CN109836807A - 一种软质聚氨酯泡沫塑料及其加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种软质聚氨酯泡沫塑料，属于聚氨酯制品的技术领域，其技术方案要点是，按重量份计，软质聚氨酯泡沫塑料的制备原料包括有以下组分：聚醚多元醇100份、甲苯二异氰酸酯30‑50份、水1‑5份、三乙烯二胺0.1‑0.5份、辛酸亚锡0.1‑0.5份、硅油0.3‑1.5份、纤维增强组合物23‑27份，其中，按重量份计，纤维增强组合物包括碳纤维2‑5份、氨纶纤维5‑8份、竹原纤维14‑17份、偶联剂2‑3.4份；生产方法包括：S1，按重量份数，将纤维增强组合物的各原料组分于500‑600r/min下混合20‑30min，获得纤维增强组合物；S2，按重量份数，将纤维增强组合物与剩余组分混合后经发泡反应制得软质聚氨酯泡沫塑料，混合前的温度为25‑30℃。
Description
技术领域
本发明涉及聚氨酯制品的技术领域，特别涉及一种软质聚氨酯泡沫塑料及其加工方法。
背景技术
软质聚氨酯泡沫塑料简称聚氨酯软泡或PU软泡，是一类具有一定弹性和柔软性的聚氨酯泡沫塑料，也是用量最大的一类聚氨酯产品，内部呈现多孔蜂窝状结构，具有良好的柔软性、弹性、吸水性、耐水性等，广泛用于沙发坐垫、沙发靠背、沙发扶手、车辆座椅、床垫等行业。
现有的可参考申请公布号为CN104130371B的中国专利申请，其公开了一种低气味高回弹的客车座椅用海绵，由组合料与改性二苯基甲烷二异氰酸酯按照质量比为100:55-60的比例制成，其中组合料由以下重量份数的组分组成：聚醚多元醇50-80份、接枝聚醚20-50份、胺类催化剂0.2-0.3份、前期凝胶催化剂0.2-0.5份、后期凝胶催化剂0.5-0.7份、发泡剂3-4份、交联剂1份、稳定剂0.5-0.7份。
TDI(甲苯二异氰酸酯)体系PU软泡是指采用甲苯二异氰酸酯作为PU软泡发泡原料制得的PU软泡，TDI体系PU软泡的表观密度相对较低，发泡体积大，手感舒适，然而，其普遍存在回弹性能欠佳的缺点，导致其支撑力度不足，使用舒适度欠佳，限制了其在沙发坐垫、沙发靠背、沙发扶手、车辆座椅、床垫等行业的应用，也限制了其本身的价值。
发明内容
针对现有技术不足，本发明的目的一在于：提供一种以甲苯二异氰酸酯为发泡原料的软质聚氨酯泡沫塑料制品，具有优异的回弹性能、支撑性能和使用舒适度。
本发明的第一个目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种软质聚氨酯泡沫塑料，按重量份计，包括有以下组分：聚醚多元醇100份、甲苯二异氰酸酯30-50份、水1-5份、三乙烯二胺0.1-0.5份、辛酸亚锡0.1-0.5份、硅油0.3-1.5份、纤维增强组合物23-27份，其中，按重量份计，纤维增强组合物包括碳纤维2-5份、氨纶纤维5-8份、竹原纤维14-17份、偶联剂2-3.4份。
通过采用上述方案，发泡反应的主体为聚醚多元醇和甲苯二异氰酸酯，水作为发泡剂，三乙烯二胺和辛酸亚锡作为催化剂，硅油作为稳定剂。实验发现，上述各原料组分的配比对制得的软质聚氨酯泡沫塑料的回弹性能、支撑性能和使用舒适度具有较大影响，当各原料组分的配比控制在上述范围时，获得的软质聚氨酯泡沫塑料具有较佳的回弹性能、支撑性能和使用舒适度。
碳纤维具有高强度和高模量，将其分布于软质聚氨酯泡沫塑料基体后，能够有效提高软质聚氨酯泡沫塑料的支撑性能，而且，碳纤维还具有较佳的柔软性和耐疲劳性能，也有利于进一步改善软质聚氨酯泡沫塑料的弹性、回弹性，提升软质聚氨酯泡沫塑料的耐疲劳性和使用寿命。
氨纶纤维又称聚氨基甲酸酯纤维，具有高延伸性(500-700％)、低弹性模量(200％伸长，0.04-0.12g/旦)和高弹性回复率(200％伸长，95-99％的回复率)，将适宜配比的氨纶加入PU软泡的制备原料中，获得的PU软泡内部分布有氨纶，能够提升PU软泡的弹性以及回弹性。而且，氨纶纤维是一种聚氨酯纤维，与同样为聚氨酯制品的PU软泡基体具有较佳的结合性能，由此进一步增强了纤维对PU软泡基体的联结功效。
