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一种泡棉及其制备方法

阅读：770发布：2021-04-13

专利汇可以提供一种泡棉及其制备方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种泡棉及其制备方法，属于生活用品的技术领域，其技术方案要点是一种泡棉，所述泡棉按质量份数记，包括有以下组分：90～120份无卤聚醚多元醇，45～65份甲苯二异氰酸酯，0.4～0.6份催化剂，1～4份拉力剂AE-800，2～6份水，0.5～2.5份硅油，4～9份环糊精。本发明的一种泡棉从泡棉制备工艺中添加的物料出发，尽可能多的用无毒、环保的材料取代传统工艺工常用的有毒有害的材料，从源头上降低泡棉中的VOC含量，达到环保的要求，生产低VOC的泡棉。，下面是一种泡棉及其制备方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种泡棉，其特征在于：所述泡棉按质量份数记，包括以下组分：
无卤聚醚多元醇         90～120份
 甲苯二异氰酸酯         45～65份
催化剂                 0.4～0.6份
拉力剂AE-800           1～4份
水                     2～6份
 硅油                   0.5～2.5份
环糊精                 4～9份。
2.根据权利要求1所述的一种泡棉，其特征在于：所述催化剂为有机铋、有机锌和有机稀土中的一种或几种的混合物。
3.根据权利要求1所述的一种泡棉，其特征在于：所述泡棉还包括有4～8份SiO2气凝胶。
4.根据权利要求1所述的一种泡棉，其特征在于：所述泡棉还包括有0.12～0.26份白乳胶。
5.根据权利要求1所述的一种泡棉，其特征在于：所述泡棉还包括有6～12份无卤阻燃剂。
6.根据权利要求1所述的一种泡棉，其特征在于：所述泡棉还包括有1～3份四(3，5-二叔丁基-4-羟基)苯丙酸季戊四醇酯。
7.根据权利要求1所述的一种泡棉，其特征在于：所述泡棉还包括有6～10份聚合物多元醇。
8.根据权利要求1-7任一项所述的一种泡棉的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：将无卤聚醚多元醇、甲苯二异氰酸酯、拉力剂AE-800、硅油和β-环糊精按照配比投入到反应釜中混合，并搅拌均匀；
步骤2：向反应釜中加入催化剂，反应5～20min；
步骤3：向反应釜内继续加入水、SiO2气凝胶、白乳胶、无卤阻燃剂、四(3，5-二叔丁基-4-羟基苯丙酸)季戊四醇酯、聚合物多元醇，并继续搅拌；
步骤4：出料、熟化，得到泡棉前体；
步骤5：将泡棉前体放入整理液中浸渍10～20min，完成泡棉生产。
9.根据权利要求8所述的一种泡棉的制备方法，其特征在于：所述步骤5的整理液包括木醋液与香精，按体积比100：0.2混合，所述香精为薰衣草香精、玫瑰香精、栀子香精、薄荷香精、绿茶香精、海洋香精和百合香精中的至少一种。
10.根据权利要求8所述的一种泡棉的制备方法，其特征在于：所述步骤2、步骤3的反应温度控制在24℃，搅拌速度控制在1500r/min，所述熟化的温度为90 100℃，熟化的时间为~
20～60min。

说明书全文

一种泡棉及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及生活用品的技术领域，尤其是涉及一种泡棉及其制备方法。

背景技术

[0002] 随着制造业生产技术的发展，人们对生活用品的质量要求已经越来越高。生活用品是日常生活中经常接触的，其质量好坏不仅直接决定了使用寿命，还决定了使用舒适度，更重要的是还能影响使用者的身体健康。泡棉因其具有弹性和质量轻等特点，被广泛应用于生活用品的填充材料，可以起到保温、缓冲等作用，因此泡棉质量的好坏，一定程度上影响着生活用品的质量。

[0003] 近年来，挥发性有机化合物(VOC)的问题严重困扰着泡棉生产厂家，尤其是对人类身体健康产生危害的一类挥发性有机化合物(VOC)。挥发性有机化合物(VOC)对人类身体健康的危害体现在：轻者造成人头痛、恶心、呕吐、乏力、抽搐、昏迷，重者会伤害人的内脏和神经系统。

[0004] 目前，公告号为CN 203472611U的中国专利公开了一种汽车座椅，通过在座椅坐垫和/或靠背内设置含有活性炭成分的导气降解消滤单元来吸附座椅坐垫和/或靠背内的泡棉散发出来的VOC，并且通过风扇模组来加快座椅内部的空气流动，从而降低车身内部的挥发性有机化合物VOC。

