CN104130371A - 一种低气味高回弹的客车座椅用海绵及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低气味高回弹的客车座椅用海绵，由组合料与黑料按照质量比为100:55～60的比例制成，其中组合料由以下重量份数的组分组成：聚醚多元醇50～80份、接枝聚醚20～50份、胺类催化剂0.2～0.3份、前期凝胶催化剂0.2～0.5份、后期凝胶催化剂0.5～0.7份、发泡剂3～4份、交联剂1份、稳定剂0.5～0.7份；同时还公开了制备方法。本发明的低气味高回弹的客车座椅用海绵，采用低气味、低毒性的黑料与低气味、低毒性的聚醚型组合料，制备汽车座椅海绵，气味标准等级为3.0级，TVOC为13.9μgC/g，具有低气味高回弹的特性，符合人们对于汽车座椅海绵环保性能和力学性能的要求。

Description

一种低气味高回弹的客车座椅用海绵及其制备方法
技术领域
本发明属于海绵技术领域，涉及一种低气味高回弹的客车座椅用海绵及其制备方法。
背景技术
海绵是聚氨酯泡沫塑料的一种，属于软质聚氨酯泡沫塑料，因其多孔状蜂窝结构，具有优良的柔软性、弹性、吸水性、耐水性的特点，被广泛用于沙发、床垫、服装、软包装等行业。随着汽车行业的发展，汽车座椅用海绵也越来越受到人们的重视。
汽车座椅用海绵多采用高回弹海绵，由聚醚型组合料与异氰酸酯类原料进行冷熟化模塑发泡成型。目前，汽车座椅用海绵主要有以下几种类型：1）TDI（二甲基二异氰酸酯）体系座椅海绵：此类型的座椅海绵相对密度低，发泡体积大，手感舒适；但是其支撑力不足，回弹性不足，原料有剧毒，生产过程中会散发令人难以忍受的气味，严重损害人们的身体健康。2）TM（二甲基二异氰酸酯与二苯基甲烷二异氰酸酯混合）体系座椅海绵：此类海绵手感舒适，回弹性好，发泡体积次于TDI体系；但是其原料中仍还有部分剧毒的TDI原料，生产车间气味仍然很大。3）MDI（二苯基甲烷二异氰酸酯）体系座椅海绵：此类座椅海绵回弹性较好，压陷硬度高，原料气味较小，因此得到了较大的发展；但是目前的MDI体系汽车座椅海绵产品的气味、TVOC（总挥发性有机化合物）含量及回弹性能还不能满足人们对于汽车座椅海绵环保性能和力学性能的要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种低气味高回弹的客车座椅用海绵。
本发明的第二个目的是提供一种低气味高回弹的客车座椅用海绵的制备方法。
为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：一种低气味高回弹的客车座椅用海绵，由组合料与黑料按照质量比为100:55～60的比例制成，其中组合料由以下重量份数的组分组成：聚醚多元醇50～80份、接枝聚醚20～50份、胺类催化剂0.2～0.3份、前期凝胶催化剂0.2～0.5份、后期凝胶催化剂0.5～0.7份、发泡剂3～4份、交联剂1份、稳定剂0.5～0.7份。
所述黑料为改性二苯基甲烷二异氰酸酯；所述改性二苯基甲烷二异氰酸酯是由以下方法制备的：将含有4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯含量≥40%的二苯基甲烷二异氰酸酯与环氧乙烷含量为50%～90%的第一聚醚和环氧乙烷含量为25%的第二聚醚混合反应，得NCO含量为15%的改性中间体；再将该改性中间体与液化二苯基甲烷二异氰酸酯混合制成NCO含量为29.5%的混合物，即得。
