一種聚乳酸增韌聚氨酯發泡海綿墊的製作方法

2023-09-12 05:43:55

本發明涉及發泡海綿技術領域，尤其涉及一種聚乳酸增韌聚氨酯發泡海綿墊。

背景技術：

聚氨酯慢回彈泡沫由於其優異的舒適性能，已被廣泛應用於家居用品、汽車、鞋材、醫療器械等領域，聚氨酯回彈泡沫由於其獨特的分子結構，具有較高的舒適性能，當受到一定壓力時，聚氨酯回彈泡沫會隨著壓力而改變形狀，使壓力平均分布，減少局部受力點，壓力釋去後，其形狀又緩慢恢復到原狀。但是由於其自身的閉孔結構，聚氨酯慢回彈泡沫的透氣性能和阻尼吸聲性能較差。《大豆油多元醇的合成及聚氨酯慢回彈泡沫性能的研究》一文中作者通過馬來酸酐與大豆油反應合成了改性大豆油，然後用二甘醇與改性大豆油在氫氧化鉀的催化下反應，合成了大豆油多元醇。再利用合成的大豆油多元醇製備了大豆油多元醇基聚氨酯慢回彈泡沫，文章中對大豆油多元醇基聚氨酯慢回彈泡沫的拉伸強度、斷裂伸長率及40%壓縮度等力學性能進行研究，發現大豆油多元醇的使用會改善聚氨酯慢回彈泡沫的透氣性能阻尼性能及吸聲性能，但是會導致力學性能的下降，提出增加發泡劑水用量或者提高異氰酸酯指數，可以在大豆油多元醇基聚氨酯慢回彈泡沫具有較高透氣性能、阻尼性能及吸聲性能的前提下，提高其力學性能。

雖然作者通過對大豆油改性從而合成大豆油多元醇基聚氨酯回彈泡沫，改善了慢回彈海綿的透氣性能、阻尼性能及吸聲性能，但是其機械強度差、韌性不好的缺點降低了材料的使用壽命和人們的舒適度，影響產品的質量，推動不了經濟的發展，並且其製備的慢回彈海綿還不能完全滿足現如今人們對海綿墊的各種需求，所以需要進一步的改進，提高其力學性能、熱穩定性、疏水性等其他性能，擴大應用領域並且延長使用壽命。

技術實現要素：

本發明目的就是為了彌補已有技術的缺陷，提供一種聚乳酸增韌聚氨酯發泡海綿墊。

本發明是通過以下技術方案實現的：

一種聚乳酸增韌聚氨酯發泡海綿墊，由下列重量份的原料製備製成：微晶纖維素35-45、大豆油140-180、二甘醇160-200、氫氧化鉀0.13-0.27、聚醚多元醇90-110、發泡劑8-12、泡沫穩定劑1.3-1.6、催化劑0.4-0.6、甲苯二異氰酸酯56-68、蒸餾水4-6、羧甲基纖維素鈉3-5、超氧化物歧化酶3-4、碳酸氫銨0.1-0.2、聚乳酸12-16、抗氧化劑0.1-0.2。

所述一種聚乳酸增韌聚氨酯發泡海綿墊，由以下具體步驟製備製成：

（1）將微晶纖維素用6-8倍量的無水甲苯分散，分散均勻後加到三口燒瓶中，用氮氣作為保護氣體，水浴加熱升高溫度至80-90℃，滴加十八烷基異氰酸酯，其中十八烷基異氰酸酯和微晶纖維素按照質量比1:5混合，機械攪拌反應2-4h，反應結束後用丙酮索式回流萃取24-30h，取出後烘乾至恆重備用；

（2）在四口燒瓶中加入大豆油及步驟（1）製備的產物，用氮氣作為保護氣體，之後在160-180℃將兩者充分攪拌混合均勻，再將四口燒瓶置於加熱套中，加入二甘醇和氫氧化鉀，升高溫度至200-220℃反應3-4h，水洗提純、分液除去未反應雜質，烘乾後備用；

（3）將羧甲基纖維素鈉、超氧化物歧化酶和碳酸氫銨加到2-3倍量的去離子水中攪拌溶解得到混合溶液，將聚乳酸和2-3倍量的二氯甲烷加到真空反應箱中，在140-155℃下攪拌反應溶解，再將上述混合溶液加到聚乳酸溶液中高速剪切攪拌30-50min，攪拌結束後蒸餾除去二氯甲烷，過濾後乾燥備用；

（4）將步驟（2）製備的產物、聚醚多元醇及除甲苯二異氰酸酯以外其他剩餘物質混合，在室溫下以3000轉/分的轉速攪拌均勻，攪拌均勻後加入步驟（3）製備的產物，然後加入甲苯二異氰酸酯攪拌4-6S後迅速倒入發泡箱中，15-20min後從箱體中移出即得。

