[發明專利]復合型慢回彈聚氨酯軟質泡沫及其制備方法

有效

• 申請號: 201610030799.8
• 申請日: 2016-01-19
• 公開（公告）號: CN105461897B
• 公開（公告）日: 2018-03-20
• 發明（設計）人: 趙修文;張濤;李博;張利國;張莉;趙衛鳴
• 申請（專利權）人: 黎明化工研究設計院有限責任公司
• 主分類號: C08G18/76
• 分類號: C08G18/76;C08G18/48;C08G18/10;C08J9/14;C08J9/08;C08G101/00
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技術領域

本發明屬于聚氨酯軟質泡沫領域，特別涉及慢回彈聚氨酯軟質泡沫。

背景技術

慢回彈聚氨酯軟質泡沫也被稱為記憶泡沫，其特征是受力變形后緩慢復原，恢復時間可達幾十秒甚至上百秒。這種獨特之處使得慢回彈泡沫可以順應人體不同部位的形狀，與人體接觸面積最大化，應力梯度最小化，受力集中點得到緩解，局部沒有擠壓和刺痛感，有利于人體的血液循環。因此，慢回彈泡沫被廣泛應用于各類墊材，與傳統軟泡相比，舒適性更高。慢回彈泡沫的另一特性是阻尼性，具有良好的吸音減震性能，也被用作吸音減震材料。

一般制備慢回彈聚氨酯軟質泡沫使用的聚醚是慢回彈聚醚與普通軟泡聚醚相結合。慢回彈聚醚也稱“硬質聚醚”，具有較高的羥值和較低的分子量，羥值在100-300范圍，分子量在400-1500，一般以PO為單體進行聚合。這類聚醚可以提高泡沫的交聯度，減少相分離，將泡沫的玻璃化溫度調節到使用溫度(多數情況下是室溫)，如文獻CN1233261、WO01/25305A1、US6653363、US6734220所報道的。以此種方法制備的慢回彈軟泡也稱為“結構型慢回彈泡沫”。

為了使泡沫表現出明顯的慢回彈性，在制備過程中，一方面慢回彈聚醚用量通常占聚醚總量的60％以上。大量慢回彈聚醚的使用使得泡沫呈現出極強的溫敏性，溫度低于玻璃化溫度時，泡沫硬度急劇升高，舒適性變差。通過減少慢回彈聚醚的用量來改善其溫敏性，但泡沫的慢回彈性減弱。如何解決溫敏性和慢回彈性之間的矛盾是亟待解決的技術問題。

慢回彈的制備還需要采用低異氰酸酯指數，一般低于90％，對MDI體系而言，甚至低至60％。異氰酸酯指數過低，給泡沫造成諸多缺陷，比如泡沫具有差的壓縮變定性能，直接影響到泡沫的耐用性；聚醚組分中部分原料未完全參與反應，泡沫氣味大，未反應的原料會隨著時間逐漸散發或析出，對人體造成損害等。在一些特定應用環境下，采用高異氰酸酯指數是必要的，尤其是當慢回彈材料被用在床墊、坐墊等需要有較高承載性的場合，高異氰酸酯指數可以提高泡沫的承載性。通過提高異氰酸酯指數來改善上述缺陷，但同樣需要犧牲泡沫的慢回彈特性。

近年來，出現一種新型的慢回彈泡沫，即“氣囊型慢回彈”，這種慢回彈屬于物理上的慢回彈，其慢回彈性不是通過對玻璃化溫度的調整，而僅靠泡孔的調節作用，通過控制泡沫的泡孔結構，使其具有很小的開孔口，擠壓泡沫時有充氣感，釋放壓力時，空氣緩慢進入泡孔內部，從而使泡沫具有緩慢復原的特性。但此類泡沫的慢回彈性難以控制，泡沫開孔過多，慢回彈特征不明顯；閉孔過多，泡沫因過度脹氣顯得非常“僵硬”，舒適性差。

發明內容

本發明要解決的第一個技術問題是提供一種復合型慢回彈聚氨酯軟質泡沫，該泡沫具有“結構型慢回彈”和“氣囊型慢回彈“的雙重慢回彈特征，該慢回彈材料對異氰酸酯指數和慢回彈聚醚用量的依賴性低，在高異氰酸酯指數和低慢回彈聚醚用量的情況下仍表現出明顯的慢回彈特性，從而解決傳統慢回彈材料因慢回彈聚醚用量過多和異氰酸酯指數過低造成的泡沫溫度依賴性強、耐久性和力學性能差、承載性不足等缺陷。

本發明要解決的第二個技術問題是提供一種制備復合型慢回彈聚氨酯軟質泡沫的方法。

本發明所述的復合型聚氨酯慢回彈軟質泡沫，按重量份計包括以下原料：

A組分：異氰酸酯

B組分：

發泡劑；占聚醚組分總量的 1％-5％

泡沫穩定劑：占聚醚組分總量的 0.2％-3％

催化劑：占聚醚組分總量的 0.2％-5％

b1、b2、b3、b4組成聚醚組分，且b1+b2+b3+b4＝100，b1是當量在200-350范圍內，環氧丙烷(PO)質量含量大于90％，官能度為3的PO-EO共聚聚醚多元醇或聚環氧丙烷，即慢回彈聚醚；b2為當量大于1000，環氧乙烷(EO)質量含量大于50％，官能度為3的PO-EO共聚多元醇；b3為當量在大于1000，PO質量含量大于80％，官能度為3伯羥基含量大于70％的PO-EO共聚多元醇；b4為當量大于1000，EO質量含量大于75％的PO-EO共聚一元醇；

異氰酸酯指數為70％-110％，優選80-100％。

所述異氰酸酯指數表示相對于與配方中所用異氰酸酯反應性氫的量反應所需異氰酸酯的理論量，在配方中實際使用的異氰酸酯的百分比。