CN102633982A - 一种抗菌型聚氨酯汽车减震缓冲块的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种抗菌型聚氨酯汽车减震缓冲块的制备方法，其加工步骤为：1)抗菌型多元醇的配制；2)预聚体的制备；3)浇注成型；4)预熟化与脱模；5)后熟化，得抗菌型聚氨酯汽车减震缓冲块。在保持缓冲块动态疲劳形变率和综合力学性能的前提下，提高了汽车缓冲块的抗菌性。本发明公开的环保抗菌型聚氨酯汽车减震缓冲块的制备方法，采用天然生物型抗菌剂克服了其他抗菌剂不稳定易水解的缺点，解决了中高端汽车市场对汽车缓冲块抗菌性的要求。

Description

一种抗菌型聚氨酯汽车减震缓冲块的制备方法

技术领域

本发明涉及一种聚氨酯汽车减震缓冲块的制备技术，尤其涉及一种抗菌型聚氨酯汽车缓冲块的制备方法。

背景技术

由于聚氨酯微孔弹性体具有优良的静态压缩和动态疲劳耐久力学性能，特别适用于抗震和阻尼体系，以聚氨酯微孔汽车缓冲块的应用最大。但聚氨酯制品在适宜的温度和湿度条件下易被真菌催化水解、老化并产生变色和气味、导致材料断裂、浅色制品变黄等，而国内目前生产的聚氨酯汽车缓冲块不能满足抗微生物及细菌的要求，因此只能用于低端汽车市场。国际上抗菌型汽车缓冲块的制备起源于上个世纪90年代，以无机银离子抗菌剂和有机香草醛类抗菌剂为主，但是这些抗菌剂耐热性差，易水解，有效期短，难以满足中高端汽车市场的需求。

天然生物抗菌剂可来源于所有生物体，主要包括多糖、多肽及糖肽聚合物类物质，是未来抗菌材料的主要发展方向，它们以作用于微生物胞外结构层或酶等生物活性物质，影响微生物的运动、跨膜物质运输或生化反应等来达到抗菌的作用。天然生物抗菌剂来源于自然界，资源极其丰富，使用安全、不污染环境，更不会诱发抗药性的产生，是目前大力推广的高效、无毒、无残留的“无公害”制剂。使用该抗菌剂制备的聚氨酯汽车缓冲块能完全满足国际标准ISO846的要求，适用于中高端汽车厂商对缓冲块的环保抗菌要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种具有高效、无毒、无残留抗菌性聚氨酯汽车减震缓冲块制备方法。

为解决上述技术问题，本发明所采用技术方案为：一种抗菌型聚氨酯汽车减震缓冲块的制备方法，其制备步骤：

1)抗菌型多元醇的配制：将数均分子量为2000±200的聚酯多元醇升温到70～75℃，全部融化后，控制搅拌速度300～700转/min，向聚酯多元醇中加入占聚酯多元醇质量0.5％～2％的天然生物型抗菌剂，加入占多元醇质量3±0.5％的酯类油剂磺酸盐、叔胺类催化剂、水和有机硅氧烷混合物，保持搅拌速度300～700转/min，继续搅拌10～15min，即制得抗菌型多元醇；

所述酯类油剂磺酸盐、叔胺类催化剂、水与有机硅氧烷的质量比例为15∶1∶1∶1；

2)预聚体的制备：将数均分子量为2000±200的聚酯多元醇放入反应釜中，以5±1℃/min的速度升温到80～90℃，并在温度80～90℃和氮气保护下加入4，4-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)，保持温度80～90℃和氮气环境，搅拌反应2～4h，得二苯基甲烷二异氰酸酯预聚体，该二苯基甲烷二异氰酸酯预聚体中异氰酸酯基(-NCO)质量百分含量≤9％；

