CN104530377B - 一种用于车衣的可调温聚氨酯材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于车衣的可调温聚氨酯材料，其特征在于该聚氨酯材料配方中含有复合相变材料，所述复合相变材料是通过以下方法制备的：将相变材料吸附在无机多孔材料上，然后喷淋硅烷偶联剂以乙醇和水配制的溶液，干燥后制得。这种聚氨酯材料为含相变材料的软质聚氨酯泡沫。采用这种聚氨酯材料作为车衣的夹层，既可以在汽车被外物撞击时起到很好的保护作用，又可防止停放在外的汽车夏季车内温度过高，冬季车内温度过低。

Description

一种用于车衣的可调温聚氨酯材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及聚氨酯领域，特别涉及用于车衣的可调温聚氨酯材料。
背景技术
国内汽车保有量逐年增加，随之而来的是停车位紧缺的问题，很多汽车不得不停在室外。这样带来了诸多问题，如汽车在室外遭受风吹、日晒、雨淋以及灰尘等的侵蚀，汽车面漆加速老化，使用寿命缩短。使用汽车车衣可以很好地解决以上问题，但仍无法解决其他问题，比如冬季里北方地区十分寒冷，发动机冷启动非常困难，而夏季里阳光强、气温高，暴晒后汽车内温度甚至比车外还高，即使开空调也需要很长时间才能将温度降下来，这些不但影响乘车舒适性而且浪费燃油。
目前市场上的保暖车衣主要有厚的夹棉车衣，例如专利CN202138204采用一种中间为保温棉的三层复合保暖材料，根据车身量体裁衣制成冬季用保暖车衣，这种车衣较笨重，而且只适合在冬季使用，不适合夏季使用；也有安装有电加热结构的保暖车衣，例如专利CN203267748 U公布了一种冬夏两用的汽车车衣，可充电蓄电池和发热片通过缝纫固定在车衣内，发热片在无线控制器的控制下可以随意对汽车车衣进行升温，虽然这种车衣加热效果好，但需要电源支持，而且构造复杂，并且没有针对夏季高温做隔热防晒处理。
近年来，相变材料因其具有调节温度的作用而在建筑、纺织等领域备受关注。它可以在一定温度范围内改变其物理状态，并在这个过程中吸收或释放大量的潜热，从而具有调节温度的作用。但作为固体填料，相变材料与聚氨酯原料的相容性不好，存在储存不稳定的问题。
发明内容
本发明要解决的第一个技术问题是提供一种用于车衣的可调温聚氨酯材料。这种聚氨酯材料为含相变材料的软质聚氨酯泡沫。采用这种聚氨酯材料作为车衣的夹层，既可以在汽车被外物撞击时起到很好的保护作用，又可防止停放在外的汽车夏季车内温度过高，冬季车内温度过低。
本发明要解决的第二个技术问题是提供一种可调温聚氨酯材料的制备方法。
针对现有技术中存在的问题，本发明的技术方案是，提供一种用于车衣的可调温聚氨酯材料，该聚氨酯材料配方中含有复合相变材料，所述复合相变材料是通过以下方法制备的：将相变材料吸附在无机多孔材料上，然后喷淋硅烷偶联剂以乙醇和水配制的溶液，干燥后制得。该复合相变材料优选的用量为聚氨酯材料的5％-25％。
所述无机多孔材料为含二氧化硅较多的多孔材料，如多孔粉石英、硅藻土等。
所述相变材料如高级脂肪烃等。优选正十三烷、正二十烷、正二十一烷、正二十二烷、正二十三烷等中的一种或多种。
所述硅烷偶联剂如氨基硅烷，包括氨丙基三乙氧基硅烷、氨丙基三甲氧基硅烷、2-氨乙基-氨丙基三甲氧基硅烷、二乙烯三氨基丙基三甲氧基硅烷、二-(三甲氧基硅烷丙基)胺、氨乙基氨丙基甲基二甲氧基硅烷、氨乙基氨丙基甲基二甲氧基硅烷等中的一种或多种。优选氨丙基三乙氧基硅烷、氨丙基三甲氧基硅烷。
本发明所述的车衣用的聚氨酯泡沫材料，由A、B两组分反应而成，典型配方以质量份计包括：
A组份包括聚醚多元醇20％-70％、交联剂0.5％-5％、催化剂0.1％-1.0％、发泡剂3.0％-6.0％、阻燃剂0.5％-5.0％、泡沫稳定剂0.1％-2.0％、复合相变材料10％-30％
B组份为异氰酸酯。如甲苯二异氰酸酯(TDI)、4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、碳化二亚胺改性4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯(液化MDI)、多亚甲基多苯基多异氰酸酯(PAPI)、二环己基甲烷二异氰酸酯(HMDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)等中的一种或多种。
异氰酸酯指数为0.9～1.1。
