CN108250388A - 一种低气味低voc全水发泡材料及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及聚氨酯材料领域，公开一种低气味低voc全水发泡材料及其制造方法。制作材料的组分包括A组分和B组分，A组分包括多种聚醚多元醇、聚脲多元醇、低雾化硅油、1～2份催化剂、水，B组分包括一种或多种异氰酸酯，先将A组分混合再根据异氰酸酯指数加入B组分，使异氰酸酯指数大于105，再通过自由全水发泡的方式得到所需的材料。本发明通过减少多元醇含量，减少或不用叔胺催化剂，降低有机硅匀泡剂的用量或者雾化量，减少异氰酸酯的使用，聚氨酯泡沫避免见光、不加热，TDA一PO一EO芳胺聚醚多元醇在聚氨醋配方中可增加泡沫强度,改善自结皮泡沫的表皮性能,增加泡沫承载性、耐温性以达到减小气味、减少VOC的目的。

Description

一种低气味低VOC全水发泡材料及其制造方法
技术领域
本发明涉及聚氨酯材料领域，尤其涉及一种低气味低voc全水发泡材料及其制造方法。
背景技术
随着汽车行业对气味VOC的要求标准不断提高，在结合阻燃海绵的基础上，我们开始研究此项技术，全水发泡从化学反应发泡到物理全水发泡，研究过程中，碰到大量的问题，经过长期的反复论证，不用或者少用化学品：例如，不放F141B(氟利昂发泡剂)发泡。车行业及环保部，明确时间节点将被淘汰的产品，从而更好的符合环保新趋势。
在常规发泡体系中，物理发泡剂具有溶剂稀释效应；能大幅降低泡沫物料的粘度，有利于各组分的混合，可采用高粘度聚醚多元醇。而全水发泡体系没有物理发泡剂加入，须采用较低粘度且能与水、助剂良好混溶的聚醚多元醇。聚氨酯泡沫VOC来源主要包括：多元醇生产合成时残留的醛类、苯乙烯、丙烯腈等；叔胺催化剂反应残留；有机硅匀泡剂中残留的小分子硅烷类化合物；异氰酸酯生产过程中残留的苯环结构化合物；聚氨酯物料反过程中形成的微量醛类化合物；聚氨酯泡沫在光、热条件下降解产生的醛类化合物，因此需要在上述途径上减少或者不用用料，以达到减小气味、减少VOC的目的。
发明内容
本发明针对现有技术中传统聚氨酯VOC高的缺点，提供一种低气味低voc全水发泡材料及其制造方法。
为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：
一种低气味低voc全水发泡材料，包括以下按质量份数计的组分：
A组分包括：45～60份第一聚醚多元醇、10～20份第二聚醚多元醇、5～15 份第三聚醚多元醇、12～30份的聚脲多元醇、0.5～1.5份低雾化硅油、1～2份催化剂、3.3～4份水；聚脲多元醇能显著提高泡沫的氧指数，有效降低泡沫燃烧时的发烟量，具有显著的抑烟作用避免普通阻燃剂虽能有效提高泡沫的氧指数，但对泡沫燃烧时的发烟量却有不利影响，所得的慢回弹海绵在配方中不添加任何阻燃剂，就能达到阻燃效果。
B组分包括：异氰酸酯。
作为优选，第一聚醚多元醇为甲苯二胺一聚氧丙烯一聚氧乙烯芳胺聚醚多元醇，第二聚醚多元醇为粘度为150～180mPa·s的聚醚多元醇。甲苯二胺一聚氧丙烯一聚氧乙烯芳胺聚醚多元醇,是以甲苯二胺(TDA)为起始剂合成的自催化高活性色氮聚醚多元醇。它是在碱性催化剂存在下由环氧丙烷(PO)环氧乙烷(EO) 和TDA开环聚合而成。通常用于耐温低密度聚氨醋硬泡、反应注射成型(RIM) 微孔聚氨醋弹性体和热塑性聚氨醋弹性体、高回弹软泡及冷固化聚氨醋半硬泡的交联剂。TDA一PO一EO芳胺聚醚多元醇在聚氨醋配方中可增加泡沫强度, 改善自结皮泡沫的表皮性能,增加泡沫承载性、耐温性。它不仅有自催化作用,而且能明显地改善泡沫尺寸稳定性和抗老化性能,改善聚氨酯泡沫的耐热性。当与内脱模剂共同使用时,它可以改善模制品的脱模性等。