所述第一聚醚为以山梨糖醇为起始剂的聚醚多元醇；所述第二聚醚为以蔗糖为起始剂的聚醚多元醇。
所述液化二苯基甲烷二异氰酸酯，是带有碳化二亚胺和脲酮亚胺基团的二苯基甲烷二异氰酸酯。所述液化二苯基甲烷二异氰酸酯，是将MDI分子上的NCO基团在高温和催化剂作用下部分缩合成碳化二亚胺，所得化合物分子结构常温下为液态；进一步控制反应，碳化二亚胺部分会转化为脲酮亚胺基团，该基团的存在会使液化的MDI更稳定。本领域中，常用的液化MDI为碳化二亚胺和脲酮亚胺这两种基团都存在的混合稳定体系。
所述聚醚多元醇为三羟甲基丙烷与环氧丙烷、环氧乙烷的共聚多元醇，官能度为3，羟值为35mgKOH/g，分子量为4700～4900。
所述接枝聚醚为三羟甲基丙烷与环氧丙烷、环氧乙烷的共聚多元醇，再与苯乙烯进行接枝反应所得的聚醚，官能度为3，羟值为18mgKOH/g，分子量为8500～9500。
所述胺类催化剂为N,N,N’-三甲基-N’羟乙基二氨基乙醚。
所述前期凝胶催化剂为N-甲基-N-（二甲氨基丙基）氨基乙醇；所述后期凝胶催化剂为双二甲胺基丙基胺异丙醇。N-甲基-N-（二甲氨基丙基）氨基乙醇是一种低雾化的发泡/凝胶平衡性胺类催化剂。
所述发泡剂为水；所述稳定剂为硅油。
所述交联剂为二乙醇胺、三乙醇胺中的任意一种或组合。
一种上述的低气味高回弹的客车座椅用海绵的制备方法，包括以下步骤：
1）按比例将聚醚多元醇、接枝聚醚、胺类催化剂、前期凝胶催化剂、后期凝胶催化剂、发泡剂、交联剂、稳定剂混合并加入搅拌釜中进行搅拌，搅拌过程中将混合物加热到80℃进行热处理，并将搅拌釜抽真空，搅拌3h，得组合料；
2）将步骤1）所得组合料与黑料按比例混合均匀，进行模具浇铸，在模具温度50～60℃、0.4～0.6MPa压力条件下保温保压3～5min成型，后进行脱模；
3）将脱模后的产品进行真空开泡处理，将产品80%～90%体积进行压缩，排出废气，然后进行抽真空处理，抽走废气，即得。
本发明的低气味高回弹的客车座椅用海绵，同时采用三种催化剂，分别为胺类催化剂、前期凝胶催化剂和后期凝胶催化剂，其中，胺类催化剂是一种延迟反应型发泡催化剂，常温下反应速率平稳，在升温过程中，达到其解封温度，反应速率快速增加，具有相对较高的发泡效率，该催化剂参与反应，生产的泡沫塑料制品不会散发胺蒸汽；前期凝胶催化剂是一种平衡反应型凝胶催化剂，该催化剂参与反应，生产的泡沫塑料制品不会散发胺蒸汽；后期凝胶催化剂是一种反应性凝胶催化剂，该催化剂参与反应，生产的泡沫塑料制品不会散发胺蒸汽。
本发明的低气味高回弹的客车座椅用海绵，采用低气味、低毒性的黑料与低气味、低毒性的聚醚型组合料，制备汽车座椅海绵，气味标准等级为3.0级（德国标准VDA270），TVOC为13.9μgC/g，具有低气味高回弹的特性，符合人们对于汽车座椅海绵环保性能和力学性能的要求。本发明的低气味高回弹的客车座椅用海绵的制备方法，工艺简单，操作方便，适合大规模工业化生产。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。
实施例1
本实施例的低气味高回弹的客车座椅用海绵，由组合料与黑料按照质量比为100:60的比例制成，其中组合料由以下重量份数的组分组成：聚醚多元醇50份、接枝聚醚35份、胺类催化剂0.3份、前期凝胶催化剂0.35份、后期凝胶催化剂0.7份、水3份、二乙醇胺1份、硅油0.5份。