所述数均分子量为2000±200的聚酯多元醇与4，4-二苯基甲烷二异氰酸酯质量比为2～3∶1；

3)浇注成型：将步骤1)所得抗菌型多元醇与步骤2)所得二苯基甲烷二异氰酸酯预聚体按质量比1∶2～1在浇注机混合头的混合区混合均匀，浇注到模具中成型；

4)预熟化与脱模：将浇注好的物料连同模具一起，在80～95℃温度条件下预熟化3～5h后脱模，得制品；

5)后熟化：将步骤4)所得制品置于温度60～85℃的环境中后熟化12～36h，得抗菌型聚氨酯汽车减震缓冲块。

步骤1)中所述天然生物型抗菌剂选自下述物质中的一种或几种：壳聚糖、山梨酸、萘多酚、植物多酚、姜黄根醇、孟宗竹提取物、日柏醇、细菌素、溶菌酶。

步骤1)中所述酯类油剂磺酸盐选自下述物质中的一种或几种：邻苯二甲酸二甲酯磺酸钠、间苯二甲酸二甲酯磺酸盐、对苯二甲酸酯磺酸钠、邻苯二甲酸二乙二醇酯磺酸钠、间苯二甲酸二乙二醇酯磺酸钠、对苯二甲酸二乙醇酯磺酸钠。

步骤2)中所述叔胺类催化剂选自下述物质中的一种或几种：N，N-二丙基-1-丙胺，N，N-二甲基苯胺，1，4二氮杂双环[2.2.2]辛烷。

所述步骤3)中抗菌型多元醇与二苯基甲烷二异氰酸酯预聚体的优选质量比为1∶1.5。预聚体过量，充分反应；此处有两个反应，一个是预聚体与多元醇的扩链反应，一个是预聚体与水的发泡反应，两个反应同时进行，达到平衡。预聚体量太大时，发泡不足；预聚体量太少时，发泡过多。

所述步骤3)中抗菌型多元醇与二苯基甲烷二异氰酸酯预聚体在浇注机混合头的混合区混合均匀，通过搅拌完成，搅拌速度为15000±2000转/min。

所述步骤3)中抗菌型多元醇与二苯基甲烷二异氰酸酯预聚体在浇注机混合头的混合区混合均匀，通过搅拌完成，优选转速15000转/min；完全可以保证混合均匀，转速太小混合不均匀；转速太大增加设备负担，造成能源浪费。

所述步骤5)中，后熟化温度优选温度70～80℃。太低温度熟化不完全，产品性能不能达到最佳，太高温度产品会被老化。

所述步骤5)中优选后熟化时间20～24h。太短时间熟化不完全，产品性能不能达到最佳，太长时间产品老化。

本发明公开的环保抗菌型聚氨酯汽车减震缓冲块的制备方法，采用数均分子量为2000±200的聚酯多元醇作为原料，加入占聚酯多元醇质量0.5％～2％的天然生物型抗菌剂，在不影响聚氨酯汽车减震缓冲块其他性能的前提下，提高了缓冲块的抗菌性能，同时解决了使用其他抗菌剂不稳定易水解的问题，满足中高端汽车市场对汽车缓冲块抗菌性的要求。

具体实施方式

下面列举本发明所涉及的部分化合物制备，以对本发明作进一步详细的说明，但不能作为对本发明的限制。

实施例1

数均分子量为2000±200的聚酯多元醇组分在70～75℃烘箱中融化之后，不加入任何抗菌剂。在500g该聚酯多元醇中加入N，N-二丙基-1-丙胺1g，间苯二甲酸二甲酯磺酸钠15g，水1g，有机硅氧烷1g直接通过进料泵加入到多元醇釜内。将釜内料温升至80℃，在氮气保护下加入1250g的4，4-二苯基甲烷二异氰酸酯，保温2h得到-NCO含量为8％的预聚体。将该预聚体和多元醇按照质量比为1.5∶1进行混合浇注到90℃模具中成型，混合头混合搅拌速度为15000转/min。于90℃烘箱中预熟化5h后脱模，再放入温度70℃的烘箱内熟化24h，得到制品和试片A。