[0005] 上述中的现有技术方案是采用物理的方法来加快有机物的挥发或吸附挥发性有机化合物，然而并未从源头上降低VOC，若活性炭吸附饱和后,VOC仍滞留在座垫内，因此需寻找合适的生产方式从源头上降低泡棉中的VOC含量。

发明内容

[0006] 本发明的目的一是为了解决现有技术方案中存在的问题，提供了一种泡棉，通过减少使用可能释放有毒有害挥发性有机化合物的原料，从源头上降低泡棉中的VOC。

[0007] 为实现上述目的，本发明技术方案如下：一种泡棉，所述泡棉按质量份数记，包括以下组分：无卤聚醚多元醇         90～120份
 甲苯二异氰酸酯         45～65份
催化剂                 0.4～0.6份
拉力剂AE-800           1～4份
水                     2～6份
 硅油                   0.5～2.5份
环糊精                 4～9份。

[0008] 通过采用上述技术方案，无卤聚醚多元醇、甲苯二异氰酸酯作为反应原料，催化剂催化发生反应，水作为发泡剂，从而生成泡棉。加入的硅油起稳定剂的作用，通过减小表面张力来控制泡孔结构和均匀度，从而制得均匀微泡的泡棉，若硅油使用量过多，使得泡棉泡孔壁弹性增强，不易破裂，泡孔细，出现泡棉闭孔现象；若硅油用量少，泡沫稳定性不足，会出现并泡的现象，且泡孔粗大而不均匀，甚至塌泡。加入拉力剂AE-800可以增加泡棉的韧性，使泡棉产品不发脆、不易开裂，从而提高产品的性能。环糊精是具有“内疏水，外亲水”的特殊结构的环状低聚糖，整个环糊精分子围成一个空腔，内部空腔可以包裹有机分子，外部亲水性基团可以与无卤聚醚多元醇和甲苯二异氰酸酯中的活性基团发生反应，增大反应产物的分子量，并且环糊精分子具有圆筒状结构，可以使反应得到泡棉结构更稳定。

[0009] 本发明进一步设置为：所述催化剂为有机铋、有机锌和有机稀土中的一种或几种的混合物。

[0010] 通过采用上述技术方案，用有机铋、有机锌和有机稀土催化剂替代传统泡棉生产工艺中使用的有机锡催化剂，可从源头上降低VOC。有机锡催化剂为有机锡化合物，其多为固体或油状液体，常温下易挥发，不溶或难溶于水，可经呼吸道被人体吸收，对人体伤害轻者头痛、眩晕、乏力、恶心、呕吐、嗜睡，重者损害人的脏器、中枢神经的边缘系统和小脑。若用有机锡化合物作催化剂催化原料反应生产泡棉时，催化剂挥发不完全，仍有少量残留在泡棉中，残留的有机锡化合物可能导致泡棉的VOC超标。

[0011] 本发明进一步设置为：所述泡棉还包括有4～8份SiO2气凝胶。

[0012] 通过采用上述技术方案，SiO2气凝胶具有热导率低、不可燃、质量轻等性能，并且SiO2气凝胶具有极高的孔洞率，孔洞率使其具有无限多的孔壁，这些孔壁可以有效的阻隔辐射导热，且孔隙的直径极小，可以抑制孔洞内部所含气体的对流导热，从而有效降低了导热系数，因此SiO2气凝胶在泡棉中可以起到隔热保温的作用。

[0013] 本发明进一步设置为：所述泡棉还包括有0.12～0.26份白乳胶。

[0014] 通过采用上述技术方案，白乳胶是水溶性胶黏剂，具有较高的粘结能力，添加到泡棉中可以使各个组分之间接触更紧密，反应更充分，同时白乳胶本不易老化，能对泡棉起到整体保护作用。

[0015] 本发明进一步设置为：所述泡棉还包括有6～12份无卤阻燃剂。

[0016] 通过采用上述技术方案，采用无卤阻燃剂一方面可以降低泡棉燃烧的风险，另一方面阻燃剂中不含卤素元素，可以防止二氯甲烷等有毒气体的产生，降低泡棉中的VOC。

