一种聚氨酯海绵的制备方法技术

本发明专利技术开发了一种聚氨酯海绵的制备方法，不利用传统的发泡工艺，而是通过将一液型湿气固化型聚氨酯树脂、易水溶性无机盐、淀粉、有机硅微球、HLB值为4‑15的非离子表面活性剂、溶剂密炼、挤出机通过模具挤出，再放入清水中溶出氯化钙(无机盐)、淀粉后得到聚氨酯海绵。相比于传统方法制备得到的聚氨酯海绵，能够提升聚氨酯海绵的了软弹性、吸水性，能够吸水后达到自身2.5倍‑4.5倍重量后不会变形，不掉渣，而且海绵表面具有消光(绒感)的视觉。

A preparation method of polyurethane sponge

【技术实现步骤摘要】
一种聚氨酯海绵的制备方法
本专利技术涉及高分子材料
，特别是涉及一种聚氨酯海绵的制备方法。
技术介绍
聚氨酯海绵(或聚氨酯泡沫)由于其独特的分子结构，具有较高的舒适性能，当受到一定压力时，聚氨酯回弹泡沫会随着压力而改变形状，使压力平均分布，减少局部受力点，压力释去后，其形状又缓慢恢复到原状。并且，聚氨酯海绵具有吸收液体、贮存液体、使液/气体通过、吸收声音、分选除去固体、吸收冲击等功能。因此，聚氨酯海绵由于其优异的舒适性能，已被广泛应用于家居用品、汽车、鞋材、医疗器械、化妆品等领域。一般的，聚氨酯海绵的制备方法主要是化学发泡法、物理发泡法。其中，化学发泡法是主流。在化学发泡法中，由于因化学反应产生的气体而生成气孔，首先很难控制孔径及孔径的分布。由于化学发泡法的机理是在海绵内部产生化学反应而生成气体，气体聚集扩充后将聚氨酯树脂冲破，气孔相连，形成孔道。但是，化学发泡法由于发泡剂的分布及用量、发泡的速度差异，会导致海绵内的气孔大小、形状差别很大、分布不均匀。具体的，其海绵中的孔道分布结构的缺陷是：1.孔道的直径有大有小，不仅导致外观不美观，而且如孔道直径太大，吸水性能差，很难达到瞬时吸水。主要的改进是通过配方的调节(提升表面活性剂的用量)、发泡调节的调整来改善的，但是改善有限。2.孔道的内部可能会有较大的球形洞，这些球形洞不仅会破坏毛细吸水结构而降低吸水性能，而且会影响回弹性能。此类缺陷的改善方法同缺陷1。3.海绵内还存有未冲破聚氨酯壁的孔，这些孔是不具有吸水能力的。现有技术主要是通过用针刺的方法来解决，但是这种方法效率低成本高。4、吸水后发生膨胀变形。物理发泡法主要是通过物理发泡剂、液态气体(液态二氧化碳、液态氮气)等发泡。物理发泡剂可以是低沸点溶剂，在真空、一定温度的条件下是溶剂快速挥发，形成孔道。液态气体发泡法类似物理发泡剂。中国专利申请CN110283352A公开了一种聚氨酯海绵的制备方法，其中使用甲酸甲酯作为发泡剂，是利用其低沸点的特性，在低压发泡机内发泡。中国专利申请CN109984517A公开了最红具有抗菌阻燃功能的透气海绵床垫的制备方法，其中采用的是液态二氧化碳液态二氧化硅作为发泡剂。但是，这种发泡工艺的成本、设备和人工的要求较高。并且，上述方法中，为了提高发泡剂的分布以得到孔道均匀的聚氨酯海绵，上述聚氨酯海绵的制备方法都包括聚氨酯的聚合，发泡剂是与多元醇(或其他反应单体或前驱体)一同加入的。现有技术中，还有一种特殊的方法制备聚氨酯海绵。中国专利申请CN101065426A公开了一种聚氨酯海绵的制备方法，其是通过聚氨酯、溶剂、气孔生成剂(氯化钙、氯化镁)、HLB值为8以上的表面活性剂混合后，进行混炼，成型并使之凝固后，再20-25℃水中放置12小时提取出气孔生成剂，干燥后得到聚氨酯海绵。这种聚氨酯海绵的孔道能够控制在20微米以下，骨架的80％以上为2-20微米的范围尺寸。其具有瞬时吸水性能。但是，该方法具有一些缺陷：1.物料在混炼过程中会严重发热，如果分散不好会导致局部热聚集，使物料变硬，如果是长时间的高温，会导致聚氨酯降解，因此混炼过程中温度不易控制。2.因为物料在混炼过程中的局部高温，使得易溶性无机盐结块，很难通过洗涤溶出，导致海绵密度较高，气孔不规则，表面不够柔软，防掉渣性能也不能满足化妆品海绵的需求。根据该方法制作的海绵主要集中在工业应用。现有技术中，聚氨酯海绵的配方中也有加入淀粉对聚氨酯进行改性，主要是利用淀粉中的羟基与聚氨酯单体聚合，使得到的聚氨酯海绵具有快速降解、可再生的特点。可能也会有一小部分淀粉没有反应而保留在聚氨酯泡沫中，但是，至今没有报道说明这些未反应的淀粉的作用。有机硅微球一般是聚氨酯光扩散涂料的主要原料，但是，有机硅微球在高于100℃后容易失去该功能。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，克服上述技术缺陷，提供一种聚氨酯海绵的制备方法，能够提升聚氨酯海绵的吸水性能、柔软性，降低刺激性的缺陷，表面触摸有绒感，并且海绵表面具有消光(绒感)的视觉美感。本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种聚氨酯海绵的制备方法，包括以下步骤：将称量100份的一液型湿气固化型聚氨酯树脂、易水溶性无机盐40-400份、0.05-5份淀粉、2-20份的非离子表面活性剂、1-5份有机硅微球，20-80份的溶剂，加入混炼机中在40℃-85℃温度范围内混炼，再通过双螺杆挤出机，模具挤出成型，再放入水中溶出易水溶性无机盐、溶剂、淀粉、表面活性剂，干燥得到聚氨酯海绵。根据本专利技术的方法，将一液型湿气固化型聚氨酯树脂、易水溶性无机盐、淀粉、有机硅微球、表面活性剂和溶剂会经过混炼，在聚氨酯内部易水溶性无机盐和淀粉会充分联通，成型后放置在水中将全部的易水溶性无机盐、淀粉、表面活性剂和溶剂溶出，形成空心孔道。得到的聚氨酯海绵中几乎不会包裹易水溶性无机盐、淀粉、表面活性剂和溶剂，海绵的表面柔软，瞬时吸水性好，对敏感性皮肤友好，也不易掉渣。在40-85℃的混炼温度下，控制温度的范围，首先能够提高组分活性，提高混合效率，也能够控制在混炼过程中不严重脱溶剂而硬化。所述的混炼是在双行星搅拌机中进行，外接模温机控温，搅拌机密封可抽真空；或者在双螺杆挤出机中进行，螺杆长径比为40:1～52:1，螺杆中加入2～3段剪切段混料。所述的成型是将混炼好的混合料用双螺杆挤出机挤出，螺杆长径比16:1～40:1，用模具挤出后、切断后置于水中凝固成型。常用的模具尺寸可以是300mm宽，10mm高。也可以根据产品需求设置模具尺寸。凝固成型后的溶出步骤，可以是用机械搅拌/震荡的方法加速进行，也可以添加超声波振动进一步加快溶出。简单的方法是在水中经过72小时完全凝固后，将海绵放置于洗衣机中用50℃温水30分钟漂洗2次，即可完成。最后在80℃的鼓风干燥箱内烘干12小时，得到最终的制品。所使用的淀粉可以是通常的植物提取淀粉，具体可以是红薯淀粉、木瓜淀粉、土豆淀粉、玉米淀粉等。本专利技术采用易水溶性无机盐，与淀粉、非离子表面活性剂共混后，能够更好的析出。淀粉的存在，能够一定程度上降低物料在混合过程中的放热，降低控温的复杂性。有机硅微球不仅能够提升软弹性能，能够使聚氨酯海绵表面具有哑光的美感，触摸的绒感，还能够分散于孔道中，液体吸收性能带来一定的提升。所述的易水溶性无机盐选自无水氯化钙、二水氯化钙、十水氯化钙、氯化钠、氯化钾、无水硫酸钠、十水硫酸钠中的至少一种。二水氯化钙是氯化钙的水合形式，相比于无水氯化钙，其更易于在水中溶解。所述的非离子表面活性剂的HLB值为4-15。本专利技术选用非离子表面活性剂，非离子表面活性剂在水中不会离解出离子，因此非离子表面活性剂具有很高的表面活性，良好的增溶、洗涤、抗静电、乳化分散等性能，刺激性小，还有优异的润湿和洗涤功能。所述的非离子表面活性剂选自聚氧乙烯型非离子表面活性剂、多元醇型非离子表面活性剂、烷醇酰胺型非离子表面活性剂、聚醚型非离子表面活性剂、氧化胺型非离子表面活性剂中的至少一种。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种聚氨酯海绵的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将称量100份的一液型湿气固化型聚氨酯树脂、易水溶性无机盐40-400份、0.05-5份淀粉、2-20份HLB值为4-15的非离子表面活性剂、1-5份有机硅微球，20-80份的溶剂，加入混炼机中在40℃-85℃温度范围内混炼，再通过双螺杆挤出机，模具挤出成型，再放入水中溶出易水溶性无机盐、溶剂、淀粉、表面活性剂，干燥得到聚氨酯海绵。/n

