CN105732932B - 一种汽车制造用复合材料注蜡头及其生产工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种汽车制造用复合材料注蜡头及其生产工艺。具体而言，本发明涉及一种聚氨酯泡沫材料，其原料组成为多元醇，催化剂，填料，异氰酸酯，水和泡沫稳定剂，其中，所述多元醇为山梨醇聚醚多元醇、蔗糖聚醚多元醇和聚醚多元醇DL‑2000的混合物，其中，每100重量份的多元醇含有：25～45重量份的山梨醇聚醚多元醇，25～45重量份的蔗糖聚醚多元醇，和15～35重量份的聚醚多元醇DL‑2000。本发明还涉及采用该聚氨酯泡沫材料制备得到的注蜡头。本发明的注蜡头耐高温，在高温状态下不易产生塑性形变；耐磨损；不具有吸容蜡液性能；具有一定弹性，可与车身钢板紧密贴合，保证密封性能；可长期试用，耐久性能好。

Description

一种汽车制造用复合材料注蜡头及其生产工艺
技术领域
本发明涉及一种注蜡头及其生产工艺，尤其是涉及一种汽车制造用增强复合材料注蜡头及其生产工艺。
背景技术
注蜡头指汽车制造过程中实施空腔注蜡防腐技术时车身与注蜡机构之间的密封装置，该密封装置效果直接关系空腔注蜡质量。目前汽车制造油漆车间注蜡用的注蜡头所用的材质大都为从德国进口的一种高密度发泡聚氨酯材料。这种材质的注蜡头初期可满足注蜡时的密封效果，但是随着使用次数的累加，其泡沫被高温液态蜡液浸泡膨胀后开始开裂，造成密封效果丧失，喷溅出的蜡液撒到车身上，需要后道人员擦去，部分无法完全擦去的蜡液也会造成返修工作。这样的注蜡头同一个位置，一天便需要更换数次。这样的需要经常更换的位置每个注蜡槽都有5个以上。每个星期需要有1个维修工用2天时间全部用来做注蜡头，才能满足现场的需求。因每年损坏数量巨大，每年损失数百万元的人工以及材料费用。
发明内容
为了克服以上缺点，本发明通过改变注蜡头材质，实验和调制新注蜡头的硬度、密度、耐温等级、弹性，提高产品的使用性能。同时改变原车床加工的制作模式，采用一体模具铸浇生产，节约人工成本以及产品精度。
因此，本发明第一方面提供聚氨酯泡沫材料，其原料组成为多元醇，催化剂，填料，异氰酸酯，水和泡沫稳定剂。
在一个或多个实施方案中，所述原料组成中，每100重量份多元醇使用催化剂0.4～0.8重量份，填料30～50重量份，异氰酸酯90～120重量份，水0.1～0.5重量份和泡沫稳定剂2～3重量份。
在一个或多个实施方案中，所述多元醇为山梨醇聚醚多元醇、蔗糖聚醚多元醇和聚醚多元醇DL-2000的混合物。
在一个或多个实施方案中，所述多元醇中各成分的重量份数为：山梨醇聚醚多元醇25～45重量份，蔗糖聚醚多元醇25～45重量份，聚醚多元醇DL-200015～35重量份，其中，所述山梨醇聚醚多元醇、蔗糖聚醚多元醇和聚醚多元醇DL-2000份数之和为100。
在一个或多个实施方案中，所述的山梨醇聚醚多元醇满足下述指标：羟值为450～520mgKOH/g，官能度为4.3～4.8，酸值≤0.15mgKOH/g，25℃的粘度为5400～6000mPa·s。
在一个或多个实施方案中，所述的蔗糖聚醚多元醇满足下述指标：羟值为330～370mgKOH/g，官能度为4.0～4.5，酸值≤0.15mgKOH/g，25℃的粘度为2000～4200mPa·s。
