一種有機(jī)硅共聚物表面活性劑及其應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及表面活性劑領(lǐng)域，特別涉及一種有機(jī)硅共聚物表面活性劑及其應(yīng)用。本發(fā)明提供的有機(jī)硅共聚物表面活性劑引入至少兩個不飽和雙鍵基團(tuán)，通過多個不飽和雙鍵形成一種交聯(lián)結(jié)構(gòu)的有機(jī)硅共聚物表面活性劑，具有交聯(lián)結(jié)構(gòu)的有機(jī)硅共聚物表面活性劑能夠更好的提高慢回彈泡沫體的開孔性，通過設(shè)計(jì)交聯(lián)度的數(shù)量和聚醚型有機(jī)硅的結(jié)構(gòu)共同來實(shí)現(xiàn)聚氨酯泡沫體的開孔性和穩(wěn)定性的平衡。甚至在不使用開孔劑的情況下仍然能制備出較高開孔率的泡沫體，同時具有均勻的泡孔結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定的發(fā)泡過程。本發(fā)明提供的有機(jī)硅共聚物表面活性劑可應(yīng)用于軟質(zhì)泡沫、慢回彈泡沫、高回彈泡沫、硬質(zhì)泡沫及微孔聚氨酯泡沫。
【專利說明】一種有機(jī)硅共聚物表面活性劑及其應(yīng)用

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及表面活性劑領(lǐng)域，具體而言，涉及一種有機(jī)硅共聚物表面活性劑及其 應(yīng)用。

【背景技術(shù)】
[0002] 軟質(zhì)聚氨酯泡沫（俗稱聚氨酯泡沫體）通常是由聚醚多元醇或聚酯多元醇、水、胺 類催化劑、有機(jī)硅表面活性劑、錫類催化劑、物理發(fā)泡劑、其它助劑和異氰酸酯在高速攪拌 下混合，多元醇、水與異氰酸酯在催化劑的作用下快速反應(yīng)形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的泡沫體，同時物 理發(fā)泡劑揮發(fā)，水與異氰酸酯反應(yīng)產(chǎn)生大量氣體填充于泡沫體中，導(dǎo)致泡沫體不停的擴(kuò)大， 最終泡沫體內(nèi)部的氣體從泡沫體中揮發(fā)出來，泡沫體達(dá)到最大體積，氣體揮發(fā)后泡沫體略 有回落，五分鐘后即基本成型。
[0003] 慢回彈泡沫體屬于軟質(zhì)聚氨酯泡沫塑料中的一種新型功能性泡沫體，也被稱之為 記憶泡沫、粘彈泡沫，其獨(dú)特之處是可以順應(yīng)承載物的形狀，使得接觸面積最大化、應(yīng)力梯 度最小化，受力集中點(diǎn)能夠得到緩解，局部沒有擠壓和刺痛感。因此，慢回彈塊狀泡沫被廣 泛用作頭枕、床墊、坐墊等，有利于人體的血液循環(huán)，是一種高舒適性的保健泡沫。
[0004] 慢回彈泡沫體通常是由特殊的羥值較高的慢回彈聚醚、常規(guī)聚醚多元醇、水、胺類 催化劑、有機(jī)硅表面活性劑、開孔劑、錫類催化劑、少量物理發(fā)泡劑、其它助劑和異氰酸酯在 高速攪拌下反應(yīng)制備出。異氰酸酯通常采用甲苯二異氰酸酯（俗稱TDI)制備，最近幾年，采 用改性二甲苯烷二異氰酸酯（俗稱改性MDI)制備慢回彈泡沫體也成為慢回彈泡沫體的一 部分，主要是由于改性MDI相對TDI更加環(huán)保，改性MDI體系泡沫的泡孔更為規(guī)整些，空氣 透過率更高些，更舒適。而TDI體系泡孔雜亂，且偏閉孔，也是造成其回彈變慢的一個主要 原因。但改性MDI制備出軟質(zhì)聚氨酯泡沫體相對采用TDI制備出的泡沫體物理性能略差， 這也是目前市面上仍以TDI制備慢回彈泡沫體占主導(dǎo)地位的原因之一。
[0005] 現(xiàn)有的聚氨酯泡沫體制備技術(shù)中，有機(jī)硅表面活性劑的功能主要體現(xiàn)在：泡沫體 形成前期幫助油水相乳化成核；發(fā)泡過程中穩(wěn)定泡沫體的上升；控制泡沫體的孔徑大小及 泡孔均勻性。
[0006] 眾所周知，通常制備慢回彈泡沫體的工藝路線是把低羥值軟泡聚醚和較高羥值的 聚醚混合使用，提高泡沫的交聯(lián)密度，從而既提高了泡沫的玻璃化溫度，又降低了相分離程 度。由于泡沫的交聯(lián)密度高，所以相對于普通聚氨酯泡沫，慢回彈泡沫體相對閉孔，泡沫體 的透氣性較差，所以在制備慢回彈泡沫通常都要求提高其開孔性，如果閉孔率過高，容易導(dǎo) 致泡沫收縮，影響產(chǎn)品質(zhì)量，嚴(yán)重時導(dǎo)致產(chǎn)品報(bào)廢。