所述聚醚多元醇优选三官能度，分子量为3000-8000，伯羟基含量≥65％的高活性聚醚多元醇。
所述交联剂优选醇胺类交联剂，包括二乙醇胺、三乙醇胺、二乙二醇或三乙二醇等。
所述催化剂包括叔胺类和有机锡类催化剂等，优选三亚乙基二胺和二丁基锡二月桂酸酯。
所述发泡剂优选采用水。
所述阻燃剂优选卤代磷酸酯类化合物，包括三(2-氯丙基)磷酸酯(TCPP)、三(2-氯乙基)磷酸酯(TCEP)、三(二氯丙基)磷酸酯(TDCPP)、三(二溴丙基)磷酸酯、四(2-氯乙基)亚乙基二磷酸酯、双[二(2-氯乙基)]二磷酸酯、四(2-氯乙基)亚乙基二磷酸酯、双[二(2-氯乙基)]二乙二醇磷酸酯货2，2-二甲基-3-溴-丙基-β-溴乙基磷酸酯等。
所述泡沫稳定剂为含有机硅氧烷的通用型硅油，优选迈图高新材料产品L-580、L-3629。
制备本发明所述用于车衣的可调温聚氨酯材料的方法，包括以下步骤：
(1)复合相变材料制备
将无机多孔材料预热至50-60℃抽真空脱气，相变材料加热至液态，将相变材料滴加到无机多孔材料上，浸润0.5h以上。然后在固体搅拌机中，边搅拌边将硅烷的乙醇水溶液喷淋在其表面，在干燥的环境晾干，备用。较好的物质用量为：相变材料为无机多孔材料质量的50％～80％，硅烷用量为无机多孔材料质量的0.5％～1.5％，硅烷偶联剂与乙醇和水质量比为2∶4～8∶0.5～1
(2)制备A组分制备
将聚醚多元醇、交联剂、催化剂、发泡剂、阻燃剂、泡沫稳定剂充分搅拌混合，制成聚醚多元醇混合物，然后复合相变材料，迅速搅拌均匀，制成A组分。
(3)B组分为异氰酸酯组分。
(4)将A、B组分按照异氰酸酯指数0.9～1.1的比例混合，浇入发泡箱中，熟化后即制得聚氨酯泡沫材料，根据需要裁成一定形状和厚度，作为车衣材料的夹层。
本发明针对现有技术存在的不足，将相变材料吸附在多孔材料内，通过硅烷偶联剂的处理，在多孔材料表面形成带有活性基团的表层，改善了多孔材料与聚醚多元醇的相容性，并且在聚氨酯泡沫形成的过程中，通过活性基团与异氰酸酯的反应，在多孔材料表面形成聚氨酯层，将相变材料永久封闭在聚氨酯体系内。这种封装相变材料的方法简单易行，有效解决了在聚醚多元醇中直接添加相变材料，容易导致聚氨酯泡沫塌泡和相变材料容易发生迁移的问题。将这种聚氨酯泡沫用于汽车车衣夹层，可以减小外物撞击时车辆的受损程度，更重要的是无需额外的能源消耗，可通过其自身的温度调节作用防止夏季车身温度过高或冬季车身温度过低。该材料不仅可用于车衣，也可在其他室外环境中使用。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明做进一步说明。
实施例1
将粉状硅藻土置于一吸滤瓶中，维持50-60℃的温度，另一吸滤瓶中将正二十三烷、正二十二烷、正二十一烷、正二十烷以及正十三烷按1∶1∶1∶3的质量比混合，总质量为硅藻土质量的60％，并加热至50-60℃成液态，两吸滤瓶之间相互连接，中间设置一个玻璃活塞。活塞关闭的状态下，对硅藻土的吸滤瓶抽真空30-40min后，开通玻璃活塞，混合烷烃滴加到硅藻土上，浸泡2h得处理后硅藻土。
按硅藻土质量的2％称取氨丙基三乙氧基硅烷，将氨丙基三乙氧基硅烷、乙醇、水按2∶7∶1的质量比混合配制成溶液，将上述处理后硅藻土置于固体搅拌机中，在搅拌的同时将硅烷溶液喷淋在填料表面，搅拌30min后放置在干燥的环境中晾置24h，得复合相变材料。
分别称取7000g聚醚多元醇，400g水，83g二乙醇胺，68g三乙烯二胺，14g泡沫稳定剂L-580，35g泡沫稳定剂L-3629，300g阻燃剂TCPP，充分搅拌混合，制成聚醚多元醇混合物。称取2100g复合相变材料，倒入之前的聚醚多元醇混合物中，迅速搅拌均匀，制成A组分。
B组分为甲苯二异氰酸酯组成。
将A、B组分按照100∶45的质量比混合，浇入发泡箱中，熟化后即制得聚氨酯泡沫材料。根据需要裁成一定形状和厚度，作为车衣材料的夹层。
实施例2
将粉状硅藻土置于一吸滤瓶中，并维持40-50℃的温度，另一吸滤瓶中将正二十一烷和正十三烷按1∶1的质量比混合，总质量为硅藻土质量的70％，并加热至40-50℃成液态，两吸滤瓶之间相互连接，中间设置一个玻璃活塞。活塞关闭的状态下，对硅藻土的吸滤瓶抽真空30-40min后，开通玻璃活塞，混合脂肪烃滴加到硅藻土的上，浸泡2h得处理后硅藻土。
按硅藻土质量的1％称取氨丙基三乙氧基硅烷，将氨丙基三乙氧基硅烷、无水乙醇、水按2∶7∶1的质量比混合配制成溶液，将硅藻土放入固体搅拌机中，在搅拌的同时将硅烷溶液喷淋在填料表面，搅拌30min后将硅藻土放置在干燥的环境中晾置48h，得复合相变材料。