竹原纤维具有较佳的柔韧性、较强的强度、优异的抗紫外线功能，还具有优异的抗菌、除臭、杀菌作用。竹原纤维的加入除了能够提高PU软泡的舒适度、抗压轻度以外，还能提高PU软泡的抗紫外线功能，减轻PU软泡在使用过程中的变色现象。此外，竹原纤维的杀菌除臭功能还能有效提高PU软泡的卫生性能，用于沙发坐垫等，有利于保持坐垫的清洁度，促进人体健康。
碳纤维、氨纶纤维和竹原纤维，三种纤维以适宜的配比加入，能够利用各自本身的纤维状的性质，互相配合并起到联结PU软泡基体的作用，从而提高PU软泡的整体性，并由此提升PU软泡的回弹性能和支撑性能。偶联剂的加入能够对上述三种纤维的表面进行改性处理，从而进一步改善PU软泡的内部联结性和整体性，进一步提升PU软泡的回弹性能和支撑性能。
本发明进一步设置为：所述纤维增强组合物还包括抗氧化剂2-3.4份。
通过采用上述方案，抗氧化剂的加入，不仅能够提高软质聚氨酯泡沫塑料基体的抗氧化性能，还能提高上述纤维的抗氧化性能，减轻软质聚氨酯泡沫塑料的变色现象，还能使得软质聚氨酯泡沫塑料能够长期保持优良的力学性能。
本发明进一步设置为：按重量份计，纤维增强组合物包括碳纤维3份、氨纶纤维6份、竹原纤维16份、偶联剂2.5份、抗氧化剂2.3份。
本发明进一步设置为：所述上述纤维的规格均为100-150D，长度均为4-6mm。
本发明进一步设置为：所述偶联剂选用硅烷偶联剂。
本发明进一步设置为：所述抗氧化剂选用紫外线吸收剂UV-531。
本发明的目的二在于：提供一种上述软质聚氨酯泡沫塑料的加工方法，其特征在于，包括有以下制备步骤：
S1，按重量份数，将纤维增强组合物的各原料组分于500-600r/min下混合20-30min，获得纤维增强组合物；
S2，按重量份数，将纤维增强组合物与剩余组分混合后经发泡反应制得软质聚氨酯泡沫塑料，混合前的温度为25-30℃。
通过采用上述方案，先采用偶联剂对上述纤维进行表面改性，再与剩余组分混合，能够进一步提高上述纤维与软质聚氨酯泡沫塑料基体之间的结合力，提高软质聚氨酯泡沫塑料的整体性，从而提高软质聚氨酯泡沫塑料的支撑性能和回弹性能。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1、各原料组分的配比科学合理，获得的PU软泡具有较佳的回弹性能、支撑性能和使用舒适度；
2、碳纤维、氨纶纤维和竹原纤维三种纤维以适宜的配比加入，能够利用各自本身的纤维状的性质，互相配合并起到联结PU软泡基体的作用，从而提高PU软泡的整体性，并由此进一步提升PU软泡的回弹性能和支撑性能。
具体实施方式
以下对本发明作进一步详细说明。
实施例1
一种软质聚氨酯泡沫塑料：
按重量份计，包括有以下组分：聚醚多元醇100份、甲苯二异氰酸酯30份、水1份、三乙烯二胺0.1份、辛酸亚锡0.1份、硅油0.3份、纤维增强组合物23份，其中，按重量份计，纤维增强组合物包括碳纤维2份、氨纶纤维5份、竹原纤维14份、偶联剂2份；偶联剂选用硅烷偶联剂，抗氧化剂选用紫外线吸收剂UV-531，三种纤维的规格均为100D，长度均为4mm；制备步骤包括：
S1，按重量份数，将纤维增强组合物的各原料组分于500r/min下混合20min，获得纤维增强组合物；
S2，按重量份数，将纤维增强组合物与剩余组分混合后经发泡反应制得软质聚氨酯泡沫塑料，混合前的温度为25℃。
实施例2
一种软质聚氨酯泡沫塑料：
按重量份计，制备原料包括有以下组分：聚醚多元醇100份、甲苯二异氰酸酯40份、水3份、三乙烯二胺0.3份、辛酸亚锡0.3份、硅油0.7份、纤维增强组合物25份，其中，按重量份计，纤维增强组合物包括碳纤维3份、氨纶纤维6份、竹原纤维16份、偶联剂2.5份、抗氧化剂2.3份；偶联剂选用硅烷偶联剂，抗氧化剂选用紫外线吸收剂UV-531，三种纤维的规格均为120D，长度均为5mm；
制备步骤包括：
S1，按重量份数，将纤维增强组合物的各原料组分于550r/min下混合25min，获得纤维增强组合物；
S2，按重量份数，将纤维增强组合物与剩余组分混合后经发泡反应制得软质聚氨酯泡沫塑料，混合前的温度为27℃。
