CN108715679A - 一种透气性好的pu海绵及其制作方法 - Google Patents

一种透气性好的pu海绵及其制作方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种透气性好的PU海绵，其原料包括以下重量份的组分：聚氨基甲酸酯80～100份、填充剂35～50份、发泡助剂20～25份、助粘剂10～15份、水8～12份、抗氧化剂1～3份、催化剂0.5～1份；其中，所述发泡助剂为重量比为1～5：1～3：3～5：0.5～2的发泡剂、苯骈三氮唑、硼氢化钠与对辛基苯酚的混合物；所述助粘剂为重量比为8～12：3～7：1～3的丁腈橡胶、聚醚多元醇与环氧树脂的混合物。采用本发明提供的原料与工艺制得的PU海绵，其密度在0.029/mm3以上，25％的压缩硬度在1.9KPa以上，孔隙率在88％以上，回弹率在47％以上，为高品质海绵。

Description

一种透气性好的PU海绵及其制作方法
技术领域
本发明属于海绵发泡技术领域，具体涉及一种透气性好的PU海绵及其制作方法。
背景技术
海绵，是一种多孔材料，具有良好的吸水性，能够用于清洁物品。人们常用的海绵由木纤维素纤维或发泡塑料聚合物制，海绵种类繁多，其中的PU海绵主要由PU原料在发泡得到，而PU海绵由于其具有保温、隔热、吸音、减震、阻燃、防静电、透气性能好等特性，故涉及包括汽车工业、电池工业、化妆品业、胸围内衣制造业及高档家具制造业等各种行业，其中，PU海绵的透气性是决定其品质的重量因素，而透气性好的海绵，其气孔率需高，进而需要加入更多的发泡剂来促成更多的气孔，这样会使海绵的密度相对减少，从而使其回弹性降低，进而使其品质下降，因此，提供一种高品质且透气性能好的PU海绵具有重大经济意义。
发明内容
基于以上现有技术，本发明的目的在于提供一种透气性好的PU海绵及其制作方法。
为了实现以上目的，本发明采用的技术方案为：一种透气性好的PU海绵，其原料包括以下重量份的组分：聚氨基甲酸酯80～100份、填充剂35～50份、发泡助剂20～25份、助粘剂 10～15份、水8～12份、抗氧化剂1～3份、催化剂0.5～1份；其中，所述发泡助剂为重量比为 1～5：1～3：3～5：0.5～2的发泡剂、苯骈三氮唑、硼氢化钠与对辛基苯酚的混合物；所述助粘剂为重量比为8～12：3～7：1～3的丁腈橡胶、聚醚多元醇与环氧树脂的混合物。
作为优选，其原料包括以下重量份的组分：聚氨基甲酸酯90份、填充剂37份、发泡助剂23份、助粘剂12份、水10份、抗氧化剂3份、催化剂0.8份；其中，所述发泡助剂为重量比为3：2：4：1.5的发泡剂、苯骈三氮唑、硼氢化钠与对辛基苯酚的混合物；所述助粘剂为重量比为10：5：2的丁腈橡胶、聚醚多元醇与环氧树脂的混合物。
本发明采用上述原料的原理在于：采用聚氨基甲酸酯(PU)作为主要原料，聚氨基甲酸酯本身具有粘性好、不降解、不易氧化的特点，发泡后具有吸声、消震、弹性好的特点；填充剂用于对原料进行填充，发泡过程中，填充剂颗粒附着于聚氨基甲酸酯分子之上，在不影响密度与透气性的前提下使海绵发泡的体积更大，从而减少成本，填充剂还能使海绵具有更高的硬度与回弹力，进而提升海绵的品质；发泡助剂使聚氨基甲酸酯发泡成为多孔海绵，是聚氨基甲酸酯发泡的关键助剂，特别是采用发泡剂、苯骈三氮唑、硼氢化钠与对辛基苯酚混合得到的发泡助剂，其中的发泡剂主要用于使聚氨基甲酸酯发泡形成海绵，其中的苯骈三氮唑使聚氨酯甲基酸保持均匀的发泡，还能提升制得的海绵的耐候性，特别是耐日光照射，硼氢化钠将发泡剂的发泡功能进行增强，提升发泡速率与稳定性，其与苯骈三氮唑结合后使制得的海绵不易滋生细菌，对辛基苯酚使发泡海绵不会因过度发泡而松散掉渣，其与苯骈三氮唑结合后可提升制得海绵的耐压抗震能力与回弹力；助粘剂有助于使海绵中的各原料紧密结合，使聚氨基甲酸酯发泡后得到的海绵整体韧性高、不散落也不掉渣，特别是助粘剂与发泡助剂中的对辛基苯酚结合后可使填充料中的颗粒紧密填充于海绵非孔隙部分原料的缝隙中，从而使海绵整体中的孔隙结构更加稳定，从而提升海绵的透气性与回弹力；水具有发泡促进功能，促使发泡助剂产生大量气泡；抗氧化剂使制得的海绵在使用的过程中不因空气中氧气的不良影响而产生变色、塌陷、变质的现象，从而提高制得海绵的耐候性；催化剂提升海绵的开孔率与气孔的细密性，提高弹性。
