一種吸水軟質(zhì)聚氨酯泡沫及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及聚氨酯泡沫【技術(shù)領(lǐng)域】，提供一種韌性好、回彈效果好、吸水能力強(qiáng)、吸水穩(wěn)定性好的吸水軟質(zhì)聚氨酯泡沫，由以下重量份的各組分組成：聚合物多元醇40-60份，聚乙二醇40-60份，二異氰酸酯30-50份，吸水性聚合物10-30份，發(fā)泡劑2-4份，催化劑0.5-1份，泡沫穩(wěn)定劑1-3份；同時提供一種所述吸水軟質(zhì)聚氨酯泡沫的制備方法，包括（1）組合聚醚的制備，（2）泡沫材料的制備。
【專利說明】一種吸水軟質(zhì)聚氨酯泡沬及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及聚氨酯泡沫【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種吸水軟質(zhì)聚氨酯泡沫及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]高吸水性樹脂是近幾十年來開發(fā)的一種具有三維網(wǎng)絡(luò)空間結(jié)構(gòu)的低交聯(lián)度的新型功能高分子材料，它具有自身質(zhì)量數(shù)十倍乃至數(shù)千倍的吸水能力，在加壓或受熱條件下也可以保持水分，但在干燥空氣中可以緩慢地控制釋放吸收的水分的能力。因此，它在農(nóng)、林、園藝、醫(yī)藥、生理衛(wèi)生、石油、化學(xué)化工、日用品、環(huán)境保護(hù)、建材、生化技術(shù)、食品等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。
[0003]目前已有的高吸水性樹脂，根據(jù)其制備原料不同大致分為三大系列:合成系、淀粉系和纖維素系。淀粉系原料來源豐富、綠色環(huán)保且吸水倍率較高，但該類樹脂吸水后凝膠強(qiáng)度低，長期保水性差，且易受細(xì)菌等微生物分解而失去吸水、保水作用；天然纖維素是世界上儲量最大、無毒無害、價格低廉的可再生資源，但纖維素溶解困難，其主要應(yīng)用集中在以纖維素衍生物為原料接枝聚合，這導(dǎo)致一般接枝率不高、組分分布不均勻，制得的吸水樹脂存在微觀相分離，導(dǎo)致最終產(chǎn)品吸水倍率不高；合成系發(fā)展最早、成熟品種最多，主要有聚丙烯腈類、聚乙烯醇類、聚丙烯酰胺類、聚丙烯酸(鹽)類或其共聚物等，盡管受制于原料成本高、不可生物降解和嚴(yán)重依賴于石油資源等缺點(diǎn)限制，但由于這些樹脂的吸水和保水能力強(qiáng)，短期內(nèi)依舊無法替代。軟質(zhì)聚氨酯泡沫由于合成工藝簡單，且具有優(yōu)良的韌性和回彈性，也被廣泛應(yīng)用于高吸水樹脂領(lǐng)域。早在1991年，美國專利(U.S.Pat.N0.4，985，467)報道了一種高吸水性聚氨酯泡沫的制備方法，該法是通過在軟質(zhì)聚氨酯發(fā)泡的配方中，加入吸水性物質(zhì)，使之充填到泡沫體中來獲得一種高吸水性材料。國內(nèi)也有類似添加型吸水性軟質(zhì)聚氨酯泡沫的研究報道(聚氨酯工業(yè)，2001，16:20-23 ;功能材料，2007，38:3381-3383 ; 材料科學(xué)與工程學(xué)報，2007，25:587-589。)，但由于泡沫骨架本身不具吸水能力或吸水能力較弱，吸水性物質(zhì)是分散在泡沫體中，易隨水析出，因此使用時受到一定的局限，從而影響其應(yīng)用領(lǐng)域。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]因此，針對以上內(nèi)容，本發(fā)明提供一種韌性好、回彈效果好、吸水能力強(qiáng)、吸水穩(wěn)定性好的吸水軟質(zhì)聚氨酯泡沫，同時提供一種所述吸水軟質(zhì)聚氨酯泡沫的制備方法。
