一种低气味环保聚氨酯软泡材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种低气味环保聚氨酯软泡材料及其制备方法和应用。本发明专利技术通过采用低气味的催化剂组合、低挥发的硅油以及气体捕捉物等组分，配合低气味的聚醚多元醇和聚合物多元醇等，制备的聚氨酯软泡材料在降低气味和TVOC方面有明显的效果。本发明专利技术提供的组合料块状发泡工艺和模塑发泡工艺中，具有工艺稳定、熟化快速、生产过程气味低、环保等特点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于聚氨酯软泡
，具体涉及一种低气味环保聚氨酯软泡材料及其制备方法和应用。
技术介绍
聚氨酯软质泡沫由于其特殊的开孔结构，使其具有密度低、弹性回复好、吸音、透气、保温等性能，主要用途包括家具垫材、床垫、交通工具座椅坐垫等垫材，还包括工业和民用上，也将其作为过滤材料、防震材料、装饰材料、隔音材料、包装材料及隔热材料等使用。TVOC是挥发性有机化合物的英文简称，世界卫生组织(WHO，1989)对总挥发性有机化合物(TVOC)的定义为，熔点低于室温而沸点在50～260℃之间的挥发性有机化合物的总称。这些挥发性有机化合物包括甲醛、氨、乙二醇、酯类等物质。当房间里TVOC达到一定浓度时，会引起头痛、恶心、呕吐、乏力等症状，严重时甚至引发抽搐、昏迷，伤害肝脏、肾脏、大脑和神经系统，造成记忆力减退等严重后果。随着人们对环保的关注度越来越高，聚氨酯软泡释放的气味和TVOC含量也变得被更加严格限制。聚氨酯软泡的TVOC主要成分包括烃类、卤代烃、氧烃和氮烃，例如苯系物、醛类物质、有机氯化物、氟里昂系列、有机酮、胺、醇、醚、酯、酸和石油烃化合物等。现有聚氨酯软泡所用的主要原料包括异氰酸酯、聚醚多元醇、泡沫起发催化剂、泡沫凝胶催化剂、硅油等，其中的催化剂特别是一些传统的胺类催化剂，在发泡过程中会释放出大量气味挥发物，无法满足人们的高环保性、低气味、低散发和TVOC的要求。李健等研究人员通过选用低不饱和度、高活性的聚醚配合其他原料，制备了环保型的低密度泡沫，但是仍然选用传统的胺类催化剂，并不能真正的满足环保的需求；中国公开专利CN104558492A中公开了一种低气味高阻燃的车用聚氨酯内饰泡沫，主要通过添加反应型阻燃剂来降低气味，但是传统催化剂产生的气味和VOC并未得到改善；中国公开专利CN101280518A中公开了低VOC含量聚氨酯泡沫的制备方法，虽然一定程度上能够降低泡沫的气味，但是工艺相对变得复杂。目前还没有较为有效的方法能够在保证聚氨酯软泡性能和加工成型工艺不受影响的前提下，同时可以显著的降低聚氨酯软泡的气味和TVOC,使其尽可能的满足环保的要求。如何降低聚氨酯软泡气味和VOC的问题是现今乃至未来重点研究的方向。
技术实现思路
本专利技术的目的是制备一种低气味环保的聚氨酯软泡材料，通过合理的配方设计并在配方中使用气体捕捉物，制备的聚氨酯软泡材料在降低气味和TVOC方面有明显的效果。本专利技术的另外一个目的是提供一种制备该低气味环保的聚氨酯软泡材料的方法，该方法工艺稳定、熟化快速、生产过程气味低、环保，适用于块状发泡工艺和模塑发泡工艺。本专利技术的再一目的是提供该低气味环保的聚氨酯软泡材料在家具垫材、床垫、交通工具座椅坐垫等等方面的用途。为实现以上专利技术目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种低气味环保聚氨酯软泡材料，包括以下组分制备而成：本专利技术所述的聚醚多元醇是由甘油和/或三羟甲基丙烷为起始剂，环氧乙烷、环氧丙烷开环聚合而成的低气味聚醚多元醇。所述聚醚多元醇的不饱和度小于0.05mol/kg，数均分子量在3000～6000，分布小于1.05；本专利技术中所述聚醚多元醇的数均分子量为3000～6000，其中环氧乙烷含量在聚醚多元醇质量中的占比为5～30wt％，基于聚醚多元醇的总质量。本专利技术所述的聚醚多元醇包括但不限于万华化学集团股份有限公司的F3135、高桥石化的GEP-330N、可利亚的FA-703、山东蓝星东大化工有限责任公司的EP-330NY、DOW的3010、淄博巨峰乳化剂厂的EP-553、万华化学公司集团股份有限公司的F3156、蓝星东大公司的DEP-5631D、壳牌的PPG-5623和高桥石化的GEP-560s等中的一种或多种，优选万华化学公司集团股份公司的F3156或F3135。本专利技术所述的聚合物多元醇是由苯乙烯、丙烯腈和基础聚醚多元醇的混合物在自由基引发剂存在下进行接枝聚合制备的低气味且低残留单体的聚合物多元醇。其中，所述基础聚醚多元醇的数均分子量在2000-5000，环氧乙烷占比5～20wt％，基于聚醚多元醇的总质量。本专利技术中，聚合物多元醇，固体含量为10～50wt％，残留的苯乙烯含量小于10ppm，残留的丙烯腈含量小于10ppm。本专利技术中所述聚合物多元醇主要包括万华化学公司集团股份公司的POP2140、万华化学公司集团股份公司POP2045、高桥石化的GPOP-H45Y、高桥石化的GPOP-2045和可利亚的KE880S等中的一种或多种，优选万华化学公司集团股份有限公司的POP2140或POP2045。