分别称取7500g聚醚多元醇，370g水，67g三乙醇胺，60g三乙烯二胺，1g二丁基锡二月桂酸酯，15g泡沫稳定剂L-580，37g泡沫稳定剂L-3629，450g阻燃剂TCEP，充分搅拌混合，制成聚醚多元醇混合物。称取1500g复合相变材料，倒入聚醚混合物中，迅速搅拌均匀，制成A组分。
B组分为TDI与PAPI按质量比7∶3的混合物。
将A、B组分按照100∶48的质量比混合，浇入发泡箱中，熟化后即制得聚氨酯泡沫材料。根据需要裁成一定形状和厚度，作为车衣材料的夹层。

Claims (9)

1.一种用于车衣的可调温聚氨酯材料，其特征在于该聚氨酯材料配方中含有复合相变材料，所述复合相变材料是通过以下方法制备的：将相变材料吸附在无机多孔材料上，然后喷淋硅烷偶联剂以乙醇和水配制的溶液，干燥后制得；所述硅烷偶联剂是指氨丙基三乙氧基硅烷、氨丙基三甲氧基硅烷、2-氨乙基-氨丙基三甲氧基硅烷、二乙烯三氨基丙基三甲氧基硅烷、二-(三甲氧基硅烷丙基)胺、氨乙基氨丙基甲基二甲氧基硅烷中的一种或多种。
2.根据权利要求1所述的可调温聚氨酯材料，其特征在于复合相变材料用量为聚氨酯材料的5％-25％。
3.根据权利要求1所述的可调温聚氨酯材料，其特征在于所述无机多孔材料为多孔粉石英、硅藻土。
4.根据权利要求1所述的可调温聚氨酯材料，其特征在于所述相变材料是正十三烷、正二十烷、正二十一烷、正二十二烷、正二十三烷中的一种或多种。
5.根据权利要求1～4任一项所述的可调温聚氨酯材料，其特征在于由A、B两组分反应而成，以质量份计包括：
A组份包括聚醚多元醇20％-70％、交联剂0.5％-5％、催化剂0.1％-1.0％、发泡剂3.0％-6.0％、阻燃剂0.5％-5.0％、泡沫稳定剂0.1％-2.0％、复合相变材料10％-30％；
B组份为异氰酸酯；
异氰酸酯指数为0.9～1.1。
6.根据权利要求5所述的可调温聚氨酯材料，其特征在于所述聚醚多元醇为三官能度，分子量为3000-8000，伯羟基含量≥65％的高活性聚醚多元醇；所述交联剂为二乙醇胺、三乙醇胺、二乙二醇或三乙二醇；所述催化剂为叔胺类和有机锡类催化剂；所述发泡剂为水；所述阻燃剂为三(2-氯丙基)磷酸酯、三(2-氯乙基)磷酸酯、三(二氯丙基)磷酸酯、三(二溴丙基)磷酸酯、四(2-氯乙基)亚乙基二磷酸酯、双[二(2-氯乙基)]二磷酸酯、双[二(2-氯乙基)]二乙二醇磷酸酯或2，2-二甲基-3-溴-丙基-β-溴乙基磷酸酯；所述异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯(TDI)、4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、碳化二亚胺改性4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯(液化MDI)、多亚甲基多苯基多异氰酸酯(PAPI)、二环己基甲烷二异氰酸酯(HMDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)中的一种或多种。
7.一种制备权利要求1～6之一所述的可调温聚氨酯材料的方法，包括以下步骤：
(1)复合相变材料制备
将无机多孔材料预热至50-60℃抽真空脱气，相变材料加热至液态，将相变材料滴加到无机多孔材料上，浸润0.5h以上；然后在固体搅拌机中，边搅拌边将硅烷偶联剂的乙醇水溶液喷淋在其表面，在干燥的环境晾干，备用；
(2)制备A组分制备
将聚醚多元醇、交联剂、催化剂、发泡剂、阻燃剂、泡沫稳定剂充分搅拌混合，制成聚醚多元醇混合物，然后加入复合相变材料，迅速搅拌均匀，制成A组分；
(3)B组分为异氰酸酯组分；
(4)将A、B组分按照异氰酸酯指数0.9～1.1的比例混合，浇入发泡箱中，熟化后即制得聚氨酯泡沫材料，根据需要裁成一定形状和厚度，作为车衣材料的夹层。
8.根据权利要求7所述的制备可调温聚氨酯材料的方法，其特征在于相变材料为无机多孔材料质量的50％～80％。
9.根据权利要求7所述的制备可调温聚氨酯材料的方法，其特征在于相变材料为无机多孔材料质量的50％～80％，硅烷偶联剂用量为无机多孔材料质量的0.5％～1.5％，硅烷偶联剂与乙醇和水质量比为2∶4～8∶0.5～1。
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