CN1076933A

CN1076933A - 高回弹低密度模塑聚氨酯泡沫的制备方法

Info

Publication number: CN1076933A
Application number: CN 92102234
Authority: CN
Inventors: 宋兆生
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1992-03-31
Filing date: 1992-03-31
Publication date: 1993-10-06

Abstract

本发明采用常用的高活性聚醚和聚合物多元醇为基础原料与三乙烯二胺、二乙醇胺、双-(2-二甲基氨基乙基)醚，月桂酸二丁基锡，有机硅类聚合物开孔型泡沫稳定剂，TD1(80/20)或TDI(80/20)与 MDI混合配成的发泡料中加入三乙醇胺及溶有羧甲墓纤维素的聚乙二醇，同时将双-(2-二甲基氨基乙基)醚用甲酸、乙酸或磷酸等易挥发酸进行预处理后以酸液形态与其他物理混合。利用本发明方法制取的高回弹聚氨酯泡沫密度在42公斤/米³以下，发泡时乳白时间长，脱模时间短，泡沫自行开泡。

Description

本发明涉及一种高回弹冷熟化模塑聚氨酯泡沫的制备方法。

高回弹冷熟化模塑聚按酯泡沫（HR泡沫）较软质泡沫具有更为良好的回弹性能和其他优良的物理性能，制成的椅垫、床褥舒适、加工容易、工艺简单，制品成本低，手工发泡模塑成型可满足多规格、多品种、不同用量的生产要求，因而被广泛用于高档家具和汽车制造中。随着HR泡沫使用的愈加广泛、新的用途的出现，对HR泡沫的性能、质量也提出了越来越高的要求。不仅要求泡沫具有良好的回弹性能，机械强度性能，适当的硬度及适合的压缩变定，以满足不同用途不同使用的使用要求，而且还要求泡沫具有尽量低的密度以减少制品的重量，减少原料消耗降低制品的生产成本。为此，人们对RH泡沫的制备方法进行了种种改进，提出了各种不同的配方，但这些改进多是对原料进行改性处理及采用特殊的催化剂、交联剂实现的。进行原料改性需要增加新的设备和投资，同时增加了原料制造工序，加大了操作费用，使原料成本上升，而新的特殊催化剂、交联剂价格高，因而制成的泡沫制品的成本大大上升。

目前在实际生产上制造HR泡沫制品普遍采用是以高活性聚醚和聚合物多元醇混合物为基础原料，在催化剂、交联剂存在下与异氰酸酯进行聚合交联经水发泡成型制得的。现有工艺的发泡料乳白时间短，凝胶速度快，在发泡操作过程中发泡料迅速稠化，倒料时挂料损失大。易因发泡料不能充满模具造成产品的缺陷。凝胶速度快，物料迅速凝胶，发泡时产生大量闭孔，脱模后需滚压开孔，造成泡沫的回弹、伸长率、抗拉、抗强度下降。

本发明的目的是对现有实际生产应用的HR泡沫配方和工艺加以改进，提供一种泡沫密度在42公斤1米3以下的，制品成本低、发泡料乳白时间长、凝胶速度适中、脱模时间短、泡沫具有优良的强度性能及回弹性能，适中的硬度和合适的压缩变定的高回弹低密度模塑聚氨酯泡沫的制备方法。

高回弹低密度模塑聚氨酯泡沫的制备方法是：在采用分子量为4500-6500、伯羟基含量为60-80%、羟值为29-35毫克KOH/克的高活性聚醚和以伯羟基聚醚为母体，丙烯睛、苯乙烯为单体经自由基反应聚合而成的，羟值为25-29毫克KOH/克的聚合物多元醇组成的混合物作为基础原料与甲基二异氰酸酯（80/20）（TDI80/20）或TDI（80/20）与二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）混合物在催化剂三乙烯二胺、月桂酸二丁基锡、双-（2-二甲基氨基乙基）醚、交联剂二乙醇胺、有机硅类聚合物泡沫稳定剂存在下进行聚合，交联经水发泡成型的发泡料中加入三乙醇胺，同时在配制发泡料时利用甲酸、乙酸或磷酸中任意一种酸先将双-（2-二甲基氨基乙基）醚进行酸化处理制成酸溶液再与其他物料混合制成发泡料。

通过在发泡料中加入三乙醇胺使发泡初始速度减慢，延长乳白时间，使发泡料具有良好的流动性有足够的时间充满模具。同时在锡催化剂及叔胺类催化剂协同作用下进行链增长和发泡。当发泡到一定程度三乙醇胺同时发生交联作用并使后期反应速度加速，使得发泡在三乙烯二胺的凝胶作用还未达到高峰期泡孔即有一定的强度而使反应后期产生的大量汽泡自行开孔。随着聚合反应的进行、反应热的不断入出，发泡料温度不断升高，酸不断挥发，双-（2-二甲基氨基乙基）醚不断释放参加发泡反应使交联反应加快，凝胶速度迅速上升，熟化时间缩短，从而缩短了脱模时间。

