CN104109227B - 一种聚氨酯软泡材料及其制备方法 - Google Patents

一种聚氨酯软泡材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于高分子化学领域，具体涉及一种聚氨酯软泡材料及其制备方法，该聚氨酯软泡材料特别适合用作环保型汽车座椅的垫材。本发明提供了一种聚氨酯软泡材料，其由多异氰酸酯和聚醚多元醇系统料经扩链反应制得，其中，所述聚醚多元醇系统料与多异氰酸酯的重量比为100:35-55。本发明提供的聚氨酯软泡材料及其制备方法是专用于Hennecke公司36工位发泡生产线的聚醚多元醇系统料配方和相关配套工艺，能够全方位满足现代企业汽车标准，实现汽车座椅用软泡材料的批量生产，尤其是该聚氨酯软泡材料的VOC指标中的醛类(甲醛/乙醛/丙烯醛)检测结果均为ND，可以满足未来汽车行业对环保指标的更严格要求，具有前瞻性。

Description

一种聚氨酯软泡材料及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子化学领域，具体涉及一种聚氨酯软泡材料及其制备方法，该聚氨酯软泡材料特别适合用作环保型汽车座椅的垫材。
背景技术
汽车座椅通常使用聚氨酯(PU)软泡材料作为垫材，其多为冷模塑高回弹PU软泡材料，由多异氰酸酯和多元醇反应制得。目前，汽车座椅发泡材料仍以高毒、危险的甲苯二异氰酸酯(TDI)体系为主，该体系对制造、存储、运输、操作和制品使用都有严格的要求。
随着生活水平的不断提高，人们对环境保护的日益重视，乘用车更多更快地进入了普通大众的家庭。因此，市场对汽车座椅用PU软泡材料在绿色环保和阻燃安全等方面提出了更高的要求。
VOC(VOLATILE ORGANIC COMPOUNDS)是挥发性有机化合物的简称，其对人体健康有非常不利的影响。当车内的VOC达到一定浓度时，短时间内人们会感到头痛、恶心、呕吐、乏力等，严重时会出现抽搐、昏迷，并会伤害到人的肝脏、肾脏、大脑和神经系统，造成记忆力减退等严重后果。
基于以上原因，对汽车座椅用PU软泡材料的低VOC体系的研发是一个重要的方向。
发明内容
发明目的
鉴于现有技术中存在的上述问题，本发明的一个目的是提供一种聚氨酯软泡材料，其特别适合用作环保型汽车座椅的垫材。
本发明的另一个目的是提供上述聚氨酯软泡材料的制备方法。
技术方案
为了实现上述目的，本发明的一个方面提供了一种聚氨酯软泡材料，其由多异氰酸酯和聚醚多元醇系统料经扩链反应制得，其中，所述聚醚多元醇系统料与多异氰酸酯的重量比为100:35-55，
所述多异氰酸酯为芳香族异氰酸酯，其包含以下组分：
所述聚醚多元醇系统料包含以下组分：
所述聚醚多元醇系统料在25℃下的粘度为1500-2100厘泊，比重1.029-1.039。
在本发明提供的聚氨酯软泡材料中，所述基础聚醚优先选自KPX KE-810、KPX KE-805、KPX FA-703-和KPX KE-804中，进一步优选为KPX KE-810；所述接枝聚醚优先选自KPX FA-733、KPX KE-737和KPX KE-8080S中，进一步优选为KPX KE-8080S。
在本发明提供的聚氨酯软泡材料中，所述催化剂优选为无胺挥发催化剂，更优先选自Niax EF-700、Niax EF-100、Niax EF-500和Niax NE-1070中，进一步优选为Niax EF-700；所述稳定剂优选为硅油，更优先选自Niax L-3639、Deggusa LF2和Niax L-3627中，进一步优选为Niax L-3639；所述扩链剂优选为醇胺类扩链剂，更优先选自二乙醇胺(DEOA)、三乙醇胺、乙醇胺、N,N-双(2-羟丙基)苯胺和N,N,N′,N′-四(2-羟丙基)亚乙基二胺中，进一步优选为二乙醇胺(DEOA)。本发明的另一个方面提供了上述聚氨酯软泡材料的制备方法，该方法包括以下步骤：
1)按照上述聚醚多元醇系统料的配方进行各组分的混合，从而形成聚醚多元醇系统料；
2)上述多异氰酸酯与聚醚多元醇系统料，分别经过各自的计量泵，在管路内且在80-100Bar的压力下循环；
3)上述两种原料经过同一浇注头时，控制喷针分别打开各自的喷嘴，按照上述聚醚多元醇系统料与多异氰酸酯的重量比，将上述两种原料释放到浇注头的混合腔中，从而混合成均匀体系，其中，多异氰酸酯释放时的喷嘴压力为130±5Bar，聚醚多元醇系统料放时的喷嘴压力140±5Bar，控制上述两种原料释放时的温度为26±3℃；
4)上述两种原料在浇注头的混合腔中进行扩链反应，在仍呈液体状态时，被机器人注入到温度为60±3℃的具有所需形状的模具内；
