CN107254029A - 客车内饰用高效阻燃环保聚氨酯软质泡沫塑料及制备方法 - Google Patents

客车内饰用高效阻燃环保聚氨酯软质泡沫塑料及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种客车内饰用高效阻燃环保聚氨酯软质泡沫塑料及制备方法，是由以聚酯多元醇、结构型阻燃聚醚多元醇为主要原料，在反应型或低气味的催化剂，物理和/或化学发泡剂，泡沫稳定剂和/或阻燃剂作用下，与异氰酸酯组分混合发泡聚合生成的聚氨酯软质泡沫塑料。本发明产品的阻燃和环保均能达到复合材料的应用要求、制备方便。

Description

客车内饰用高效阻燃环保聚氨酯软质泡沫塑料及制备方法
技术领域
本发明涉及一种阻燃聚氨酯软质泡沫塑料，特别涉及一种客车内饰用的阻燃聚氨酯软质泡沫及其制备方法。
背景技术
聚氨酯软质泡沫塑料简称软泡，俗称海绵，是指具有一定弹性的柔软性聚氨酯泡沫塑料，主要用于家具垫材、交通工具座椅垫材以及各种软性衬垫层压复合材料。普通海绵是一种易燃材料，但在某些领域应用时也会有阻燃要求，比如童车，汽车内饰等。
近年来，汽车燃烧安全事故频发，汽车内饰材料燃烧测试标准是确保汽车安全的重要因素之一。各国针对车用内饰面料的燃烧性都有明确的法规，我国在校车、客车及火车用内饰面料的阻燃性能要求上提出新标准，水平燃烧测试指标由原来的燃烧速度≤100mm/min降低至≤70mm/min。客车内饰材料的阻燃要求仅参照国家强制性GB8624-2012控制水平燃烧速度，不足以有效的防止火灾、延缓火势蔓延。因此，应工信部要求，有关单位综合参考国内外的相关标准，正在组织制定并完善汽车强制性国家标准《客车内饰材料的燃烧特性》，增加垂直燃烧速度、氧指数、烟密度等多项指标要求，提高汽车内饰材料的燃烧特征，但目前国内还缺少符合《客车内饰材料的燃烧特性》的汽车内饰复合面料。
汽车内饰面料复合物主要由三个部分组成：面料、海绵和衬垫底布，其中阻燃效果较低的在海绵这部分。因此提高客车内饰用海绵的阻燃效果也成了生产符合《客车内饰材料的燃烧特性》的汽车内饰复合面料的关键技术之一，在达到阻燃效果的同时，又要满足现有海绵复合的基本要求和达到汽车海绵关于气味环保的要求。
现有海绵很难使传统的阻燃汽车内饰材料极限氧指数很少达到或高于28％，同时，在阻燃耐久性和安全环保等方面存在严重不足，遇火燃烧时烟雾大，为了使汽车内饰材料的极限氧指数在达到或高于28％，其中使用的海绵LOI≤24％，并且满足客车环保VOC要求。
以往的做法通常是在配方中添加磷卤化合物使材料达到一定的阻燃级别，这类阻燃剂一方面本身是有一定挥发性和迁移性，也有一定的气味。当海绵作为填充材料时，人们在长期使用过程中可能产生过敏反应，危害人们的健康；另一方面，添加磷卤阻燃剂的海绵燃烧时会释放大量的有毒有害的气体，给人们的使用带来潜在的风险。
授权号为CN 101248130B专利公开了形成软质聚氨酯泡沫的组合物和由其得到的软质聚氨酯泡沫包含作为阻燃添加剂的无卤阻燃膦酸酯化合物，该化合物对异氰酸酯基本上不起反应，包含至少约5重量％的磷，具有约2mg KOH/g或更小的酸值、在约150℃的温度下通过热解重量分析测得的不超过5.0重量％损失的挥发性和约200至约2000的重均分子量。此方法提出了使用添加型的无卤阻燃剂制备阻燃海绵的方法。