实施例2

数均分子量为2000±200的聚酯多元醇组分在70～75℃烘箱中融化之后，在充分搅拌(搅拌速度500转/min)的情况下，加入多元醇质量的0.5％的山梨酸，继续搅拌15min。在500g该聚酯多元醇中加入N，N-二丙基-1-丙胺1g，间苯二甲酸二甲酯磺酸钠15g，水1g，有机硅氧烷1g直接通过进料泵加入到多元醇釜内。将釜内料温升至80℃，在氮气保护下加入1250g的4，4-二苯基甲烷二异氰酸酯，保温2h得到-NCO含量为8％的预聚体。将该预聚体和多元醇按照质量比为1.5∶1进行混合浇注到90℃模具中成型，混合头混合搅拌速度为15000转/min。于90℃烘箱中预熟化5h后脱模，再放入温度70℃的烘箱内熟化24h，得到制品和试片B。

实施例3

数均分子量为2000±200的聚酯多元醇组分在70～75℃烘箱中融化之后，在充分搅拌(搅拌速度500转/min)的情况下，加入多元醇质量的2％的壳聚糖、萘多酚、细菌素与溶菌酶的混合物(任意比)，继续搅拌15min。在500g该聚酯多元醇中加入N，N-二丙基-1-丙胺1g，间苯二甲酸二甲酯磺酸钠15g，水1g，有机硅氧烷1g直接通过进料泵加入到多元醇釜内。将釜内料温升至80℃，在氮气保护下加入1250g的4，4-二苯基甲烷二异氰酸酯，保温2h得到-NCO含量为8％的预聚体。将该预聚体和多元醇按照质量比为1.5∶1进行混合浇注到90℃模具中成型，混合头混合搅拌速度为15000转/min。于90℃烘箱中预熟化5h后脱模，再放入温度70℃的烘箱内熟化24h，得制品和试片C。

实施例4

数均分子量为2000±200的聚酯多元醇组分在70～75℃烘箱中融化之后，在充分搅拌(搅拌速度500转/min)的情况下，加入多元醇质量的0.5％的普通银系抗菌剂(抗菌剂包括无机、有机和天然生物抗菌剂，普通银系抗菌剂属于无机抗菌剂，应用最广，是将银与沸石、玻璃、磷灰石、碳酸钙等无机多孔性载体矿物通过离子交换或吸附作用共同合成抗菌材料。它通过与活性基团键合或置换金属离子辅基等方式使微生物的生物活性物质失活而起抗菌作用。但是存在抗菌作用弱，添加量较大，成本较高、易变色等缺点)，继续搅拌15min。在500g该聚酯多元醇中加入N，N-二丙基-1-丙胺1g，间苯二甲酸二甲酯磺酸钠15g，水1g，有机硅氧烷1g直接通过进料泵加入到多元醇釜内。将釜内料温升至80℃，在氮气保护下加入1250g的4，4-二苯基甲烷二异氰酸酯，保温2h得到-NCO含量为8％的预聚体。将该预聚体和多元醇按照质量比为1.5∶1进行混合浇注到90℃模具中成型，混合头混合搅拌速度为15000转/min。于90℃烘箱中预熟化5h后脱模，再放入温度70℃的烘箱内熟化24h，得到制品和试片D。

将以上制品和试片A、B、C、D先按照国标GB/T528进行测试，再按照ISO846-方法D的检测标准进行土埋实验，实验后的样品按照国标GB/T528进行测试，通过土埋实验前后的结果得出变化率，结果如下。通过变化率的比较从而体现出产品抗菌性好坏。

序号	项目	A	B	C	D
						1	硬度变化率	13％	4％	1.2％	9％
2	拉伸强度变化率	21％	7％	3.6％	11％

通过实施例A、B结果比较可以看出，加入天然生物型抗菌剂的产品，其性能变化率明显小于不加抗菌剂的产品；比较实施例中B、C结果，加入多元化醇组分2％含量的天然生物型抗菌剂比加入0.5％的抗菌效果好很多；比较实施例中B、D结果，加入同样重量的抗菌剂，天然生物型抗菌剂的抗菌效果比普通银系抗菌剂好很多。

Claims (9)

