一种床垫用聚氨酯记忆泡沫材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种床垫用聚氨酯记忆泡沫材料及其制备方法。所述聚氨酯记忆泡沫材料包括如下质量份数的原料组分：40‑60份二异氰酸酯、90‑110份聚多元醇、10‑15份扩链剂、5‑10份碳纤维、1.5‑3份发泡剂、1‑2份匀泡剂、0.5‑1份开孔剂和0.3‑1份催化剂；其中，聚多元醇包括数均分子量分别为800‑1500的低分子量聚多元醇、3000‑5000的中分子量聚多元醇和8000‑12000的高分子量聚多元醇。所述聚氨酯记忆泡沫材料是通过一步法聚合发泡，最后熟化的方法制备得到。本发明专利技术提供的聚氨酯记忆泡沫材料强度较高，具有与人体温接近的玻璃化转变温度，且形状回复率高，特别适用于床垫材料。

【技术实现步骤摘要】
一种床垫用聚氨酯记忆泡沫材料及其制备方法
本专利技术属于形状记忆聚氨酯材料
，具体涉及一种床垫用聚氨酯记忆泡沫材料及其制备方法。
技术介绍
形状记忆聚合物一般指具有初始形状的制品在一定条件下改变其初始形状并固定后，经外界条件(如热、电、光、化学感应等)的刺激又可恢复其初始形状的聚合物材料。按其回复原理可分为热致型形状记忆聚合物、电致型形状记忆聚合物、光致型形状记忆聚合物、化学感应型形状记忆聚合物等。形状记忆聚合物作为一类极其重要的形状记忆材料在航天航空、生物医学、电力电子、包装、智能控制系统等领域具有广泛的应用。其中，形状记忆聚合物泡沫作为一类新开发的形状记忆聚合物材料，特别是在近些年来已取得了显著的进展。形状记忆聚氨酯泡沫材料(聚氨酯记忆泡沫材料)是在形状记忆聚氨酯树脂的研究基础上，制得的具有形状记忆功能的泡沫结构材料。泡沫材料大大提高了形状记忆聚氨酯树脂的比模量及记忆性能，无论从形状恢复程度、形状恢复速率和形状恢复力上，形状记忆泡沫材料都表现出了比普通形状记忆树脂更好的性能。自日本率先研制出第一款形状记忆聚氨酯泡沫材料之后的数十年中，形状记忆聚氨酯泡沫材料普遍采用异氰酸酯、多元醇、催化剂、水和泡沫稳定剂混合发泡的方式合成制得。虽然不同聚氨酯记忆泡沫材料的制备原料均类似，但是不同用途的聚氨酯记忆泡沫材料往往对其性质有不同要求。聚氨酯记忆泡沫材料的特殊性质与其相分离程度、玻璃化转变温度、异氰酸酯指数、软段的分子量等因素密切相关，因此需要进行严格控制才能满足实际需要。针对床垫用聚氨酯记忆泡沫材料，由于其需要承受人体的重量，因此需要具有更高的强度；具有与人体温接近的玻璃化转变温度，使其在使用温度下既能发生粘性形变，又能发生弹性形变，在撤去外力后具有较高的恢复能力；此外，由于其与人体接触，因此还需要具有细腻湿润的触感，提高人体舒适度。而现有的聚氨酯记忆泡沫材料往往难以同时满足上述需求，因此亟待开发一种新的聚氨酯记忆泡沫材料，以满足床垫用品的要求。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种床垫用聚氨酯记忆泡沫材料及其制备方法。该聚氨酯记忆泡沫材料强度较高，能够支撑人体重量，具有与人体温接近的玻璃化转变温度，形状回复率高，特别适用于床垫材料。为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：一方面，本专利技术提供一种床垫用聚氨酯记忆泡沫材料，包括如下质量份数的原料组分：40-60份(例如40份、42份、43份、45份、46份、48份、50份、52份、53份、55份、56份、58份或60份等)二异氰酸酯、90-110份(例如90份、92份、93份、95份、96份、98份、100份、102份、103份、105份、106份、108份或110份等)聚多元醇、10-15份(例如10份、11份、12份、13份、14份或15份等)扩链剂、20-30份(例如20份、21份、22份、23份、24份、25份、26份、27份、28份、29份或30份等)碳纤维、1.5-3份(例如1.5份、1.6份、1.8份、2份、2.2份、2.3份、2.5份、2.6份、2.8份或3份等)发泡剂、1-2份(例如1份、1.2份、1.3份、1.5份、1.6份、1.8份或2份等)匀泡剂、0.5-1份(例如0.5份、0.6份、0.7份、0.8份、0.9份或1份等)开孔剂和0.3-1份(例如0.3份、0.4份、0.5份、0.6份、0.7份、0.8份、0.9份或1份等)催化剂；所述聚多元醇包括数均分子量分别为800-1500(例如800、900、1000、1100、1200、1300、1400或1500等)的低分子量聚多元醇、3000-5000(例如3000、3200、3300、3500、3600、3800、4000、4200、4300、4500、4600、4800或5000等)的中分子量聚多元醇和8000-12000(例如8000、8500、9000、9500、10000、11000或12000等)的高分子量聚多元醇。聚氨酯记忆泡沫材料通常需要使用专用的聚多元醇材料才能制得。本专利技术中高分子量的聚多元醇提供橡胶态的弹性和形状恢复能力，低分子量的聚多元醇提供玻璃态的强度和刚性，中分子量的聚多元醇兼具二者的性质，采用高、中、低三种不同分子量的聚多元醇相互配合，使聚氨酯记忆泡沫材料具有单一且较宽的玻璃化转变温度(Tg)峰(动态粘弹谱图)，且玻璃化转变温度与人体温接近，在使用温度下表现出粘性形变和弹性形变的双重特性。另外，本专利技术通过采用碳纤维对聚氨酯记忆泡沫材料进行填充改性，在不明显改变表观密度的情况下提高了其抗压强度，且碳纤维也具有提高玻璃化转变温度的作用。作为本专利技术的优选技术方案，所述二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯(TDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)或碳化二亚胺改性的二苯基甲烷二异氰酸酯。碳化二亚胺改性的二异氰酸酯不仅方便使用，而且还可改善聚氨酯制品的耐水解性和阻燃性，适用于制备聚氨酯泡沫材料。作为本专利技术的优选技术方案，所述低分子量聚多元醇为聚氧化丙烯多元醇。优选地，所述中分子量聚多元醇为聚己内酯多元醇。优选地，所述高分子量聚多元醇为聚氧化乙烯多元醇。作为本专利技术的优选技术方案，所述聚多元醇由20-30wt％(例如20wt％、21wt％、22wt％、23wt％、24wt％、25wt％、26wt％、27wt％、28wt％、29wt％或30wt％等)的数均分子量为800-1500的聚氧化丙烯多元醇、40-60wt％(例如40wt％、42wt％、43wt％、45wt％、46wt％、48wt％、50wt％、52wt％、53wt％、55wt％、56wt％、58wt％或60wt％等)的数均分子量为3000-5000的聚己内酯多元醇和20-30wt％(例如20wt％、21wt％、22wt％、23wt％、24wt％、25wt％、26wt％、27wt％、28wt％、29wt％或30wt％等)的数均分子量为8000-12000的聚氧化乙烯多元醇组成。聚氧化丙烯多元醇具有较低的表面张力，便于聚氨酯记忆泡沫材料形成开孔，但手感粗糙；聚己内酯多元醇具有较高的强度和玻璃化转变温度；聚氧化乙烯多元醇手感细腻湿润，但容易形成闭孔。本专利技术采用上述三种不同分子量的聚多元醇在特定的比例下配合，有助于改善聚氨酯记忆泡沫材料的手感，提高玻璃化转变温度，进一步改善其恢复能力。优选地，所述聚多元醇的平均官能度为2.5-4；例如可以是2.5、2.6、2.7、2.8、2.9、3、3.2、3.3、3.5、3.8或4等。聚氨酯泡沫材料需要形成交联才能具有足够的强度，表现出橡胶的弹性。但交联度过高容易使材料变硬，丧失柔软的触感；交联度过低则材料强度不足，变形后恢复能力较差。因此，本专利技术中聚多元醇的平均官能度优选为2.5-4。作为本专利技术的优选技术方案，所述扩链剂选自乙二醇、1,3-丙二醇或1,4-丁二醇中的一种或至少两种的组合；所述组合典型但非限制性实例有乙二醇与1,3-丙二醇的组合、乙二醇与1,4-丁二醇的组合、1,3-丙二醇与1,4-丁二醇的组合等。优选地，所述碳纤维的长径比为20-50:1；例如可以是20:1、22:1、25:1、28:1、30:1、32:1、35:1、38:1、40:1、42:1、45本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种床垫用聚氨酯记忆泡沫材料，其特征在于，所述聚氨酯记忆泡沫材料包括如下质量份数的原料组分：40‑60份二异氰酸酯、90‑110份聚多元醇、10‑15份扩链剂、20‑30份碳纤维、1.5‑3份发泡剂、1‑2份匀泡剂、0.5‑1份开孔剂和0.3‑1份催化剂；所述聚多元醇包括数均分子量分别为800‑1500的低分子量聚多元醇、3000‑5000的中分子量聚多元醇和8000‑12000的高分子量聚多元醇。

