CN107987246A - 一种聚氨酯自结皮泡沫及其制备方法 - Google Patents

一种聚氨酯自结皮泡沫及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种聚氨酯自结皮泡沫及其制备方法，涉及高分子材料领域。该泡沫由重量比为5:2～3的A料与B料制成，其中，所述B料为改性MDI，所述A料按重量份数计，由以下原料组成：聚醚多元醇70～80份，开孔剂0.5～2份，泡沫稳定剂0.5～1.5份，硅酮表面活性剂1～5份，A‑1 1～5份，PC‑77催化剂1～5份，二乙二醇胺1～3份，乙二醇2～8份，A33催化剂1～5份，水0.5～1.5份。本申请完全用水作为发泡剂，不含破坏大气臭氧层的氟利昂，用于汽车方向盘不仅回弹性、耐磨损、抗冲击比较好，而且具有气味低、环保、无污染等优点，可以达到：硬度：58～68(邵A)；回弹≥50％；气味(23℃)：1.5级；气味(40℃)：2.0级；气味(80℃)：2.5级；VOC值：≤55ug/m3。

Description

一种聚氨酯自结皮泡沫及其制备方法
技术领域
本发明涉及于高分子材料领域，具体涉及一种聚氨酯自结皮泡沫及其制备方法。
背景技术
方向盘作为汽车不可或缺的内饰件，承担着遥控汽车、保证安全等重要职责。随着汽车工业的发展，人们不仅对其性能提出了高要求，而且对其使用舒适度、安全环保也提出了高要求。
目前，国内较多的汽车方向盘采用二氯氟乙烷(HCFC–141b)发泡剂发泡的聚氨酯自结皮泡沫体，虽然这种泡沫体的表皮较厚，但问题是其所用的发泡剂对臭氧层有破坏作用。同时存在结皮层薄及产品表面有小气孔、VOC含量高、气味大等问题。目前解决气孔的方法主要是在模腔内部预先喷涂一层模内漆来遮盖,喷涂模内漆不仅增加了工序和材料成本，而且也使得方向盘的气味增加、VOC含量升高。另外，也可以采用加大聚氨酯泡沫的密度，增加结皮厚度来减少表面气孔，但这会使制品重量增加，不符合汽车轻量化的要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服以上现有技术的缺点：提供一种全水发泡的聚氨酯自结皮泡沫复合材料及其制备方法，该聚氨酯复合材料具有低气味、低雾化、安全环保的特点。
本发明的技术解决方案如下：一种聚氨酯自结皮泡沫，由重量比为5:2～3的A料与B料制成，其中，所述B料为改性MDI，所述A料按重量份数计，由以下原料组成：聚醚多元醇70～80份，开孔剂0.5～2份，泡沫稳定剂0.5～1.5份，硅酮表面活性剂1～5份，A-1 1～5份，PC-77催化剂1～5份，二乙二醇胺1～3份，乙二醇2～8份，A33催化剂1～5份，水0.5～1.5份。
作为优选，一种聚氨酯自结皮泡沫，由重量比为2：1的A料与B料制成，其中，所述B料为改性MDI，所述A料按重量份数计，由以下原料组成：聚醚多元醇75份，开孔剂1.5份，泡沫稳定剂1份，硅酮表面活性剂2.5份，A-1 3份，PC-77催化剂3份、二乙二醇胺1.5份，乙二醇5份，A33催化剂3份，水1份。
所述的开孔剂为高不饱和度聚醚多元醇,优选韩国SKC株式会社的Yukol8331。
所述的泡沫稳定剂为有机硅泡沫稳定剂，选自中山市东峻化工有限公司生产的型号为H-3606、H-3605、H-3609的聚氨酯硬泡硅油中的一种。
所述的硅酮表面活性剂选自美国空气化工产品有限公司生产的DC 2525。
所述的A-1为70％双(二甲基氨基乙基)醚与30％一缩二丙二醇混合物。
所述的PC-77催化剂为凝胶发泡平衡催化剂，选自美国空气化工产品有限公司。
所述的A33为33％的三乙烯二胺溶液。
所述的改性MDI为改性的二苯基甲烷二异氰酸酯，选自万华化学集团股份有限公司生产的型号为8001或8019。
以上原料均为工业级。
以上原料均可通过市售获得。
本发明还提供了一种聚氨酯自结皮泡沫的制备方法，包括以下步骤：
(1)将聚醚多元醇、开孔剂、泡沫稳定剂、硅酮表面活性剂、A～1、PC～77催化剂、二乙二醇胺、乙二醇、A33、水依次投入反应釜中，在室温条件下，转速为50-80转/分钟，搅拌均匀得到混合料A；
(2)另取改性MDI作为B料，在使用时，将A、B料按A：B＝100：40～60的质量比闭模注射，45～90s脱模后，即得自结皮聚氨酯制品即得聚氨酯泡沫制品。
本发明形成的原理：
1、在聚醚和改性MDI的感应过程中存在着两个主要反应：一是聚醚和改性MDI中的异氰酸酯发生聚合反应，形成许多-NHCOO-基团构成的高分子化合物，此反应又称链增长反应或凝胶反应；另一个是水与异氰酸酯反应，由此产生二氧化碳，是形成泡沫材料的泡孔气体的来源，所以也称为发泡反应。因为在聚氨酯泡沫合成过程中，同时存在着聚醚与异氰酸酯的凝胶反应和水与异氰酸酯的发气反应，且这两个反应需达到一个平衡，所以只有特定的原料和催化剂的反应活性及其配比才可使整个过程得以顺利进行。