[0007] 當(dāng)被用作頭枕、床墊、坐墊時,夏季開孔性好的慢回彈泡沫體透氣不悶熱,細(xì)菌更 加不容易繁殖；冬季開孔性好的慢回彈泡沫體手感較軟，使用時更加舒適。
[0008] 而現(xiàn)有的慢回彈泡沫體通常是使用大量開孔劑，泡沫體基本成型后采用物理擠壓 排氣辦法使其泡孔破裂，從而提高泡沫體的開孔性和透氣率。然而，過多開孔劑的使用會 導(dǎo)致泡沫體的泡孔結(jié)構(gòu)不均勻，泡孔粗大，采用物理擠壓排氣會導(dǎo)致能源消耗、人工成本增 加。
[0009] 有鑒于此，特提出本發(fā)明。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本發(fā)明的第一目的在于提供一種有機(jī)硅共聚物表面活性劑，所述的有機(jī)硅共聚物 表面活性劑引入至少兩個不飽和雙鍵基團(tuán)，從而通過多個不飽和雙鍵形成一種交聯(lián)結(jié)構(gòu)的 有機(jī)硅表面活性劑。同目前市面上其它的有機(jī)硅表面活性劑相比，本發(fā)明提供的具有交聯(lián) 結(jié)構(gòu)的有機(jī)硅共聚物表面活性劑能夠更好的提高慢回彈泡沫體的開孔性，通過設(shè)計(jì)交聯(lián)度 的數(shù)量和聚醚型有機(jī)硅的結(jié)構(gòu)共同來實(shí)現(xiàn)聚氨酯泡沫體的開孔性和穩(wěn)定性的平衡?？蓪?shí)現(xiàn) 在不使用開孔劑的情況下仍然能制備出較高開孔率的泡沫體，同時具有均勻的泡孔結(jié)構(gòu)和 穩(wěn)定的發(fā)泡過程，降低了生產(chǎn)成本和能源消耗。
[0011] 本發(fā)明的第二目的在于提供所述的有機(jī)硅共聚物表面活性劑在軟質(zhì)泡沫、慢回彈 泡沫、高回彈泡沫、硬質(zhì)泡沫及微孔聚氨酯泡沫中的應(yīng)用。本發(fā)明提供的有機(jī)硅共聚物表面 活性劑用于制備軟質(zhì)聚氨酯泡沫體，能夠很好的提供泡沫體的開孔性和穩(wěn)定性的平衡；用 于制備慢回彈聚氨酯泡沫體，可改善泡沫體的開孔性，防止泡沫體收縮，制得的泡孔均勻、 細(xì)膩；還可用于制備開孔率較高的高回彈泡沫、硬質(zhì)泡沫及微孔聚氨酯材料。
[0012] 為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，特采用以下技術(shù)方案：
[0013] -種有機(jī)娃共聚物表面活性劑，具有以下通式：
[0014] (MDXD，aD，，bM) y ;
[0015] 其中，M選自（N)3Si01/2、（N)2RSi01/2、（N) 2R' Si01/2 中的任一種；D 為（CH3)2Si02/2 ; D' 為（N) (R) Si02/2, ；D" 為（N) (R，）Si02/2 ;x+a+b 為 0 ?300, y 大于 0 小于等于 3 ;
[0016] N選自烷基、苯環(huán)、苯甲基；
[0017] R為重均分子量為50-10000的聚氧化乙烯醚；
[0018] R'為至少含有兩個不飽和雙鍵的化學(xué)基團(tuán)；
[0019] R"選自-OH、_C(0)CH3、1?4個碳原子的烷基。
[0020] 本發(fā)明提供的有機(jī)硅共聚物表面活性劑引入至少兩個不飽和雙鍵基團(tuán)，從而通過 多個不飽和雙鍵形成一種交聯(lián)結(jié)構(gòu)的有機(jī)硅共聚物表面活性劑，具有交聯(lián)結(jié)構(gòu)的有機(jī)硅共 聚物表面活性劑能夠更好的提高慢回彈泡沫體的開孔性，通過設(shè)計(jì)交聯(lián)度的數(shù)量和聚醚型 有機(jī)硅的結(jié)構(gòu)共同來實(shí)現(xiàn)聚氨酯泡沫體的開孔性和穩(wěn)定性的平衡。甚至在不使用開孔劑的 情況下仍然能制備出較高開孔率的泡沫體，同時具有均勻的泡孔結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定的發(fā)泡過程。
