一种用于枕头的耐低温记忆棉及其制备方法与应用技术

本申请涉及高分子材料的领域，尤其涉及一种用于枕头的耐低温记忆棉及其制备方法与应用。一种用于枕头的耐低温记忆棉，由以下原料制成：聚醚多元醇、改性二苯基甲烷二异氰酸酯、催化剂、开孔剂、泡沫稳定剂、水、碳纤维粉、多异氰酸酯接枝石墨烯、硅烷偶联剂。一种用于枕头的耐低温记忆棉的制备方法，按配比准备原料，依次混合并反应，搅拌脱气，入模发泡熟化，最后脱模得到耐低温记忆棉。一种耐低温记忆棉的应用，将所述用于枕头的耐低温记忆棉用于枕头的生产加工中，得到枕头。制得的耐低温记忆枕头具有耐低温性能好，应用于低温环境时不易硬化，舒适度高的优点。舒适度高的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种用于枕头的耐低温记忆棉及其制备方法与应用


[0001]本申请涉及高分子材料的领域，更具体地说，它涉及一种用于枕头的耐低温记忆棉及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]记忆棉是一种新型材料，实质为形状记忆聚氨酯，具有质量较轻、密度低、可回复形变量较大，在生产过程中成本低、容易加工、耐腐蚀等优点。因此，记忆棉等形状记忆高分子材料在航天工程、生物医药、修复、生活和工业等方面均有广泛的应用。
[0003]形状记忆聚氨酯可看作软段与氨基甲酸酯基硬段的嵌段共聚物。硬段分子链间往往存在较多的氢键缔合，束缚硬段分子链运动，使得硬段趋向聚集，而柔性的软段则可发生较大的形变。两种链段间的相容性虽然差却可通过化学键相连，聚氨酯因而会形成微相分离结构。正是软段与硬段间的这种协同作用，使得聚氨酯具备形状记忆效应。
[0004]但是现有的形状记忆聚氨酯存在低温时硬化的问题，在寒冷的冬季，室内气温低于10℃时，形状记忆聚氨酯会变硬，极大地降低了使用舒适度。相关技术中，公开号为CN111635500A的中国专利公开有一种耐低温护颈记忆棉，其采用在制备过程中引入羟基硅油和全氟己基二元醇的方式，使羟基硅油和全氟己基二元醇中的羟基与聚氨酯上
‑
NCO进行反应，生成共价键，使聚氨酯分子中带有氟、硅等原子，耐低温护颈记忆棉得到改性，在耐低温性能上得到有效的改善，并且在低温环境下，硬度明显降低，弹性保持良好。
[0005]针对上述相关技术，专利技术人认为存在以下缺陷，首先其改进过程中是针对TDI型形状记忆聚氨酯，而TDI污染性较高，对环境影响较大；而实验表明仅仅将上述相关技术中的TDI替换为MDI，MDI与羟基硅油、全氟己基二元醇的协同效果较差，不能达到较佳的耐低温作用，因此需要研发一种新型材料来解决此问题。