所述黑料为改性二苯基甲烷二异氰酸酯。所述改性二苯基甲烷二异氰酸酯是由以下方法制备的：将含有4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯含量为40%，余量为2,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯和2,2’-二苯基甲烷二异氰酸酯的二苯基甲烷二异氰酸酯与环氧乙烷含量为90%的第一聚醚和环氧乙烷含量为25%的第二聚醚混合反应，得NCO含量为15%的改性中间体；再将该改性中间体与液化二苯基甲烷二异氰酸酯混合制成NCO含量为29.5%的混合物，即得。所述第一聚醚为以山梨糖醇为起始剂的聚醚多元醇；所述第二聚醚为以蔗糖为起始剂的聚醚多元醇。
所述聚醚多元醇为三羟甲基丙烷与环氧丙烷、环氧乙烷的共聚多元醇，官能度为3，羟值为35mgKOH/g，分子量为4700。所述接枝聚醚为三羟甲基丙烷与环氧丙烷、环氧乙烷的共聚多元醇，再与苯乙烯进行接枝反应所得的聚醚，官能度为3，羟值为18mgKOH/g，分子量为9000。所述胺类催化剂为N,N,N’-三甲基-N’羟乙基二氨基乙醚。所述前期凝胶催化剂为N-甲基-N-（二甲氨基丙基）氨基乙醇；所述后期凝胶催化剂为双二甲胺基丙基胺异丙醇。
本实施例的低气味高回弹的客车座椅用海绵的制备方法，包括以下步骤：
1）按比例将聚醚多元醇、接枝聚醚、胺类催化剂、前期凝胶催化剂、后期凝胶催化剂、水、二乙醇胺、硅油混合并加入搅拌釜中进行搅拌，搅拌过程中将混合物加热到80℃进行热处理，并将搅拌釜抽真空，搅拌3h，得组合料；
2）将步骤1）所得组合料与黑料按比例混合均匀，进行模具浇铸，在模具温度50℃、0.6MPa压力条件下保温保压5min成型，后进行脱模；
3）将脱模后的产品进行真空开泡处理，将产品85%体积进行压缩，排出废气，然后进行抽真空处理，抽走废气，即得。
实施例2
本实施例的低气味高回弹的客车座椅用海绵，由组合料与黑料按照质量比为100:55的比例制成，其中组合料由以下重量份数的组分组成：聚醚多元醇65份、接枝聚醚20份、胺类催化剂0.2份、前期凝胶催化剂0.5份、后期凝胶催化剂0.6份、水4份、三乙醇胺1份、硅油0.7份。
所述黑料为改性二苯基甲烷二异氰酸酯。所述改性二苯基甲烷二异氰酸酯是由以下方法制备的：将含有4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯含量为60%，余量为2,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯和2,2’-二苯基甲烷二异氰酸酯的二苯基甲烷二异氰酸酯与环氧乙烷含量为70%的第一聚醚和环氧乙烷含量为25%的第二聚醚混合反应，得NCO含量为15%的改性中间体；再将该改性中间体与液化二苯基甲烷二异氰酸酯混合制成NCO含量为29.5%的混合物，即得。所述第一聚醚为以山梨糖醇为起始剂的聚醚多元醇；所述第二聚醚为以蔗糖为起始剂的聚醚多元醇。
所述聚醚多元醇为三羟甲基丙烷与环氧丙烷、环氧乙烷的共聚多元醇，官能度为3，羟值为35mgKOH/g，分子量为4900。所述接枝聚醚为三羟甲基丙烷与环氧丙烷、环氧乙烷的共聚多元醇，再与苯乙烯进行接枝反应所得的聚醚，官能度为3，羟值为18mgKOH/g，分子量为8500。所述胺类催化剂为N,N,N’-三甲基-N’羟乙基二氨基乙醚。所述前期凝胶催化剂为N-甲基-N-（二甲氨基丙基）氨基乙醇；所述后期凝胶催化剂为双二甲胺基丙基胺异丙醇。
