[发明专利]低密度粘弹性聚氨酯泡沫的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种粘弹性聚氨酯泡沫的制备方法，具体地说是一种低密度粘弹性聚氨酯泡沫的制备方法。

背景技术

粘弹性聚氨酯泡沫，又称慢回弹泡沫，主要用于枕头和床垫，中国每年生产的粘弹性泡沫约在5万吨以上，95％以上均出口至欧美，虽然目前国内需求市场规模较小，但潜力巨大，预计未来几年将以15％以上的速度继续增长。

粘弹性泡沫在压缩循环过程中表现出慢回复性，并由此具有高滞后性，通常还具有低的球回弹值。这些性能多是由发泡的聚合物的本身结构所造成的，一种方法是通过对组分的选择，使泡沫玻璃化温度控制在室温附近，另一种方法可以通过控制泡孔结构来限制气流进出泡沫的速度。

传统控制玻璃化温度的工艺路线是将低羟值聚醚和高羟值聚醚混合使用，，但这种方法降低了生产工艺宽容度，通常异氰酸酯指数范围为0.6～0.7，无法在更宽的异氰酸酯指数范围内制备泡沫，尤其在指数稍高时常出现闭孔缺陷，影响泡沫外观，同时较低的指数可导致泡沫永久形变性能降低。

另一种设定粘弹性性能的方式是添加增塑剂，美国公开专利US6,790,871B1披露了通过添加氯化石蜡类的增塑剂来获得慢回弹效果，使得玻璃化温度不高于0℃，但类似增塑剂可能有因迁移引起污染以及毒性和气味问题。

还有一种提供粘弹性能的方式是添加一元醇。例如美国公开专利US6,391,935中采用了15～70份羟值小于56mgKOH/g的一元醇；WO2010009205采用1～20份的一元醇或一元醇混合物；WO200714472采用了5～35份摩尔质量74～800的一元醇。上述专利均以TDI作为异氰酸酯组分。

近年来为克服传统慢回弹工艺中的闭孔问题，在配方中大量使用高EO聚醚的技术非常普遍，其优点是令泡沫较为开孔，操作宽容度提高。

在这种方法中，高EO聚醚的使用比例通常小于70％，分子量小于3000，如公开专利US 7,022,746B2。

CN02808995.2中高EO聚醚必须配合其他活性较高的以PO为主的聚醚，但未披露如何使用高EO聚醚获得具有优良耐疲劳性能的方法。

公开专利US 7,238,730B2在使用高EO聚醚的基础上必须添加基于100份聚醚量5以上重量份的主链上有2～8个碳原子的扩链剂，使泡沫存在的玻璃化转变温度处于15～30℃，该专利均未披露如何使用高EO聚醚获得具有优良耐疲劳性能的方法。公开专利US20050038133A1也使用了大量扩链剂，并使泡沫呈现出两个玻璃化转变温度，分别位于-60～-40℃和15～70℃，但上述两个专利均未公开具有低气味的泡沫。

同时，由于生产成本逐年增加，低密度产品(低于60kg/m³)越来越受到生产厂家的青睐。目前中国比较流行的一种生产低密度模塑慢回弹泡沫工艺，是通过水结合物理发泡剂共同作用降低密度，这种方法一方面可避免因为水多带来的泡沫低温过硬问题，另一方面通过控制泡沫的开孔性来控制气流速度，使泡沫具有慢回弹的效果。而这种方式中所用到的如HCFC-141b或二氯甲烷等物理发泡剂都属于非环保产品，对人体和环境都有较大危害。

另外，为了降低密度，部分厂家还会大量使用剧毒品TDI，使得生产商不得不经过各种繁琐的购买及使用手续，同时TDI也给操作工人的健康带来极大威胁。

因此，在实际生产中存在对更环保、更轻量产品的需求，同时产品应具备低气味、低压缩永久形变、耐疲劳等优良性能，以满足慢回弹产品用于各种领域的需求。

发明内容

本发明目的在于提供了一种低密度粘弹性聚氨酯泡沫的制备方法。在大幅降低泡沫密度的前提下，可保持较好的粘弹性能，并可获得较低的泡沫气味良好的耐疲劳性等物理性能。

为达到以上目的，本发明的技术方案如下：

本发明通过使用包含以下组分的反应体系，获得了能满足上述需求的粘弹性低密度泡沫：

(a)基本不含甲苯二异氰酸酯的有机单体多异氰酸酯组合物，其具有2到2.4的异氰酸酯基团的数均官能度和20～34wt％的NCO含量；

(b)异氰酸酯反应活性组分，包括：

(bi)水，用量为相对于100份混合聚醚(bii+biii+biv)重量的2～5％；

(bii)环氧丙烷(EO)-环氧乙烷(PO)共聚多元醇或其结合物，其中氧亚乙基单元含量不低于70wt％，平均官能度为2～4，平均羟值为20～200mgKOH/g，其用量为相对于100份混合聚醚的重量的70～95％；