一种开孔聚氨酯高回弹泡沫组合物及制备泡沫方法技术

本发明专利技术公开了一种开孔聚氨酯高回弹泡沫组合物及制备泡沫方法，开孔聚氨酯高回弹泡沫组合物，包括组合聚醚组分(A组分)和异氰酸酯组分(B组分)，其特征是在异氰酸酯组分(B组分)中添加有机硅改性异氰酸酯预聚体，有机硅改性异氰酸酯预聚体中有机硅部分的质量分数为0.5％～5％，有机硅改性异氰酸酯预聚体中有机硅部分在B组分中的质量分数为0.001％～0.05％。本发明专利技术所述的组合物，有机硅改性异氰酸酯预聚体容易均匀分散到异氰酸酯组分中，且储存6个月不分层；有机硅改性异氰酸酯预聚体的引入不会导致泡沫的力学性能和阻燃性能下降。制备泡沫方法简单。

An open hole polyurethane high resilience foam composition and foam preparation method

The invention discloses a porous polyurethane high resilience foam composition and a foam preparation method, and a porous polyurethane high resilience foam composition, including a combination polyether component (component A) and an isocyanate component (component B), characterized by adding silicone modified isocyanate prepolymer in the isocyanate component (component B) and modifying silicone. The mass fraction of silicone in the prepolymer was 0.5%-5%, and that in the prepolymer was 0.001%-0.05%. According to the composition, the silicone modified isocyanate prepolymer is easy to be uniformly dispersed into the isocyanate component, and is not stratified for 6 months. The introduction of the silicone modified isocyanate prepolymer will not lead to the decrease of the mechanical properties and flame retardancy of the foam. The preparation of foam is simple.