[0005]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:一種吸水軟質(zhì)聚氨酯泡沫，由以下重量份的各組分組成:
聚合物多元醇40-60份
聚乙二醇40-60份
二異氰酸酯30-50份
吸水性聚合物10-30份發(fā)泡劑2-4份
催化劑0.5-1份
泡沫穩(wěn)定劑1-3份。
[0006]進(jìn)一步的改進(jìn)是:所述聚合物多元醇為聚環(huán)氧丙烷三元醇、聚四氫呋喃醚三元醇、聚己內(nèi)酯三元醇中的任意一種，所述聚合物多元醇的摩爾質(zhì)量為3000?5000 g/mol。
[0007]進(jìn)一步的改進(jìn)是:所述聚乙二醇的摩爾質(zhì)量為1000?10000 g/mol O
[0008]進(jìn)一步的改進(jìn)是:所述二異氰酸酯為甲苯二異氰酸酯或二苯甲烷二異氰酸酯。
[0009]進(jìn)一步的改進(jìn)是:所述吸水性聚合物為交聯(lián)聚丙烯酸鈉、淀粉和丙烯酸鹽的交聯(lián)共聚物、纖維素接枝交聯(lián)聚丙烯酸鈉中的任意一種，所述吸水性聚合物的粒徑為50?300目。
[0010]進(jìn)一步的改進(jìn)是:所述發(fā)泡劑為蒸餾水。
[0011]進(jìn)一步的改進(jìn)是:所述催化劑為二月桂酸二丁基錫、三乙烯二胺、三乙醇胺中的任
意一種。
[0012]進(jìn)一步的改進(jìn)是:所述泡沫穩(wěn)定劑為硅油。
[0013]一種吸水軟質(zhì)聚氨酯泡沫的制備方法，包括以下步驟:
(O組合聚醚的制備:按權(quán)利要求1所述的重量份數(shù)稱取聚合物多元醇、聚乙二醇、發(fā)泡劑、催化劑和泡沫穩(wěn)定 劑，在40-65 °C下均勻攪拌5-20 min待用；
(2)泡沫材料的制備:往步驟(I)中迅速加入權(quán)利要求1所述重量份的吸水性聚合物和二異氰酸酯，計時攪拌，待液體物料發(fā)白后，迅速將液體倒入預(yù)先準(zhǔn)備的模具內(nèi)，使泡沫充滿模具，靜置10-30 min,再放到110?120°C烘箱內(nèi)熟化1_2 h，冷卻脫模，即制得吸水軟質(zhì)聚氨酯泡沫。
[0014]進(jìn)一步的改進(jìn)是:所述步驟(2)中模具的容積為300mmX300mmX 1000mm。
[0015]通過采用前述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明通過將可吸水柔順性單元聚合物多元醇引入聚氨酯鏈節(jié)，并加入吸水性聚合物作為填充物，使得該聚氨酯泡沫韌性、回彈性好，吸水保水能力強(qiáng)，從而拓展了該吸水軟質(zhì)聚氨酯泡沫的應(yīng)用領(lǐng)域，特別是在醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域如病人床墊、母乳墊以及手術(shù)用的各種墊褥等，具有很好的市場前景。
【具體實(shí)施方式】
[0016]以下將結(jié)合具體實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施方式，借此對本發(fā)明如何應(yīng)用技術(shù)手段來解決技術(shù)問題，并達(dá)成技術(shù)效果的實(shí)現(xiàn)過程能充分理解并據(jù)以實(shí)施。
[0017]若未特別指明，實(shí)施例中所采用的技術(shù)手段為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的常規(guī)手段，所采用的試劑和產(chǎn)品也均為可商業(yè)獲得的。所用試劑的來源、商品名以及有必要列出其組成成分者，均在首次出現(xiàn)時標(biāo)明。
[0018]實(shí)施例一