1.一种抗菌型聚氨酯汽车减震缓冲块的制备方法，其加工步骤为：

1)抗菌型多元醇的配制：将数均分子量为2000±200的聚酯多元醇升温到70～75℃，全部融化后，控制搅拌速度300～700转/min，向聚酯多元醇中加入占聚酯多元醇质量0.5％～2％的天然生物型抗菌剂，加入占多元醇质量3±0.5％的酯类油剂磺酸盐、叔胺类催化剂、水和有机硅氧烷混合物，保持搅拌速度300～700转/min，继续搅拌10～15min，即制得抗菌型多元醇；

所述酯类油剂磺酸盐、叔胺类催化剂、水与有机硅氧烷的质量比例为15∶1∶1∶1；

2)预聚体的制备：将数均分子量为2000±200的聚酯多元醇放入反应釜中，以5±1℃/min的速度升温到80～90℃，并在温度80～90℃和氮气保护下加入4，4-二苯基甲烷二异氰酸酯，保持温度80～90℃和氮气环境，搅拌反应2～4h，得二苯基甲烷二异氰酸酯预聚体，该二苯基甲烷二异氰酸酯预聚体中异氰酸酯基质量百分含量≤9％；

所述数均分子量为2000±200的聚酯多元醇与4，4-二苯基甲烷二异氰酸酯质量比为2～3∶1；

3)浇注成型：将步骤1)所得抗菌型多元醇与步骤2)所得二苯基甲烷二异氰酸酯预聚体按质量比1∶2～1在浇注机混合头的混合区混合均匀，浇注到模具中成型；

4)预熟化与脱模：将浇注好的物料连同模具一起，在80～95℃温度条件下预熟化3～5h后脱模，得制品；

5)后熟化：将步骤4)所得制品置于温度60～85℃的环境中后熟化12～36h，得抗菌型聚氨酯汽车减震缓冲块。

2.根据权利要求1所述一种抗菌型聚氨酯汽车减震缓冲块的制备方法，其特征在于：步骤1)中所述天然生物型抗菌剂选自下述物质中的一种或几种：壳聚糖、山梨酸、萘多酚、植物多酚、姜黄根醇、孟宗竹提取物、日柏醇、细菌素、溶菌酶。

3.根据权利要求1所述一种抗菌型聚氨酯汽车减震缓冲块的制备方法，其特征在于：步骤1)中所述酯类油剂磺酸盐选自下述物质中的一种或几种：邻苯二甲酸二甲酯磺酸钠、间苯二甲酸二甲酯磺酸盐、对苯二甲酸酯磺酸钠、邻苯二甲酸二乙二醇酯磺酸钠、间苯二甲酸二乙二醇酯磺酸钠、对苯二甲酸二乙醇酯磺酸钠。

4.根据权利要求1所述一种抗菌型聚氨酯汽车减震缓冲块的制备方法，其特征在于：步骤2)中所述叔胺类催化剂选自下述物质中的一种或几种：N，N-二丙基-1-丙胺，N，N-二甲基苯胺，1，4二氮杂双环[2.2.2]辛烷。

5.根据权利要求1所述一种抗菌型聚氨酯汽车减震缓冲块的制备方法，其特征在于：所述步骤3)中抗菌型多元醇与二苯基甲烷二异氰酸酯预聚体的优选质量比为1∶1.5。

6.根据权利要求1所述一种抗菌型聚氨酯汽车减震缓冲块的制备方法，其特征在于：所述步骤3)中抗菌型多元醇与二苯基甲烷二异氰酸酯预聚体在浇注机混合头的混合区混合均匀，通过搅拌完成，搅拌速度为15000±2000转/min。

7.根据权利要求6所述一种抗菌型聚氨酯汽车减震缓冲块的制备方法，其特征在于：所述步骤3)中抗菌型多元醇与二苯基甲烷二异氰酸酯预聚体在浇注机混合头的混合区混合均匀，通过搅拌完成，优选搅拌速度为15000转/min。

8.根据权利要求1所述一种抗菌型聚氨酯汽车减震缓冲块的制备方法，其特征在于：所述步骤5)中，后熟化温度优选温度70～80℃。

9.根据权利要求1所述一种抗菌型聚氨酯汽车减震缓冲块的制备方法，其特征在于：所述步骤5)中优选后熟化时间20～24h。