[0021] 其中，y值為聚合度，由于聚合度太高會形成固體，不易使用，而聚合度太低，有機(jī) 硅共聚物表面活性劑的開孔效果變差，為了既便于使用，又具有很好的開孔效果，優(yōu)選地，y 為1. 5-2。如在一些實(shí)施例中，y可以為0. 5、1、1. 5、2、2. 5、3等等。
[0022] 為了有機(jī)硅共聚物表面活性劑具有更好的交聯(lián)度，進(jìn)一步地，R通式為：-CnH 2n(C2H4O)c(C3H 6O)d R"；
[0023] 其中，η為2?4 ;c為20?100%，表示聚氧化乙烯醚中環(huán)氧乙烷基團(tuán)占聚氧化乙 烯醚的重量百分比；d為0?80%，表示聚氧化乙烯醚中環(huán)氧丙烷基團(tuán)占聚氧化乙烯醚的重 量百分比。
[0024] 如在一些實(shí)施例中，R 可以為-C2H4(C2H4O)a2(C 3H6O)a3OH5-C2H 4(C2H4C) )o. 5 (C3H6O) 〇. 50H ； -C2H4 (C2H4O) 〇. 2 (C3H6O) 〇. 3C (0) CH3 ； - C2H4 (C2H4O) 〇. 5 (C3H6O) 〇. 5C (0) CH3 ；-C3H6 (C2H4O) ^C3H6O) 〇.8CH3 ； - C3H6(C2H4O) 0.8 (C3H6O) 〇.5CH2CH3 ；-C3H6 (C2H4O)。. 8 (C3H6O)。. 5 (CH2) 3CH3 等等。
[0025] 為了得到的有機(jī)硅共聚物表面活性劑具有更好的開孔性和穩(wěn)定性，優(yōu)選地，所述R 的重均分子量為350-5000 ;所述c優(yōu)選為40?80%。其中，在一些實(shí)施例中，R的重均分 子量可以為 350、400、500、800、1000、2000、3000、4000、5000 等等。
[0026] 為了有機(jī)硅共聚物表面活性劑具有更好的開孔性和穩(wěn)定性，進(jìn)一步地，R'選自 (CH2 = CH)x，-G、DVi4、M，ViDx"M， Vi ;
[0027] 其中，G為不與-Si-H發(fā)生硅氫加成反應(yīng)的化學(xué)基團(tuán)，Dvi表示（CH 3) (CH2 = CH) Si02/2, M' Vi 表示（CH3)2(CH2 = CH)Si01/2, X' 為大于 2 的數(shù)值，X' 優(yōu)選為 2 ?6 ;x" 為 0 ? 300的數(shù)值。
[0028] 其中，在一些實(shí)施例中，X'可以為2、3、4、5、6等等；在一些實(shí)施例中，X"可以為1、 5、10、50、100、150、200、250、300 等等。
[0029] 進(jìn)一步地，X"為4?50的數(shù)值。如，在一些實(shí)施例中，X"可以為4、10、15、20、25、 30、40、50 等等。
[0030] 為了有機(jī)硅共聚物表面活性劑具有更好的開孔性和穩(wěn)定性，且原料易得，易于制 備，進(jìn)一步地，R'為（CH 2 = CH)X，-G時，R'為二烯丙醚、烯丙基縮水甘油醚、丁二烯、甲基二 烯丙基硅烷、甲基二烯丙基乙氧基硅烷、環(huán)戊二烯、甲基環(huán)戊二烯、二環(huán)戊二烯、二氧化二聚 環(huán)戊二烯、鄰苯二甲酸二烯丙酯、間苯二甲酸二烯丙酯中的任一種。
[0031] 為了易于制備，原料易得，且得到的有機(jī)硅共聚物表面活性劑具有更好的開孔性， 優(yōu)選地，N為甲基。
[0032] 為了有機(jī)硅共聚物表面活性劑具有更好的開孔性和穩(wěn)定性，防止泡沫體收縮，得 到的泡孔均勻、細(xì)膩，優(yōu)選地，M為（CH 3)3Si01/2或（CH3)2RSi0 1/2。
[0033] 為了有機(jī)硅共聚物表面活性劑具有更好的開孔性和穩(wěn)定性，且原料易得，易于制 備，優(yōu)選地，x+a+b為3?160,如在一些實(shí)施例中，x+a+b可以為3、5、10、20、30、40、50、100、 150、160 等等。