一種吸水軟質(zhì)聚氨酯泡沫，由以下重量份的各組分組成:
聚四氫呋喃醚三元醇40份，聚乙二醇60份，甲苯二異氰酸酯30份，交聯(lián)聚丙烯酸鈉(50目)10份，蒸餾水2份，二月桂酸二丁基錫0.5份，硅油I份。
[0019]其制備工藝為:
(I)組合聚醚的制備:稱取40份聚四氫呋喃醚三元醇(3000 g/mol)、60份聚乙二醇(1000 g/mol)、蒸餾水2份、二月桂酸二丁基錫0.5份和I份硅油，一起加入到燒杯中，于40°C攪拌5 min得均勻混合液，待用；
(2)泡沫材料的制備:往步驟(I)中迅速加入10份交聯(lián)聚丙烯酸鈉(50目)、30份的甲苯二異氰酸酯，計時攪拌，待液體物料發(fā)白后，迅速將液體倒入預(yù)先準(zhǔn)備的模具內(nèi)(300mmX 300mmX 1000mm)，使泡沫充滿模具，靜置10 min，再放到110°C烘箱內(nèi)熟化I h，冷卻脫模，即制得吸水軟質(zhì)聚氨酯泡沫。
[0020]實(shí)施例二
一種吸水軟質(zhì)聚氨酯泡沫，由以下重量份的各組分組成:
聚四氫呋喃醚三元醇60份，聚乙二醇40份，甲苯二異氰酸酯50份，交聯(lián)聚丙烯酸鈉(10目)50份，蒸餾水4份，二月桂酸二丁基錫I份，硅油3份。
[0021]其制備工藝為:
(1)組合聚醚的制備:稱取60份聚四氫呋喃醚三元醇(3000g/mol)、40份聚乙二醇(1000 g/mol)、蒸餾水4份、二月桂酸二丁基錫I份和3份硅油，一起加入到燒杯中，于50°C攪拌10 min得均勻混合液，待用；
(2)泡沫材料的制備:往步驟(I)中迅速加入30份交聯(lián)聚丙烯酸鈉(100目)、50份的甲苯二異氰酸酯，計時攪拌，待液體物料發(fā)白后，迅速將液體倒入預(yù)先準(zhǔn)備的模具內(nèi)(300mmX 300mmX 1000mm)，使泡沫充滿模具，靜置30 min，再放到115°C烘箱內(nèi)熟化1.5 h，冷卻脫模，即制得吸水軟質(zhì)聚氨酯泡沫。
[0022]實(shí)施例三
一種吸水軟質(zhì)聚氨酯泡沫，由以下重量份的各組分組成:
聚四氫呋喃醚三元醇50份，聚乙二醇50份，甲苯二異氰酸酯40份，交聯(lián)聚丙烯酸鈉(300目)20份，蒸餾水3份，二月桂酸二丁基錫0.75份，硅油2份。
[0023]其制備工藝為:
(1)組合聚醚的制備:稱取50份聚四氫呋喃醚三元醇(3000g/mol)、50份聚乙二醇(1000 g/mol)、蒸餾水3份、二月桂酸二丁基錫0.75份和2份硅油，一起加入到燒杯中，于30°C攪拌20 min得均勻混合液，待用；
(2)泡沫材料的制備:往步驟(I)中迅速加入20份交聯(lián)聚丙烯酸鈉(300目)、40份的甲苯二異氰酸酯，計時攪拌，待液體物料發(fā)白后，迅速將液體倒入預(yù)先準(zhǔn)備的模具內(nèi)(300mmX 300mmX 1000mm)，使泡沫充滿模具，靜置30 min，再放到120°C烘箱內(nèi)熟化2 h，冷卻脫模，即制得吸水軟質(zhì)聚氨酯泡沫。
[0024]實(shí)施例四
一種吸水軟質(zhì)聚氨酯泡沫，由以下重量份的各組分組成:
聚環(huán)氧丙烷三元醇50份，聚乙二醇50份，二苯甲烷二異氰酸酯40份，淀粉和丙烯酸鹽的交聯(lián)共聚物(100目)20份，蒸餾水3份，三乙醇胺0.75份，硅油2份。
[0025]其制備工藝為:
(1)組合聚醚的制備:稱取50份聚環(huán)氧丙烷三元醇(5000g/mol)、50份聚乙二醇(10000 g/mol)、蒸餾水3份、三乙醇胺0.75份和2份硅油，一起加入到燒杯中，于65°C攪拌20 min得均勻混合液，待用；
(2)泡沫材料的制備:往步驟(I)中迅速加入20份淀粉和丙烯酸鹽的交聯(lián)共聚物(100目)、40份的二苯甲烷二異氰酸酯，計時攪拌，待液體物料發(fā)白后，迅速將液體倒入預(yù)先準(zhǔn)備的模具內(nèi)(300mmX 300mmX 1000mm),使泡沫充滿模具，靜置30 min，再放到120V烘箱內(nèi)熟化I h，冷卻脫模，即制得吸水軟質(zhì)聚氨酯泡沫。