作为优选，第三聚醚多元醇为粘度为650～750mPa·s的聚醚多元醇。聚醚多元醇是由三羟甲基丙烷或丙三醇为起始剂，是在聚氧化丙烯醚端基又引入氧化乙烯链段，将仲羟基60～90％变为伯羟基。
作为优选，催化剂为二丁基二月桂酸锡、辛酸亚锡、N,N-二甲基苄胺、N,N- 二甲基乙醇胺、三乙烯二胺中的一种或多种。
作为优选，异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯的其中一种或其混合物。
一种低气味低voc全水发泡材料的制造方法，按权利要求1的组分含量称取组分，将A组分加入到搅拌器中，搅拌1min～3min使之混合得到A组分混合物，测定A组分混合物的羟值，再加入一定量的B组分倒入刚搅匀的A组分中使异氰酸酯指数大于105，再加入质量份数10～20份的第一聚醚多元醇搅拌3— 10s后自由发泡，发泡结束后在常温下固化得到全水发泡材料。添加两次第一聚醚多元醇，第一次添加第一聚醚多元醇提供反应，第二次添加的第一聚醚多元醇用于包裹在表面，在降低VOC和气味上具有一定的效果。
本发明由于采用了以上技术方案，具有显著的技术效果：减少多元醇含量，减少或不用叔胺催化剂，降低有机硅匀泡剂的用量或者雾化量，减少异氰酸酯的使用，聚氨酯泡沫避免见光、不加热，甲苯二胺一聚氧丙烯一聚氧乙烯芳胺聚醚多元醇即为TDA一PO一EO芳胺聚醚多元醇，其在聚氨醋配方中可增加泡沫强度,改善自结皮泡沫的表皮性能,增加泡沫承载性、耐温性以达到减小气味、减少VOC的目的，使用聚脲多元醇和低雾化硅油既降低了泡沫的雾化率以降低 VOC，也为泡沫提供了优良的泡沫压陷硬度和阻燃性质。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1
一种低气味低voc全水发泡材料，包括以下按质量份数计的组分：
A组分包括：45份甲苯二胺一聚氧丙烯一聚氧乙烯芳胺聚醚多元醇、10份粘度为60mPa·s的聚醚多元醇、5份粘度为650mPa·s的聚醚多元醇、12份的聚脲多元醇、0.5份低雾化硅油、0.5份二丁基二月桂酸锡、1份N,N-二甲基苄胺、3.3份水；
B组分包括：甲苯二异氰酸酯。
实施例2
一种低气味低voc全水发泡材料，包括以下按质量份数计的组分：
A组分包括：60份甲苯二胺一聚氧丙烯一聚氧乙烯芳胺聚醚多元醇、20份粘度为80mPa·s的聚醚多元醇、15份粘度为650～750mPa·s的聚醚多元醇、30 份的聚脲多元醇、1.5份低雾化硅油、0.1份辛酸亚锡、0.5份N,N-二甲基乙醇胺、 0.5份三乙烯二胺、4份水；
B组分包括：甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯。
实施例3
一种低气味低voc全水发泡材料，包括以下按质量份数计的组分：
A组分包括：54份甲苯二胺一聚氧丙烯一聚氧乙烯芳胺聚醚多元醇、15份粘度为70mPa·s的聚醚多元醇、10份粘度为700mPa·s的聚醚多元醇、21份的聚脲多元醇、1份低雾化硅油、1份N,N-二甲基苄胺、1份N,N-二甲基乙醇胺、 3.6份水；
B组分包括：二苯基甲烷二异氰酸酯。
实施例4
一种低气味低voc全水发泡材料的制造方法，按实施例1的组分含量称取组分，将A组分加入到搅拌器中，搅拌1min使之混合得到A组分混合物，测定A组分混合物的羟值，再加入一定量的B组分倒入刚搅匀的A组分中使异氰酸酯指数大于105，搅拌3s后自由发泡，发泡结束后在常温下固化得到第一全水发泡材料。
实施例5
一种低气味低voc全水发泡材料的制造方法，按实施例2的组分含量称取组分，将A组分加入到搅拌器中，搅拌3min使之混合得到A组分混合物，测定A组分混合物的羟值，再加入一定量的B组分倒入刚搅匀的A组分中使异氰酸酯指数大于105，搅拌7s后自由发泡，发泡结束后在常温下固化得到第二全水发泡材料。
实施例5
