本技術涉及聚氨酯材料，具體涉及一種聚氨酯組合物、聚氨酯泡沫及其制備方法和應用。
背景技術：
1、聚氨酯泡沫材料是由多元醇和異氰酸酯反應生成的高分子多孔材料，具有輕質(zhì)、易于成型、力學性能優(yōu)良等特點，在汽車、家居、服飾、建筑裝飾等行業(yè)中廣泛應用。然而，聚氨酯泡沫因其多孔性結(jié)構(gòu)，存在表面臟污不易清潔、易老化等缺點。因此，在部分應用場景中，常在聚氨酯泡沫外部覆合一層織物或皮革材質(zhì)的面料，起到清潔、保護、改善觸感以及滿足美學設計需求的作用。
2、聚氨酯泡沫的制備過程通常需要使用催化劑，催化劑一般分為胺類催化劑和金屬類催化劑。金屬類催化劑由于其毒性、環(huán)保性、水解等問題使用受到限制，因此胺類催化劑使用越來越廣泛。使用胺類催化劑生產(chǎn)的聚氨酯泡沫中，胺類催化劑殘留難以避免。同時，芳香族異氰酸酯老化分解產(chǎn)生胺類化合物，如甲苯二胺（tda）、4,4'-二氨基二苯甲烷（mda），伯胺或仲胺易與羰基化合物反應生成酰胺或脲基等結(jié)構(gòu)，降低電子躍遷能量，導致聚氨酯泡沫黃變速度加快。另一方面，胺基作為助色基團，也會增加泡沫以及與泡沫接觸的織物或皮革黃變速度，尤其是泡沫與淺色織物或皮革接觸時因面料黃變問題會導致產(chǎn)品使用壽命縮短。
3、如何解決泡沫黃變問題，行業(yè)內(nèi)已經(jīng)進行了大量的研究。如現(xiàn)有技術有通過加入抗黃變劑制備不易發(fā)生黃變的聚氨酯的技術，還有通過在聚氨酯材料中引入hfbma-co-hema聚合物，來解決聚氨酯材料的黃變和溶脹問題的技術，實現(xiàn)了可水洗、耐黃變和優(yōu)異的機械性能，適用于家用枕頭等場景。
4、盡管上述方法在改善聚氨酯材料自身黃變方面取得了一定成效，但對于因泡沫與織物或皮革接觸而導致的面料黃變問題，行業(yè)內(nèi)研究較少，仍有待進一步改進。
技術實現(xiàn)思路
1、本技術提供了一種聚氨酯組合物、聚氨酯泡沫及其制備方法和應用，以解決聚氨酯材料自身黃變以及面料接觸導致的黃變等問題。
2、第一方面，本技術提供了一種聚氨酯組合物，包括：組分a、組分b、添加劑，所述組分a包括異氰酸酯反應活性組分和功能助劑；所述組分b包括異氰酸酯類化合物；
3、其中，所述添加劑包括碳酸酯類化合物、酸酐類化合物中的至少一種；
4、以所述聚氨酯組合物的總質(zhì)量計，所述添加劑的質(zhì)量百分含量為0.3-1.5wt%。
5、作為示例，以所述聚氨酯組合物的總質(zhì)量計，所述添加劑的質(zhì)量百分含量可以為0.3wt%，0.4wt%，0.5wt%，0.6wt%，0.7wt%，0.8wt%，0.9wt%，1.0wt%，1.1wt%，1.2wt%，1.3wt%，1.4wt%，1.5wt%，或處于以上任何數(shù)值所組成的范圍內(nèi)。
6、本技術的發(fā)明人經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，通過在聚氨酯組合物中添加特定量的碳酸酯類化合物或酸酐類化合物，抑制了聚氨酯泡沫材料的黃變速度，不僅自身具有延緩黃變的特性，更重要的是能夠顯著降低與泡沫接觸的織物或皮革的黃變程度，解決了現(xiàn)有技術中長期忽視的接觸性黃變問題。這是因為，碳酸酯類化合物或酸酐類化合物中羰基的碳原子呈正電性，可以接受胺類催化劑或苯胺化合物中氮原子上的孤對電子，降低胺類催化劑或苯胺化合物中氮原子與泡沫或面料本身分子鏈中的碳基反應概率，從而改善黃變問題。若添加劑的含量低于0.3?wt%，則改善黃變的效果不明顯；若高于1.5?wt%，則會對泡沫的生產(chǎn)效率和物理機械性能產(chǎn)生不利影響，且經(jīng)濟性下降。
7、在一種可選地實施方式中，所述碳酸酯類化合物包括烷基碳酸酯、琥珀酰亞胺基碳酸酯中的至少一種；
8、在一種可選地實施方式中，所述酸酐類化合物包括琥珀酸酐類化合物。
9、在一種可選地實施方式中，所述烷基碳酸酯包括碳酸二丁酯、碳酸二乙酯、碳酸甲丁酯中的至少一種；
10、在一種可選地實施方式中，所述琥珀酰亞胺基碳酸酯包括n,n’-二琥珀酰亞胺基碳酸酯、芐基-n-琥珀酰亞胺基碳酸酯、環(huán)戊基-n-琥珀酰亞胺基碳酸酯、烯丙基琥珀酰亞胺基碳酸酯中的至少一種；