[0026]實(shí)施例五
一種吸水軟質(zhì)聚氨酯泡沫，由以下重量份的各組分組成:
聚己內(nèi)酯三元醇50份，聚乙二醇50份，二苯甲烷二異氰酸酯40份，纖維素接枝交聯(lián)聚丙烯酸鈉(200目)20份，蒸餾水3份，三乙烯二胺0.75份，硅油2份。
[0027]其制備工藝為:
(I)組合聚醚的制備:稱取50份聚己內(nèi)酯三元醇(4000 g/mol),50份聚乙二醇(5000g/mol)、蒸餾水3份、三乙烯二胺0.75份和2份硅油，一起加入到燒杯中，于60°C攪拌15min得均勻混合液,待用。
[0028](2)泡沫材料的制備:往(I)中迅速加入20份纖維素接枝交聯(lián)聚丙烯酸鈉(200目)、40份的二苯甲烷二異氰酸酯，計時攪拌，待液體物料發(fā)白后，迅速將液體倒入預(yù)先準(zhǔn)備的模具內(nèi)(300mmX300mmX1000mm)，使泡沫充滿模具，靜置30 min，再放到115 °C烘箱內(nèi)熟化2 h，冷卻脫模，即制得吸水軟質(zhì)聚氨酯泡沫。
[0029]比較例1:一種吸水軟質(zhì)聚氨酯泡沫,其制備工藝為:
(1)組合聚醚的制備:稱取40份聚四氫呋喃醚三元醇(3000g/mol)、60份聚乙二醇(3000 g/mol)、蒸餾水2份、二月桂酸二丁基錫0.5份和I份硅油，一起加入到燒杯中，于40°C攪拌5 min得均勻混合液，待用；
(2)泡沫材料的制備:往 (I)中迅速加入30份的甲苯二異氰酸酯，計時攪拌，待液體物料發(fā)白后，迅速將液體倒入預(yù)先準(zhǔn)備的模具內(nèi)(300mmX 300mmX 1000mm),使泡沫充滿模具，靜置10 min，再放到120°C烘箱內(nèi)熟化2 h，冷卻脫模即可。
[0030]比較例2:—種吸水軟質(zhì)聚氨酯泡沫,其制備工藝為:
(1)組合聚醚的制備:稱取40份聚四氫呋喃醚三元醇(3000g/mol)、60份聚乙二醇(5000 g/mol)、蒸餾水2份、二月桂酸二丁基錫0.5份和I份硅油，一起加入到燒杯中，于50°C攪拌10 min得均勻混合液，待用；
(2)泡沫材料的制備:往(I)中迅速加入30份的甲苯二異氰酸酯，計時攪拌，待液體物料發(fā)白后，迅速將液體倒入預(yù)先準(zhǔn)備的模具內(nèi)(300mmX 300mmX 1000mm),使泡沫充滿模具，靜置30 min，再放到115 °C烘箱內(nèi)熟化1.5 h，冷卻脫模即可。
[0031]比較例3:—種吸水軟質(zhì)聚氨酯泡沫,其制備工藝為:
(1)組合聚醚的制備:稱取40份聚四氫呋喃醚三元醇(3000g/mol)、60份聚乙二醇(10000 g/mol)、蒸餾水2份、二月桂酸二丁基錫0.5份和I份硅油，一起加入到燒杯中，于65°C攪拌20 min得均勻混合液，待用；
(2)泡沫材料的制備:往(I)中迅速加入30份的甲苯二異氰酸酯，計時攪拌，待液體物料發(fā)白后，迅速將液體倒入預(yù)先準(zhǔn)備的模具內(nèi)(300mmX300mmX 1000mm)，使泡沫充滿模具，靜置30 min，再放到110°C烘箱內(nèi)熟化I h，冷卻脫模即可。
[0032]主要性能測試方法:
力學(xué)性能測試:依GB6344-1996測試；
密度測試:用分析天平稱量尺寸為300mmX300mmX500mm的干態(tài)泡沫的樣品的質(zhì)量，并精確到0.0Ol g，然后計算出泡沫密度；
吸水率測定:先將尺寸為IOOmmX IOOmmX 50mm的各泡沫樣品放在溫度為100°C的真空干燥箱中烘干6 h，用電子天平準(zhǔn)確稱取各樣品質(zhì)量，然后放入水桶中用水將其淹沒30min，吸足水后取出，用濾紙吸干表面水，稱其質(zhì)量，按下式計算吸水率。
