CN102633978B - 聚氨酯泡沫及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种聚氨酯泡沫及其制备方法。所述聚氨酯泡沫的原料包括聚合多元醇、异氰酸酯、发泡剂、交联剂、催化剂、表面活性剂和植物油原料，其中，所述聚合多元醇包括石油基础聚醚和石油接枝聚醚；所述植物油原料包括植物油聚醚和植物油接枝聚醚。

Description

聚氨酯泡沫及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种聚氨酯泡沫及其制备方法。
背景技术
在汽车的行驶过程中，汽车座椅为驾乘者提供一个舒适的驾乘环境，尤其是在颠簸路面行驶时，舒适的汽车座椅变得尤为重要。汽车座椅之所以可以提供舒适的驾乘感觉，主要是因为聚氨酯泡沫在座椅中所起到的作用。座椅中的聚氨酯泡沫具有一定的机械强度和回弹性，在给乘坐者提供一定的支撑的同时可以利用其形变回弹特性来提高乘坐者在颠簸路段中的乘坐舒适性。现有技术中的聚氨酯泡沫原料包括聚合多元醇、异氰酸酯(TDI，TDI/MDI，MDI)、发泡剂、交联剂、催化剂和表面活性剂等，其制备技术通常是将聚合多元醇、发泡剂、交联剂、催化剂和表面活性剂等原料按照一定比例预先混合在一起，预混好的混合物再与异氰酸酯通过高压瞬间混合或者搅拌器搅拌混合，然后注射到具有一定温度的模具里，进行化学反应，反应结束，将泡沫进行开孔，完成泡沫产品制备。
现在汽车座椅泡沫生产过程中使用的原料全部为石油化工产品。石油化工原料为不可再生资源，随着使用量的不断增加，自然资源会逐步枯竭。同时，在制备和使用石油化工产品的时候，还会造成环境污染，在制备石油化工原料的时候，原料中会残留一些可以挥发的有机物，人们在使用汽车的过程中，这些残留的有机挥发物会逐渐地散发到车内空气中，影响到人体的安全。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种聚氨酯泡沫及其制备方法。
所述聚氨酯泡沫的原料包括聚合多元醇、异氰酸酯、发泡剂、交联剂、催化剂、表面活性剂和植物油原料。
其中，所述聚合多元醇包括石油基础聚醚和石油接枝聚醚；所述植物油原料包括植物油聚醚和植物油接枝聚醚。
所述聚氨酯泡沫的原料中各组合的重量份如下表1：
表1
其中，石油基础聚醚与植物油聚醚混合制得基础聚醚混合物，石油接枝聚醚与植物油接枝聚醚混合制得接枝聚醚混合物，所述基础聚醚混合物与接枝聚醚混合物的重量比为55-65∶35-45。
本发明还提供所述聚氨酯泡沫的制备方法，其包括如下步骤：
f.将50-60重量份的石油基础聚醚与0-5重量份植物油基础聚醚混合制得基础聚醚混合物；
g.将30-40重量份的石油接枝聚醚与0-5重量份的植物油接枝聚醚混合制得接枝聚醚混合物；
h.将55-65重量份的基础聚醚混合物、35-45重量份的接枝聚醚混合物与2-4重量份的发泡剂、0.5-1.5重量份的交联剂、0.15-0.3重量份的凝胶催化剂、0.15-0.3重量份的平衡催化剂、0.2-0.4重量份的发泡催化剂、0.6-1.2重量份的表面活性剂混合制备聚醚混合物，并进行水分检测；
i.将100重量份的聚醚混合物与35-39重量份的异氰酸酯混合，将混合物注射到模具中，合模，原料之间发生反应；
j.将泡沫产品进行开孔，在恒温恒湿室里放置后进行物理性能测试。
与现有技术相比，本发明提供的聚氨酯泡沫因使用可再生的绿色植物油原料替代石油化工原料，降低泡沫产品对环境的污染，降低二氧化碳的排放，降低泡沫产品挥发物对人体健康的影响，提高汽车座椅的舒适度。
附图说明
图1聚氨酯泡沫配方配料及制备方法流程图。
具体实施方式
更具体而言，本发明提供的聚氨酯泡沫的原料包括聚合多元醇、异氰酸酯、发泡剂、交联剂、催化剂、表面活性剂和植物油原料。
其中，所述聚合多元醇包括石油基础聚醚和石油接枝聚醚，所述石油基础聚醚可以例如为330N聚醚多元醇，所述石油接枝聚醚可以例如为0545G聚合物多元醇。
