生產(chǎn)的NIAX發(fā)泡催化劑，型號(hào)為Al或A133 ；發(fā)泡催化劑選用美國(guó) 空氣化工產(chǎn)品公司生產(chǎn)的DABCO發(fā)泡催化劑，型號(hào)為BL-11、BLX-11、NE300中的任意一種； 發(fā)泡催化劑選用德國(guó)高斯米特公司生產(chǎn)的發(fā)泡催化劑，型號(hào)為觀(guān)1。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聚氨酯慢回彈泡沫材料，其特征在于發(fā)泡/凝膠平衡 催化劑選用美國(guó)邁圖高新材料集團(tuán)生產(chǎn)的NIAX發(fā)泡/凝膠平衡催化劑，型號(hào)為A33 ；發(fā)泡/ 凝膠平衡催化劑選用美國(guó)空氣化工產(chǎn)品公司生產(chǎn)的DABCO發(fā)泡/凝膠平衡催化劑，型號(hào)為 33-LV、33-LX、RP202、NE220、NE600中的任意一種；發(fā)泡/凝膠平衡催化劑選用德國(guó)高斯米 特公司生產(chǎn)的發(fā)泡/凝膠平衡催化劑，型號(hào)為PTA。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高分子合成材料，尤其是涉及一種廣泛作為填充料的聚氨酯慢回彈泡沫材料。它的組分及重量份數(shù)為聚醚100、二苯基甲烷二異氰酸酯60～100、穩(wěn)泡劑0.5～2、凝膠催化劑0.03～0.3、發(fā)泡催化劑0.03～0.3、發(fā)泡/凝膠平衡催化劑0.05～0.5和水1～5。本發(fā)明因二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)的反應(yīng)活性比甲苯二異氰酸酯(TDI)更高，能夠在聚氨酯材料的制備過(guò)程中充分反應(yīng)，所以在由二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)制得的聚氨酯終極產(chǎn)品中殘留的有害物質(zhì)極少，毒性可以忽略不計(jì)，而且還具有手感更好、慢回彈性能持續(xù)更久、物理性能更優(yōu)、阻燃性更好的性能。
文檔編號(hào)C08G18/48GK102115522SQ201010568909
公開(kāi)日2011年7月6日 申請(qǐng)日期2010年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月1日
發(fā)明者張克咸, 張帆 申請(qǐng)人:上海人脊橡塑科技制品有限公司