加有三乙醇胺的发泡料的配料比例为：

分子量为4500-6500，伯羟基含量为60-85%，羟值为29-35毫克KOH/克的高活性聚醚为45-65%（重量）和伯羟基聚醚为母体、丙烯腈、苯乙烯为单体经自由基反应聚合而成的，羟值为25-29毫克KOH/克的聚合物多元醇为35-55%（重量）的混合物为基础原料，加入以基础原料重量为100，三乙烯二胺为0.1-0.6，有机硅类聚合物泡沫稳定剂市售品DC5043或L5307为0.8-2.0，月桂酸二丁基锡为0.012-0.06，双-（2-二甲基氨基乙基）醚为0.3-1.0，85%（重量）二乙醇胺水溶液为0.5-1.2，三乙醇胺为1.0-0.8，一氟三氯甲烷（F11）为0-6，异氰酸酯指数为105-108，TDI（80/20）单用或TDI（80/20）与MDI混合使用，甲酸、乙酸、磷酸中任意一种为0.1-0.5，总水为2.6-3.2。

为了有利于发泡的开孔，提高发泡时自然成核数量，改善和提高泡沫的手感，配料中加入聚乙二醇和羧甲基纤维素。

加有聚乙二醇和羧甲基纤维素的发泡料配比例是：

高活性聚醚与聚合物多元醇混合物为基础原料，基础原料中高活性聚醚占45-65%（重量），聚合物多元醇占35-55%（重量）。

以基础原料重为100，三乙烯二胺为0.1-0.6，有机硅类聚合物泡沫稳定剂市售品DC5043或DL5307为0.8-2.0，月桂酸二丁基锡为0.012-0.05，双（2-二甲基氨基乙基）醚为0.3-1.0，甲酸，乙酸或磷酸任意一种为0.1-0.5，85%（重量）二乙醇胺水溶液为0.5-1.2、三乙醇胺为0.1-0.8，总水为2.6-3.2，溶有15%（重量）水、10%（重量）羧甲基纤维素的聚乙二醇为0.5-2.0，一氟三氯甲烷（F11）为0-6，异氰酸酯指数为105-108TDI（80/20）单用或TDI（80/20）与MDI混合使用。

按配料比例配制发泡料时，将双-（2-二甲基氨基乙基）醚与酸混合溶解然后再与配料中的其他物料进行混合并在高速搅拌下混合均匀倒入模具中发泡，为使双-（2-二甲基氨基乙基）醚迅速溶于酸中并形成稳定的均匀体系，混合溶时可加入适量的乙二醇。一般以酸重量为1，乙二醇为2.5-3。

利用本发明方法制备HR泡沫，不采用特殊的催化剂和交联剂和价格昂贵的基础原料制备高回弹低密度的HR泡沫。泡沫密度在42公斤/米以下。发泡时乳白时间长、物料流动性好，有足够的时间充满模具，消除了因乳白时间短给泡沫制品质量带来的不利影响。泡沫自行开孔，泡沫的回弹性能、强度性能及其他物理性能优良，由于制备泡沫使用的是通常使用的价格较低的原料，故泡沫制品成本低。

比较例

配料比例

分子量为4500-6500，伯羟基含量为60-85%羟值为29-35毫克KOH/克的高活性聚醚和伯羟基聚醚为母体，丙烯腈、苯乙烯为单体经自由基反应聚合而成的羟值为25-29毫克KOH/克的聚合物多元醇组成的混合物为基础原料称取100克，基础原料中聚醚为45-65%（重量），聚合物多元醇为35-55%（重量）。以基础原料重量为100，三乙烯二胺加入0.1-0.6，有机硅类聚合物泡沫稳定剂DC5043或L5307（市售品）加入0.8-2.0，月桂酸二丁基锡加入0.012-0.05，双-（2-二甲基氨基乙基）醚加入0.3-1.0，85%（重量）二乙醇胺水溶液加入0.5-1.2，总水加入2.6-3.2，异氰酸酯指数105-108TDI（80/20）单用或TDI（80/20）与MDI混用。一氟三氯甲烷加入0-6