【技术特征摘要】
1.一种床垫用聚氨酯记忆泡沫材料，其特征在于，所述聚氨酯记忆泡沫材料包括如下质量份数的原料组分：40-60份二异氰酸酯、90-110份聚多元醇、10-15份扩链剂、20-30份碳纤维、1.5-3份发泡剂、1-2份匀泡剂、0.5-1份开孔剂和0.3-1份催化剂；所述聚多元醇包括数均分子量分别为800-1500的低分子量聚多元醇、3000-5000的中分子量聚多元醇和8000-12000的高分子量聚多元醇。2.根据权利要求1所述的聚氨酯记忆泡沫材料，其特征在于，所述二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯或碳化二亚胺改性的二苯基甲烷二异氰酸酯。3.根据权利要求1或2所述的聚氨酯记忆泡沫材料，其特征在于，所述低分子量聚多元醇为聚氧化丙烯多元醇；优选地，所述中分子量聚多元醇为聚己内酯多元醇；优选地，所述高分子量聚多元醇为聚氧化乙烯多元醇。4.根据权利要求1-3任一项所述的聚氨酯记忆泡沫材料，其特征在于，所述聚多元醇由20-30wt％的数均分子量为800-1500的聚氧化丙烯多元醇、40-60wt％的数均分子量为3000-5000的聚己内酯多元醇和20-30wt％的数均分子量为8000-12000的聚氧化乙烯多元醇组成；优选地，所述聚多元醇的平均官能度为2.5-4。5.根据权利要求1-4任一项所述的聚氨酯记忆泡沫材料，其特征在于，所述扩链剂选自乙二醇、1,3-丙二醇或1,4-丁二醇中的一种或至少两种的组合；优选地，所述碳纤维的长径比为20-50:1。6.根据权利要求1-5任一项所述的聚氨酯记忆泡沫材料，其特征在于，所述发泡剂为水；优选地，所述匀泡剂为聚醚改...

【专利技术属性】
技术研发人员：王一良，杨博，何建雄，
申请(专利权)人：东莞市雄林新材料科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44