CN106496492A - 一种配方优化的全水聚氨酯汽车坐垫泡沫成型工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种全水聚氨酯汽车坐垫泡沫成型工艺，包括：(1)将聚醚多元醇、硅油泡沫稳定剂、胺催化剂、锡催化剂和蒸馏水混合均匀，作为A组分；以甲苯二异氰酸酯作为B组分。(2)发泡时，调节模具温度为60℃‑65℃，将A组分和B组分混合后搅拌5‑10s后，立即倒入反应釜中使其自由发泡，待泡沫完全熟化后脱模。以聚醚多元醇为100重量份计，含有甲苯二异氰酸酯40‑45重量份，胺催化剂含量为0.40‑0.45重量份，锡催化剂0.20‑0.25重量份，硅油泡沫稳定剂1‑1.5重量份，水3‑3.5重量份。本发明通过对配方的改进优化，使得得到的汽车坐垫物理性质得到极大提高，其延伸率由原先的最大256.2％提升到至少258.4％，密度由原先工艺的50kg/m3降低到45kg/m3，抗张强度由原先的77kPa提高到82kPa，回弹率由原先的4.9％提升到5.6％。

Description

一种配方优化的全水聚氨酯汽车坐垫泡沫成型工艺
技术领域
本发明涉及汽车配件技术领域，尤其涉及一种配方优化的全水聚氨酯汽车坐垫泡沫成型工艺。
本发明是在先发明“一种全水聚氨酯汽车坐垫泡沫成型工艺”的改进发明。
背景技术
聚氨酯泡沫塑料PUF在整个聚合物泡沫塑料行业占有最多的市场份额，仅在美国年消耗就达到2.0×106万吨，国内每年也以两位数的速度增长。聚氨酯泡沫塑料按照泡沫体密度大体分为软质泡沫和硬质泡沫两种。硬质泡沫塑料广泛用于建筑、汽车、石油化工、冷藏、造船、车辆、航空航天、电气仪表等多部门。软质则用于汽车、家俱、床材、织物衬里、垫材、保暖及工业上吸音、隔音、减震、绝热等方面。在普通软质泡沫基础上发展起来的高载泡沫非常适合于飞机、汽车、坐垫的制作，其需要量越来越大。
全水聚氨酯发泡是以水为发泡剂利用水与异氰酸酯反应生成CO2气体作为气体填充剂，填充到以异氰酸酯和聚醚多元醇反应生成的熔体中。这种发泡工艺过程被称为全水聚氨酯发泡。它是一种生产成本低、可塑性强、隔热性好的保温、保冷、绝热材料，被公认为节能佳品。同时，全水聚氨酯泡沫塑料由于水作为发泡剂，与其他的发泡剂相比，臭氧消耗系数ODP为零，并且不产生温室效应，不燃、无毒、价廉易得。整个发泡工艺操作简单，对工厂现有设备无需改造，因而深受各国PU研究人员的青睐。
在当前工艺条件水平下许多汽车都是用模腔利用全水发泡成型原理制备各种形状的泡沫体。根据不同要求，制备周边密度大、强度高、中心密度相对小、柔软舒适的汽车座垫、靠垫、头枕，对于外形复杂制品特别适宜。另外从性能上大大改善了动态疲劳和回弹性差的缺点。
发明内容
本发明的目的在于提出一种配方优化的全水聚氨酯汽车坐垫泡沫成型工艺，能够使得用于汽车坐垫时，减少浇筑量不足和泡沫塌陷的缺陷，获得更高的舒适性。
本发明的在先发明“一种全水聚氨酯汽车坐垫泡沫成型工艺”集中于对工艺的改进。本发明在该在先发明的基础上，对配方进行了改进优化。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种配方优化的全水聚氨酯汽车坐垫泡沫成型工艺，包括：
(1)将聚醚多元醇、硅油泡沫稳定剂、胺催化剂、锡催化剂和蒸馏水混合均匀，作为A组分；以甲苯二异氰酸酯作为B组分。
(2)发泡时，调节模具温度为60℃-65℃，将A组分和B组分混合后搅拌5-10s后，立即倒入反应釜中使其自由发泡，待泡沫完全熟化后脱模。
本发明的物料用量比例如下，以聚醚多元醇为100重量份计：
甲苯二异氰酸酯含量为40-45重量份，优选42重量份；