实施例3
一种软质聚氨酯泡沫塑料：
按重量份计，制备原料包括有以下组分：聚醚多元醇100份、甲苯二异氰酸酯50份、水5份、三乙烯二胺0.5份、辛酸亚锡0.5份、硅油1.5份、纤维增强组合物27份，其中，按重量份计，纤维增强组合物包括碳纤维5份、氨纶纤维8份、竹原纤维17份、偶联剂3.4份、抗氧化剂3.4份；偶联剂选用硅烷偶联剂，抗氧化剂选用紫外线吸收剂UV-531，三种纤维的规格均为150D，长度均为6mm；
制备步骤包括：
S1，按重量份数，将纤维增强组合物的各原料组分于600r/min下混合30min，获得纤维增强组合物；
S2，按重量份数，将纤维增强组合物与剩余组分混合后经发泡反应制得软质聚氨酯泡沫塑料，混合前的温度为30℃。
实施例4
一种软质聚氨酯泡沫塑料，与实施例2的区别在于：制备原料不包含纤维增强组合物。
实施例5
一种软质聚氨酯泡沫塑料，与实施例2的区别在于：纤维增强组合物中不包含碳纤维。
实施例6
一种软质聚氨酯泡沫塑料，与实施例2的区别在于：纤维增强组合物中不包含氨纶纤维。
实施例7
一种软质聚氨酯泡沫塑料，与实施例2的区别在于：纤维增强组合物中不包含竹原纤维。
实施例8
一种软质聚氨酯泡沫塑料，与实施例2的区别在于：制备步骤中直接将所有原料组分混合，经发泡反应制得软质聚氨酯泡沫塑料。
性能检测对实施例1-8制备的软质聚氨酯泡沫塑料，即软质聚氨酯泡沫塑料，进行性能检测，检测项目包括表观密度、体现舒适性的压陷性能、回弹性能以及拉伸撕裂性能，检测结果如表1所示。
表1软质聚氨酯泡沫塑料的性能检测结果
根据表1，实施例1-3制备的软质聚氨酯泡沫塑料的各项检测数据均符合优等品标准，说明本发明的配比科学合理，能够有效提升软质聚氨酯泡沫塑料的表观密度、支撑性能、回弹性能以及拉伸撕裂性能。
结合对比实施例2、4-7可以看出，当制备原料中缺少纤维增强组合物或减少纤维增强组合物中的某一种纤维，获得的软质聚氨酯泡沫塑料的各项检测数据均有所下降，验证了本发明提出的多种纤维和偶联剂的加入对软质聚氨酯泡沫塑料性能的改善功效。
对比实施例2、8可以看出，预先采用偶联剂对碳纤维、氨纶纤维和竹原纤维三种纤维进行改性，有利于提升PU软泡的支撑性能、回弹性能以及拉伸撕裂性能。
上述具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (7)
1.一种软质聚氨酯泡沫塑料，其特征在于：按重量份计，包括有以下组分：聚醚多元醇100份、甲苯二异氰酸酯30-50份、水1-5份、三乙烯二胺0.1-0.5份、辛酸亚锡0.1-0.5份、硅油0.3-1.5份、纤维增强组合物23-27份，其中，按重量份计，纤维增强组合物包括碳纤维2-5份、氨纶纤维5-8份、竹原纤维14-17份、偶联剂2-3.4份。
2.根据权利要求1所述的一种软质聚氨酯泡沫塑料，其特征在于：所述纤维增强组合物还包括抗氧化剂2-3.4份。
3.根据权利要求2所述的一种软质聚氨酯泡沫塑料，其特征在于：按重量份计，纤维增强组合物包括碳纤维3份、氨纶纤维6份、竹原纤维16份、偶联剂2.5份、抗氧化剂2.3份。
4.根据权利要求1-3任一所述的一种软质聚氨酯泡沫塑料，其特征在于：所述上述纤维的规格均为100-150D，长度均为4-6mm。
5.根据权利要求1-3任一所述的一种软质聚氨酯泡沫塑料，其特征在于：所述偶联剂选用硅烷偶联剂。
6.根据权利要求1-3任一所述的一种软质聚氨酯泡沫塑料，其特征在于：所述抗氧化剂选用紫外线吸收剂UV-531。
7.一种权利要求1-6任一所述的软质聚氨酯泡沫塑料的加工方法，其特征在于，包括有以下制备步骤：
S1，按重量份数，将纤维增强组合物的各原料组分于500-600r/min下混合20-30min，获得纤维增强组合物；
S2，按重量份数，将纤维增强组合物与剩余组分混合后经发泡反应制得软质聚氨酯泡沫塑料，混合前的温度为25-30℃。
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