一种含有功能性有机硅匀泡剂的聚氨酯软泡及其制备方法与流程

本发明涉聚氨酯软泡，尤其涉及一种含有功能性有机硅匀泡剂的聚氨酯软泡及其制备方法。

背景技术：

1、聚氨酯软泡是由聚醚多元醇和异氰酸酯为主要原料，在匀泡剂、发泡剂、催化剂等助剂的作用下发泡产生的高分子泡沫塑料。由于其多为开孔结构，因此极为易燃，极限氧指数(loi)一般较低，通常在18％以下。同时，聚氨酯材料成分复杂，燃烧时会释放大量的有毒烟雾，在使用时存在极大的安全隐患。随着公民安全意识的不断提高以及国内外法规和阻燃标准的不断完善，提高聚氨酯软泡的阻燃性能十分必要。而聚氨酯泡沫中传统使用的阻燃剂通常为添加型阻燃剂，此类阻燃剂虽然能改善泡沫的阻燃性能，但其加入往往会影响聚氨酯软泡的泡沫结构，造成力学性能的下降。

2、此外，聚氨酯软泡大量应用于床垫、沙发、汽车坐垫、头枕、鞋垫等与人直接接触的应用场景，易滋生细菌长霉，但聚氨酯材料本身不具备抑菌防腐的特性，长期使用此类产品时，可能会沾染对人体有害的细菌，造成健康危害。

3、公开专利cn107915828a报道了一种加入添加型阻燃剂pnx以及其他有机磷酸酯阻燃剂的混合物的方法制备聚氨酯软泡，该方法可以改善聚氨酯软泡的回弹性和阻燃性，对于其他力学性能例如压陷硬度、拉伸撕裂可能会产生不利影响。公开专利cn108624034a报道了一种将百菌灵、纳米银、壳聚糖作为抑菌剂加入至体系中制备聚氨酯软泡的方法，该方法提高了抗菌防霉性能，但其添加的杀菌剂会抑制聚氨酯软泡力学性能的提高。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种含有新型功能性有机硅匀泡剂的聚氨酯软泡及其制备方法。

2、本发明的目的之一在于提供一种软质聚氨酯泡沫，该泡沫在体系中引入新型有机硅匀泡剂，其中的生物基磷酸酯基团可提高聚氨酯泡沫的阻燃性能，辣椒素基团可提高聚氨酯泡沫的抑菌防霉性能。新型有机硅匀泡剂中的功能性基团全部为生物基，符合生态环保要求，可提高聚氨酯软泡体系中的生物基原料含量。同时，引入的功能基团通过化学键合与有机硅匀泡剂结合，聚氨酯软泡配方中无需额外添加阻燃剂、杀菌剂等基团，便于加工生产，且不会影响泡沫的力学性能。

3、为实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

4、一种含有新型有机硅匀泡剂的聚氨酯软泡，由组分a和组分b制备而成；

5、其中，所述组分a包括如下质量份数的物料：

6、聚醚多元醇，20-100份，优选80-95份；

7、聚合物多元醇，0-80份，优选5-15份；

8、功能性有机硅匀泡剂，1-5份；

9、催化剂，0.1-2份，优选0.3-1.2份；

10、水，1-8份；

11、物理发泡剂，0-30份；

12、所述组分b为多异氰酸酯；

13、优选的，所述聚氨酯软泡的异氰酸酯指数为0.9-1.2。

14、在本发明的一种实施方案中，所述聚醚多元醇羟值为34～78mgkoh/g，官能度3，优选万华化学f3156d、蓝星东大5631d、一诺威f5631中的一种或多种。

15、在本发明的一种实施方案中，所述聚合物多元醇羟值为19～35mgkoh/g，固含44～46％，优选万华化学pop 2045、中海壳牌sp30/47、无棣德信pop 2045中的一种或多种。

16、在本发明的一种实施方案中，所述催化剂为胺、有机金属、金属盐催化剂中的一种或多种，优选聚氨酯胺催化剂a33、三乙醇胺、辛酸亚锡、二月桂酸二丁基锡中的一种或多种。

17、在本发明的一种实施方案中，所述物理发泡剂为环戊烷、正戊烷、二氯甲烷、氟化烃中的一种或多种。

18、在本发明的一种实施方案中，所述多异氰酸酯为hdi、hmdi、tdi80、tdi65、mdi、pm200、pm400、pm700中的一种或多种，优选tdi80。

