一种聚氨酯泡沫材料及其制备方法和用途技术

本发明专利技术涉及一种聚氨酯泡沫材料、及其制备方法和用途，所述方法包括使基于二苯基甲烷二异氰酸酯的预聚体与聚醚多元醇在发泡剂、催化剂、泡沫稳定剂以及必要时扩链剂的存在下反应，其中所述聚醚多元醇为环氧乙烷与环氧丙烷共聚物多元醇，平均官能度为２．５－３．５，环氧乙烷含量不大于２５重量％，伯羟基含量不大于４０％。本发明专利技术还涉及根据前述方法制备的聚氨酯泡沫材料及其在鞋底尤其是鞋垫中的用途。所述泡沫材料具有低密度（１００－１５０ｋｇ／ｍ↑［３］）、透气性好、承载性高、可抗菌、耐水解以及可在较低温度下使用的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种聚氨酯泡沫材料及其制备方法和用途。
技术介绍
聚氨酯泡沫材料，因具有加工成型简便，应用面广的特点，近年来 在塑料工业中所占的地位越来越重要，在鞋底类产品尤其是鞋垫中具有 广泛的应用。本专利技术所涉及的鞋垫则是利用了聚氨酯泡沫材料的优势，通过上述特殊的材料及结构设计，使其具有低密度(100-150kg/m3)、能 透气、高承载、耐水解、可在较低温度下使用的特点。相比于传统的EVA 材料和活性炭材料鞋垫，本专利技术所介绍的鞋垫兼顾了两者的优点。而相 比于采用传统工艺的聚氨酯鞋垫，本专利技术所介绍的鞋垫则具有穿着轻便， 透气性好及舒适性高等优点。此外本专利技术所涉及的生产过程简单、安全、 环保，具有较为广阔的市场前景。聚氨酯泡沫材料可根据其多元醇组分的差异分为聚酯型和聚醚型两 大类。聚酯型泡沫材料是目前鞋底领域使用较为广泛的类型，其具有物 性好、耐磨等优点，但是其低温性能差，弹性不足，容易发生水解及生 物降解，这将影响产品的使用寿命。而聚醚型泡沫材料则很好地克服了 聚酯型的不足，尤其是能适应更恶劣的低温潮湿环境，可满足对物理机 械性能无苛刻要求的绝大多数领域。CN1771270A公布了一种生产聚氨酯整体泡沫的方法，该方法采用了大量的常见的伯羟基含量高于40%的官能度为2-3的高活性聚醚多元醇，以及较多的甲苯二异氰酸酯和多苯基曱烷多异氰酸酯来进行相关产品的制造。在该专利技术中，所生产的聚氨酯泡沫材料的密度大于400kg/m3。CN1730554A公布了 一种制备聚醚型聚氨酯的材料及制备方法，其虽 然可获得密度较低的制品，但其通过模塑来制备产品，这不但大大增加了生产的前期投入，而且生产效率不高。同时，模塑制品由于有致密的 表皮层，通常透气性较差，而且主体聚醚分子量较小，在提高硬度的同 时牺牲了制品的弹性，从而降低了穿着的舒适性。CN101165094A公布了 一种适用于聚氨酯微孔弹性体组合料及其制 备方法，其采用低不饱和度聚醚来生产密度较大的制品。WO2000/018817公布了一种用于鞋底和鞋底夹层的聚氨酯微孔弹性 体及其制备方法，采用高伯羟基含量聚醚和低不饱和度聚醚，制备密度 小于500kg/m3的制品。CN101148493A公布了一种低密度聚酯型聚氨酯树脂的制备方法，因 其为聚酯型，所以不具备本专利技术所用聚醚所具有的良好的抗菌性、耐水 解性及可在较低温度下使用的特点。CN101142251A公布了一种聚酯型鞋底的生产方法，其适用于密度偏 高的中底和外底产品，同时不具备聚醚型鞋底、产品的优点。US3781231公布了用作鞋底的亲水性泡沫，其采用了大量的环氧乙 烷含量较高的多元醇。
技术实现思路
本专利技术的要解决的技术问题是通过对聚醚多元醇和基于二苯基甲烷 二异氰酸酯的预聚体的材料选择和结构设计，提供一种低密度 (100-150kg/m3)、透气性好、承载性高、抗菌性出色、可在低温以及潮 湿环境下使用的新型聚氨酯泡沫材料制备方法。本专利技术提供了 一种用于制备聚氨酯泡沫材料的方法，其包括使基于 二苯基曱烷二异氰酸酯的预聚体与聚醚多元醇在发泡剂、催化剂、泡沫 稳定剂以及必要时扩链剂的存在下反应，其中所述聚醚多元醇为环氧乙 烷与环氧丙烷共聚物多元醇，平均官能度为2.5-3.5，环氧乙烷含量不大 于25重量％ ,伯羟基含量不大于40%,聚醚多元醇的组成如下(1).至少一种多元醇a组分，所述多元醇a组分为环氧丙烷、环氧乙 烷封端共聚多元醇，官能度为2-3，环氧乙烷含量不大于18重量％,羟 值25國150mgKOH/g;(2) .至少一种多元醇b组分，所述多元醇b组分为环氧丙烷、环氧 乙烷封端共聚多元醇，官能度为大于3而小于等于4，环氧乙烷含量不大 于25重量％,羟值25-75mgKOH/g;以及(3) .至少一种多元醇c组分，所述多元醇c组分为苯乙烯、丙烯腈共 聚接枝聚合物聚醚多元醇，官能度为3,固含量不大于36重量％,羟值 20-40mgKOH/g。