在一个或多个实施方案中，所述聚醚多元醇DL-2000满足下述指标：羟值为54～58mgKOH/g，官能度为2.0～2.2，酸值≤0.05mgKOH/g，25℃的粘度为270～370mPa·s。
在一个或多个实施方案中，所述异氰酸酯为多苯基多亚甲基多异氰酸酯。
在一个或多个实施方案中，所述催化剂有机铋催化剂。
在一个或多个实施方案中，所述填料为二氧化硅、氧化钛、三氧化二铝和碳酸钙中的一种或多种。
在一个或多个实施方案中，所述泡沫稳定剂为硅酮类泡沫稳定剂。
本发明第二方面提供一种汽车制造用注蜡头，其由本发明所述的聚氨酯泡沫材料制成。
本发明第三方面提供一种汽车制造用注蜡头的生产方法，所述方法包括以下步骤：将多元醇，催化剂，填料，异氰酸酯，水和泡沫稳定剂的混合物倒入模具中，恒温熟化，脱模，即得所述汽车制造用注蜡头。
在一个或多个实施方案中，每100重量份多元醇使用催化剂0.4～0.8份，填料30～50重量份，异氰酸酯90～120重量份，水0.1～0.5重量份和泡沫稳定剂2～3重量份。
在一个或多个实施方案中，所述多元醇为山梨醇聚醚多元醇、蔗糖聚醚多元醇和聚醚多元醇DL-2000的混合物。
在一个或多个实施方案中，所述多元醇中各成分的重量份数为：山梨醇聚醚多元醇25～45重量份，蔗糖聚醚多元醇25～45重量份，聚醚多元醇DL-200015～35重量份，其中，所述山梨醇聚醚多元醇、蔗糖聚醚多元醇和聚醚多元醇DL-2000份数之和为100。
在一个或多个实施方案中，所述的山梨醇聚醚多元醇满足下述指标：羟值为450～520mgKOH/g，官能度为4.3～4.8，酸值≤0.15mgKOH/g，25℃的粘度为5400～6000mPa·s。
在一个或多个实施方案中，所述的蔗糖聚醚多元醇满足下述指标：羟值为330～370mgKOH/g，官能度为4.0～4.5，酸值≤0.15mgKOH/g，25℃的粘度为2000～4200mPa·s。
在一个或多个实施方案中，所述聚醚多元醇DL-2000满足下述指标：羟值为54～58mgKOH/g，官能度为2.0～2.2，酸值≤0.05mgKOH/g，25℃的粘度为270～370mPa·s。
在一个或多个实施方案中，所述异氰酸酯为多苯基多亚甲基多异氰酸酯。
在一个或多个实施方案中，所述催化剂有机铋催化剂。
在一个或多个实施方案中，所述填料为二氧化硅、氧化钛、三氧化二铝和碳酸钙中的一种或多种。
在一个或多个实施方案中，所述泡沫稳定剂为硅酮类泡沫稳定剂。
在一个或多个实施方案中，在反应釜中，在165～185℃的温度下搅拌所述混合物。
在一个或多个实施方案中，在反应釜中，将所述混合物倒入模具中，自然冷却。
在一个或多个实施方案中，在20～40℃的温度下熟化15～30分钟，脱膜。
在一个或多个实施方式中，将成型好的注蜡头在110～130℃下进行硫化，时间15～30小时，然后自然冷却，获得最终的产品。
在一个或多个实施方案中，待物料在模具中不再上升后再恒温熟化。
本发明第四方面还提供一种前文所述的聚氨酯泡沫材料在制备汽车制造用注蜡头中的应用。
本发明第五方面还提供一种聚醚多元醇混合物在制备聚氨酯泡沫材料或汽车制造用注蜡头中的应用，其中，所述聚醚多元醇混合物为山梨醇聚醚多元醇、蔗糖聚醚多元醇和聚醚多元醇DL-2000的混合物，每100重量份的混合物含25～45重量份的山梨醇聚醚多元醇，25～45重量份的蔗糖聚醚多元醇和15～35重量份的聚醚多元醇DL-2000。
附图说明