本实施例的低气味高回弹的客车座椅用海绵的制备方法，包括以下步骤：
1）按比例将聚醚多元醇、接枝聚醚、胺类催化剂、前期凝胶催化剂、后期凝胶催化剂、水、三乙醇胺、硅油混合并加入搅拌釜中进行搅拌，搅拌过程中将混合物加热到80℃进行热处理，并将搅拌釜抽真空，搅拌3h，得组合料；
2）将步骤1）所得组合料与黑料按比例混合均匀，进行模具浇铸，在模具温度55℃、0.5MPa压力条件下保温保压3min成型，后进行脱模；
3）将脱模后的产品进行真空发泡处理，将产品90%体积进行压缩，排出废气，然后进行抽真空处理，抽走废气，即得。
实施例3
本实施例的低气味高回弹的客车座椅用海绵，由组合料与黑料按照质量比为100:58的比例制成，其中组合料由以下重量份数的组分组成：聚醚多元醇80份、接枝聚醚50份、胺类催化剂0.25份、前期凝胶催化剂0.2份、后期凝胶催化剂0.5份、水3.5份、二乙醇胺0.5份、三乙醇胺0.5份、硅油0.6份。
所述黑料为改性二苯基甲烷二异氰酸酯。所述改性二苯基甲烷二异氰酸酯是由以下方法制备的：将含有4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯含量为80%，余量为2,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯和2,2’-二苯基甲烷二异氰酸酯的二苯基甲烷二异氰酸酯与环氧乙烷含量为50%的第一聚醚和环氧乙烷含量为25%的第二聚醚混合反应，得NCO含量为15%的改性中间体；再将该改性中间体与液化二苯基甲烷二异氰酸酯混合制成NCO含量为29.5%的混合物，即得。所述第一聚醚为以山梨糖醇为起始剂的聚醚多元醇；所述第二聚醚为以蔗糖为起始剂的聚醚多元醇。
所述聚醚多元醇为三羟甲基丙烷与环氧丙烷、环氧乙烷的共聚多元醇，官能度为3，羟值为35mgKOH/g，分子量为4800。所述接枝聚醚为三羟甲基丙烷与环氧丙烷、环氧乙烷的共聚多元醇，再与苯乙烯进行接枝反应所得的聚醚，官能度为3，羟值为18mgKOH/g，分子量为9500。所述胺类催化剂为N,N,N’-三甲基-N’羟乙基二氨基乙醚。所述前期凝胶催化剂为N-甲基-N-（二甲氨基丙基）氨基乙醇；所述后期凝胶催化剂为双二甲胺基丙基胺异丙醇。
本实施例的低气味高回弹的客车座椅用海绵的制备方法，包括以下步骤：
1）按比例将聚醚多元醇、接枝聚醚、胺类催化剂、前期凝胶催化剂、后期凝胶催化剂、水、二乙醇胺、三乙醇胺、硅油混合并加入搅拌釜中进行搅拌，搅拌过程中将混合物加热到80℃进行热处理，并将搅拌釜抽真空，搅拌3h，得组合料；
2）将步骤1）所得组合料与黑料按比例混合均匀，进行模具浇铸，在模具温度60℃、0.4MPa压力条件下保温保压4min成型，后进行脱模；
3）将脱模后的产品进行真空发泡处理，将产品80%体积进行压缩，排出废气，然后进行抽真空处理，抽走废气，即得。
实验例1
本实验例对实施例1～3所得低气味高回弹的客车座椅用海绵进行气味实验，测试方案参照VDA270:1992，测试结果如表1所示。其中，对比例为金龙客车座椅用海绵。
表1 气味实验测试结果
实验例2
本实验例对实施例1～3所得低气味高回弹的客车座椅用海绵进行TVOC测试，测试方法为VDA277，测试结果如表2所示。其中，对比例为黎明配料座椅用海绵。
表2 TVOC测试结果
组别 实施例1 实施例2 实施例3 对比例