[0034] 本發(fā)明還提供了上述有機(jī)硅共聚物表面活性劑在軟質(zhì)泡沫、慢回彈泡沫、高回彈 泡沫、硬質(zhì)泡沫及微孔聚氨酯泡沫中的應(yīng)用。本發(fā)明提供的有機(jī)硅共聚物表面活性劑用于 制備軟質(zhì)聚氨酯泡沫體，能夠很好的提供泡沫體的開孔性和穩(wěn)定性的平衡；用于制備慢回 彈聚氨酯泡沫體，可改善泡沫體的開孔性，防止泡沫體收縮，制得的泡孔均勻、細(xì)膩；還可用 于制備開孔率較高的高回彈泡沫、硬質(zhì)泡沫及微孔聚氨酯材料。
[0035] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：
[0036] (1)本發(fā)明提供的有機(jī)硅共聚物表面活性劑，通過引入至少兩個不飽和雙鍵基團(tuán) 形成的一種具有交聯(lián)結(jié)構(gòu)的有機(jī)硅表面活性劑，能夠更好的提高慢回彈泡沫體的開孔性， 通過設(shè)計(jì)交聯(lián)度的數(shù)量和聚醚型有機(jī)硅的結(jié)構(gòu)共同來實(shí)現(xiàn)聚氨酯泡沫體的開孔性和穩(wěn)定 性的平衡；可實(shí)現(xiàn)在不使用開孔劑的情況下仍然能制備出較高開孔率的泡沫體，同時具有 均勻的泡孔結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定的發(fā)泡過程；
[0037] (2)本發(fā)明提供的有機(jī)硅共聚物表面活性劑用于制備軟質(zhì)聚氨酯泡沫體，能夠很 好的提供泡沫體的開孔性和穩(wěn)定性的平衡；
[0038] (3)本發(fā)明提供的有機(jī)硅共聚物表面活性劑用于制備慢回彈聚氨酯泡沫體，可改 善泡沫體的開孔性，防止泡沫體收縮，制得的泡孔均勻、細(xì)膩；
[0039] (4)本發(fā)明提供的有機(jī)硅共聚物表面活性劑還可用于制備開孔率較高的高回彈泡 沫、硬質(zhì)泡沫及微孔聚氨酯材料，制備出較高開孔率的泡沫體，同時具有均勻的泡孔結(jié)構(gòu)和 穩(wěn)定的發(fā)泡過程。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0040] 為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，以下將對實(shí)施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹。
[0041] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例1制得的有機(jī)硅共聚物表面活性劑的凝膠滲透色譜圖；
[0042] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例1涉及的NIAX⑩有機(jī)硅L-598的凝膠滲透色譜圖；
[0043] 圖3為本發(fā)明實(shí)施例2制得的有機(jī)硅共聚物表面活性劑的凝膠滲透色譜圖； [0044]圖4為本發(fā)明實(shí)施例1涉及的NIAX?有機(jī)硅L-580的凝膠滲透色譜圖;
[0045] 圖5為圖1-圖4色譜圖的疊加圖。

【具體實(shí)施方式】
[0046] 下面將結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明的實(shí)施方案進(jìn)行詳細(xì)描述，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將會 理解，下列實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明，而不應(yīng)視為限制本發(fā)明的范圍。實(shí)施例中未注明具體 條件者，按照常規(guī)條件或制造商建議的條件進(jìn)行。所用試劑或儀器未注明生產(chǎn)廠商者，均為 可以通過市售獲得的常規(guī)產(chǎn)品。
[0047] 本發(fā)明提供的有機(jī)硅共聚物表面活性劑可通過公知的方法制備，如用非水解的 Si-C共聚物通過含有Si-H的聚硅氧烷與具有兩個或兩個以上C = C雙鍵的聚氧化烯聚醚 反應(yīng)制備。
[0048] 以下列舉有機(jī)硅共聚物表面活性劑其中的一類分子式的反應(yīng)分子式，反應(yīng)如下所 示：