图1显示使用模具制造获得的本发明的一个注蜡头例子。
图2显示使用模具制造获得的本发明的一个注蜡头例子。
图3显示使用模具制造获得的本发明的一个注蜡头例子。
图4显示使用模具制造获得的本发明的一个注蜡头例子。
图5显示使用模具制造获得的本发明的一个注蜡头例子。
具体实施方式
本发明聚氨酯泡沫材料的原料组成为多元醇，催化剂，填料，异氰酸酯，水和泡沫稳定剂。
适用于本发明的多元醇优选为聚醚多元醇。聚醚多元醇是由起始剂与环氧乙烷、环氧丙烷、环氧丁烷等在催化剂存在下经加聚反应制得。起始剂通常为含羟基的低分子化合物、含氨基的低分子化合物、或含羟基和氨基的低分子化合物。常用起始剂包括但不限于丙二醇、甘油、三羟甲基丙烷、乙二胺季戊四醇、木糖醇、三乙烯二胺、山梨醇、蔗糖、双酚A、双酚S、三(2-羟乙基)异氰酸酯、甲苯二胺等。
用于本发明的聚醚多元醇包括但不限于山梨醇聚醚多元醇、蔗糖聚醚多元醇和聚醚多元醇DL-2000，优选是三者的混合物。可使用市售的聚醚多元醇来制备本发明的聚氨酯泡沫和注蜡头。例如，山梨醇聚醚多元醇可以是句容宁武新材料发展有限公司生产的聚醚多元醇6305C；蔗糖聚醚多元醇可以是句容宁武新材料发展有限公司生产的聚醚多元醇8307；聚醚多元醇DL2000可购自山东蓝星东大化工有限责任公司。
在某些实施方案中，山梨醇聚醚多元醇是以山梨醇作为起始剂的聚醚多元醇；优选的是，该山梨醇聚醚多元醇满足以下述指标：羟值为450～520mgKOH/g，官能度为4.3～4.8，酸值≤0.15mgKOH/g，25℃的粘度为5400～6000mPa·s。
在某些实施方案中，蔗糖聚醚多元醇是以山梨醇作为起始剂的聚醚多元醇；优选的是，该蔗糖聚醚多元醇满足以下指标：羟值为330～370mgKOH/g，官能度为4.0～4.5，酸值≤0.15mgKOH/g，25℃的粘度为2000～4200mPa·s。
在某些实施方案中，聚醚多元醇DL-2000满足下述指标：羟值为54～58mgKOH/g，官能度为2.0～2.2，酸值≤0.05mgKOH/g，25℃的粘度为270～370mPa·s。
在某些实施方案中，本发明使用山梨醇聚醚多元醇、蔗糖聚醚多元醇和聚醚多元醇DL-2000的混合物作为所述多元醇。优选的是，每100重量份所述多元醇含有25～45重量份的山梨醇聚醚多元醇，25～45重量份的蔗糖聚醚多元醇和15～35重量份的聚醚多元醇DL-2000。
适用于本发明的催化剂可以是本领域周知的制备聚氨酯时所用的催化剂，包括但不限于有机铋催化剂。这类催化剂可以是市售的各种有机铋催化剂，包括但不限于BiCAT818、DY-20、BiCAT-8108、BiCAT8124、BiCAT-8106、BiCAT-8210等。催化剂的用量通常为每100重量份多元醇0.4～0.8重量份的催化剂。
适用于本发明的填料可以是本领域周知的用于制备聚氨酯泡沫材料的填料，包括但不限于二氧化硅、氧化钛、三氧化二铝和碳酸钙中的一种或多种。填料的用量通常为每100重量份的多元醇30～50重量份的填料。
异氰酸酯可以是本领域周知的多苯基多亚甲基多异氰酸酯(PAPI)。异氰酸酯的用量通常为每100重量份的多元醇90～120重量份的异氰酸酯。
泡沫稳定剂用于降低聚氨酯原料混合物的表面张力。本领域在制备聚氨酯泡沫材料中常用的各种泡沫稳定剂都可用于本发明，包括但不限于硅酮类泡沫稳定剂。泡沫稳定剂的用量通常为每100重量份的多元醇2～3重量份的泡沫稳定剂。