所述植物油原料包括植物油基础聚醚和植物油接枝聚醚，所述植物油基础聚醚可以例如为棕榈油或蓖麻油改性的基础聚醚，所述植物油接枝聚醚可以例如为棕榈油或蓖麻油改性的接枝聚醚。
所述异氰酸酯可以为甲苯二异氰酸酯TDI、二苯基亚甲基二异氰酸酯MDI或其混合物。
所述发泡剂可以为水。
所述交联剂可以为二乙醇胺或二乙醇胺与水的混合物(DEOA85)。
所述催化剂为发泡催化剂、凝胶催化剂和平衡催化剂。所述发泡催化剂可以例如为A400，所述凝胶催化剂可以例如为33LX，所述平衡催化剂可以例如为C225。
所述表面活性剂可以为DC6070。
此外，如图1所示，本发明还提供所述聚氨酯泡沫的制备方法，具体如下。
将50-60重量份的石油基础聚醚与0-5重量份植物油基础聚醚混合制得基础聚醚混合物；将30-40重量份的石油接枝聚醚与0-5重量份的植物油接枝聚醚混合制得接枝聚醚混合物；由于聚醚原料在常温下的粘度较高，要注意混合时原料的温度为40～50℃，注意减少设备的负荷。
将55-65重量份的基础聚醚混合物、35-45重量份的接枝聚醚混合物进行混和。可以通过流量计来控制进料量，可以使设备用流量计记录的实际进料量与在系统里设定的进料量进行对比，当两者误差超出1％的时候，设备就会报警停机，以便对误差进行处理。
将2-4重量份的发泡剂、0.5-1.5重量份的交联剂、0.15-0.3重量份的凝胶催化剂、0.15-0.3重量份的平衡催化剂、0.2-0.4重量份的发泡催化剂、0.6-1.2重量份的表面活性剂加入到上述基础聚醚混合物与接枝聚醚混合物的混合物中，从而制备出聚醚混合物。该步骤也是通过流量计来控制进料量。表面活性剂在催化剂体系中进行混合，会产生分层，从而造成混合的不均匀，因此，需要将表面活性剂直接加入到聚醚混合物中进行混合。
将制得的聚醚混合物存储到具有2.5～3.5Bar压力的料罐中，料罐一定使用干燥空气进行加压，同时料罐要具有加温，降温装置，以保证原料的温度可以恒定在25～40℃的范围内。
将100重量份的聚醚混合物和35-39重量份的异氰酸酯，经过流量计的计量，经过两个管路系统，进入浇注头，两种原料在浇注头里，以120Bar左右的高压，进行0.3秒左右的混合，混合完的原料，注射到60-70℃的模具中，模具闭合，泡沫在模具中进行熟化，熟化完成后，开模，将泡沫从模具中取出，进行开孔，制得泡沫产品，对泡沫产品的物理性能进行测试。
实施例
实施例1
按照下表2的配比制备本发明的聚氨酯泡沫。
表2聚氨酯泡沫的原料配方
原料名称 重量(g)
石油基础聚醚330N 55
石油接枝聚醚0545G 35
蓖麻油改性的基础聚醚 5
蓖麻油改性的接枝聚醚 53 -->
异氰酸酯 37
发泡剂水 2.8
交联剂DEOA85 1.2
发泡催化剂A400 0.3
凝胶催化剂33LX 0.25
平衡催化剂C225 0.2
表面活性剂DC6070 0.8
制备方法方法如下：
将55g的石油基础聚醚330N和5g的蓖麻油改性基础聚醚混合，制备基础聚醚混合物；将35g的石油接枝聚醚0545G与5g的蓖麻油改性接枝聚醚混合制备接枝聚醚混合物。混合时原料的温度为45℃，以减少设备的负荷。
将60g的基础聚醚混合物、40g的接枝聚醚混合物进行混和。可以通过流量计来控制进料量，可以使设备用流量计记录的实际进料量与在系统里设定的进料量进行对比，当两者误差超出1％的时候，设备就会报警停机，以便对误差进行处理。
将2.8g的发泡剂水、1.2g的交联剂DEOA85、0.25g的凝胶催化剂33LX、0.2g的平衡催化剂C225、0.3g的发泡催化剂A400、0.8g的表面活性剂DC6070加入到上述基础聚醚混合物与接枝聚醚混合物的混合物中，从而制备出聚醚混合物。该步骤也是通过流量计来控制进料量。制得聚醚混合物进行水分的检测。
将制得的聚醚混合物存储到具有2.5Bar压力的料罐中，料罐一定使用干燥空气进行加压，同时料罐要具有加温，降温装置，以保证原料的温度可以恒定在30℃的范围内。