授权公告号CN103429646B用于软质聚氨酯泡沫的反应性阻燃剂共混物公开了一种软质聚氨酯泡沫包含一种阻燃剂共混物，这种阻燃剂共混物具有至少一种环上溴代的芳香族化合物的二酯二醇以及至少一种环氧树脂。此方法提出了制备一种具有高阻燃效果的软质聚氨酯泡沫所使用的含卤高效混合型的反应阻断剂。
申请公布号CN106496505A发明专利公开了一种磷氮协同阻燃的软质聚氨酯泡沫塑料(交联网络结构)，其原料包括：聚醚多元醇和反应型磷氮阻燃剂95-110重量份、胺类催化剂0.1-0.3份，有机金属催化剂0.05-0.1重量份，匀泡剂1-2份，发泡剂3-5份，异氰酸酯140-150份。本方法提出使用反应型阻燃剂制备阻燃泡沫的思路，但所提供的反应型阻燃剂的分子量较小，在实际应用中使用量太小。此外，从专利的全文来看，该专利中提出的应该是阻燃聚氨酯硬质泡沫的制备方法。
总体来看，上述各专利都阻燃方法中都存在一定的问题和局限性，也不涉及汽车内饰复合材料中高效阻燃的问题。目前国内外没有LOI高于28％的汽车内饰面料复合材料，且一直以来国内外产业界都用水平燃料法作为评价标准，LOI并不是强制指标，通常的汽车内饰面料复合材料的产品实际测试LOI值都比较低。目前，随着《客车内饰材料的燃烧特性》的制定修改，新标准提高了对客车内饰材料阻燃性能的要求，规定所有汽车纺织材料的极限氧指数28％；水平燃烧法测试其等级不低于B级，要求垂直燃烧速度100mm/min。环保和阻燃法规日益严格，传统汽车内饰面料复合物已经不符合要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种阻燃和环保均能达到复合材料的应用要求、制备方便的客车内饰用高效阻燃环保聚氨酯软质泡沫塑料及制备方法。
本发明的技术解决方案是：
一种客车内饰用高效阻燃环保聚氨酯软质泡沫塑料，其特征是：是由以聚酯多元醇、结构型阻燃聚醚多元醇为主要原料，在反应型或低气味的催化剂，物理和/或化学发泡剂，泡沫稳定剂和/或阻燃剂作用下，与异氰酸酯组分混合发泡聚合生成的聚氨酯软质泡沫塑料。
所述的聚酯多元醇为己二醇或己二酸或苯酐聚酯多元醇；其平均官能度在2-3、羟值在10-200mgKOH/g；优选官能度2.0-2.5、羟值在20-120mgKOH/g之间。
所述的结构型阻燃聚醚多元醇是以含磷、含氮或含溴多元醇中的一种或多种为起始剂，与氧化烯烃在碱金属催化剂的作用下聚合反应制得，其羟值在20-250mgKOH/g，优选羟值在30-100mgKOH/g之间。
所述的异氰酸酯组分为甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、多苯基多异氰酸酯或改性的二或多异氰酸酯中的一种或多种。
所述的主要原料聚酯多元醇、结构型阻燃聚醚多元醇、异氰酸酯的重量比为0-100：100-0：20-70，异氰酸酯指数(是指异氰酸根组分的当量/羟基组分的当量)为90-150，优选指数在100-120。
所述的反应型催化剂为N,N-二甲基乙醇胺、二乙醇胺、四甲基乙二胺、三乙醇胺或三乙胺的至少一种；低气味催化剂为三亚乙基二胺、辛酸亚锡、二月桂酸二丁基锡或二马来酸二丁基锡中的至少一种或多种。