（二）操作

按上述配料比例称取各物料，将各物料在常温下混合并进行高速搅拌，混合均匀后立即倒入模具中进行发泡。

三、结果

（一）发泡料发泡乳白时间为5-8秒，熟化温度为45-55℃，脱模时间为10-12分钟，脱模后需滚压开孔。

（二）泡沫物理、机械性能实测结果（按国标方法测试）

1、泡沫硬度：较软，挺度不好。

2、密度：42-45公斤/米³

3、落球回弹率（%）45-50%

4、伸长率（%）90-110

5、抗拉强度：110-14.0牛顿/厘米²

6、压缩变定75%：9-11

实施例2：

一、配料比例

采用比较例的配料比例称取基础原料100克及其他物料，同时在配料中添加三乙醇胺、三乙醇胺加入量为：以基础原料重量为100，三乙醇胺加入0.1-0.8。

二、操作

与比较例1相同，为一步法操作。

三、结果

（一）发泡料发泡乳白时间为8-12秒，熟化温度为25-35℃，脱模时间为5-8分，泡沫自行开孔，脱模后无需滚压开孔。

（二）泡沫的物理、机械性能实测结果，（按国标方法测试）

1、泡沫硬度适中，挺度好。

2、泡沫密度：35-40公斤/米³

3、落球回弹率（%）50-60

4、伸长率（%）：125-145

5、抗拉强度：14.0-17.0牛顿/厘米²

6、压缩变定24-75%：5-9

实施例3：

采用比较例的配料比例，同时加入三乙醇胺、甲酸、乙酸或磷酸中任意一种，溶有羧甲基纤维素的聚乙二酸。称取基础原料100克，以基础原料重量为100，加入三乙醇胺0.5-0.8，甲酸、乙酸或磷酸中任意一种加入0.1-0.5，溶有15%（重量）水，10%（重量）羧甲基纤维素的聚乙二醇0.5-2.0。

二、操作

（一）将配料量双-（2-二甲基氨基乙基）醚及适量乙二醇加入配料量的酸中进行加热使其完全溶解形成均相体，一般乙二醇加入量为以配料量的酸重量为1，乙二醇加入为2.5-3。

（二）称取配料三分之一的基础原料与配料量的TDI（80/20）或TDI（80/20）与MDI混合物在常温下高速搅拌混合均匀。

（三）将余下三分之二的基础原料和配料中的其他物料搅抖混合均匀。

（四）在常温下将步骤（一）制成的酸液与步骤（三）制成的混合物料搅拌混合均匀再将步骤（二）制成的混合物加入高速搅抖混合后，将发泡料立即倒入模具中进行发泡。

三、结果

（一）发泡料发泡乳白时间为12-18秒，熟化温度为25-35℃，脱模时间为2-7分，泡沫自行开孔，脱模后无需滚压开孔。

（二）泡沫物理、机械性能实测结果（按国标方法测试）

1、泡沫硬度：适中挺度好;

2、泡沫密度：35-40公斤/米³

3、落球回弹率（%）：50-65

4、伸长率（%）145-170;

5、抗拉强度：160-180牛顿/厘米²

6、压缩强度：24℃75%：5-9。

Claims

1、一种高回弹低密度模塑聚氨酯泡沫的制备方法，采用分子量为4500-6500，伯羟基含量为60-85%，羟值为29-35毫克KOH/克的高活性聚醚为45-65%(重量)和伯羟其聚醚为母体、丙烯腈、苯乙烯为单体聚合而成的，羟值为25-29毫克KOH/克的聚合物多元醇为35-55%(重量)组成的混合物为基础原料，以基础原料重量为100，加入三乙烯二胺0.1-0.6，有机硅类聚合物泡沫稳定剂DC5043或L53070.8-2.0，月桂酸二丁基锡0.012-0.06，双-(2-二甲基氨基乙基)醚0.3-1.085%(重量)二乙醇胺水溶液0.5-1.2，总水2.6-3.1，-氟三氯甲烷0-6，异氰酸酯指数105-108TDI(80/20)单用或TDI(80/20)和MDI混合使用组成发泡料经水发泡模塑成型，其特征是发泡料中加入以基础原料重量为100计，0.1-0.8的三乙醇胺，0.1-0.5的甲酸、乙酸或磷酸中任意一种酸。

2、按权利要求1所述的聚氨酯泡沫的制备方法，其特征是先将双-（2-二甲基氨基乙基）醚与酸混溶后与其他物料混合制成发泡料，制备酸液时加入适量乙二醇，其加入量为以酸重量为1，乙二醇为2.5-3。

3、按权利要求1所述的聚氨酯泡沫的制备方法，其特征是在发泡料中加入溶有15%（重量）水、10%（重量）羧甲基纤维素的聚乙二醇，其加入量为以基础原料重量计为100、聚乙二醇为0.5-2.0。