将100g的聚醚混合物和37g的异氰酸酯，经过流量计的计量，经过两个管路系统，进入浇注头，两种原料在浇注头里，以120Bar左右的高压，进行0.3秒左右的混合，混合完的原料，注射到65℃的模具中，模具闭合，原料之间发生反应方程式如下，最终生成泡沫。
泡沫在模具中进行熟化，熟化完成后，开模，将泡沫从模具中取出，进行开孔，制得泡沫产品，对泡沫产品的物理性能进行测试。
对比实施例1
除了用5g的330N代替5g的蓖麻油改性的基础聚醚，用5g的0545G代替5g的蓖麻油改性的接枝聚醚外，以与实施例1相同的方式制备泡沫产品。
下表3为本发明的实施例1制备的聚氨酯泡沫的物理性能测试结果与对比实施例1中制备的现有技术的聚氨酯泡沫的物理性能测试结果的对比。物理性能的测试结果依据现代汽车MS-257-7测试标准。
表3物理性能测试结果
项目 实施例1 对比实施例14 -->
密度 44g/cm3 44g/cm3
硬度 174.11N 180.6N
撕裂强度 0.66Kg/cm 0.56Kg/cm2
断裂伸长率 120％ 105％
拉伸强度 1.65Kg/cm2 1.60Kg/cm2
回弹率 61％ 63％
气味 2.5级 2.5级
厚度变化率 1.32％ 1.51％
硬度变化率 6.56％ 6.72％
反复压缩变化率70，50 6.15％ 6.37％
反复压缩变化率50，50 12.93％ 15.72％
燃烧性 SE SE
从以上试验数据分析，可以看出在相同密度的条件下，本发明的泡沫产品撕裂强度、拉伸强度更好，说明机械强度更佳，本发明的泡沫的断裂伸长率更好，说明柔韧性更佳。
通过使用来源于生长的植物，为可再生资源的植物油原料制备聚氨酯泡沫产品，可以生产出具有优异物理性能的泡沫产品，这样可以降低石油化工产品的使用量，降低对不可再生原料的需求，降低对环境的污染，降低泡沫产品对人体健康的影响，泡沫产品更加环保。

Claims (3)

1.一种聚氨酯泡沫，其原料包括聚合多元醇、异氰酸酯、发泡剂、交联剂、催化剂、表面活性剂和植物油原料，其中，所述聚合多元醇包括石油基础聚醚和石油接枝聚醚；所述植物油原料包括植物油基础聚醚和植物油接枝聚醚；
所述的聚氨酯泡沫包含如下组分：
其中，石油基础聚醚与植物油基础聚醚混合制得基础聚醚混合物，石油接枝聚醚与植物油接枝聚醚混合制得接枝聚醚混合物，所述基础聚醚混合物与接枝聚醚混合物的重量比为55-65∶35-45。
2.如权利要求1所述的聚氨酯泡沫，其中，所述石油基础聚醚为330N聚醚多元醇，所述石油接枝聚醚为0545G聚合物多元醇，所述植物油基础聚醚为棕榈油或蓖麻油改性的基础聚醚，所述植物油接枝聚醚为棕榈油或蓖麻油改性的接枝聚醚，所述异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯TDI、二苯基亚甲基二异氰酸酯MDI或其混合物，所述发泡剂为水，所述交联剂为二乙醇胺或二乙醇胺与水的混合物DEOA85，所述发泡催化剂为A400，所述凝胶催化剂为33LX，所述平衡催化剂为C225，所述表面活性剂为DC6070。
3.一种制备权利要求1-2中任一项所述的聚氨酯泡沫的方法，其包括如下步骤：
a.将50-60重量份的石油基础聚醚与0-5重量份植物油基础聚醚混合制得基础聚醚混合物；
b.将30-40重量份的石油接枝聚醚与0-5重量份的植物油接枝聚醚混合制得接枝聚醚混合物；
c.将55-65重量份的基础聚醚混合物、35-45重量份的接枝聚醚混合物与2-4重量份的发泡剂、0.5-1.5重量份的交联剂、0.15-0.3重量份的凝胶催化剂、0.15-0.3重量份的平衡催化剂、0.2-0.4重量份的发泡催化剂、0.6-1.2重量份的表面活性剂混合制备聚醚混合物，并进行水分检测；
d.将100重量份的聚醚混合物与35-39重量份的异氰酸酯混合，将混合物注射到模具中，合模，原料之间发生反应；
e.将泡沫产品进行开孔，在恒温恒湿室里放置后进行物理性能测试。
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