所述的物理发泡剂为水；所述的化学发泡剂为1,1-二氯-1-氟乙烷(HCFC-141B)、1,1,1,3,3-五氟丙烷(HFC-245fa)、1,1,1,3,3-五氟丁烷(HFC-365)、1，1，1，4，4，4-六氟丁烯(HFE-1336或HFO-1336)中的至少一种；所述的泡沫稳定剂为非水解硅碳类表面活性剂和非硅酮类表面活性剂中一种或两种；所述的阻燃剂为三(2-氯乙基)磷酸酯、三(2-氯丙基)磷酸酯、磷酸三乙酯和甲基磷酸二甲酯的一种或多种。
一种客车内饰用高效阻燃环保聚氨酯软质泡沫塑料的制备方法，其特征是：利用海绵多组分发泡机将各种原料高速搅拌混合，在连续发泡线上发泡，熟化，成型；具体包括如下步骤：
(1)将聚酯多元醇、结构型阻燃聚醚多元醇、异氰酸酯、催化剂、发泡剂、泡沫稳定剂、阻燃剂分别加入到原料罐中；
(2)原料泵将各组分原料输送到发泡混合头，经高速搅拌混合后，输送到发泡连续线上进行发泡，熟化固化成型。
本发明使用聚酯多元醇作为主体原料来增强海绵复合性能，同时不需要添加火焰复合剂来增强海绵的火焰复合性；利用自阻燃型聚醚多元醇来代替传统添加型阻燃剂和小分子反应型阻燃剂，使得泡沫成品从分子结构上具有阻燃效果，同时增强泡沫的各项物化性能，做到手感柔软、阻燃性能优异、回弹性好。通过使用低雾化反应型催化剂来降低海绵的VOC值、雾化值，使得海绵无异味。
本发明的客车内饰用的高效阻燃环保聚氨酯软质泡沫塑料通过与同样具有阻燃效果的内饰面料和阻燃衬垫底布三者火焰复合可合成满足《客车内饰材料的燃烧特性》要求：极限氧指数≥28％；水平燃烧法测试其等级不低于B级；要求垂直燃烧速度≤100mm/min、烟密度等级≤75。阻燃客车内饰用的环保聚氨酯软质泡沫塑料具有绿色环保、低烟少毒、低VOC、低雾化值、无异味、手感柔软、阻燃性能优异、剥离强度高、回弹性好等特点。可广泛应用于小汽车或客车座椅、顶棚、门板、扶手。
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
具体实施方式
通过以下实施例进一步说明本发明，但本发明不限于以下实施例，除非另有说明，否则，所有以“份数”和“百分比”给出的量都应该理解为是以重量计的。以下材料用于生产实施例的聚氨酯泡沫材料：
表1聚氨酯原料简介
序号 原料 备注
1 聚酯多元醇A 己二酸聚酯多元醇，羟值为42mgKOH/g；
2 结构阻燃聚醚多元醇B 含磷阻燃聚醚多元醇，羟值56mgKOH/g，官能度3；
3 异氰酸酯 甲苯二异氰酸酯(TDI-80)，NCO基含量约为48.2％
4 催化剂A 低气味三亚乙基二胺(33％丙二醇溶液)
5 催化剂B 二月桂酸二丁基锡
6 泡沫稳定剂A 硅氧烷表面活性剂
7 泡沫稳定剂B 酯类表面活性剂
8 发泡剂A 1,1,1,3,3-五氟丙烷(HFC-245fa)
9 发泡剂B 水
10 阻燃剂 磷酸三乙酯
一种客车内饰用的高效阻燃环保聚氨酯软质泡沫塑料的制备方法，包括以下步骤：(1)将聚酯多元醇、结构型阻燃聚醚多元醇、异氰酸酯、催化剂、发泡剂、泡沫稳定剂、阻燃剂分别加入到原料罐中；
(2)原料泵将各组分原料输送到发泡混合头，经高速搅拌混合后，输送到发泡连续线上进行发泡，熟化固化成型。使用本领域普通技术人员已知的生产线混合发泡步骤制备这些泡沫材料，在泡沫固化成型后，检测泡沫性能。
表2客车内饰用的高效阻燃环保聚氨酯软质泡沫塑料配方
在实施例中，以聚酯多元醇和阻燃聚醚多元醇为主要原料。如需调节发泡速度，可调节催化剂用量；如需调节泡沫密度，可调节水和物理发泡剂的用量。