[0017] 本发明进一步设置为：所述泡棉还包括有1～3份四(3，5-二叔丁基-4-羟基苯丙酸)季戊四醇酯。

[0018] 通过采用上述技术方案，四(3，5-二叔丁基-4-羟基)苯丙酸季戊四醇酯作为抗氧剂添加到泡棉里，既可以有效防止泡棉发泡过程中由于高温导致的聚合物老化降解的问题，又可以减少泡棉使用时其他因素导致的黄变现象，从而延长泡棉的使用寿命，并且四(3，5-二叔丁基-4-羟基)苯丙酸季戊四醇酯常温下是白色结晶性粉末，常温下不会产生挥发性有机物。

[0019] 本发明进一步设置为：所述泡棉还包括有6～10份聚合物多元醇。通过采用上述技术方案，聚合物多元醇添加到泡棉里可以显著地增加泡棉的承载性，同时还可以增加泡棉的发泡率，使得生产的泡棉具有高承载性和柔软性。

[0020] 本发明的目的二是提供上述泡棉的制备方法。

[0021] 为实现上述目的二，本发明提供了如下技术方案：一种泡棉的制备方法，包括以下步骤：步骤1：将无卤聚醚多元醇、甲苯二异氰酸酯、拉力剂AE-800、硅油和环糊精按照配比投入到反应釜中混合，并搅拌均匀；
步骤2：向反应釜中加入催化剂，反应5 20min后；
~
步骤3：向步骤2中加入水、SiO2气凝胶、白乳胶、无卤阻燃剂、四(3，5-二叔丁基-4-羟基苯丙酸)季戊四醇酯、聚合物多元醇，并继续搅拌；
步骤4：出料、熟化，得到泡棉前体；
步骤5：将泡棉前体放入整理液中浸渍10 20min，完成泡棉生产。
~

[0022] 通过采用上述技术方案，先将无卤聚醚多元醇、甲苯二异氰酸酯、拉力剂AE-800、硅油和环糊精混合，并搅拌，如此让各物料混合均匀，彼此充分接触，然后加入催化剂，催化反应进程，一定程度上加快反应速率，实现高效生产，接着加入水、SiO2气凝胶、白乳胶、无卤阻燃剂、四(3，5-二叔丁基-4-羟基苯丙酸)季戊四醇酯、聚合物多元醇，并继续搅拌，加入的水起发泡剂的作用，且用水作发泡剂，既实惠又环保，加入的其它物料可以赋予泡棉隔热、保温、阻燃、抗氧化、抗黄变等性能，然后再将以上反应得到的物料熟化处理，得到弹性性能较好的泡棉前体，最后再将泡棉前体放入整理液中浸渍10 20min，提高泡棉的使用舒~适度，且整个制备方法操作较简单，条件要求易满足。

[0023] 本发明的进一步设置为：所述步骤5的整理液包括木醋液与香精，按体积比100：0.2混合，所述香精为薰衣草香精、玫瑰香精、栀子香精、薄荷香精、绿茶香精、海洋香精和百合香精中的至少一种。

[0024] 通过采用上述技术方案，木醋液具有杀菌、抗菌、消毒等性能，将泡棉放入木醋液中浸渍，可以赋予泡棉抗菌性能；香精一方面可以中和木醋液本身具有的柴火气味，另一方面可以赋予泡棉淡淡的香味，提高泡棉的使用舒适度。

[0025] 本发明的进一步设置为：所述步骤2、步骤3的反应温度控制在24℃，搅拌速度控制在1500r/min，所述熟化的温度为90～100℃，熟化的时间为20～60min。

[0026] 通过采用上述技术方案，控制反应温度在24℃，搅拌速度在1500r/min，让反应缓慢进行，提高生产的泡棉的质量，若温度过高易发生团聚，温度过低反应无法进行或者反应不充分，都会影响泡棉的质量。反应结束后，在一定温度下对反应产物熟化，可使反应进一步完善，并且在较高温度下，可以让未反应完全有机溶剂挥发，减少泡棉中的残留的有机溶剂，还有利于泡棉弹性性能的提高，因此控制熟化的温度在90～100℃，时间在30～60min，制得高质量的泡棉。

[0027] 综上所述，本发明的有益技术效果为：1.本发明的一种泡棉，用无毒、环保的材料取代泡棉传统生产工艺中常用的有毒有害的材料，从源头上降低泡棉中的VOC含量；
2.通过添加大分子物质环糊精，可以使反应得到的泡棉结构更稳定；
3.通过添加SiO2气凝胶、无卤阻燃剂、四(3，5-二叔丁基-4-羟基苯丙酸)季戊四醇酯、聚合物多元醇、拉力剂AE-800、硅油等物质，赋予泡棉隔热、保温、高弹性、阻燃、耐氧化、延长使用寿命等性能；
4.将生产得到的泡棉前体于含有木醋液与香精的整理液中浸渍10 20min，赋予泡棉抗~
菌性能，同时还可以让泡棉带有清新的香味，提高泡棉的使用舒适度。