11、在一種可選地實施方式中，所述琥珀酸酐類化合物包括琥珀酸酐、辛烯基琥珀酸酐、十二烯基琥珀酸酐、聚異丁烯琥珀酸酐中的至少一種。
12、在一種可選地實施方式中，所述組分a和組分b的用量比為100:30-200，可選地，用量比為100:30-150。作為示例，所述組分a和組分b的用量比可以為100:30，100:50，100:70，100:90，100:100，100:120，100:140，100:150，100:170，100:190，100:200，或處于以上任何數(shù)值所組成的范圍內(nèi)。
13、在一種可選地實施方式中，所述組分a中的異氰酸酯反應活性組分（a1）沒有特別限制，本領域內(nèi)常規(guī)使用的多元醇均可用于本技術。
14、在一種可選地實施方式中，組分a中，所述異氰酸酯反應活性組分包括聚醚多元醇、聚合物多元醇、聚酯多元醇中的至少一種；
15、在一種可選地實施方式中，所述功能助劑包括發(fā)泡劑、催化劑、交聯(lián)劑、擴鏈劑、開孔劑、表面活性劑、色漿、阻燃劑、填料、抗靜電劑、香料、抗氧劑、光穩(wěn)定劑、礦物油、抗微生物劑、內(nèi)脫膜劑中的至少一種。
16、在一種可選地實施方式中，組分b中，所述異氰酸酯類化合物包括芳香族異氰酸酯，可選地，包括甲苯二異氰酸酯（tdi）、二苯基甲烷二異氰酸酯（mdi）、多亞甲基多苯基異氰酸酯（papi）或它們與多元醇制成的預聚物中的至少一種；
17、在一種可選地實施方式中，所述組分b中涉及的多元醇包括二丙二醇、三羥甲基丙烷、聚醚多元醇、聚酯多元醇中的至少一種。
18、第二方面，本技術提供一種聚氨酯泡沫，由上述的聚氨酯組合物制備得到。
19、第三方面，本技術提供一種上述的聚氨酯泡沫的制備方法，包括如下步驟：將組分a、組分b、添加劑混合，發(fā)泡成型。
20、在一種可選地實施方式中，所述添加劑預先與組分a或組分b混合，或者所述添加劑在組分a、組分b混合時一并加入。
21、在一種可選地實施方式中，所述發(fā)泡可以在室溫進行，也可以在加熱的模具中進行。當在加熱的模具中進行發(fā)泡時，所述發(fā)泡成型過程中模具的加熱溫度可以為50-70℃。作為示例，所述模具的加熱溫度可以為50℃，52℃，54℃，55℃，57℃，59℃，60℃，62℃，64℃，65℃，67℃，69℃，70℃，或處于以上任何數(shù)值所組成的范圍內(nèi)。
22、第四方面，本技術提供一種上述的聚氨酯泡沫或上述的制備方法制備得到的聚氨酯泡沫在交通運輸工具、家居、服飾、建筑裝飾領域中的應用。
23、在一種可選地實施方式中，所述功能助劑包括發(fā)泡劑、催化劑、交聯(lián)劑、擴鏈劑、開孔劑、表面活性劑、色漿、阻燃劑、填料、抗靜電劑、香料、抗氧劑、光穩(wěn)定劑、礦物油、抗微生物劑中的至少一種。上述各功能助劑的具體選擇和用量范圍均為領域內(nèi)常規(guī)地，本領域技術人員可根據(jù)實際性能要求選擇添加。
24、本技術中，所述的發(fā)泡劑包括物理發(fā)泡劑和化學發(fā)泡劑中的一種或兩種或多種，合適的物理發(fā)泡劑包括但不限于環(huán)戊烷、正戊烷、異戊烷、正丁烷、異丁烷、二氯甲烷、霍尼韋爾的lba、hfc-245fa等，化學發(fā)泡劑為水；在一種可選地實施方式中，所述發(fā)泡劑的用量為組分a重量的0.1~10wt%，優(yōu)選用量為組分a重量的0.5~6wt%。
25、本技術中，所述的催化劑包括叔胺化合物和金屬類化合物中的一種或兩種或多種，合適的叔胺催化劑的實例包括但不限于三亞乙基二胺，雙（二甲氨基乙基）醚，2-[[2-[2-(二甲氨)乙氧基乙基]甲氨基]-乙醇（cas：83016-70-0），n-(環(huán)己基甲基)-2-甲基丙-2-胺（cas：65055-37-0），五甲基二亞烷基三胺（如五甲基二亞乙基三胺），四甲基亞烷基二胺（如四甲基甲烷二胺），二甲基乙醇胺，n,n-二甲基-n’,n’-二(2-羥丙基)-1,3-丙二胺（cas：63469-23-8），n-甲基嗎啉，n-甲基咪唑和huntsman公司的jeffcat?led103等；合適的金屬類催化劑的實例包括但不限于辛酸亞錫、二月桂酸二丁基錫、新癸酸鉍、月桂酸鉍、辛酸鋅、辛酸鉀、醋酸鉀等。在一種可選地實施方式中，催化劑的用量為組分a重量的0.1~4wt%，優(yōu)選用量為組分a重量的0.2~2.5wt%。