本专利技术所述的开孔剂为氧化丙烯-氧化乙烯共聚醚和/或氧化烯烃-硅氧烷共聚物，优选氧化丙烯-氧化乙烯共聚醚，所述氧化丙烯-氧化乙烯共聚醚是由环氧乙烷进行封端的聚氧化丙烯多元醇，伯羟基含量在60-80wt％，数均分子量在2000-4000，更优选的开孔剂包括但不限于高桥的GK-350D、韩国SK公司的TA-350和山东隆华化工集团的LEP-642中的一种或多种。本专利技术所述的催化剂组合物为低气味的催化剂组合，采用含有活泼氢基团，且能够与异氰酸酯中的NCO基团反应的催化剂组合，从而规避小分子胺类物质的挥发。优选的催化剂组合物Airproducts公司的NE300、NE317、NE1070、NE1082、Hunstman公司的ZF-10、ZR-50、Z-131、DPA，二甲氨基乙氧基乙醇、三(二甲氨丙基)胺、四甲基二丙烯三胺、改性二甲基环己胺和酸封闭三乙烯二胺中的两种以上的组合，优选质量比为ZF-10：NE1082＝1:3-1:8的催化剂组合，更优选质量比为ZF-10：NE1082＝1:4-1:7的催化剂组合。Airproducts公司的NE300是一支零散发的发泡型催化剂；NE317是一支零散发延迟的发泡催化剂；NE1070、NE1082是两支不同活性的凝胶催化剂；ZF-10为三甲基羟乙基双氨乙基醚，高效反应型发泡催化剂，具有低散发性；ZR-50为双(二甲氨基丙基)异丙醇胺，反应型凝胶催化剂，低散发性；Z-131和DPA均为低气味，反应型凝胶催化剂；本专利技术采用的催化剂组合与传统的发泡剂组合(例如发泡型催化剂A1双(二甲氨基乙基)醚和凝胶型催化剂A33三乙烯二胺、辛酸亚锡)相比，本专利技术的催化剂组合为低气味、反应型、不易挥发的催化剂体系，催化剂中可反应基团在发泡过程中接枝在聚氨酯分子链上，从而在泡沫熟化过程催化剂中胺类物质不会释放出来，使用过程中也不会产生小分子物质的毒性释放问题，满足低气味、环保的要求，而且新的催化剂体系使得发泡反应较为温和，能够较为明显的改善泡沫的流动性，减少泡沫制品的缺陷发生率，同时提高生产效率。本专利技术中，所述交联剂为二官能团或三官能团具有活泼氢基团的醇和/或醇胺,包括但不限于二乙醇胺、三乙醇胺、三羟甲基丙烷、一缩二丙二醇和1,4-丁二醇中的一种或多种。本专利技术所述的硅油主要为低挥发、低气味的环保型表面活性剂，B8773LF2，具有非常宽的加工宽度，在密室测试中具有超低的雾化值，适用于各种体系；OSIC的UF-5880具有极低的VOC，同时有极佳的工艺操作宽容度，适用于不同种类的发泡工艺，UF-5366适用于高回弹模塑和块泡海绵的低VOC硅油，对TDI和TDI/MDI混合体系，都有很本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低气味环保聚氨酯软泡材料，包括以下组分制备而成：

【技术特征摘要】
1.一种低气味环保聚氨酯软泡材料，包括以下组分制备而成：2.根据权利要求1所述的低气味环保聚氨酯软泡材料，其特征在于：所述的气体捕捉物包括纳米级多孔的物理吸附物质和带有多胺基结构的化学吸收物质；所述化学吸收物质结构式为：式中R1为C3-C10的直链或支链烷基或烷氧基，优选C5-C8的直链或支链烷基或烷氧基；R2为H或者C1-C5的直链或支链烷基，优选H或CH3；n为5-20的整数，优选12-18的整数；所述化学吸收物质优选Huntsman的FM-505和/或AirProduct的XFAE18002；优选地，所述物理吸附物质包括活性炭、白炭黑、活化硅胶和氧化铝中的一种或多种；优选的气体捕捉物为白炭黑和FM505，更优选的是质量比为10:1～20:1的白炭黑和FM505。3.根据权利要求1或2所述的低气味环保聚氨酯软泡材料，其特征在于：所述催化剂组合物为Airproducts公司的Hunstman公司的二甲氨基乙氧基乙醇、三(二甲氨丙基)胺、四甲基二丙烯三胺、改性二甲基环己胺和酸封闭三乙烯二胺中的两种以上的组合，优选质量比为的催化剂组合物，更优选质量比为的催化剂组合物。4.根据权利要求1-3中任一项所述的低气味环保聚氨酯软泡材料，其特征在于：基于聚合物多元醇的总重量，所述聚合物多元醇的固体含量为10～50wt％，所述聚合物多元醇中苯乙烯含量小于10ppm，丙烯腈含量小于10ppm；优选的聚合物多元醇包括万华化学公司集团股份公司的高桥石化的GPOP-H45Y、高桥石化的GPOP-2045和可利亚的KE880S中的一种或多种，优选万华化学公司集团股份有限公司的或5.根据权利要求1-4中任一项所述的低气味环保聚氨酯软泡材料，其特征在于：所述聚醚多元醇的不饱和度小于0.05mol/kg，数均分子量在3000～6000，分子量分布小于1.05；优选地，所述的聚醚多元醇包括万华化学集团股份有限公司的高桥石化的GEP-330N、可利亚的山东蓝星东大化工有限责任公司的EP-330NY、DOW的淄博巨峰乳化剂厂的EP-553、万华化学公司集团股份有限公司...

【专利技术属性】
技术研发人员：张红，齐旺顺，顾永江，胡兵波，华卫琦，高博，
申请(专利权)人：万华化学集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37