[发明专利]一种高亲水低膨胀率聚氨酯软泡、制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种高亲水低膨胀率聚氨酯软泡、制备方法及应用，属于高分子材料加工术领域。按照质量份数计，本聚氨酯软泡由如下原料制备：高氧化乙烯聚醚多元醇50～80份，含芳香基团半醚半酯多元醇20～40份，聚乙二醇10～20份，改性二苯基甲烷二异氰酸酯40～70份，反应型亲水剂2～5份，催化剂0.1～1份，发泡剂1～5份，交联剂0.5～3份，表面活性剂1～5份。本发明提供的高亲水低膨胀率聚氨酯软泡较好地解决了目前聚醚型亲水聚氨酯材料吸水慢，锁水差，强度偏低，吸水膨胀率高等性能缺陷，能替代传统PVA胶棉应用于拖把头的生产。

技术领域

本发明属于高分子材料加工技术领域，涉及一种高亲水低膨胀率聚氨酯软泡、制备方法及应用。

背景技术

家庭清洁产品广泛采用高分子软泡为基材，聚乙烯醇(PVA)缩醛材料因其吸水速度快，锁水持久，吸水后膨胀率低等性能，PVA胶棉被广泛应用在拖把头这类家庭清洁产品中，但是随着人们对产品要求的提升以及环保意识的提高，传统PVA胶棉材料逐渐凸显其缺陷：1、PVA胶棉材料在使用一段时间后很容易变得很硬，特别是失水变干之后，需要很长时间去吸水恢复原样，给日常使用造成一定的困扰；2、PVA胶棉材料因为在生产的时候会加入过量的淀粉作为开孔剂以及参与交联反应，多余未反应完的淀粉会导致水体富营养化，同时生产出的PVA胶棉也容易在潮湿环境下发霉变黑；3、生产PVA胶棉需要在酸性环境下反应，生产过程中耗费大量的水和酸，导致水资源浪费以及环境污染。

随着人们对产品要求的提升以及环保意识的提高，开发PVA胶棉的替代材料已经迫在眉睫。由高氧化乙烯聚醚多元醇制备的聚氨酯软泡具有比较好的亲水性，因此用聚醚型亲水聚氨酯软泡去替代PVA胶棉成了目前研究得焦点，公开号为CN112321791 A以及CN112142943 A的中国专利都公开了拖把用高吸水聚氨酯材料，它们都采用植物基多元醇和全氧化乙烯聚乙二醇制备了高吸水倍率聚氨酯海绵，虽然吸水倍率较高，但是无法做到快速吸水以及无法避免吸水后膨胀率大的缺陷。

目前市场中亲水聚氨酯软泡材料迟迟未能取代PVA胶棉应用于拖把头材料的生产，主要原因在于目前聚醚型亲水聚氨酯软泡替代PVA胶棉还存在以下技术难点：1、目前普通聚醚型亲水性聚氨酯软泡虽然吸水量可以做到比较理想，但是吸水速度上还是没法和PVA胶棉相媲美；2、聚醚型亲水聚氨酯软泡拉伸强度和撕裂强度偏低，无法满足家庭洁具拖把头的要求；3、聚醚型亲水聚氨酯中氧化乙烯碳氧键因为缺乏空间位阻而容易转动，分子链柔顺性好，但是缺少刚性单元支撑，水分子进入分子链间隙后容易把分子链撑开导致吸水膨胀率大，同样也无法满足拖把头的要求；4、普通聚醚型亲水聚氨酯软泡的开孔性很高，不利于材料在施加压力下的锁水性能。因此，基于聚醚型亲水聚氨酯软泡以上性能缺陷，开发具有吸水速率快、拉伸强度以及撕裂强度高、吸水后膨胀率低、锁水性好的亲水聚氨酯软泡具有重要的意义。

发明内容

本发明的第一个目的是针对现有的技术存在的上述问题，提供一种高亲水低膨胀率聚氨酯软泡，使聚氨酯软泡材料具有高亲水性、低膨胀率、高抗拉伸强度、高抗撕裂强度。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种高亲水低膨胀率聚氨酯软泡，其特征在于，按照质量份数计，由如下原料反应制备：

高氧化乙烯聚醚多元醇50～80份，含芳香基团半醚半酯多元醇20～40份，聚乙二醇10～20份，改性二苯基甲烷二异氰酸酯40～70份，反应型亲水剂2～5份，催化剂0.1～1份，发泡剂1～5份，交联剂0.5～3份，表面活性剂1～5份。

作为优选，所述的高氧化乙烯聚醚多元醇由含活性氢基团的化合物为起始剂，经过氧化乙烯和氧化丙烯开环聚合反应而成，其中氧化乙烯单元在整个高氧化乙烯聚醚多元醇分子链占比为55-85％，高氧化乙烯聚醚多元醇羟值为30-40mgKOH/g，在25℃下粘度为1000-2000mPa.s。

进一步优选，制备高氧化乙烯聚醚多元醇的起始剂为三羟甲基丙烷，甘油，三乙醇胺的一种或多种混合，官能度为3。