胺催化剂含量为0.40-0.45重量份，优选0.42重量份；
锡催化剂含量为0.20-0.25重量份，优选0.23重量份；
硅油泡沫稳定剂含量为1-1.5重量份，优选1.2重量份；
水含量为3-3.5重量份，优选3.2重量份。
在汽车结构件的应用中，水加入量对于制件的性质有很大的影响。水加入量增加，则体系放更多热、脲键和缩二脲的生成增加使得泡沫体力学性能下降，泡沫体的锁水能力增加，同时伴随泡沫体导热率和玻璃化转变温度的提高。为了使得结构件有良好的物理性能，即有一定抗拉、抗压的能力和刚度系数，在本发明的汽车座椅的软泡生产中，水加入量为聚醚质量的2％-4％。
聚醚多元醇的羟基官能度在2.5-8，平均相对分子量大约在400-800之间，其羟基当量约在100左右。随着官能度的增加，泡沫体的基本性能表面上变得优良。但这并不意味着聚醚官能度和羟值越大越好。官能度和羟值高一方面增加了发泡时交联密度，有利于泡沫尺寸稳定性的提高，但另一方面它也会导致体系粘度过大，发泡时流动性太差而造成发泡效率低下、泡孔粗大。这反而会给制品绝热性能及力学强度带来不利影响。在车体结构件的应用中，对聚醚原料的选择和用量是极其重要的。本发明选取羟基官能度在2.5-8，以获取最优性能。
优选的，聚醚羟基官能度从2.5增加到5.8。随着聚醚的增加，其熔融体系分子扩散愈发困难，交联密度增加使得反应局部受阻，所以，通过调节聚醚官能度来调整聚醚粘度。随着聚醚官能度从2.5增加到5.8，聚醚粘度从136.7mPa·s增加到8034.2mPa·s，泡沫体密度从30.2kg/m3增加到36.9kg/m3，泡沫体稳定性增加了。选择合适的聚醚官能度是制备优良泡沫塑料的关键。聚醚官能度为3-3.5，制得的泡沫体性能为最佳。
较高的异氰酸酯指数可使体系获得高度交联结构，从而使泡沫壁膜有足够的强度来防止收缩，获得尺寸稳定性较好的制品。但是由于异氰酸酯过多，不但会生成过多的缩二脲与脲基甲酸酯等使泡沫体脆化的交联键，而且在经济上受到限制。所以对于异氰酸酯加入量则需要根据不同的工艺条件用量满足要求即可，异氰酸酯指数为1-1.10，优选1.05。
在制备聚氨酯泡沫塑料过程中，体系的反应温度也是至关重要的。温度过低使反应活性低，反应速度慢，导致无法形成完整的泡沫体。但如果反应温度过高，又会导致异氰酸酯和聚醚多元醇的过快反应和凝胶，使反应体系粘度迅速升高，使制得的泡沫体无法充满整个模腔。所以选择合适的模具温度是制备合格全水聚氨酯泡沫塑料的关键。本发明选择模具温度为60℃-65℃。
本发明所用催化剂优选二甲基乙醇胺和二月桂酸二丁基锡的混合物，其重量比优选2:1-1:5。优选1:3，这个比例得到的泡沫体泡孔较均匀、泡孔强度适中，有较好的抗压和抗拉的能力。这个比例同时防止了泡沫体塑料泡孔过薄，泡孔不规则和形成塌泡。
本发明的全水聚氨酯汽车坐垫泡沫成型工艺，通过对含水量和主料及模具温度进行选择，优化改进了全水聚氨酯泡沫成型工艺，使其能够用于汽车坐垫的生产，解决了少浇筑量不足和泡沫塌陷的缺陷。
本发明通过对配方的改进优化，使得得到的汽车坐垫物理性质得到极大提高，其延伸率由原先的最大256.2％提升到至少258.4％，密度由原先工艺的50kg/m3降低到45kg/m3，抗张强度由原先的77kPa提高到82kPa，回弹率由原先的4.9％提升到5.6％。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
实施例1
一种全水聚氨酯汽车坐垫泡沫成型工艺，包括：
(1)将聚醚多元醇、硅油泡沫稳定剂、胺催化剂、锡催化剂和蒸馏水混合均匀，作为A组分；以甲苯二异氰酸酯作为B组分。