【技术实现步骤摘要】
一种开孔聚氨酯高回弹泡沫组合物及制备泡沫方法
本专利技术属于聚氨酯领域，具体涉及开孔型聚氨酯高回弹泡沫及其制备方法。
技术介绍
开孔性是聚氨酯高回弹泡沫的一项重要评价指标。开孔性差会导致泡沫泡孔封闭，内部气体无法排出。在制备工艺上表现为开模困难、开模时泡沫内部胀裂、脱模困难，并且脱模后泡孔内气体遇冷体积变小，导致泡沫收缩。在泡沫性能方面表现为泡沫表面僵硬和回弹性显著下降。反之，过于开孔则会导致泡沫制备过程泡沫稳定性下降，排气孔处漏气，排气孔处泡沫局部塌泡。目前改善聚氨酯高回弹泡沫开孔性的方法主要是在组合聚醚中引入开孔剂，并在脱模后采用辊压、真空、注射压缩空气等物理方法进一步辅助打开泡孔。专利文献US4929646公开了一种聚醚多元醇型开孔剂，该聚醚多元醇的特征为具有高环氧乙烷(EO)比例，EO比例高达65％-80％。专利文献CN105315448A中开孔剂EO比例为75％-83％。该类开孔剂技术比较成熟，已有商品化的产品，是业内目前普遍使用的开孔剂。但是该类开孔剂的加入会导致泡沫的力学性能和阻燃性能下降(化学推进剂与高分子材料，2016，14(6)：69-71)，并且由于EO单元具有亲水性，当其在聚醚多元醇中大量存在时，会导致聚氨酯(PU)制品的耐水性和湿热稳定性变差(化学推进剂与高分子材料，2017，15(5)：8-19)，此外高回弹泡沫的主体聚醚多元醇为高环氧丙烷(PO)结构，与高EO结构的开孔剂相溶性差，且EO和PO的亲水性不同，导致长时间放置的高回弹组合聚醚会部分分层，上部和下部的组合聚醚水分及开孔剂含量不完全相同，取上部和下部组合聚醚分别发泡，在工艺表现和制品性能方面均有较大差别。专利文献US2007072951公开了一种表面活性剂，其结构为含有羟基的二甲基硅氧烷，且羟基直接连在硅原子上。该表面活性剂能够提供较好的泡沫开孔性。但聚硅氧烷为疏水物质，组合聚醚粘度大且聚硅氧烷加入量非常小，均匀稳定分散较困难。
技术实现思路
本专利技术要解决的第一个技术问题是提供一种开孔聚氨酯高回弹泡沫组合物。该开孔聚氨酯高回弹泡沫组合物，组合聚醚组分(A组分)不含开孔剂。本专利技术要解决的第二个技术问题是提供一种制备开孔聚氨酯高回弹泡沫的方法。为解决第一个技术问题，本专利技术的技术方案是不改变常规聚氨酯高回弹泡沫组合物配方，在异氰酸酯组分(B组分)中添加有机硅改性异氰酸酯预聚体，以改进聚氨酯高回弹泡沫的开孔性。本专利技术提供一种开孔聚氨酯高回弹泡沫组合物，包括组合聚醚组分(A组分)和异氰酸酯组分(B组分)，其特征是在异氰酸酯组分(B组分)中添加有机硅改性异氰酸酯预聚体，所述有机硅改性异氰酸酯预聚体由以下方法制备：(1)将八甲基环四硅氧烷和酸性催化剂加入反应器，然后加入四甲基二氢二硅氧烷，在60～80℃，开环聚合反应4～6h，反应结束，降温，反应产物用碱中和至中性，水洗、过滤、脱除小分子副产物，得到端氢基封端的聚二甲基硅氧烷。可采用旋转蒸发仪脱除小分子副产物，旋蒸温度为100～130℃为宜。(2)将步骤(1)中得到的端氢基聚二甲基硅氧烷与烯丙基胺在H2PtCl6催化下，50～60℃温度下反应3～5h，制得端氨基封端的聚二甲基硅氧烷。所用催化剂H2PtCl6用量一般为两种反应物质量的百万分之10～30。(3)对步骤(2)中得到的产物进行脱水处理，然后再与过量异氰酸酯在75～85℃下反应1.5～3h，生成有机硅改性异氰酸酯预聚体。有机硅改性异氰酸酯预聚体中有机硅部分的质量分数优选为0.5％～5％。所述有机硅改性异氰酸酯预聚体中有机硅部分在B组分中的质量分数优选为0.001％～0.05％，进一步优选为0.005％～0.02％。步骤(1)所述酸性催化剂优选为浓盐酸、浓硫酸、三氟甲磺酸或酸性阳离子交换树脂等中的一种及其组合，进一步优选为浓硫酸。酸性催化剂用量一般为八甲基环四硅氧烷质量的1％～3％。酸性催化剂加入体系后最好先混合反应30～40min，然后再加入四甲基二氢二硅氧烷进行封端反应。作为本专利技术的优选方案，步骤(1)中设计的端氢基封端的聚二甲基硅氧烷的数均分子量为500～5000，优选为800～3000。步骤(3)中所述的异氰酸酯可为甲苯二异氰酸酯(TDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、碳化二亚胺改性MDI、聚合MDI、聚醚改性MDI、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、苯二亚甲基二异氰酸酯(XDI)或甲基环己基二异氰酸酯(HTDI)等中的至少一种。进一步优选为TDI。本专利技术所述有机硅改性异氰酸酯预聚体添加于异氰酸酯组分中，能够有效改善聚氨酯高回弹泡沫的开孔性。本专利技术的先进性在于有效改善聚氨酯高回弹泡沫的开孔性的前提下具有以下优点：(1)有机硅改性异氰酸酯预聚体容易均匀分散到异氰酸酯组分中，且储存6个月不分层；(2)有机硅改性异氰酸酯预聚体的引入不会导致泡沫的力学性能和阻燃性能下降。本专利技术进一步提供一种开孔聚氨酯高回弹泡沫组合物具体配方，原料由A、B两组分组成，按质量份计包括：A组分(组合聚醚组分)：聚醚多元醇50～100份，聚合物多元醇0～50份；催化剂0.2～5份；发泡剂1～5份；泡沫稳定剂0.2～3；交联剂0.2～6份。B组分(异氰酸酯组分)：多异氰酸酯和有机硅改性异氰酸酯预聚体。其中多异氰酸酯包括TDI、MDI、聚合MDI或改性MDI等及其混合物。其中有机硅改性异氰酸酯预聚体中有机硅部分在B组分中的质量分数为优选为0.001％～0.05％，进一步优选为0.005％～0.02％。A/B质量比为100∶30～100∶80。优选的聚醚多元醇官能度为3，相对分子质量为4500～8000，端羟基中伯羟基含量大于70％。所述聚合物多元醇优选聚醚多元醇与苯乙烯丙烯腈的接枝共聚物。所述催化剂优选叔胺类；所述发泡剂优选去离子水；所述泡沫稳定剂优选聚硅氧烷聚醚共聚物；所述交联剂优选醇胺类化合物。本专利技术配方合理，制备聚氨酯高回弹泡沫的原料A、B组分均有良好的储存稳定性。本专利技术所制备的聚氨酯高回弹泡沫具有良好的开孔性，与现有技术普遍使用高EO聚醚多元醇作为开孔剂制备的高回弹泡沫相比，具有更好的力学性能和阻燃性能。为解决第二个技术问题，本专利技术提供一种制备开孔聚氨酯高回弹泡沫的方法，包括以下步骤：(1)将聚醚多元醇、聚合物多元醇、催化剂、发泡剂、泡沫稳定剂及交联剂按计量混合并分散均匀得A组分，多异氰酸酯与有机硅改性异氰酸酯预聚体按计量混合并分散均匀为B组分；(2)将A组分和B组分按100∶30～100∶80的质量比充分混合均匀并注入模温为40～80℃的模具中，熟化2～10min即得开孔聚氨酯高回弹泡沫。具体实施方式以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。有机硅改性异氰酸酯预聚体的制备：实施例1(1)称取100g八甲基环四硅氧烷到带有温度计和冷凝回流装置的三口烧瓶中，升温至60℃，加入3.0g浓硫酸，搅拌反应30min，再加入12.1g四甲基二氢二硅氧烷，在60℃下搅拌反应5h，反应结束，降温至室温，用碳酸氢钠中和反应液至中性，水洗，过滤，用旋转蒸发仪在130℃下旋蒸除去小分子副产物，旋蒸4h，减压过滤，制得数均分子量为1200的端氢基封端的聚二甲基硅氧烷。(2)称取50g步骤(1)得到的端氢基封端的聚二甲基硅氧烷和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种开孔聚氨酯高回弹泡沫组合物，包括组合聚醚组分(A组分)和异氰酸酯组分(B组分)，其特征是在异氰酸酯组分(B组分)中添加有机硅改性异氰酸酯预聚体，所述有机硅改性异氰酸酯预聚体由以下方法制备：(1)将八甲基环四硅氧烷和酸性催化剂加入反应器，然后加入四甲基二氢二硅氧烷，在60～80℃，开环聚合反应4～6h，反应结束，降温，反应产物用碱中和至中性，水洗、过滤、脱除小分子副产物，得到端氢基封端的聚二甲基硅氧烷；(2)将步骤(1)中得到的端氢基聚二甲基硅氧烷与烯丙基胺在H2PtCl6催化下，50～60℃温度下反应3～5h，制得端氨基封端的聚二甲基硅氧烷；(3)对步骤(2)中得到的产物进行脱水处理，然后再与过量异氰酸酯在75～85℃下反应1.5～3h，生成有机硅改性异氰酸酯预聚体。