除上述成分外，每100重量份的多元醇还使用0.1～0.5重量份的水。
可将上述原料按相应的重量份数加到反应釜中，拌匀后，恒温熟化，即可获得所述聚氨酯泡沫材料。搅拌可采用本领域常规的方法进行。优选熟化后再进行硫化。可采用常规的方法进行硫化，硫化温度通常为110～130℃，时间通常为15～30小时。
制备本发明的注蜡头时，通常将拌匀后的原料混合物迅速倒入用于制备汽车制造用注蜡头的各种模具中，然后恒温熟化，脱模，即可获得汽车制造用注蜡头。优选的，待物料在模具中不再膨胀(如在模具中不再上升后)，再恒温熟化。优选的，在165～185℃的温度下搅拌所述混合物，然后将混合物倒入模具中后，允许其自然冷却，并在20～40℃的温度下熟化15～30分钟，脱膜。进一步优选的，可将脱模获得的成型好的注蜡头进行硫化，例如在110～130℃下进行硫化，然后自然冷却，可获得最终的注蜡头产品。可采用常规的硫化方法进行硫化，硫化时间通常为15～30小时。
因此，本发明也包括一种汽车制造用注蜡头，其由本发明所述的聚氨酯泡沫材料制成。本发明还包括所述聚氨酯泡沫材料的制备方法，以及所述注蜡头的制备方法。
本发明具有下列一些特性：耐高温150℃以上，在高温状态下不易产生塑性形变；耐磨损，可不产生颗粒物；不具有吸容蜡液性能，防止吸收蜡液后形变；具有一定弹性，可与车身钢板紧密贴合，保证密封性能；可长期试用，耐久性能好。
注蜡头的制作原来是人工车床加工，费时费力，而本发明采用模具锻造，省时省工，模具一次加工，可用10年以上。根据申请人南京工厂的使用情况，采用本发明的聚氨酯泡沫材料制备得到的注蜡头，其使用寿命由现有注蜡头平均2～3天的使用寿命延长到12个月。目前该新型注蜡头已在申请人的南京工厂中普及使用，因注蜡头使用寿命延长的特性，备件消耗数量快速下降，对比成品原材料注蜡头供应商报价价格，新型注蜡头为南京工厂每年可节约费用150万元。
下文将以具体实施例的方式阐述本发明。应理解，这些实施例仅仅是阐述性的，并非限制本发明的保护范围。除非另有说明，否则实施例中所有的方法、试剂和条件均为本领域常规的方法、试剂和条件。
各实施例中使用到的材料如下：
山梨醇聚醚多元醇：句容宁武新材料发展有限公司生产的聚醚多元醇6305C；
蔗糖聚醚多元醇：句容宁武新材料发展有限公司生产的聚醚多元醇8307；
聚醚多元醇DL2000：购自山东蓝星东大化工有限责任公司；
多苯基多亚甲基多异氰酸酯：购自上海金锦乐实业有限公司；
有机铋催化剂：美国领先化学有限公司生产的BiCAT 8118；
硅酮泡沫稳定剂：美国迈图高新材料集团公司生产的泡沫稳定剂L-6860。
实施例1
按比例分别依次称取山梨醇聚醚多元醇25份、蔗糖聚醚多元醇45份、聚醚多元醇DL-200030份、多苯基多亚甲基多异氰酸酯115份、二氧化硅45份、有机铋催化剂0.8份、水0.5份和硅酮泡沫稳定剂2份加入到反应釜中，用机械搅拌器在175℃高速搅拌均匀后，迅速倒入20～40℃环境中的模具中，待物料在模具中不再上升后，放入恒温(30℃)干燥箱中熟化15～30分钟后脱模，脱模获得的成型好的注蜡头在120℃下进行硫化，时间15～30小时，然后自然冷却，即得汽车制造用复合材料注蜡头。
实施例2