具体实施方式

[0028] 以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。

[0029] 实施例1步骤1：将100份无卤聚醚多元醇、53份甲苯二异氰酸酯、1份拉力剂AE-800、1份硅油和4份β-环糊精按照配比投入到反应釜中混合，并搅拌均匀；
步骤2：向反应釜中加入0.3份月桂酸铋和0.1份环烷酸稀土作为催化剂，控制反应釜内温度为24℃，反应10min；
步骤3：向反应釜内继续加入3份水、4份SiO2气凝胶、0.15份白乳胶、6份氢氧化铝阻燃剂、1份四(3，5-二叔丁基-4-羟基)苯丙酸季戊四醇酯、6份聚合物多元醇，并继续搅拌；
步骤4：出料，在100℃的温度下熟化20min，得到泡棉前体；
步骤5：将泡棉前体放入包括木醋液与薰衣草香精的整理液中浸渍10min，完成泡棉生产。

[0030] 实施例2步骤1：将105份无卤聚醚多元醇、60份甲苯二异氰酸酯、2份拉力剂AE-800、0.8份硅油和5份β-环糊精按照配比投入到反应釜中混合，并搅拌均匀；
步骤2：向反应釜中加入0.5份月桂酸铋、0.05份环烷酸稀土作为催化剂，控制反应釜内温度为24℃，反应5min；
步骤3：向反应釜内继续加入4份水、5份SiO2气凝胶、0.18份白乳胶、8份磷酸三甲苯酯阻燃剂、1.5份四(3，5-二叔丁基-4-羟基)苯丙酸季戊四醇酯、8份聚合物多元醇，并继续搅拌；
步骤4：出料，在90℃的温度下熟化30min，得到泡棉前体；
步骤5：将泡棉前体放入包括木醋液与海洋香精的整理液中浸渍15min，完成泡棉生产。

[0031] 实施例3步骤1：将90份无卤聚醚多元醇、45份甲苯二异氰酸酯、3份拉力剂AE-800、0.5份硅油和
4.5份β-环糊精按照配比投入到反应釜中混合，并搅拌均匀；
步骤2：向反应釜中加入0.4份异辛酸锌、0.1份环烷酸稀土作为催化剂，控制反应釜内温度为24℃，反应15min；
步骤3：向反应釜内继续加入3份水、3份SiO2气凝胶、0.12份白乳胶、4份三聚氰胺与3份聚磷酸铵复合阻燃剂、2份四(3，5-二叔丁基-4-羟基)苯丙酸季戊四醇酯、9份聚合物多元醇，并继续搅拌；
步骤4：出料，在95℃的温度下熟化35min，得到泡棉前体；
步骤5：将泡棉前体放入包括木醋液与绿茶香精的整理液中浸渍18min，完成泡棉生产。

[0032] 实施例4步骤1：将110份无卤聚醚多元醇、58份甲苯二异氰酸酯、3份拉力剂AE-800、2份硅油和5份β-环糊精按照配比投入到反应釜中混合，并搅拌均匀；
步骤2：向反应釜中加入0.3份异辛酸铋、0.3份异辛酸锌作为催化剂，控制反应釜内温度为24℃，反应20min；
步骤3：向反应釜内继续加入5份水、6份SiO2气凝胶、0.20份白乳胶、9份磷酸三苯酯、
2.5份四(3，5-二叔丁基-4-羟基)苯丙酸季戊四醇酯、10份聚合物多元醇，并继续搅拌；
步骤4：出料，在90℃的温度下熟化40min，得到泡棉前体；
步骤5：将泡棉前体放入包括木醋液与栀子香精的整理液中浸渍20min，完成泡棉生产。

[0033] 实施例5步骤1：将95份无卤聚醚多元醇、55份甲苯二异氰酸酯、2份拉力剂AE-800、1.5份硅油和
7份α-环糊精按照配比投入到反应釜中混合，并搅拌均匀；
步骤2：向反应釜中加入0.2份环烷酸稀土、0.25份异辛酸锌作为催化剂，控制反应釜内温度为24℃，反应15min；
步骤3：向反应釜内继续加入2份水、5份SiO2气凝胶、0.18份白乳胶、10份磷酸三苯酯、1份四(3，5-二叔丁基-4-羟基)苯丙酸季戊四醇酯、7份聚合物多元醇，并继续搅拌；
步骤4：出料，在100℃的温度下熟化50min，得到泡棉前体；
步骤5：将泡棉前体放入包括木醋液与玫瑰香精的整理液中浸渍12min，完成泡棉生产。