(2)发泡时，调节模具温度为60℃，将A组分和B组分混合后搅拌5s后，立即倒入反应釜中使其自由发泡，待泡沫完全熟化后脱模。
在A组分中，聚醚官能度为2.5，异氰酸酯指数为1，催化剂为二甲基乙醇胺和二月桂酸二丁基锡的混合物，其重量比为2:1。
物料用量比例如下，以聚醚多元醇为100重量份计：甲苯二异氰酸酯含量为40重量份，胺催化剂含量为0.40重量份；锡催化剂含量为0.20重量份；硅油泡沫稳定剂含量为1重量份；水含量为3重量份。
实施例2
一种全水聚氨酯汽车坐垫泡沫成型工艺，包括：
(1)将聚醚多元醇、硅油泡沫稳定剂、胺催化剂、锡催化剂和蒸馏水混合均匀，作为A组分；以甲苯二异氰酸酯作为B组分。
(2)发泡时，调节模具温度为65℃，将A组分和B组分混合后搅拌10s后，立即倒入反应釜中使其自由发泡，待泡沫完全熟化后脱模。
在A组分中，聚醚官能度为8，异氰酸酯指数为1.10，催化剂为二甲基乙醇胺和二月桂酸二丁基锡的混合物，其重量比为1:5。
物料用量比例如下，以聚醚多元醇为100重量份计：甲苯二异氰酸酯含量为45重量份；胺催化剂含量为0.45重量份；锡催化剂含量为0.25重量份；硅油泡沫稳定剂含量为1.5重量份；水含量为3.5重量份。
实施例3
一种全水聚氨酯汽车坐垫泡沫成型工艺，包括：
(1)将聚醚多元醇、硅油泡沫稳定剂、胺催化剂、锡催化剂和蒸馏水混合均匀，作为A组分；以甲苯二异氰酸酯作为B组分。
(2)发泡时，调节模具温度为60℃，将A组分和B组分混合后搅拌5s后，立即倒入反应釜中使其自由发泡，待泡沫完全熟化后脱模。
在A组分中，水加入量为聚醚质量的3％，聚醚官能度为3.5，异氰酸酯指数为1.05，催化剂为二甲基乙醇胺和二月桂酸二丁基锡的混合物，其重量比为1:3。
物料用量比例如下，以聚醚多元醇为100重量份计：甲苯二异氰酸酯含量为42重量份；胺催化剂含量为0.42重量份；锡催化剂含量为0.23重量份；硅油泡沫稳定剂含量为1.2重量份；水含量为3.2重量份。
实施例1-3通过对含水量和主料及模具温度进行选择，优化改进了全水聚氨酯泡沫成型工艺，使其能够用于汽车坐垫的生产，解决了少浇筑量不足和泡沫塌陷的缺陷。

Claims (5)

1.一种全水聚氨酯汽车坐垫泡沫成型工艺，包括：
(1)将聚醚多元醇、硅油泡沫稳定剂、胺催化剂、锡催化剂和蒸馏水混合均匀，作为A组分；以甲苯二异氰酸酯作为B组分；
(2)发泡时，调节模具温度为60℃-65℃，将A组分和B组分混合后搅拌5-10s后，立即倒入反应釜中使其自由发泡，待泡沫完全熟化后脱模；
以聚醚多元醇为100重量份计：
甲苯二异氰酸酯含量为40-45重量份，优选42重量份；
胺催化剂含量为0.40-0.45重量份，优选0.42重量份；
锡催化剂含量为0.20-0.25重量份，优选0.23重量份；
硅油泡沫稳定剂含量为1-1.5重量份，优选1.2重量份；
水含量为3-3.5重量份，优选3.2重量份。
2.如权利要求1所述的全水聚氨酯汽车坐垫泡沫成型工艺，其特征在于，水加入量为聚醚质量的2％-4％。
3.如权利要求1所述的全水聚氨酯汽车坐垫泡沫成型工艺，其特征在于，聚醚官能度为2.5-8，优选2.5-5.8，进一步优选3-3.5。
4.如权利要求1或2所述的全水聚氨酯汽车坐垫泡沫成型工艺，其特征在于，异氰酸酯指数为1-1.10，优选1.05。
5.如权利要求1-4之一所述的全水聚氨酯汽车坐垫泡沫成型工艺，其特征在于，催化剂为二甲基乙醇胺和二月桂酸二丁基锡的混合物，其重量比为2:1-1:5，优选1:3。
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