技术实现思路

[0006]为了在降低环境污染的前提下，研发一种耐低温效果较好的记忆棉，本申请提供一种用于枕头的耐低温记忆棉及其制备方法与应用。
[0007]第一方面，本申请提供一种用于枕头的耐低温记忆棉，采用如下的技术方案：一种用于枕头的耐低温记忆棉，由以下质量份的原料制成：聚醚多元醇80～110份改性二苯基甲烷二异氰酸酯30～50份催化剂0.5～0.8份开孔剂0.5～2份泡沫稳定剂0.6～1份水1～3份碳纤维粉1～3份改性石墨烯0.5～1份
硅烷偶联剂1.5～2份所述改性二苯基甲烷二异氰酸酯为由聚醚多元醇改性得到，所述改性石墨烯为多异氰酸酯接枝石墨烯。
[0008]通过采用上述技术方案，选用了较为环保的二苯基甲烷二异氰酸酯替代了污染性较大的甲苯二异氰酸酯，但是由于二苯基甲烷二异氰酸酯为固体，因此选用了聚醚多元醇对其进行改性处理，使得改性后的二苯基甲烷二异氰酸酯可以参与聚氨酯的制备。
[0009]聚氨酯中的异氰酸酯指数，表示聚氨酯配方中异氰酸酯过量的程度，通常用R值表示。研究表明，当形状记忆聚氨酯的密度一定时，其温度敏感性随R值的增大而增加，常见的形状记忆聚氨酯R值通常在1.0以上，因此降低R值可以降低形状记忆聚氨酯的温度敏感性，使其可用温度范围加大，从而在低温情况下也不会出现硬化的情况。本申请中将形状记忆聚氨酯的R值控制在0.85左右，但是如此改性使得形状记忆聚氨酯的力学强度降低，为提高力学强度，制备过程中增添了少量的碳纤维，增加了硬段部分的结构强度。同时加入了分散性较好的改性石墨烯，既减小碳纤维所受的切向力，降低碳纤维的脱落趋势，使碳纤维更有效地起到承载作用，同时材料的摩擦系数也明显降低。改性石墨烯还使得形状记忆聚氨酯在温度敏感度不高的前提下，可以及时散热，提升了使用舒适度。本申请中的形状记忆聚氨酯，其原料污染性小，成本较低，且在不影响力学强度的情况下，提升了耐低温效果，有效减少了枕头在低温时变硬，影响使用感受的情况。
[0010]可选的，所述聚醚多元醇为羟值180～200mgKOH/g、官能度2的聚醚多元醇。
[0011]通过采上述技术方案，选用羟值为180～200mgKOH/g、官能度2的聚醚多元醇，其所带的羟基可以与多异氰酸酯接枝石墨烯上的
‑
NCO反应，使得石墨烯可以通过共价键连接在聚氨酯内，减小了碳纤维所受的切向力，同时提高了聚氨酯材料的散热性。
[0012]可选的，所述聚醚多元醇的质量份为90～100份。
[0013]通过采用上述技术方案，当聚醚多元醇的质量份为90～100份时，所制得的形状记忆聚氨酯温度敏感性低，耐低温性能更佳。
[0014]可选的，所述改性二苯基甲烷二异氰酸酯的质量份为35～40份。
[0015]通过采用上述技术方案，当改性二苯基甲烷二异氰酸酯的质量份为35～40份，与聚醚多元醇反应生成的形状记忆聚氨酯，耐低温性能更佳。
[0016]可选的，所述改性二苯基甲烷二异氰酸酯的制备方法为：将二苯基甲烷二异氰酸酯加热至80℃后，与聚醚二醇类改性剂于70～80℃反应2h，降温后即得。
[0017]通过采上述技术方案，将二苯基甲烷二异氰酸酯进行改性，改变其常温为固体的特点，所得改性二苯基甲烷二异氰酸酯为液态，更便于参与形状记忆聚氨酯的制备过程。
[0018]可选的，所述改性石墨烯的制备方法为：在二甲基甲酰胺的存在下，将多异氰酸酯与氧化石墨烯共混，进行缩合反应；用水合肼将多异氰酸酯接枝氧化石墨烯还原为多异氰酸酯接枝石墨烯。
[0019]通过采用上述技术方案，利用多异氰酸酯中的异氰酸酯基团和聚氨酯中的羟基和羧基通过共价反应生成氨基甲酸酯和酰胺，在二甲基甲酰胺环境中将多异氰酸酯接枝到聚氨酯的表面，实现了改性石墨烯在聚氨酯表面的有效分散。
[0020]可选的，所述碳纤维为短切碳纤维。
[0021]通过采用上述技术方案，短切碳纤维相较于其他碳纤维更易分散，使得碳纤维可
以在聚氨酯内分散的更加均匀，同时可以更好地发挥作用。
[0022]第二方面，本申请提供一种用于枕头的耐低温记忆棉的制备方法，采用如下的技术方案：一种用于枕头的耐低温记忆棉的制备方法，包括以下步骤，步骤1：按配比准备原料，将水及硅烷偶联剂混合均匀，加入改性石墨烯和碳纤维粉后混匀，得到初混料A；步骤2：向初混料A中加入改性二苯基甲烷二异氰酸酯，搅拌至均匀，得到反应料B；步骤3：将聚醚多元醇、催化剂、开孔剂、泡沫稳定剂，于80～85℃下搅拌混匀，得到混合料C；步骤4：将混合料C加入到反应料B中，于80～85℃下，搅拌混匀脱气，入模发泡熟化，最后脱模得到耐低温记忆棉。
[0023]通过采用上述技术方案，将聚氨酯的异氰酸酯指数控制在1.0以下，可以降低形状记忆聚氨酯的温度敏感性，从而提升形状记忆聚氨酯的耐低温性能，同时在制备过程中加入了碳纤维粉和改性石墨烯，一方面有效改善因异氰酸酯指数较低造成的力学强度降低的问题，另一方面提升了聚氨酯的散热性。
[0024]可选的，所述耐低温记忆棉的密度为40～70kg/m3。
[0025]通过采用上述技术方案，当耐低温记忆棉的密度为40～本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于枕头的耐低温记忆棉，其特征在于，由以下质量份的原料制成：聚醚多元醇 80~110份改性二苯基甲烷二异氰酸酯 30~50份催化剂 0.5~0.8份开孔剂 0.5~2份泡沫稳定剂 0.6~1份水 1~3份碳纤维粉 1~3份改性石墨烯 0.5~1份硅烷偶联剂 1.5~2份所述改性二苯基甲烷二异氰酸酯为由聚醚多元醇改性得到，所述改性石墨烯为多异氰酸酯接枝石墨烯。2.根据权利要求1所述的一种用于枕头的耐低温记忆棉，其特征在于：所述聚醚多元醇为羟值180~200 mgKOH/g、官能度2的聚醚多元醇。3.根据权利要求2所述的一种用于枕头的耐低温记忆棉，其特征在于：所述聚醚多元醇的质量份为90~100份。4.根据权利要求2所述的一种用于枕头的耐低温记忆棉，其特征在于：所述改性二苯基甲烷二异氰酸酯的质量份为35~40份。5.根据权利要求4所述的一种用于枕头的耐低温记忆棉，其特征在于：所述改性二苯基甲烷二异氰酸酯的制备方法为：将二苯基甲烷二异氰酸酯加热至80℃后，与聚醚二醇类改性剂于70~80℃反应2h，降温后即得。6.根据权利要求1所述的一种用于枕头的耐低温记忆棉，其特征在于：所述改性石墨烯的制备方法为：在二甲基甲酰胺的存在下...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪林明，王双胜，宋骞骞，陈鸿权，张邻淦，
申请(专利权)人：深圳联达技术实业有限公司，
类型：发明
国别省市：