[发明专利]复合型慢回弹聚氨酯软质泡沫及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于聚氨酯软质泡沫领域，特别涉及慢回弹聚氨酯软质泡沫。

背景技术

慢回弹聚氨酯软质泡沫也被称为记忆泡沫，其特征是受力变形后缓慢复原，恢复时间可达几十秒甚至上百秒。这种独特之处使得慢回弹泡沫可以顺应人体不同部位的形状，与人体接触面积最大化，应力梯度最小化，受力集中点得到缓解，局部没有挤压和刺痛感，有利于人体的血液循环。因此，慢回弹泡沫被广泛应用于各类垫材，与传统软泡相比，舒适性更高。慢回弹泡沫的另一特性是阻尼性，具有良好的吸音减震性能，也被用作吸音减震材料。

一般制备慢回弹聚氨酯软质泡沫使用的聚醚是慢回弹聚醚与普通软泡聚醚相结合。慢回弹聚醚也称“硬质聚醚”，具有较高的羟值和较低的分子量，羟值在100-300范围，分子量在400-1500，一般以PO为单体进行聚合。这类聚醚可以提高泡沫的交联度，减少相分离，将泡沫的玻璃化温度调节到使用温度(多数情况下是室温)，如文献CN1233261、WO01/25305A1、US6653363、US6734220所报道的。以此种方法制备的慢回弹软泡也称为“结构型慢回弹泡沫”。

为了使泡沫表现出明显的慢回弹性，在制备过程中，一方面慢回弹聚醚用量通常占聚醚总量的60％以上。大量慢回弹聚醚的使用使得泡沫呈现出极强的温敏性，温度低于玻璃化温度时，泡沫硬度急剧升高，舒适性变差。通过减少慢回弹聚醚的用量来改善其温敏性，但泡沫的慢回弹性减弱。如何解决温敏性和慢回弹性之间的矛盾是亟待解决的技术问题。

慢回弹的制备还需要采用低异氰酸酯指数，一般低于90％，对MDI体系而言，甚至低至60％。异氰酸酯指数过低，给泡沫造成诸多缺陷，比如泡沫具有差的压缩变定性能，直接影响到泡沫的耐用性；聚醚组分中部分原料未完全参与反应，泡沫气味大，未反应的原料会随着时间逐渐散发或析出，对人体造成损害等。在一些特定应用环境下，采用高异氰酸酯指数是必要的，尤其是当慢回弹材料被用在床垫、坐垫等需要有较高承载性的场合，高异氰酸酯指数可以提高泡沫的承载性。通过提高异氰酸酯指数来改善上述缺陷，但同样需要牺牲泡沫的慢回弹特性。

近年来，出现一种新型的慢回弹泡沫，即“气囊型慢回弹”，这种慢回弹属于物理上的慢回弹，其慢回弹性不是通过对玻璃化温度的调整，而仅靠泡孔的调节作用，通过控制泡沫的泡孔结构，使其具有很小的开孔口，挤压泡沫时有充气感，释放压力时，空气缓慢进入泡孔内部，从而使泡沫具有缓慢复原的特性。但此类泡沫的慢回弹性难以控制，泡沫开孔过多，慢回弹特征不明显；闭孔过多，泡沫因过度胀气显得非常“僵硬”，舒适性差。

发明内容

本发明要解决的第一个技术问题是提供一种复合型慢回弹聚氨酯软质泡沫，该泡沫具有“结构型慢回弹”和“气囊型慢回弹“的双重慢回弹特征，该慢回弹材料对异氰酸酯指数和慢回弹聚醚用量的依赖性低，在高异氰酸酯指数和低慢回弹聚醚用量的情况下仍表现出明显的慢回弹特性，从而解决传统慢回弹材料因慢回弹聚醚用量过多和异氰酸酯指数过低造成的泡沫温度依赖性强、耐久性和力学性能差、承载性不足等缺陷。

本发明要解决的第二个技术问题是提供一种制备复合型慢回弹聚氨酯软质泡沫的方法。

本发明所述的复合型聚氨酯慢回弹软质泡沫，按重量份计包括以下原料：

A组分：异氰酸酯

B组分：

发泡剂；占聚醚组分总量的 1％-5％

泡沫稳定剂：占聚醚组分总量的 0.2％-3％

催化剂：占聚醚组分总量的 0.2％-5％

b1、b2、b3、b4组成聚醚组分，且b1+b2+b3+b4＝100，b1是当量在200-350范围内，环氧丙烷(PO)质量含量大于90％，官能度为3的PO-EO共聚聚醚多元醇或聚环氧丙烷，即慢回弹聚醚；b2为当量大于1000，环氧乙烷(EO)质量含量大于50％，官能度为3的PO-EO共聚多元醇；b3为当量在大于1000，PO质量含量大于80％，官能度为3伯羟基含量大于70％的PO-EO共聚多元醇；b4为当量大于1000，EO质量含量大于75％的PO-EO共聚一元醇；

异氰酸酯指数为70％-110％，优选80-100％。

所述异氰酸酯指数表示相对于与配方中所用异氰酸酯反应性氢的量反应所需异氰酸酯的理论量，在配方中实际使用的异氰酸酯的百分比。