2、本产品采用复合催化剂，包括发泡催化剂，凝胶催化剂以及延迟性平衡催化剂。发泡催化剂主要促进异氰酸酯与水的反应，凝胶催化剂促进异氰酸酯与多元醇反应，两者的加入量影响着泡沫形成过程中的启发时间，与凝胶时间。延迟催化剂的加入可以保证两者的平衡，得到开孔好泡孔好的泡沫。发泡速度快导致泡孔差，慢导致塌泡，凝胶速度正好相反。
3、本产品发泡剂为水，大量的水可以与异氰酸酯产生大量的气泡，从而可以达到较低的密度。
本发明的有益效果是：本发明完全用水作为发泡剂，不含破坏大气臭氧层的氟利昂，符合国家有关的环保要求；同时，本发明组合料具有低挥发、低雾化类、反应型原料，制备的汽车方向盘不仅回弹性、耐磨损、抗冲击比较好，而且具有气味低、环保、无污染等优点。经检测该聚氨酯自结皮复合材料的质量指标可以达到：硬度：58～68(邵A)；回弹≥50％；气味(23℃)：1.5级；气味(40℃)：2.0级；气味(80℃)：2.5级；VOC值：≤55ug/m3。
具体实施方式
下面用具体实施例对本发明做进一步详细说明，但本发明不仅局限于以下具体实施例。
实施例一
称取以下原料备用：
A料：聚醚多元醇70kg，开孔剂0.5kg，泡沫稳定剂0.5kg，硅酮表面活性剂1kg，A-1为1kg，PC-77催化剂1kg、二乙二醇胺1kg，乙二醇2kg，A33为1kg，水0.5kg。
B料：改性MDI 32kg。
将聚醚多元醇、开孔剂、泡沫稳定剂、硅酮表面活性剂、A～1、PC～77催化剂、二乙二醇胺、乙二醇、A33、水依次投入应釜中，在室温条件下，转速为50转/分钟，搅拌0.5h得到混合料A；另取改性MDI作为B料，将A、B料闭模注射，45脱模后，即得自结皮聚氨酯泡沫制品。
实施例二
称取以下原料备用：
A料：聚醚多元醇72kg，开孔剂1kg，泡沫稳定剂0.8kg，硅酮表面活性剂2kg，A-12kg，PC-77 2kg、二乙二醇胺1.5kg，乙二醇4kg，A33 2kg，水0.8kg。
B料：改性MDI 40kg。
将聚醚多元醇、开孔剂、泡沫稳定剂、硅酮表面活性剂、A～1、PC～77催化剂、二乙二醇胺、乙二醇、A33、水依次投入应釜中，在室温条件下，转速为60转/分钟，搅拌0.5h得到混合料A；另取改性MDI作为B料，将A、B料质量比闭模注射，60s脱模后，即得自结皮聚氨酯泡沫制品。
实施例三
称取以下原料备用：
A料：聚醚多元醇75kg，开孔剂1.2kg，泡沫稳定剂1kg，硅酮表面活性剂3kg，A-13kg，PC-77 3kg、二乙二醇胺2kg，乙二醇5kg，A33 3kg，水1kg。
B料：改性MDI 49kg。
将聚醚多元醇、开孔剂、泡沫稳定剂、硅酮表面活性剂、A～1、PC～77催化剂、二乙二醇胺、乙二醇、A33、水依次投入应釜中，在室温条件下，转速为65转/分钟，搅拌1h得到混合料A；另取改性MDI作为B料，将A、B料闭模注射，70s脱模后，即得自结皮聚氨酯泡沫制品。
实施例四
称取以下原料备用：
A料：聚醚多元醇78kg，开孔剂1.5kg，泡沫稳定剂1.2kg，硅酮表面活性剂4kg，A-14kg，PC-77 4kg、二乙二醇胺2kg，乙二醇6kg，A33 4kg，水1.2kg。
B料：改性MDI 64kg。
将聚醚多元醇、开孔剂、泡沫稳定剂、硅酮表面活性剂、A～1、PC～77催化剂、二乙二醇胺、乙二醇、A33、水依次投入应釜中，在室温条件下，转速为70转/分钟，搅拌1h得到混合料A；另取改性MDI作为B料，将A、B料闭模注射，45～90s脱模后，即得自结皮聚氨酯泡沫制品。
实施例五
称取以下原料备用：
A料：聚醚多元醇80kg，开孔剂2kg，泡沫稳定剂1.5kg，硅酮表面活性剂5kg，A-15kg，PC-77 5kg、二乙二醇胺3kg，乙二醇8kg，A33 5kg，水1.5kg。
B料：改性MDI 70kg。
将聚醚多元醇、开孔剂、泡沫稳定剂、硅酮表面活性剂、A～1、PC～77催化剂、二乙二醇胺、乙二醇、A33、水依次投入应釜中，在室温条件下，转速为80转/分钟，搅拌1.5h得到混合料A；另取改性MDI作为B料，将A、B料闭模注射，45～90s脱模后，即得自结皮聚氨酯泡沫制品。
采用标准为NESM0402[2005-1]检测VOC值，采用标准PV3900-2000检测低气味，实施例一至实施例五所得聚氨酯泡沫复合材料的性能如下表所示：
因此，由上表可以看出，本发明制备的聚氨酯泡沫复合材料回弹性、耐磨损、抗冲击比较好，同时具有气味低、环保、无污染等优点。
以上仅是本发明的特征实施范例，对本发明保护范围不构成任何限制。凡采用同等交换或者等效替换而形成的技术方案，均落在本发明权利保护范围之内。