5)随后模具合模，上述两种原料继续进行扩链反应，混合料随着反应进行，逐渐起升，随之粘度逐渐增加，直至为固态发泡体，从而形成具有上述模具形状的聚氨酯软泡材料；
6)模具开启后，将具有上述模具形状的聚氨酯软泡材料取出。
有益效果
本发明提供的聚氨酯软泡材料具有以下优点：
第一，对于多异氰酸酯的改进，本发明采用更加环保安全的MDI/TDI(即M/T)混合体系。
第二，本发明改进的聚醚多元醇系统料的配方，除了实现对上述M/T体系的配合之外，还实现了低VOC指标的要求。
另外，没有经过Hennecke公司36工位发泡生产线检验的聚醚多元醇系统料的配方，往往因其反应特性与浇注设备的不匹配，而不能获得具有良好外观和良好物性的泡沫产品。而本发明改进的聚醚多元醇系统料的配方，可以在所述多异氰酸酯与聚醚多元醇系统料反应时，使其反应特性符合所采用的Hennecke公司36工位发泡生产线的运行节奏，并且反应制得的发泡产品能够获得预期设计的物性指标。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步阐述。这些实施例仅是出于解释说明的目的，而不限制本发明的范围和实质。
实施例1
本实施例提供的聚氨酯软泡材料由多异氰酸酯CG-7070S和具有以下配比的聚醚多元醇系统料经扩链反应制得，其中，聚醚多元醇系统料与多异氰酸酯CG-7070S的重量比为100:51.1：
组分 具体材料 重量份
基础聚醚 KPX KE-810 60
接枝聚醚 KPX KE-8080S 40
无胺挥发催化剂 Niax EF-700 0.8
稳定剂-硅油 Niax L-3639 0.7
扩链剂 DEOA 0.5
去离子水 3.2
上述聚醚多元醇系统料在25℃下的粘度为1680厘泊，比重1.032。
上述扩链反应中使用的浇注设备为德国hennecke公司36工位发泡环形生产线，该环形生产线速度为10±0.3m/min。
制备上述聚氨酯软泡材料的具体步骤如下：
1)按照上述聚醚多元醇系统料的配方进行各组分的混合，从而形成聚醚多元醇系统料；
2)上述多异氰酸酯与聚醚多元醇系统料，分别经过各自的计量泵，在管路内且在80-100Bar的压力下循环；
3)上述两种原料经过同一浇注头时，控制喷针分别打开各自的喷嘴，按照上述聚醚多元醇系统料与多异氰酸酯的重量比，将上述两种原料释放到浇注头的混合腔中，从而混合成均匀体系，其中，多异氰酸酯释放时的喷嘴压力为130±5Bar，聚醚多元醇系统料放时的喷嘴压力140±5Bar，控制上述两种原料释放时的温度为26±3℃；
4)上述两种原料在浇注头的混合腔中进行扩链反应，在仍呈液体状态时，被机器人注入到温度为60±3℃的具有所需形状的模具内；
5)随后模具合模，上述两种原料继续进行扩链反应，混合料随着反应进行，逐渐起升，随之粘度逐渐增加，直至为固态发泡体，从而形成具有上述模具形状的聚氨酯软泡材料；和
6)模具开启后，将具有上述模具形状的聚氨酯软泡材料取出。
对制得的聚氨酯软泡材料进行VOC测试：
1)采用VDA278的方法，总碳含量VOC<100μg/g，FOG值<250μg/g；
2)采用MS300-55测试标准，各指标限值要求μg/m3，涉及聚醚多元醇体系的醛类指标测试结果均为ND。
项目 限值 测试结果
苯Benzene 110 10
甲苯Toluene 1100 270
二甲苯Xylene 1500 122
乙苯Ethyl benzene 1500 144
苯乙烯Styrene 260 ND
甲醛Formaldehyde 100 ND
乙醛Acetaldehyde 50 ND
丙烯醛Acrolein 50 ND
在上述制备方法中，发泡体系的乳白时间为8-10秒，发泡体系的起升时间为94-106秒，发泡体系的回落比为7％-15％。
在上述配方下，获得的化料反应特性，能够完全符合Hennecke公司36工位发泡生产线的固有设置节拍：熟化周期为310s，合模时机为17s，开模周期为240s。
这一反应特性可以保证宽范围的工艺调节窗口，大大减少缺陷产生几率，获得高质量的具有模具形状的聚氨酯软泡材料，一次合格率达95％以上，极大地减少了后期重复工作。
本发明提供的聚氨酯软泡材料及其制备方法是专用于Hennecke公司36工位发泡生产线的聚醚多元醇系统料配方和相关配套工艺，能够全方位满足现代企业汽车标准，实现汽车座椅用软泡材料的批量生产，尤其是该聚氨酯软泡材料的VOC指标中的醛类(甲醛/乙醛/丙烯醛)检测结果均为ND，可以满足未来汽车行业对环保指标的更严格要求，具有前瞻性。
上述例子仅作为说明的目的，本发明的范围并不受此限制。对本领域的技术人员来说进行修改是显而易见的，本发明仅受所附权利要求范围的限制。