19、在本发明的一种实施方案中，所述功能性有机硅匀泡剂的结构通式如下：

20、r-si(ch3)2o-[si(ch3)2o-]m-[sich3r1o-]n-[sich3r2o-]k-osi(ch3)2-r

21、其中m的范围为15-80，n的范围为2-12，k的范围为1-8；

22、r为-ch3；

23、其中，r1结构式如下：

24、-ch2-ch2ch2o-(c2h4o)a-(c3h6o)b-a-

25、其中a为胺基封端的烯丙基聚醚与植酸基团反应的残基；a的范围为10-80，b的范围为10-40；

26、r2的结构式如下：

27、-ch2-ch2ch2o-(c2h4o)c-(c3h6o)d-b-

28、其中b为溴封端的烯丙基聚醚与辣椒素基团反应的残基；c的范围为2-30，d的范围为2-15。

29、本发明的另一目的在于提供一种新型功能性有机硅匀泡剂的制备方法。

30、一种新型功能性有机硅匀泡剂的制备方法，所述制备方法为：

31、在氮气氛围下，向胺基封端的烯丙基聚醚中缓慢加入植酸(摩尔比为1：1.0～1：1.8)，反应得到植酸封端的烯丙基聚醚；

32、在氮气氛围下，向溴封端的烯丙基聚醚中加入辣椒素(摩尔比为1：1.0～1：1.8)，反应得到辣椒素封端的烯丙基聚醚；

33、将植酸封端的烯丙基聚醚和辣椒素封端的烯丙基聚醚通过催化剂与低含氢硅油进行硅氢加成反应，形成si-c键结构，得到功能性有机硅匀泡剂。

34、在本发明的一种实施方案中，植酸封端反应的温度为100～130℃，优选110℃。

35、在本发明的一种实施方案中，植酸封端反应的时间为3～5h，优选4h。

36、在本发明的一种实施方案中，所述辣椒素封端反应的催化剂为氢氧化钾或氢氧化钠。

37、在本发明的一种实施方案中，所述辣椒素封端反应的温度为70～90℃，优选80℃。

38、在本发明的一种实施方案中，所述辣椒素封端反应的时间为1～3h，优选2h。

39、其中，所述低含氢硅油由高含氢硅油、八甲基环四硅氧烷和六甲基二硅氧烷在三氟甲磺酸的催化下进行调聚反应得到。

40、在本发明的一种实施方案中，所述高含氢硅油含氢量为1.55-1.60％，优选信越kf-99、道康宁mhx-1107、润禾rh-202中的一种或多种；

41、在本发明的一种实施方案中，所述高含氢硅油的质量与八甲基环四硅氧烷和六甲基二硅氧烷二者质量之和的比例范围为1：50～1：220；优选地，三氟甲磺酸催化剂用量为反应物总质量的0.1～0.2％。

42、在本发明的一种实施方案中，所述调聚反应的温度为80-100℃，反应时间1-6h；优选地，反应温度为90℃，反应时间4h。

43、在本发明的一种实施方案中，所述硅氢加成反应的催化剂为铂催化剂，优选氯铂酸和/或卡斯特催化剂；硅氢加成反应的催化剂用量为反应物总质量的5-30ppm，优选15ppm。

44、在本发明的一种实施方案中，所述硅氢加成反应的温度为100-130℃，优选120℃，反应时间1-6小时，优选3h。

45、本发明中，所述的含有功能性有机硅匀泡剂的聚氨酯软泡制备方法的步骤如下：

46、1)将组分a各组分进行混合，并在21-22℃环境下恒温；

47、2)将组分a与同样恒温的组分b按指数进行混合搅拌，倒入模具中，得到聚氨酯泡沫制品。

48、与现有技术相比较，本发明的积极效果在于：

49、(1)本发明提供了一种生物基改性的功能性有机硅匀泡剂，向聚氨酯软泡中引入具有阻燃性的生物基磷酸酯基团，可以改善聚氨酯软泡的阻燃性能，提高其阻燃时间。

50、(2)同时在有机硅匀泡剂中引入辣椒素基团，可以改善聚氨酯软泡的抑菌防霉性能。

51、(3)引入的功能基团通过化学键合与有机硅匀泡剂结合，聚氨酯软泡配方中无需额外添加阻燃剂、杀菌剂，方便生产，且在改善阻燃及抗菌性能的同时，不会影响泡沫的力学性能。