Claims (7)

1.一种聚氨酯自结皮泡沫，其特征在于：由重量比为5:2～3的A料与B料制成，其中，所述B料为改性MDI，所述A料按重量份数计，由以下原料组成：聚醚多元醇70～80份，开孔剂0.5～2份，泡沫稳定剂0.5～1.5份，硅酮表面活性剂1～5份，A-1 1～5份，PC-77催化剂1～5份，二乙二醇胺1～3份，乙二醇2～8份，A33催化剂1～5份，水0.5～1.5份。
2.根据权利要求1所述的聚氨酯自结皮泡沫，其特征在于：由重量比为2：1的A料与B料制成，其中，所述B料为改性MDI，所述A料按重量份数计，由以下原料组成：聚醚多元醇75份，开孔剂1.5份，泡沫稳定剂1份，硅酮表面活性剂2.5份，A-1 3份，PC-77催化剂3份、二乙二醇胺1.5份，乙二醇5份，A33催化剂3份，水1份。
3.根据权利要求1所述的聚氨酯自结皮泡沫，其特征在于：所述的开孔剂为高不饱和度聚醚多元醇。
4.根据权利要求1所述的聚氨酯自结皮泡沫，其特征在于：所述的泡沫稳定剂为有机硅泡沫稳定剂，选自中山市东峻化工有限公司生产的型号为H-3606、H-3605、H-3609的聚氨酯硬泡硅油中的一种。
5.根据权利要求1所述的聚氨酯自结皮泡沫，其特征在于：所述的硅酮表面活性剂选自美国空气化工产品有限公司生产的DC 2525。
6.根据权利要求1所述的聚氨酯自结皮泡沫，其特征在于：所述的改性MDI为改性的二苯基甲烷二异氰酸酯，选自万华化学集团股份有限公司生产的型号为8001或8019。
7.一种聚氨酯自结皮泡沫的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)将聚醚多元醇、开孔剂、泡沫稳定剂、硅酮表面活性剂、A～1、PC～77催化剂、二乙二醇胺、乙二醇、A33、水依次投入应釜中，开启高速搅拌，均匀混合，出罐，得到混合料A；
(2)取改性MDI作为B料，在使用时，将A料、B料按A：B＝100：40～60的质量比闭模注射，45～90s脱模后，即得自结皮聚氨酯制品即得聚氨酯泡沫制品。
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