总碳（μgC/g） 13.9 10.56 11.3 54.4
实验例3
本实验例对实施例1～3所得低气味高回弹的客车座椅用海绵进行力学性能测试，测试标准与测试结果如表3所示。其中，对比例为马可波罗座椅用海绵。
表3 力学性能测试结果

Claims (10)

1.一种低气味高回弹的客车座椅用海绵，其特征在于：由组合料与黑料按照质量比为100:55～60的比例制成，其中组合料由以下重量份数的组分组成：聚醚多元醇50～80份、接枝聚醚20～50份、胺类催化剂0.2～0.3份、前期凝胶催化剂0.2～0.5份、后期凝胶催化剂0.5～0.7份、发泡剂3～4份、交联剂1份、稳定剂0.5～0.7份。
2.根据权利要求1所述的低气味高回弹的客车座椅用海绵，其特征在于：所述黑料为改性二苯基甲烷二异氰酸酯；所述改性二苯基甲烷二异氰酸酯是由以下方法制备的：将含有4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯含量≥40%的二苯基甲烷二异氰酸酯与环氧乙烷含量为50%～90%的第一聚醚和环氧乙烷含量为25%的第二聚醚混合反应，得NCO含量为15%的改性中间体；再将该改性中间体与液化二苯基甲烷二异氰酸酯混合制成NCO含量为29.5%的混合物，即得。
3.根据权利要求2所述的低气味高回弹的客车座椅用海绵，其特征在于：所述第一聚醚为以山梨糖醇为起始剂的聚醚多元醇；所述第二聚醚为以蔗糖为起始剂的聚醚多元醇。
4.根据权利要求1所述的低气味高回弹的客车座椅用海绵，其特征在于：所述聚醚多元醇为三羟甲基丙烷与环氧丙烷、环氧乙烷的共聚多元醇，官能度为3，羟值为35mgKOH/g，分子量为4700～4900。
5.根据权利要求1所述的低气味高回弹的客车座椅用海绵，其特征在于：所述接枝聚醚为三羟甲基丙烷与环氧丙烷、环氧乙烷的共聚多元醇，再与苯乙烯进行接枝反应所得的聚醚，官能度为3，羟值为18mgKOH/g，分子量为8500～9500。
6.根据权利要求1所述的低气味高回弹的客车座椅用海绵，其特征在于：所述胺类催化剂为N,N,N’-三甲基-N’羟乙基二氨基乙醚。
7.根据权利要求1所述的低气味高回弹的客车座椅用海绵，其特征在于：所述前期凝胶催化剂为N-甲基-N-（二甲氨基丙基）氨基乙醇；所述后期凝胶催化剂为双二甲胺基丙基胺异丙醇。
8.根据权利要求1所述的低气味高回弹的客车座椅用海绵，其特征在于：所述发泡剂为水；所述稳定剂为硅油。
9.根据权利要求1所述的低气味高回弹的客车座椅用海绵，其特征在于：所述交联剂为二乙醇胺、三乙醇胺中的任意一种或组合。
10.一种如权利要求1-9中任一项所述的低气味高回弹的客车座椅用海绵的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
1）按比例将聚醚多元醇、接枝聚醚、胺类催化剂、前期凝胶催化剂、后期凝胶催化剂、发泡剂、交联剂、稳定剂混合并加入搅拌釜中进行搅拌，搅拌过程中将混合物加热到80℃进行热处理，并将搅拌釜抽真空，搅拌3h，得组合料；
2）将步骤1）所得组合料与黑料按比例混合均匀，进行模具浇铸，在模具温度50～60℃、0.4～0.6MPa压力条件下保温保压3～5min成型，后进行脱模；
3）将脱模后的产品进行真空开泡处理，将产品80%～90%体积进行压缩，排出废气，然后进行抽真空处理，抽走废气，即得。
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