[0034] 实施例6步骤1：将115份无卤聚醚多元醇、62份甲苯二异氰酸酯、3.5份拉力剂AE-800、2.2份硅油和8份α-环糊精按照配比投入到反应釜中混合，并搅拌均匀；
步骤2：向反应釜中加入0.2份环烷酸稀土、0.2份异辛酸锌、0.2份异辛酸铋作为催化剂，控制反应釜内温度为24℃，反应18min；
步骤3：向反应釜内继续加入5.5份水、7份SiO2气凝胶、0.22份白乳胶、10份磷酸三丁酯、2份四(3，5-二叔丁基-4-羟基)苯丙酸季戊四醇酯、6份聚合物多元醇，并继续搅拌；
步骤4：出料，在95℃的温度下熟化60min，得到泡棉前体；
步骤5：将泡棉前体放入包括木醋液与薄荷香精的整理液中浸渍16min，完成泡棉生产。

[0035] 实施例7步骤1：将120份无卤聚醚多元醇、65份甲苯二异氰酸酯、4份拉力剂AE-800、2.5份硅油和9份α-环糊精按照配比投入到反应釜中混合，并搅拌均匀；
步骤2：向反应釜中加入0.3份环烷酸稀土、0.2份异辛酸锌作为催化剂，控制反应釜内温度为24℃，反应20min；
步骤3：向反应釜内继续加入6份水、8份SiO2气凝胶、0.26份白乳胶、9份氢氧化铝与3份三聚氰胺复合阻燃剂、3份四(3，5-二叔丁基-4-羟基)苯丙酸季戊四醇酯、9份聚合物多元醇，并继续搅拌；
步骤4：出料，在98℃的温度下熟化60min，得到泡棉前体；
步骤5：将泡棉前体放入包括木醋液与百合香精的整理液中浸渍10min，完成泡棉生产。

[0036] 本发明泡棉的性能测试实验1.泡棉性能测试
采用以上各实施例生产泡棉，并从每个实施例中随机选取12个样品，按照GB/T-10802测试每个样品的回弹性、按照GB/T-6669-2008测试每个样品的永久压缩变形率、按照国标 GB/T3399-1982测试每个样品的热导率、按照GB/T8332-2008测试每个样品的燃烧速率，最后再测定泡棉的结构强度，方法如下：每个样品取10*1*0.5cm大小的泡棉，一端固定，另一端悬吊砝码，记录每个样品断裂时砝码的质量(N),即对应泡棉的结构强度。将每一组样品的最大值和最小值舍弃，其余取平均值记录，结果见下表。

[0037] 从表中数据可知，该泡棉的各项物理性能均优于市售泡棉的各项物理性能，该泡棉在加入环糊精后可以很好的改善泡棉的回弹性和结构强度，并且加入SiO2气凝胶赋予泡棉良好的隔热保温性能，提高泡棉的使用舒适度。

[0038] 2.泡棉中VOC的测定按以上各实施例的步骤1-4生产泡棉，从每个实施例的产品中随机选取3个样品，每个样品的表面积大小为1.20m2，将样品放置于1m3测试舱内，调节测试舱内温度为23℃，湿度为
50%，换气率为1.20h-1，分别收集每个样品放置5h、24h和48h后测试舱内气体，用气相色谱质谱联用仪分别测定收集到的气体中的高挥发性有机化合物(VVOC)、挥发性有机化合物(VOC)、半挥发性有机化合物(SVOC)、C6～C9芳烃、含氯有机物的含量，每个实施例的测试结果取三个样品的平均值，结果如下：
实施例1
实施例2
实施例3
实施例4
实施例5
实施例6
实施例7
市售泡棉
由以上数据可以看出，该泡棉中的VOC含量明显低于市售泡棉的VOC含量。本技术方案通过使用有机铋、有机锌和有机稀土作为催化剂，替代传统使用的有机锡类催化剂，并且用无卤聚醚多元醇和无卤阻燃剂替代传统使用的聚醚多元醇和普通阻燃剂，不仅从源头上降低了泡棉中的VOC含量，还可减少反应过程中产生的VOC。

[0039] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

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一种泡棉及其制备方法

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