本专利技术制备方法中，聚醚多元醇、发泡剂、催化剂、和泡沫稳定剂 以及必要时和扩链剂的总量与基于二苯基甲烷二异氰酸酯的预聚体量的 重量比为100:30-120;进一步优选，以重量计，所述聚醚多元醇扩链剂 发泡剂催化剂泡沫稳剂为100: 0-10: 0.5-2.0: 0.4-1.2: 0.5-3。所述基于二苯基甲烷二异氰酸酯的预聚体为二苯基甲烷-4,4、-二异氰 酸酯、二苯基曱烷-2,4、-二异氰酸酯、碳化二亚胺改性二苯基曱烷二异氰 酸酯与氨酯改性二苯基甲烷二异氰酸酯的混合物，且所述混合物中的 NCO含量在18-26 %之间。所述聚醚多元醇为以氬氧化钾为催化剂或以双金属催化剂(DMC ) 为催化剂，以丙二醇、甘油、三羟曱基丙烷、三乙醇胺、乙二胺、季戊 四醇中的一种或几种的混合物为起始剂，以环氧丙烷或环氧乙烷或其混 合物为聚合单体，开环聚合而成的多元醇。所述聚醚多元醇可包括乙烯基聚合物接枝聚醚多元醇也称聚合物聚 醚多元醇(POP)。 POP是以通用聚醚多元醇为基础，聚醚加丙烯腈、苯 乙烯、曱基丙烯酸甲酯、醋酸乙烯酯、氯乙烯等乙烯基单体进行自由基 接枝聚合而成。所述二苯基曱烷二异氰酸酯的预聚体与聚醚多元醇反应的催化剂包 括胺类催化剂和锡类催化剂，其中，所述胺类催化剂的用量占总催化剂 重量比的65-100%,所述锡类催化剂的用量占催化剂重量比的0-35%。所 述胺类催化剂可选自N,N-二甲基环己胺、三亚乙基二胺、三乙胺、N，N國 二甲基乙醇胺、三乙醇胺和三亚乙基二胺盐中的一种或多种。锡类催化 剂可选自二月桂酸二丁基锡和辛酸亚锡中的一种或两种。以上所述的胺 类催化剂和/或锡类催化剂中的一种或者几种的混合物构成了本专利技术所使用的催化剂体系。所述胺类催化剂优选为胺类延迟型催化剂。所述扩链剂为官能度2和/或3的胺类和/或醇类小分子物质，可选自 乙二醇、1,4-丁二醇、戊二醇、二丙二醇、甘油、二乙醇胺、三乙醇胺、 3,5-二乙基甲苯二胺(DETDA)、 3,5-二甲硫基甲苯二胺(DMTDA)及低 分子量聚醚中的 一种或多种的混合物。所述发泡剂可以为本领域常用的发泡剂，本专利技术包括但不仅限于水。 所述泡沫稳定剂为应用于普通泡沫产品的硅酮表面活性剂，例如， 可市购获得的B8715、 NIAX L-3002、 NIAX L-580、 DC2585、 DC3043产品o本专利技术还提供了根据前述方法所制备的新型聚氨酯泡沫材料。所述聚氨酯泡沫材料的密度为100-150kg/m3。本专利技术所提供的新型聚氨酯泡沫材料特别适合用于鞋底尤其是鞋垫。本专利技术所涉及的聚氨酯泡沫材料采用基于二苯基曱烷二异氰酸酯的 预聚体和聚醚多元醇，通过选择特殊的材料及结构设计使产品具有低密 度、透气好、高承载、可抗菌、耐水解和可在较低温度下使用的特点。本专利技术所涉及的生产过程采用泡沫块裁切法，具有简易、安全、环 保等特点。具体实施方案本专利技术将通过下文表格中给出的实施例进行说明。表1中实施例均 按以下所述步骤进行操作将计量的聚醚多元醇、扩链剂、发泡剂水、 催化剂和泡沫稳定剂按比例加入到容器中充分混合，保持物料温度在室 温左右(22-28°C,优选24-26。C)。将保持同样温度且已计量好的基于二 苯基甲烷二异氰酸酯的预聚体迅速倒入已装有聚醚多元本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制备聚氨酯泡沫材料的方法，其特征在于，使基于二苯基甲烷二异氰酸酯的预聚体与聚醚多元醇在发泡剂、催化剂、泡沫稳定剂以及必要时扩链剂的存在下反应，其中所述聚醚多元醇为环氧乙烷与环氧丙烷共聚物多元醇，平均官能度为２．５－３．５，环氧乙烷含量不大于２５重量％，伯羟基含量不大于４０％，所述聚醚多元醇的组成如下：　（１）．至少一种多元醇ａ组分，所述多元醇ａ组分为环氧丙烷、环氧乙烷封端共聚多元醇，官能度为２－３，环氧乙烷含量不大于１８重量％，羟值２５－１５０ｍｇＫＯＨ／ｇ；　 　（２）．至少一种多元醇ｂ组分，所述多元醇ｂ组分为环氧丙烷、环氧乙烷封端共聚多元醇，官能度为大于３而小于等于４，环氧乙烷含量不大于２５重量％，羟值２５－７５ｍｇＫＯＨ／ｇ；以及　（３）．至少一种多元醇ｃ组分，所述多元醇ｃ组分为苯乙 烯、丙烯腈共聚接枝聚合物聚醚多元醇，官能度为３，固含量不大于３６重量％，羟值２０－４０ｍｇＫＯＨ／ｇ。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吴士超，姚克俭，徐志磊，王福成，
申请(专利权)人：北京科聚化工新材料有限公司，烟台万华合成革集团有限公司，烟台万华聚氨酯股份有限公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]