26、本技術中，所述的擴鏈劑和/或交聯(lián)劑，其中，擴鏈劑包括小分子二元醇和二元胺的一種或兩種或多種，可選地，包括乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、丙二醇、二丙二醇、三丙二醇、丁二醇、3,5-二乙基甲苯二胺（detda）、3,5-二甲硫基甲苯二胺（dmtda）和4,4’-雙仲丁氨基二苯基甲烷（dbmda）的一種或兩種或多種；交聯(lián)劑是官能度大于2的小分子多元醇或多元胺，優(yōu)選甘油、二乙醇胺和三乙醇胺等的一種或兩種或多種。在一種可選地實施方式中，擴鏈劑和/或交聯(lián)劑的用量為組分a重量的0.1~3wt%，可選地，用量為組分a重量的0.5~1.5wt%。
27、本技術中，所述的表面活性劑起著乳化泡沫物料、穩(wěn)定泡沫和調(diào)節(jié)泡孔的作用。它能夠增加各組分的互溶性，有助于氣泡的形成，可控制泡沫的大小及均勻性，促使泡沫泡孔凝膠張力的平衡，防止泡沫崩塌。適合用作本技術的表面活性劑包括適用于聚氨酯泡沫材料的任何已知的表面活性劑，包括但不限于邁圖的l-580、l-627、l-3002、l-6985、l-6900，贏創(chuàng)的b-8002、b-8715、b-8734、b-8738、b-8742、b8466、b-8407和德美世創(chuàng)的ak8801、ak-8800等的一種或兩種或多種。
28、本技術中，可以用于本技術的聚氨酯泡沫材料中其他的各種本領域技術人員已知的添加劑，其用量為組分a重量的0~20wt%，包括但不限于色漿、內(nèi)脫模劑、阻燃劑、填料、抗靜電劑、香料、抗氧劑、光穩(wěn)定劑、礦物油和抗微生物劑中的一種或兩種或多種。
29、本技術提供的聚氨酯泡沫，包含軟質(zhì)泡沫、硬質(zhì)泡沫、以及硬度介于軟質(zhì)泡沫和硬質(zhì)泡沫之間的半硬質(zhì)泡沫。與不含所述添加劑的泡沫材料相比，該泡沫材料自身的黃變速度顯著延緩，且當該泡沫與織物或者皮革長時間接觸時，織物或者皮革表面的黃變等級有效降低。
30、本技術還公開了上述聚氨酯泡沫的制備方法，即將組分a、組分b和添加劑按照設定比例充分混合攪拌后，發(fā)泡成型。所述添加劑的加入方式靈活，可以將至少一種添加劑提前加入組分a或組分b中預混合，也可以將至少一種添加劑在組分a和組分b混合時一并加入使用。
31、具體地，所述聚氨酯泡沫的制備方法可以包括如下步驟：將混合有添加劑的組分a與組分b在高速攪拌機中攪拌混合5-8秒，迅速倒入發(fā)泡模具中（模具溫度50-70℃），發(fā)泡成型，熟化后得到聚氨酯泡沫材料。
32、本技術技術方案，具有如下優(yōu)點：
33、本技術提供的聚氨酯組合物，包括：組分a、組分b、添加劑，所述組分a包括異氰酸酯反應活性組分和功能助劑；所述組分b包括異氰酸酯類化合物；其中，所述添加劑包括碳酸酯類化合物、酸酐類化合物中的至少一種；以所述聚氨酯組合物的總質(zhì)量計，所述添加劑的質(zhì)量百分含量為0.3-1.5wt%。與現(xiàn)有技術相比，本技術通過在聚氨酯組合物中添加特定量的碳酸酯類或酸酐類化合物，有效絡合或消耗了體系內(nèi)殘留的胺類催化劑以及由異氰酸酯老化產(chǎn)生的芳香胺，從而抑制了黃變速度，本技術提供的聚氨酯泡沫材料不僅自身具有延緩黃變的特性，更重要的是能夠顯著降低與泡沫接觸的織物或皮革的黃變程度，解決了現(xiàn)有技術中長期忽視的接觸性黃變問題，尤其適用于對淺色面料進行復合的應用場景。另外，本技術中添加劑用量少（0.3-1.5?wt%），對泡沫基體的物理性能影響小，且添加方式靈活，易于在現(xiàn)有生產(chǎn)線上實現(xiàn)，具有良好的工業(yè)應用前景。
34、本技術的附加方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，?部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本技術的實踐了解到。