[0033]吸水率=(吸水后的質(zhì)量-吸水前干態(tài)質(zhì)量)/吸水前干態(tài)質(zhì)量
保水性測試:將上述浸過水的樣品，放在與水平角呈一定角度的玻璃板上靜置30 min,然后用濾紙吸去表面水分，稱量其質(zhì)量，計算保水性(吸水材料中被保持的水的質(zhì)量與泡沫材料原始質(zhì)量的比率。)
【權(quán)利要求】
1.一種吸水軟質(zhì)聚氨酯泡沫，其特征在于，由以下重量份的各組分組成:聚合物多元醇40?60份聚乙二醇40?60份二異氰酸酯30?50份吸水性聚合物10?30份發(fā)泡劑2?4份催化劑0.5?I份泡沫穩(wěn)定劑I?3份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的吸水軟質(zhì)聚氨酯泡沫，其特征在于:所述聚合物多元醇為聚環(huán)氧丙烷三元醇、聚四氫呋喃醚三·元醇、聚己內(nèi)酯三元醇中的任意一種，所述聚合物多元醇的摩爾質(zhì)量為3000?5000 g/mol。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的吸水軟質(zhì)聚氨酯泡沫，其特征在于:所述聚乙二醇的摩爾質(zhì)量為 1000 ?10000 g/mol O
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的吸水軟質(zhì)聚氨酯泡沫，其特征在于:所述二異氰酸酯為甲苯二異氰酸酯或二苯甲烷二異氰酸酯。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的吸水軟質(zhì)聚氨酯泡沫，其特征在于:所述吸水性聚合物為交聯(lián)聚丙烯酸鈉、淀粉和丙烯酸鹽的交聯(lián)共聚物、纖維素接枝交聯(lián)聚丙烯酸鈉中的任意一種，所述吸水性聚合物的粒徑為50?300目。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的吸水軟質(zhì)聚氨酯泡沫，其特征在于:所述發(fā)泡劑為蒸餾水。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的吸水軟質(zhì)聚氨酯泡沫，其特征在于:所述催化劑為二月桂酸二丁基錫、三乙烯二胺、三乙醇胺中的任意一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的吸水軟質(zhì)聚氨酯泡沫，其特征在于:所述泡沫穩(wěn)定劑為硅油。
9.一種吸水軟質(zhì)聚氨酯泡沫的制備方法，其特征在于:包括以下步驟: (O組合聚醚的制備:按權(quán)利要求1所述的重量份數(shù)稱取聚合物多元醇、聚乙二醇、發(fā)泡劑、催化劑和泡沫穩(wěn)定劑，在40?65 OC下均勻攪拌5?20 min待用； (2)泡沫材料的制備:往步驟(I)中迅速加入權(quán)利要求1所述重量份的吸水性聚合物和二異氰酸酯，計時攪拌，待液體物料發(fā)白后，迅速將液體倒入預(yù)先準(zhǔn)備的模具內(nèi)，使泡沫充滿模具，靜置10?30 min，再放到110?120°C烘箱內(nèi)熟化I?2 h，冷卻脫模，即制得吸水軟質(zhì)聚氨酯泡沫。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的吸水軟質(zhì)聚氨酯泡沫的制備方法，其特征在于:所述步驟(2)中模具的容積為 300mmX300mmX 1000mm。
【文檔編號】C08G18/42GK103436007SQ201310402935
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年9月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月6日
【發(fā)明者】張連鋒 申請人:泉州源利鞋材有限公司