按比例分别依次称取山梨醇聚醚多元醇33份、蔗糖聚醚多元醇42份、聚醚多元醇DL-200025份、多苯基多亚甲基多异氰酸酯95份、氧化钛40份、有机铋催化剂0.5份、水0.2份和硅酮泡沫稳定剂3份加入到反应釜中，用机械搅拌器在175℃高速搅拌均匀后，迅速倒入20～40℃环境中的模具中，待物料在模具中不再上升后，放入恒温(30℃)干燥箱中熟化15～30分钟后脱模，脱模获得的成型好的注蜡头在120℃下进行硫化，时间15～30小时，然后自然冷却，即得汽车制造用复合材料注蜡头。
实施例3
按比例分别依次称取山梨醇聚醚多元醇40份、蔗糖聚醚多元醇25份、聚醚多元醇DL-200035份、多苯基多亚甲基多异氰酸酯105份、碳酸钙30份、有机铋催化剂0.4份、水0.4份和硅酮泡沫稳定剂2份加入到反应釜中，用机械搅拌器在175℃高速搅拌均匀后，迅速倒入20～40℃环境中的模具中，待物料在模具中不再上升后，放入恒温(30℃)干燥箱中熟化15～30分钟后脱模，脱模获得的成型好的注蜡头在120℃下进行硫化，时间15～30小时，然后自然冷却，即得汽车制造用复合材料注蜡头。
实施例4
按比例分别依次称取山梨醇聚醚多元醇45份、蔗糖聚醚多元醇40份、聚醚多元醇DL-200015份、多苯基多亚甲基多异氰酸酯115份、三氧化二铝50份、有机铋催化剂0.4份、水0.1份和硅酮泡沫稳定剂3份加入到反应釜中，用机械搅拌器在175℃高速搅拌均匀后，迅速倒入20～40℃环境中的模具中，待物料在模具中不再上升后，放入恒温(30℃)干燥箱中熟化15～30分钟后脱模，脱模获得的成型好的注蜡头在120℃下进行硫化，时间15～30小时，然后自然冷却，即得汽车制造用复合材料注蜡头。
当然，上述实施例并非是对本发明的限制，本发明也并不限于上述举例，本技术领域的普通技术人员，在本发明的实质范围内，作出的变化、改型、添加或替换，都应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种汽车制造用注蜡头，其特征在于，该注蜡头由聚氨酯泡沫材料制成，其中，该聚氨酯泡沫材料的原料组成为多元醇，催化剂，填料，异氰酸酯，水和泡沫稳定剂，其中，所述多元醇为山梨醇聚醚多元醇、蔗糖聚醚多元醇和聚醚多元醇DL-2000的混合物，其中，每100重量份的多元醇含有：25～45重量份的山梨醇聚醚多元醇，25～45重量份的蔗糖聚醚多元醇，和15～35重量份的聚醚多元醇DL-2000。
2.如权利要求1所述的汽车制造用注蜡头，其特征在于，每100重量份多元醇使用0.4～0.8重量份的催化剂，30～50重量份的填料，90～120重量份的异氰酸酯，0.1～0.5重量份的水和2～3重量份的泡沫稳定剂。
3.如权利要求2所述的汽车制造用注蜡头，其特征在于，
所述山梨醇聚醚多元醇满足下述指标：羟值为450～520mgKOH/g，官能度为4.3～4.8，酸值≤0.15mgKOH/g，25℃的粘度为5400～6000mPa·s；
所述蔗糖聚醚多元醇满足下述指标：羟值为330～370mgKOH/g，官能度为4.0～4.5，酸值≤0.15mgKOH/g，25℃的粘度为2000～4200mPa·s；和
所述聚醚多元醇DL-2000满足下述指标：羟值为54～58mgKOH/g，官能度为2.0～2.2，酸值≤0.05mgKOH/g，25℃的粘度为270～370mPa·s。
4.如权利要求1－3中任一项所述的汽车制造用注蜡头，其特征在于，所述聚氨酯泡沫材料具有以下一个或多个特征：
所述异氰酸酯为多苯基多亚甲基多异氰酸酯；
