环境友好型聚氨酯块状软泡用聚合物多元醇制备方法

摘要

本发明提出的是环境友好型聚合物多元醇及软质聚氨酯泡沫体制备方法。经过制备聚合物多元醇和利用聚合物多元醇制造软质发泡聚氨酯块状体过程。本发明聚合物多元醇的优点：1、不含苯乙烯、丙烯腈有毒物质，对人体无害可贴身使用。2、该聚合物多元醇较用苯乙烯、丙烯腈制作的聚合物多元醇成本低。3、燃烧氧指数略高于用苯乙烯、丙烯腈制作的聚合物多元醇。用聚醚多元醇和聚合物多元醇制造成块状软质聚氨酯泡沫体。适宜作为环境友好型无毒害的块状软质泡沫塑料制造的方法应用。

说明书

技术领域

本发明属于聚氨酯合成材料领域。具体说，是一种环境友好型聚合物多元醇及软质聚氨酯泡沫体制备方法。 

背景技术

软质聚氨酯泡沫塑料大体分为：高回弹软质泡沫塑料、通用块状软质泡沫塑料两大类。 

高回弹软质泡沫塑料生产方法分为两类：一是采用高活性高分子量聚醚多元醇加上各式交联剂与多异氰酸酯反应而成，二是采用接枝型聚醚即聚合物多元醇与多异氰酸酯反应而成。 

通用块状软质泡沫塑料，所用聚醚多元醇官能团一般在2以上，羟值当量约1000左右，通常以分子量3000的三羟基聚醚应用最多。加入聚合物多元醇相当于引入了无机填料，是提高软质泡沫塑料压缩负荷的有效方法之一。 

通常，聚合物多元醇是由烯烃单体（苯乙烯、丙烯腈等）以自由基聚合的方式，接枝共聚在聚醚多元醇介质中而成。它可改善高回弹软质泡沫塑料和通用块状软质泡沫塑料的回弹率、承载性及开孔性。 

通用块状软质泡沫塑料制品应用广泛，例如汽车、航空座椅、家具、衣服鞋子的衬里以及美胸棉等。 

聚合物多元醇中残留的苯乙烯、丙烯腈为有毒物质，气味难闻，限制了聚合物多元醇的应用。 

当前，块状泡沫用聚合物多元醇制作方法仅限以苯乙烯、丙烯腈为单体的自由基聚合方式，其它方法未见报道。国内没有专利公开。 

发明内容

为了屏弃苯乙烯、丙烯腈在块状软泡聚氨酯中的使用，本发明提出了聚合物多元醇及软质聚氨酯泡沫体制备方法。该方法通过采用三聚氰胺、尿素替代苯乙烯和丙烯晴，通过聚合物多元醇合成步骤，解决软质发泡聚氨酯无毒害的技术问题。 

本发明解决技术问题所采用的方案是： 

聚合物多元醇制备：

化学缩聚方法，以三聚氰胺为缩聚核心，将三聚氰胺、尿素、甲醛缩聚，并局部接枝、分散到官能团在2以上，羟值当量为1000，分子量3000的三羟基聚醚多元醇中制备聚合物多元醇。

制备软质发泡聚氨酯块状体： 

将聚醚多元醇与聚合物多元醇及助剂配合，合成块状发泡聚氨酯块状体。

具体制备步骤： 

聚合物多元醇制备：

1）、合成两种官能度3，羟值当量1000，分子量3000的聚醚多元醇。

第一种聚醚多元醇为：氧化乙烯含量10%~20%封端，伯羟基高于60%，羟值为55~57mgKOH/g，得官能度3，羟值当量1000，分子量3000的聚醚多元醇。 

第二种聚醚多元醇为：氧化乙烯含量10%~20%与氧化丙烯共混聚合，羟值为55~57mgKOH/g，得官能度3，羟值当量1000，分子量3000的聚醚多元醇。 

聚醚多元醇合成起始剂选甘油、三羟甲基丙烷，聚合催化剂选用氢氧化钾、氢氧化钠，聚合温度控制在80~120℃，聚合时间为4~6小时。 

2）、三聚氰胺羟甲基化，形成缩聚核心： 

将一部分三聚氰胺加入反应釜，用甲醛调节pH值7—9，加入反应釜，开启搅拌升温75℃，待溶液澄清，保温1小时，羟甲基化完成。pH调节可选用氢氧化钾、氢氧化钠溶液或三乙醇胺；