作为优化，所述填充剂为钛白粉、碳酸钙、氧化铝粉、氧化硅粉、高岭土、滑石粉中的至少一种，优选重量比为3～10：1～5：1～3的碳酸钙、氧化硅粉与滑石粉的混合物。
作为优化，所述抗氧化剂为氧杂蒽酮、乙氧基喹啉、受阻酚类抗氧化剂、二苯甲酮、苯二异辛脂、丁基羟基茴香醚中的至少一种
作为优化，所述催化剂为胺催化剂和/或锡催化剂。
作为优化，所述发泡剂为甲苯二异氰酸酯。
本发明还提供一种透气性好的PU海绵的制作方法，包括以下步骤：
步骤1、按照重量份称取各原料，备用；
步骤2、将各原料置于不同的注投设备中，设定各原料的投料速率使各原料在相同的投料时间内完成投料，之后开始投料，将各原料从投料设备中通过管道投入混料设备中搅拌5 分钟以下，搅拌后将混合料通过管道输入发泡设备，混合料自动发泡成为PU海绵，裁剪并熟化后即得到透气性好的PU海绵。
作为优化，所述步骤2中进行搅拌的速率为500～1000r/min，因原料混合后会在5分钟左右即可在常温常压的条件下自动发泡，而原料混合的均匀度是影响制得海绵品质的重量因素，因此需要采用高速率的搅拌以使和原料快速混合均匀，搅拌设备可适当密封以减少空气，这样可以延缓原料混合后开始发泡的时间，从而有更多的时间将各原料搅拌均匀。
本发明提供的制作透气性好的PU海绵的制作方法，采用多个投料设备将各原料在相同的时间内按照重量份投入，之后快速混合均匀，再将混合料置于发泡设备中静默发泡即可，其操作简单，所需人工较少，生产海绵效率快，质量好。
有益效果
本发明的有益效果如下：
(1)、本发明提供的透气性好的PU海绵，采用聚氨基甲酸酯(PU)作为主要发泡原料，填充剂在不影响密度与透气性的前提下使海绵发泡的体积更大，从而减少成本并提升海绵的品质；发泡助剂是聚氨基甲酸酯发泡的关键助剂，特别是采用发泡剂、苯骈三氮唑、硼氢化钠与对辛基苯酚混合得到的发泡助剂，在使聚氨基甲酸酯发泡形成海绵的基础上还能保持均匀的发泡速率与稳定性，提升制得的海绵的耐候性且使制得的海绵不易滋生细菌、不松散掉渣并具有较高的耐压抗震能力与回弹力；助粘剂使各原料紧密结合，使制得的海绵整体韧性高、不散落也不掉渣，还使海绵整体中的孔隙结构更加稳定，提升透气性与回弹力；水促使发泡助剂产生大量气泡；抗氧化剂使制得的海绵在使用的过程中不因空气中氧气的不良影响而产生变色、塌陷、变质的现象，从而提高制得海绵的耐候性；催化剂提升海绵的开孔率与气孔的细密性，提高弹性。
(2)、本发明提供的制作透气性好的PU海绵的制作方法，采用多个投料设备将各原料在相同的时间内按照重量份投入，之后快速混合均匀，再将混合料置于发泡设备中静默发泡即可，其操作简单，所需人工较少，生产海绵效率快，质量好。
(3)、采用本发明提供的原料与工艺制得的PU海绵，其密度在0.029/mm3以上，25％的压缩硬度在1.9KPa以上，孔隙率在88％以上，回弹率在47％以上，为高品质海绵。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例1
本实施例提供一种透气性好的PU海绵，其原料包括以下重量份的组分：聚氨基甲酸酯 80份、填充剂35份、发泡助剂20份、助粘剂10份、水8份、抗氧化剂1份、催化剂0.5份；其中，所述填充剂为重量比为8：3：1的钛白粉、碳酸钙与滑石粉的混合物，所述发泡助剂为重量比为1：1：3：0.5的发泡剂、苯骈三氮唑、硼氢化钠与对辛基苯酚的混合物；所述助粘剂为重量比为8：3：2的丁腈橡胶、聚醚多元醇与环氧树脂的混合物，所述抗氧化剂为重量比为1：1的二苯甲酮与丁基羟基茴香醚的混合物；所述催化剂为胺催化剂。
本实施例还提供一种制作透气性好的PU海绵的方法，包括以下步骤：
步骤1、按照重量份称取各原料，备用；
步骤2、将各原料置于不同的注投设备中，设定各原料的投料速率使各原料在相同的投料时间内完成投料，之后开始投料，将各原料从投料设备中通过管道投入混料设备以中 550r/min的速率搅拌5分钟，搅拌后将混合料通过管道输入发泡设备，混合料自动发泡成为 PU海绵，裁剪并熟化后即得到透气性好的PU海绵。