一种低气味低voc全水发泡材料的制造方法，按实施例3的组分含量称取组分，将A组分加入到搅拌器中，搅拌2min使之混合得到A组分混合物，测定A组分混合物的羟值，再加入一定量的B组分倒入刚搅匀的A组分中使异氰酸酯指数大于105，搅拌5s后自由发泡，发泡结束后在常温下固化得到第三全水发泡材料。
将三种全水发泡材料、普通聚氨酯材料经过采样和前处理步骤进行VOC物质的检测，采样、检测条件如下表：
表1全水发泡材料的采样测试条件数据表
Tenax-TA是基于2,6-二苯基呋喃(2,6-diphenylene oxide)的多孔型聚合物，用于提取空气、液体和固体吹扫产生的挥发性和半挥发性物质，美国EPA(环境保护局)和NIOSH已经将这种方式作为标准分析方法分析VOC组分，这种方法使用热解析或者吹扫捕集装置可以检测到ppb或者ppt级的挥发性有机物。由于其对于水的低亲和性，它更加适合用于从高水份中吹扫捕集易挥发性有机物甚至水中易挥发性有机物的分析。DNPH-Silica气体样品采集管利用衍生；DNPH (2,4-二硝基苯肼)与羰基化合物中的羰基专一性反应，生成的衍生物再经过色谱分离。该方法是使用最广泛、发展最成熟的方法，灵敏度高，能同时检测一系列的羰基化合物。美国环保局将该方法作为分析甲醛和其他羰基化合物的标准方法。至少有14种醛酮类有机组分可被检测，包括甲醛、乙醛、丙醛、丙烯醛、丁醛、戊醛、异戊醛、己醛、苯甲醛、邻、间、对－甲基苯甲醛、2,5-二甲基苯甲醛、丙酮、丁酮、戊酮、环己酮、苯乙酮。
经以上步骤检测得到的三种全水发泡材料与空白组、普通聚氨酯材料做对照，得到的VOC物质含量如下表所示：
表2全水发泡材料的VOC含量数据表
ND表示含量小于方法检出最低限值，苯系物检出限为0.01μg，醛酮组分的检出限为0.05μg。
由表中数据可知，除了全水发泡材料的二甲苯含量相较于普通聚氨酯材料的二甲苯较高之外，其它VOC数据远低于普通聚氨酯材料，VOC总量普通聚氨酯材料约为实施例全水发泡材料的两倍，可见实施例的全水发泡材料有低 VOC、低气味的特点。增容剂、填料、硫化剂的量的曾家会使VOC含量增加。
总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。

Claims (5)

1.一种低气味低voc全水发泡材料，其特征在于，包括以下按质量份数计的组分：
A组分包括：45～60份第一聚醚多元醇、10～20份第二聚醚多元醇、5～15份第三聚醚多元醇、12～30份的聚脲多元醇、0.5～1.5份低雾化硅油、1～2份催化剂、3.3～4份水；
B组分包括：异氰酸酯；
第一聚醚多元醇为甲苯二胺一聚氧丙烯一聚氧乙烯芳胺聚醚多元醇,第二聚醚多元醇为粘度为150～180mPa·s的聚醚多元醇。
2.根据权利要求1所述的一种低气味低voc全水发泡材料，其特征在于：第三聚醚多元醇为粘度为650～750mPa·s的聚醚多元醇。
3.根据权利要求2所述的一种低气味低voc全水发泡材料，其特征在于：催化剂为二丁基二月桂酸锡、辛酸亚锡、N,N-二甲基苄胺、N,N-二甲基乙醇胺、三乙烯二胺中的一种或多种。
4.根据权利要求3所述的一种低气味低voc全水发泡材料，其特征在于：异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯的其中一种或多种。
5.一种低气味低voc全水发泡材料的制造方法，其特征在于：按权利要求4的组分含量称取组分，将A组分加入到搅拌器中，搅拌1min～3min使之混合得到A组分混合物，测定A组分混合物的羟值，再加入一定量的B组分倒入刚搅匀的A组分中使异氰酸酯指数大于105，再加入质量份数10～20份的第一聚醚多元醇，搅拌3—10s后自由发泡，发泡结束后在常温下固化得到全水发泡材料。
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