3）、三羟基聚醚多元醇中分散或局部接枝三聚氰胺：

将所合成的两种聚醚多元醇按比例混合，再加入三聚氰胺羟甲基化液混合，调节pH值4—6，开启搅拌升温80-90℃，保温1小时，pH调节选用盐酸或磷酸、磷酸铵；

4）、三聚氰胺、尿素、甲醛再缩聚：

将分散接枝混合物加入反应釜，同时加入水、甲醇、乙醇溶剂，根据固含量的要求加入剩余的三聚氰胺、尿素、甲醛，并调节体系pH值6—8，开启搅拌升温80-160℃，维持4小时，脱出水及溶剂最终制得聚合物多元醇。

块状软质聚氨酯泡沫体制备： 

按质量份数，

原料：

分子量3000聚醚多元醇       30份—70份，

聚合物多元醇                30份—70份；

助剂：

有机硅泡沫稳定剂              0.5—1.5份，

催化剂                        0.3—1.5份，

发泡剂                           2—6份，

TDI指数                        0.8——1.1。

积极效果，本发明聚合物多元醇的优点：1、不含苯乙烯、丙烯腈有毒物质，对人体无害可贴身使用。2、该聚合物多元醇较用苯乙烯、丙烯腈制作的聚合物多元醇成本低。3、燃烧氧指数略高于用苯乙烯、丙烯腈制作的聚合物多元醇。用聚醚多元醇和聚合物多元醇制造成块状软质聚氨酯泡沫体。适宜作为环境友好型无毒害的块状软质泡沫塑料制造的方法应用。 

具体实施方案

实施例一： 

合成官能度3，羟值当量1000，分子量3000的聚醚多元醇1#。

高压反应釜加入甘油，氢氧化钾，氮气置换3次，升温80℃，加入环氧丙烷80%~90%聚合，温度80~120℃，熟化至压力恒定，继续加入环氧乙烷10%~20%聚合，温度80~120℃，熟化至压力恒定，精制去除钾离子，得到聚醚多元醇：氧化乙烯含量10%~20%封端，伯羟基高于60%，羟值为55~57mgKOH/g。 

实施例二： 

合成官能度3，羟值当量1000，分子量3000的聚醚多元醇2#。

高压反应釜加入甘油，氢氧化钾，氮气置换3次，升温80℃，加入环氧丙烷80%~90%、环氧乙烷10%~20%混合单体聚合，温度80~120℃，熟化至压力恒定，精制去除钾离子，得到聚醚多元醇：氧化乙烯含量10%~20%与氧化丙烯共混聚合，羟值为55~57mgKOH/g。 

实施例三： 

将三聚氰胺加入反应釜，甲醛调节PH值7—9加入反应釜，开启搅拌升温75℃，待溶液澄清，保温1小时，羟甲基化完成。按比例加入聚醚多元醇1#、2#，调节PH值4—6，升温80-90℃，保温1小时，根据固含量的要求加入剩余的三聚氰胺、尿素、甲醛，并调节体系PH值6—8，开启搅拌升温80-160℃，维持4小时。脱出水及溶剂最终制得聚合物多元醇。

通用块状软质泡沫塑料制作： 

按质量份数：

聚醚多元醇（分子量3000）       30份—70份，

实例三所制作聚合物多元醇       30份—70份，

有机硅泡沫稳定剂                 0.5—1.5份，

催化剂                           0.3—1.5份，

发泡剂                              2—6份，

TDI指数                            0.8—1.1。

以上搅拌均匀倒入发泡箱制得块状泡沫。 

块状泡沫指标： 

密度：20.5 kg／m³

回弹：50.6%

拉伸强度：8.4 kg／cm²

撕裂强度：42.5 kg／cm

压缩强度：50.3kg／314cm²。