实施例2
本实施例提供一种透气性好的PU海绵，其原料包括以下重量份的组分：聚氨基甲酸酯85份、填充剂37份、发泡助剂21份、助粘剂10份、水9份、抗氧化剂2份、催化剂1份；其中，所述填充剂为重量比为3：1：2的碳酸钙、氧化硅粉与滑石粉的混合物，所述发泡助剂为重量比为1：2：2：1的发泡剂、苯骈三氮唑、硼氢化钠与对辛基苯酚的混合物；所述助粘剂为重量比为8：3：3的丁腈橡胶、聚醚多元醇与环氧树脂的混合物，所述抗氧化剂为受阻酚类抗氧化剂；所述催化剂为胺催化剂。
本实施例还提供一种制作透气性好的PU海绵的方法，包括以下步骤：
步骤1、按照重量份称取各原料，备用；
步骤2、将各原料置于不同的注投设备中，设定各原料的投料速率使各原料在相同的投料时间内完成投料，之后开始投料，将各原料从投料设备中通过管道投入混料设备以中 650r/min的速率搅拌4分钟，搅拌后将混合料通过管道输入发泡设备，混合料自动发泡成为 PU海绵，裁剪并熟化后即得到透气性好的PU海绵。
实施例3
本实施例提供一种透气性好的PU海绵，其原料包括以下重量份的组分：聚氨基甲酸酯 90份、填充剂37份、发泡助剂23份、助粘剂12份、水10份、抗氧化剂3份、催化剂0.8 份；其中，所述填充剂为重量比为7：3：2的碳酸钙、氧化硅粉与滑石粉的混合物，所述发泡助剂为重量比为3：2：4：1.5的发泡剂、苯骈三氮唑、硼氢化钠与对辛基苯酚的混合物；所述助粘剂为重量比为10：5：2的丁腈橡胶、聚醚多元醇与环氧树脂的混合物，所述抗氧化剂为重量比为1：1的氧杂蒽酮、乙氧基喹啉、受阻酚类抗氧化剂、二苯甲酮、苯二异辛脂、丁基羟基茴香醚的混合物；所述催化剂为胺催化剂。
本实施例还提供一种制作透气性好的PU海绵的方法，包括以下步骤：
步骤1、按照重量份称取各原料，备用；
步骤2、将各原料置于不同的注投设备中，设定各原料的投料速率使各原料在相同的投料时间内完成投料，之后开始投料，将各原料从投料设备中通过管道投入混料设备以中 950r/min的速率搅拌5分钟，搅拌后将混合料通过管道输入发泡设备，混合料自动发泡成为 PU海绵，裁剪并熟化后即得到透气性好的PU海绵。
实施例4
本实施例提供一种透气性好的PU海绵，其原料包括以下重量份的组分：聚氨基甲酸酯 95份、填充剂39份、发泡助剂24份、助粘剂12份、水11份、抗氧化剂2份、催化剂0.5 份；其中，所述填充剂为重量比为10：5：3的碳酸钙、氧化硅粉与滑石粉的混合物，所述发泡助剂为重量比为5：2：4：1的发泡剂、苯骈三氮唑、硼氢化钠与对辛基苯酚的混合物；所述助粘剂为重量比为10：5：2的丁腈橡胶、聚醚多元醇与环氧树脂的混合物，所述抗氧化剂为重量比为1：1的氧杂蒽酮与苯二异辛脂的混合物；所述催化剂为胺催化剂和/或锡催化剂。
本实施例还提供一种制作透气性好的PU海绵的方法，包括以下步骤：
步骤1、按照重量份称取各原料，备用；
步骤2、将各原料置于不同的注投设备中，设定各原料的投料速率使各原料在相同的投料时间内完成投料，之后开始投料，将各原料从投料设备中通过管道投入混料设备以中700r/min的速率搅拌3分钟，搅拌后将混合料通过管道输入发泡设备，混合料自动发泡成为 PU海绵，裁剪并熟化后即得到透气性好的PU海绵。
实施例5
本实施例提供一种透气性好的PU海绵，其原料包括以下重量份的组分：聚氨基甲酸酯 100份、填充剂50份、发泡助剂25份、助粘剂15份、水12份、抗氧化剂3份、催化剂1 份；其中，所述填充剂为重量比为1：1：1的钛白粉、氧化铝粉与高岭土的混合物，所述发泡助剂为重量比为5：3：4：2的发泡剂、苯骈三氮唑、硼氢化钠与对辛基苯酚的混合物；所述助粘剂为重量比为12：7：3的丁腈橡胶、聚醚多元醇与环氧树脂的混合物，所述抗氧化剂为重量比为1：1的氧杂蒽酮与苯二异辛脂的混合物；所述催化剂为锡催化剂。
本实施例还提供一种制作透气性好的PU海绵的方法，包括以下步骤：
步骤1、按照重量份称取各原料，备用；