【權(quán)利要求】
1. 一種有機(jī)硅共聚物表面活性劑，其特征在于，具有以下通式：(MDXD' aD"bM)y ; 其中，M選自（N)3Si01/2、（N)2RSi01/2、（N) 2R' Si01/2 中的任一種；D 為（CH3)2Si02/2 ;D'為 (N) (R) Si02/2, ；D" 為（N) (R，）Si02/2 ;x+a+b 為 0 ?300, y 大于 0 小于等于 3 ; N選自燒基、苯環(huán)、苯甲基； R為重均分子量為50-10000的聚氧化乙烯醚； R'為至少含有兩個不飽和雙鍵的化學(xué)基團(tuán)； R"選自-OH、- C (0) CH3、1?4個碳原子的烷基。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機(jī)硅共聚物表面活性劑，其特征在于，R通式為：- CnH2n(C2H40)c(C 3H60)dR"； 其中，n為2?4 ;c為20?100%，表示聚氧化乙烯醚中環(huán)氧乙烷基團(tuán)占聚氧化乙烯醚 的重量百分比；d為0?80%，表示聚氧化乙烯醚中環(huán)氧丙烷基團(tuán)占聚氧化乙烯醚的重量百 分比。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的有機(jī)硅共聚物表面活性劑，其特征在于，所述R的重均分子量 為350-5000 ;所述c優(yōu)選為40?80%。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機(jī)硅共聚物表面活性劑，其特征在于，R'選自（CH2 = CH)x，-G、DVi4、M，ViDx"M， Vi ; 其中，G為不與-Si-H發(fā)生硅氫加成反應(yīng)的化學(xué)基團(tuán)，DVi表示（CH3) (CH2 = CH)Si02/2， M' Vi表示（CH3)2(CH2 = CH)Si01/2, x'為大于2的數(shù)值，x'優(yōu)選為2?6 ;x"為0?300的 數(shù)值。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的有機(jī)硅共聚物表面活性劑，其特征在于，x"為4?50的數(shù) 值。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的有機(jī)硅共聚物表面活性劑，其特征在于，R'為（CH2 = CH)x，-G 時，R'為二烯丙醚、烯丙基縮水甘油醚、丁二烯、甲基二烯丙基硅烷、甲基二烯丙基乙氧基 硅烷、環(huán)戊二烯、甲基環(huán)戊二烯、二環(huán)戊二烯、二氧化二聚環(huán)戊二烯、鄰苯二甲酸二烯丙酯、 間苯二甲酸二烯丙酯中的任一種。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機(jī)硅共聚物表面活性劑，其特征在于，N為甲基。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機(jī)硅共聚物表面活性劑，其特征在于，M為（CH3)3Si01/2或 (CH3)2RSi01/2。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機(jī)娃共聚物表面活性劑，其特征在于，x+a+b為3?160。
10. 權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述的有機(jī)硅共聚物表面活性劑在軟質(zhì)泡沫、慢回彈泡沫、高 回彈泡沫、硬質(zhì)泡沫及微孔聚氨酯泡沫中的應(yīng)用。
【文檔編號】C08G18/76GK104403063SQ201410648652
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年11月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月14日
【發(fā)明者】龔國安, 張家菲, 謝海波 申請人:上海麥浦新材料科技有限公司