将表观密度、25％压陷硬度、拉伸强度，伸长率、50％压缩永久变形、极限氧指数、水平燃烧速度、烟密度等级和气味这些关键的泡沫性能汇总并对比，有的好一些，有的差一些。但是通过各组合料的配比的调整可以达到的最为合适的原料配比，性能达标，成本最优化。
表3客车内饰用的高效阻燃环保聚氨酯软质泡沫塑料参数
前述的本发明的实施例是为了说明而非限制性的目的。文中所述的实施方式可在不背离本发明精神和范围的前提下进行各种变化或修改，这对本领域技术人员而言是显而易见的。本发明的范围由所附权利要求限定。

Claims (8)

1.一种客车内饰用高效阻燃环保聚氨酯软质泡沫塑料，其特征是：是由以聚酯多元醇、结构型阻燃聚醚多元醇为主要原料，在反应型或低气味的催化剂，物理和/或化学发泡剂，泡沫稳定剂和/或阻燃剂作用下，与异氰酸酯组分混合发泡聚合生成的聚氨酯软质泡沫塑料。
2.根据权利要求1所述的客车内饰用高效阻燃环保聚氨酯软质泡沫塑料，其特征是：所述的聚酯多元醇为己二醇或己二酸或苯酐聚酯多元醇；其平均官能度在2-3、羟值在10-200mgKOH/g。
3.根据权利要求1所述的客车内饰用高效阻燃环保聚氨酯软质泡沫塑料，其特征是：所述的结构型阻燃聚醚多元醇是以含磷、含氮或含溴多元醇中的一种或多种为起始剂，与氧化烯烃在碱金属催化剂的作用下聚合反应制得，其羟值在20-250mgKOH/g。
4.根据权利要求1所述的客车内饰用高效阻燃环保聚氨酯软质泡沫塑料，其特征是：所述的异氰酸酯组分为甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、多苯基多异氰酸酯或改性的二或多异氰酸酯中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的客车内饰用高效阻燃环保聚氨酯软质泡沫塑料，其特征是：所述的主要原料聚酯多元醇、结构型阻燃聚醚多元醇、异氰酸酯的重量比为0-100：100-0：20-70。
6.根据权利要求1所述的客车内饰用高效阻燃环保聚氨酯软质泡沫塑料，其特征是：所述的反应型催化剂为N ,N-二甲基乙醇胺、二乙醇胺、四甲基乙二胺、三乙醇胺或三乙胺的至少一种；低气味催化剂为三亚乙基二胺、辛酸亚锡、二月桂酸二丁基锡或二马来酸二丁基锡中的至少一种或多种。
7.根据权利要求1所述的客车内饰用高效阻燃环保聚氨酯软质泡沫塑料，其特征是：所述的物理发泡剂为水；所述的化学发泡剂为1,1-二氯-1-氟乙烷、1,1,1,3,3-五氟丙烷、1,1,1 ,3 ,3-五氟丁烷、1，1，1，4，4，4-六氟丁烯中的至少一种；所述的泡沫稳定剂为非水解硅碳类表面活性剂和非硅酮类表面活性剂中一种或两种；所述的阻燃剂为三（2- 氯乙基）磷酸酯、三（2- 氯丙基）磷酸酯、磷酸三乙酯和甲基磷酸二甲酯的一种或多种。
8.一种权利要求1所述的客车内饰用高效阻燃环保聚氨酯软质泡沫塑料的制备方法，其特征是：利用海绵多组分发泡机将各种原料高速搅拌混合，在连续发泡线上发泡，熟化，成型；具体包括如下步骤：
（1）将聚酯多元醇、结构型阻燃聚醚多元醇、异氰酸酯、催化剂、发泡剂、泡沫稳定剂、阻燃剂分别加入到原料罐中；
（2）原料泵将各组分原料输送到发泡混合头，经高速搅拌混合后，输送到发泡连续线上进行发泡，熟化固化成型。
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