步骤2、将各原料置于不同的注投设备中，设定各原料的投料速率使各原料在相同的投料时间内完成投料，之后开始投料，将各原料从投料设备中通过管道投入混料设备以中 1000r/min的速率搅拌2分钟，搅拌后将混合料通过管道输入发泡设备，混合料自动发泡成为 PU海绵，裁剪并熟化后即得到透气性好的PU海绵。
实施例6
实施例6作为对照例，其原料中采用发泡助剂为5重量份，其余原料、重量份与制作工艺与实施例3中一样。
上述实施例1至6中提供的透气性好的PU海绵，其采用原料与重量份如下表1所述：
表1
将上述实施例1至6得到的透气性好的PU海绵进行密度、25％的压缩硬度、孔隙率以及回弹性的的测定，其测试结果如下表2所示：
表2
测试与结果 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 实施例6
密度g/mm3 0.029 0.029 0.031 0.030 0.029 0.026
25％的压缩硬度KPa 1.9 1.9 2.2 1.9 1.9 1.9
孔隙率％ 88 89 92 89 88 82
回弹性％ 47 48 53 48 48 45
根据上述测试结果可知，实施例1中加入的发泡助剂的重量份远在本发明提供的重量份范围之内，测试结果表明，实施例3中得到的PU海绵，其密度、孔隙率与回弹性都比实施例6得到的PU海绵明显高，可见发泡助剂的正确添加从整体上影响制得海绵的品质，实施例1至5中得到的PU海绵，其具有较高的压缩硬度、孔隙率与回弹性，属于高品质海绵，其中，以实施例3中得到的PU海绵各项性能最好，为最佳实施例。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种透气性好的PU海绵，其特征在于，其原料包括以下重量份的组分：聚氨基甲酸酯80～100份、填充剂35～50份、发泡助剂20～25份、助粘剂10～15份、水8～12份、抗氧化剂1～3份、催化剂0.5～1份；其中，所述发泡助剂为重量比为1～5：1～3：3～5：0.5～2的发泡剂、苯骈三氮唑、硼氢化钠与对辛基苯酚的混合物；所述助粘剂为重量比为8～12：3～7：1～3的丁腈橡胶、聚醚多元醇与环氧树脂的混合物。
2.根据权利要求1所述的透气性好的PU海绵，其特征在于，其原料包括以下重量份的组分：聚氨基甲酸酯90份、填充剂37份、发泡助剂23份、助粘剂12份、水10份、抗氧化剂3份、催化剂0.8份；其中，所述发泡助剂为重量比为3：2：4：1.5的发泡剂、苯骈三氮唑、硼氢化钠与对辛基苯酚的混合物；所述助粘剂为重量比为10：5：2的丁腈橡胶、聚醚多元醇与环氧树脂的混合物。
3.根据权利要求1或2所述的透气性好的PU海绵，其特征在于，所述填充剂为钛白粉、碳酸钙、氧化铝粉、氧化硅粉、高岭土、滑石粉中的至少一种。
4.根据权利要求3所述的透气性好的PU海绵，其特征在于，所述填充剂为重量比为3～10：1～5：1～3的碳酸钙、氧化硅粉与滑石粉的混合物。
5.根据权利要求1或2所述的透气性好的PU海绵，其特征在于，所述抗氧化剂为氧杂蒽酮、乙氧基喹啉、受阻酚类抗氧化剂、二苯甲酮、苯二异辛脂、丁基羟基茴香醚中的至少一种。
6.根据权利要求1或2所述的透气性好的PU海绵，其特征在于，所述催化剂为胺催化剂和/或锡催化剂。
7.根据权利要求1或2所述的透气性好的PU海绵，其特征在于，所述发泡剂为甲苯二异氰酸酯。
8.一种制作权利要求1至7所述透气性好的PU海绵的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、按照重量份称取各原料，备用；
步骤2、将各原料置于不同的注投设备中，设定各原料的投料速率使各原料在相同的投料时间内完成投料，之后开始投料，将各原料从投料设备中通过管道投入混料设备中搅拌5分钟以下，搅拌后将混合料通过管道输入发泡设备，混合料自动发泡成为PU海绵，裁剪并熟化后即得到透气性好的PU海绵。
9.根据权利要求8所述的制作透气性好的PU海绵的方法，其特征在于，所述步骤2中进行搅拌的速率为500～1000r/min。
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