所述催化剂有机铋催化剂；
所述填料为二氧化硅、氧化钛、三氧化二铝和碳酸钙中的一种或多种；和
所述泡沫稳定剂为硅酮类泡沫稳定剂。
5.一种汽车制造用注蜡头的生产方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
将多元醇，催化剂，填料，异氰酸酯，水和泡沫稳定剂的混合物倒入模具中，恒温熟化，脱模，即得所述汽车制造用注蜡头；
其中，所述多元醇为山梨醇聚醚多元醇、蔗糖聚醚多元醇和聚醚多元醇DL-2000的混合物，其中，每100重量份的多元醇含有：25～45重量份的山梨醇聚醚多元醇，25～45重量份的蔗糖聚醚多元醇，和15～35重量份的聚醚多元醇DL-2000。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法具有以下一个或多个特征：
(1)每100重量份多元醇使用0.4～0.8重量份的催化剂，30～50重量份的填料，90～120重量份的异氰酸酯，0.1～0.5重量份的水和2～3重量份的泡沫稳定剂；
(2)所述山梨醇聚醚多元醇满足下述指标：羟值为450～520mgKOH/g，官能度为4.3～4.8，酸值≤0.15mgKOH/g，25℃的粘度为5400～6000mPa·s；
所述蔗糖聚醚多元醇满足下述指标：羟值为330～370mgKOH/g，官能度为4.0～4.5，酸值≤0.15mgKOH/g，25℃的粘度为2000～4200mPa·s；和
所述聚醚多元醇DL-2000满足下述指标：羟值为54～58mgKOH/g，官能度为2.0～2.2，酸值≤0.05mgKOH/g，25℃的粘度为270～370mPa·s；
(3)所述异氰酸酯为多苯基多亚甲基多异氰酸酯；
(4)所述催化剂有机铋催化剂；
(5)所述填料为二氧化硅、氧化钛、三氧化二铝和碳酸钙中的一种或多种；和
(6)所述泡沫稳定剂为硅酮类泡沫稳定剂。
7.如权利要求5或6所述的方法，其特征在于，待物料在模具中不再上升后再恒温熟化。
8.如权利要求5－6中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括：
在165～185℃下在反应釜中将多元醇，催化剂，填料，异氰酸酯，水和泡沫稳定剂的混合物拌匀；
将拌匀的混合物倒入模具中，自然冷却；
在20～40℃的温度下熟化15～30分钟，脱膜；和
将成型好的注蜡头在110～130℃下进行硫化，时间15～30小时，然后自然冷却。
9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法包括：
在165～185℃下在反应釜中将多元醇，催化剂，填料，异氰酸酯，水和泡沫稳定剂的混合物拌匀；
将拌匀的混合物倒入模具中，自然冷却；
在20～40℃的温度下熟化15～30分钟，脱膜；和
将成型好的注蜡头在110～130℃下进行硫化，时间15～30小时，然后自然冷却。
10.聚醚多元醇混合物在制备汽车制造用注蜡头中的应用，其中，所述聚醚多元醇混合物为山梨醇聚醚多元醇、蔗糖聚醚多元醇和聚醚多元醇DL-2000的混合物，每100重量份的混合物含25～45重量份的山梨醇聚醚多元醇，25～45重量份的蔗糖聚醚多元醇和15～35重量份的聚醚多元醇DL-2000。
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