【技术特征摘要】
1.一种开孔聚氨酯高回弹泡沫组合物，包括组合聚醚组分(A组分)和异氰酸酯组分(B组分)，其特征是在异氰酸酯组分(B组分)中添加有机硅改性异氰酸酯预聚体，所述有机硅改性异氰酸酯预聚体由以下方法制备：(1)将八甲基环四硅氧烷和酸性催化剂加入反应器，然后加入四甲基二氢二硅氧烷，在60～80℃，开环聚合反应4～6h，反应结束，降温，反应产物用碱中和至中性，水洗、过滤、脱除小分子副产物，得到端氢基封端的聚二甲基硅氧烷；(2)将步骤(1)中得到的端氢基聚二甲基硅氧烷与烯丙基胺在H2PtCl6催化下，50～60℃温度下反应3～5h，制得端氨基封端的聚二甲基硅氧烷；(3)对步骤(2)中得到的产物进行脱水处理，然后再与过量异氰酸酯在75～85℃下反应1.5～3h，生成有机硅改性异氰酸酯预聚体。2.根据权利要求1所述的开孔聚氨酯高回弹泡沫组合物，有机硅改性异氰酸酯预聚体中有机硅部分的质量分数为0.5％～5％。3.根据权利要求1所述的开孔聚氨酯高回弹泡沫组合物，所述有机硅改性异氰酸酯预聚体中有机硅部分在B组分中的质量分数为0.001％～0.05％。4.根据权利要求1所述的开孔聚氨酯高回弹泡沫组合物，步骤(1)所述酸性催化剂为浓盐酸、浓硫酸、三氟甲磺酸或酸性阳离子交换树脂中的一种及其组合；酸性催化剂用量为八甲基环四硅氧烷质量的1％～3％。5.根据权利要求1所述的开孔聚氨酯高回弹泡沫组合物，其特征是酸性催化剂加入体系后先混合反应30～40min，再加入四甲基二氢二硅氧烷进行封端反应。6.根据权利要求1所述的开孔聚氨酯高回弹泡沫组合物，其特征是端氢基封端的聚二甲基硅氧烷的数均分子量为500～5000。7.根据权利要求1所述的开孔聚氨酯高回弹泡沫组合物，步骤(...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵修文，赵卫鸣，张利国，李博，张涛，张莉，
申请(专利权)人：黎明化工研究设计院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：河南,41