所述一種聚乳酸增韌聚氨酯發泡海綿墊，所述聚醚多元醇由聚醚多元醇1、聚醚多元醇2、聚醚多元醇3分別按百分比含量10%-30%、10%-20%、20%-50%混合而成，聚醚多元醇1為羥值在50-100的三官能團聚醚多元醇，聚醚多元醇2為羥值在35-80的二官能團聚醚多元醇，聚醚多元醇3為羥值在250-280的三官能團聚醚多元醇。

本發明的優點是：植物油基聚合物是一種潛在的可生物降解材料，與合成的高分子材料相比，可以在制品廢棄後完全降解或者部分降解，有效的緩解環境汙染問題，本發明利用纖維素密度小、可降解的優點改性高分子合成材料，但是纖維素材料的力學性能不高、力學性能差和熱穩定不高等制約著應用領域，本發明採用十八烷基異氰酸酯接枝改性微晶纖維素提高其拉伸強度、熱穩定性和耐磨性，再用其對大豆油改性，得到性能優異的大豆油多元醇，綠色環保，再通過大豆油多元醇和其他物料合成聚氨酯發泡海綿，具有優異的疏水、阻尼、透氣等性能，還提高了海綿的強度和力學性能，還利用超氧化物歧化酶、羧甲基纖維素等對聚乳酸改性使其具有抗輻射、消炎等功能，再將其作為發泡海綿的增強相，具有很好的相容性並且也提高了海綿的性能，可生物降解，無殘留，本發明製備的海綿具有良好的慢回彈、吸震、吸聲和透氣性能，可廣泛用於各種床墊、沙發等配套材料，製備工藝簡單，值得推廣。

具體實施方式

一種聚乳酸增韌聚氨酯發泡海綿墊，由下列重量份（公斤）的原料製備製成：微晶纖維素35、大豆油140、二甘醇160、氫氧化鉀0.13、聚醚多元醇90、發泡劑8、泡沫穩定劑1.3、催化劑0.4、甲苯二異氰酸酯56、蒸餾水4、羧甲基纖維素鈉3、超氧化物歧化酶3、碳酸氫銨0.1、聚乳酸12、抗氧化劑0.1。

所述一種聚乳酸增韌聚氨酯發泡海綿墊，由以下具體步驟製備製成：

（1）將微晶纖維素用6倍量的無水甲苯分散，分散均勻後加到三口燒瓶中，用氮氣作為保護氣體，水浴加熱升高溫度至80℃，滴加十八烷基異氰酸酯，其中十八烷基異氰酸酯和微晶纖維素按照質量比1:5混合，機械攪拌反應2h，反應結束後用丙酮索式回流萃取24h，取出後烘乾至恆重備用；

（2）在四口燒瓶中加入大豆油及步驟（1）製備的產物，用氮氣作為保護氣體，之後在160℃將兩者充分攪拌混合均勻，再將四口燒瓶置於加熱套中，加入二甘醇和氫氧化鉀，升高溫度至200℃反應3h，水洗提純、分液除去未反應雜質，烘乾後備用；

（3）將羧甲基纖維素鈉、超氧化物歧化酶和碳酸氫銨加到2倍量的去離子水中攪拌溶解得到混合溶液，將聚乳酸和2倍量的二氯甲烷加到真空反應箱中，在140℃下攪拌反應溶解，再將上述混合溶液加到聚乳酸溶液中高速剪切攪拌30min，攪拌結束後蒸餾除去二氯甲烷，過濾後乾燥備用；

（4）將步驟（2）製備的產物、聚醚多元醇及除甲苯二異氰酸酯以外其他剩餘物質混合，在室溫下以3000轉/分的轉速攪拌均勻，攪拌均勻後加入步驟（3）製備的產物，然後加入甲苯二異氰酸酯攪拌4S後迅速倒入發泡箱中，15min後從箱體中移出即得。

所述一種聚乳酸增韌聚氨酯發泡海綿墊，所述聚醚多元醇由聚醚多元醇1、聚醚多元醇2、聚醚多元醇3分別按百分比含量10%%、10%%、20%%混合而成，聚醚多元醇1為羥值在50的三官能團聚醚多元醇，聚醚多元醇2為羥值在35的二官能團聚醚多元醇，聚醚多元醇3為羥值在250的三官能團聚醚多元醇。

按照實施例的步驟製備出聚氨酯發泡海綿，並對其進行性能測試，結果如下：

拉伸強度（kPa）：136；拉伸伸長率（%）：109；撕裂強度（N/cm）：8.9；回彈率（%）：7.7；CLD40%(kPa)：2.47。