Claims (1)

1.一种聚氨酯软泡材料的制备方法，所述聚氨酯软泡材料由多异氰酸酯和聚醚多元醇系统料经扩链反应制得，其中，所述聚醚多元醇系统料与多异氰酸酯的重量比为100:35-55，
所述多异氰酸酯为芳香族异氰酸酯，其包含以下组分：
二苯基甲烷-4,4'-二异氰酸酯  40-50 wt%
多亚甲基多苯基多异氰酸酯   20-30 wt%
甲苯-2,4-二异氰酸酯   20-30 wt%
甲苯-2,6-二异氰酸酯   0-10 wt%，
所述聚醚多元醇系统料包含以下组分：
基础聚醚：KPX KE-810    50-60重量份
接枝聚醚：KPX KE-8080S     40-50重量份
催化剂：Niax EF-700    0.5-2重量份
稳定剂：Niax L-3639   0.5-1重量份
扩链剂：二乙醇胺  0.1-0.5重量份
去离子水      2.5-4重量份，
所述聚醚多元醇系统料在25℃下的粘度为1500-2100厘泊，比重1.029-1.039；
制备方法具体步骤如下：
1) 按照上述聚醚多元醇系统料的配方进行各组分的混合，从而形成聚醚多元醇系统料；
2) 上述多异氰酸酯与聚醚多元醇系统料，分别经过各自的计量泵，在管路内且在80-100 Bar的压力下循环；
3) 上述两种原料经过同一浇注头时，控制喷针分别打开各自的喷嘴，按照上述聚醚多元醇系统料与多异氰酸酯的重量比，将上述两种原料释放到浇注头的混合腔中，从而混合成均匀体系，其中，多异氰酸酯释放时的喷嘴压力为130±5Bar，聚醚多元醇系统料放时的喷嘴压力140±5 Bar，控制上述两种原料释放时的温度为26±3 ℃；
4) 上述两种原料在浇注头的混合腔中进行扩链反应，在仍呈液体状态时，被机器人注入到温度为60±3 ℃的具有所需形状的模具内；
5) 随后模具合模，上述两种原料继续进行扩链反应，混合料随着反应进行，逐渐起升，随之粘度逐渐增加，直至为固态发泡体，从而形成具有上述模具形状的聚氨酯软泡材料；
6) 模具开启后，将具有上述模具形状的聚氨酯软泡材料取出。
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