【技术特征摘要】
1.一种聚氨酯海绵的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将称量100份的一液型湿气固化型聚氨酯树脂、易水溶性无机盐40-400份、0.05-5份淀粉、2-20份HLB值为4-15的非离子表面活性剂、1-5份有机硅微球，20-80份的溶剂，加入混炼机中在40℃-85℃温度范围内混炼，再通过双螺杆挤出机，模具挤出成型，再放入水中溶出易水溶性无机盐、溶剂、淀粉、表面活性剂，干燥得到聚氨酯海绵。


2.根据权利要求1所述的聚氨酯海绵的制备方法，其特征在于，所述的易水溶性无机盐选自无水氯化钙、二水氯化钙、十水氯化钙、氯化钠、氯化钾、无水硫酸钠、十水硫酸钠中的至少一种。


3.根据权利要求1所述的聚氨酯海绵的制备方法，其特征在于，所述的溶剂选自N,N-二甲基甲酰胺。


4.根据权利要求1所述的聚氨酯海绵的制备方法，其特征在于，所述的非离子表面活性剂选自聚氧乙烯型非离子表面活性剂、多元醇型非离子表面活性剂、烷醇酰胺型非离子表面活性剂、聚醚型非离子表面活性剂、氧化胺型非离子表面活性剂中的至少一种。


5.根据权利要求1所述的聚氨酯海绵的制备方法，其特征在于，所述的一液型湿气固化型聚氨酯树脂是高分子量多羟基化合物和扩连剂形成的多羟基化合物成分和多异氰酸酯化合物反应得到的。


6.根据权利要求5所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：何皓，傅君，
申请(专利权)人：广东万康新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44