CN108299668A - 一种低气味喷塑成型汽车仪表板材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低气味喷塑成型汽车仪表板材料及其制备方法，该喷塑成型汽车仪表板材料包含两层，表层为水性双组份模内漆层，膜内漆由水性聚氨酯分散体和脂肪族固化剂反应形成一定厚度的膜，厚度为10‑100μm；内层为聚氨酯层，聚氨酯层有氨基聚醚、聚醚多元醇，扩链剂、交联剂，催化剂等与异氰酸酯化合物通过聚合反应形成，厚度为0.5‑5mm。当使用本发明的材料制备仪表板时，尤其是仪表板不同方向的部位时，材料能迅速固化，避免了流挂现象。此外由上述材料制备的仪表板，具有合理的力学性能和优异的表面性能及耐老化性能，改善了汽车遭遇事故安全气囊的爆破问题，提高了汽车的安全性能。本发明公开了该仪表板材料的制备方法。

Description

一种低气味喷塑成型汽车仪表板材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种喷塑材料及其制备方法，具体涉及一种低气味喷塑成型汽车仪表板材料及其制备方法。
本发明涉及喷塑成型汽车仪表板材料，其表层为水性双组份模内漆，在进一步改善汽车内饰材料气味和VOC的同时，赋予了仪表板优异的表面性能，包括耐磨性能，耐溶剂性和耐候性。其内层为聚氨酯层，由以聚醚多元醇为主要成分的组合物和芳香族异氰酸酯化合物反应而成，其中以聚醚多元醇为主要成分的组合物中含具有极高活性的氨基聚醚，改善了喷涂聚氨酯在喷涂过程中的流挂问题，或者由于使用过多催化剂引起材料性能缺陷问题；低分子量聚酯交联剂的使用，不仅改善了聚氨酯层和模内漆的附着力，使力学性能保持在合理的范围之内，改善了汽车行驶过程中遭遇事故时安全气囊的爆破性能，有效的保护乘车者的安全，此外，使用该材料制成的仪表板具有优异的耐老化性能，包括耐水解性能，耐热性能和环境循环测试性能，在汽车的有效寿命内，保护乘车者安全的同时，提高了乘车者的感官舒适度。
背景技术
汽车领域，乘车者的安全是汽车设计者和材料研究者永恒的关注点。尤其是近年来，汽车内饰气味环保理念不断深入，乘车者的健康安全和感官舒适度也越来越受到人们的重视。
车用仪表板是汽车内饰极其重要的部件，现有的仪表板大多采用粉末搪塑聚氯乙烯(PVC)表皮；聚氨酯材料由于其优异的综合性能和多种多样的加工加工方式而受到人们的广泛关注，PU材料相比于PVC材料，不含增塑剂及氯原子，具备更优异的散发性能及环境友好性；在材料性能，如重量，异响，气囊点爆破，低温性能、造型设计、颜色选择等方面均有明显优势，高档轿车仪表板开始倾向使用聚氨酯类材料。
专利CN 105820303 A使用高支化和高羟值聚酯多元醇制备了聚氨酯仪表板，然后高支化高羟值的聚酯多元醇粘度较大，不利于仪表板的加工生产,且聚酯聚氨酯材料的耐水解性能较差；专利CN 101591420 B，制备了使用聚醚多元醇制备了仪表板材料，但是，喷涂过程中，仪表板材料具有不同的方向和角度，容易有流挂现象，而过多催化剂的使用会影响材料的性能。且该专利中的材料的断裂伸长率过高，不利于汽车遭遇事故时安全气囊有效爆破，不能有效的保护乘车者。
发明内容
本发明的目的在于，克服聚氨酯材料在喷涂过程中的问题及仪表板的安全隐患，提供一种低气味喷塑成型汽车仪表板材料及其制备方法，以克服现有技术所存在的上述缺点和不足。
本发明提供了一种喷塑成型汽车仪表板材料，表层为水性双组分模内漆，厚度为10-100μm，提供仪表板优异的表面耐磨性能、耐溶剂性能和耐候性能。内层为聚氨酯层，有聚醚多元醇为主的异氰酸酯化合物通过化学反应而成，厚度为0.5-5mm。
上述以聚醚多元醇为主的混合物和改性异氰酸酯组成的喷涂聚氨酯组合物，使用反应速度极高的氨基聚醚提高聚氨酯的固化速度，添加多官能度低分子量聚酯作为交联剂改善仪表板材料的力学性能。上述氨基聚醚为官能度为2-3，分子量为200-5000中的一种或几种。
本发明所需要解决的技术问题，可以通过以下技术方案来实现：
一种低气味喷塑成型汽车仪表板材料，其特征在于，表层为水性双组份模内漆层，内层为聚氨酯层；所述水性双组份模内漆为水性聚氨酯分散体的一种或几种和脂肪族固化剂通过化学反应形成。
其中，所述水性双组份模内漆，A组分模内漆其配方包括以下成分，按照A组分的质量百分比计：其包含65-80％的水性聚氨酯分散体，0.3～1.0％的流平助剂，9～15％的水，2.0～5.0％的丙二醇单乙醚，0.5～1.0％的消泡剂，3.0-3.5％的附着力促进剂，1.0～3.0％的聚氨酯增稠剂，4.0～9.0％的各色水性色浆；B组分模内漆为固化剂。
其中，A:B两组份的使用重量比为100:30-100:110，优选100:40-100:65。
其中，所述水性双组分模内漆中的固化剂为亲水型脂肪族异氰酸酯。
进一步，所述脂肪族固化剂包括异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、1，4-环己烷二异氰酸酯中的一种或几种或其预聚体的组合物。
其中，所述聚氨酯层为聚醚多元醇为主体成分的混合物与异氰酸酯化合物通过聚合反应形成。
进一步，所述以聚醚多元醇为主体成分的混合物，按其重量份数计包括100份的聚醚多元醇、0.5-20份的氨基聚醚，0.05-5份的消泡剂，0-30份的低分子量聚醚/酯多元醇交联剂，5-30份的扩链剂，0.1-10份的反应性催化剂、0.001-0.1份有机金属催化剂、0.5-10份的环保色浆。
其中，所述交联剂包含低分子量聚酯中的一种或几种的混合物；
所述聚醚/酯多元醇分子量为500-2000，官能度为3-8。
所述氨基聚醚为官能度为2-3，分子量为200-5000中的一种或几种，
其中，所述异氰酸酯化合物为二苯基甲烷二异氰酸酯、聚亚甲基聚苯基聚异氰酸酯和他们改性物中的一种或几种的混合物。
进一步，所述聚醚多元醇，官能度在2-8；分子量在1000-8000；
所述消泡剂固含量为100％；
所述组分中扩链剂为乙二醇(EG)、一缩二乙二醇(DEG)，1，4-丁二醇(1，4-BDO)和1，6-己二醇(1，6-HDO)中的一种或者几种混合物；
所述组分中的反应性催化剂为二甲基乙醇胺(DMEA)，三甲基羟乙基丙二胺(TEPA)，N，N-双(二甲胺丙基)异丙醇胺(BAP)，N-(二甲氨基丙基)二异丙醇胺(DPA)中的一种或几种混合物；
所述反应中的有机金属催化剂为异辛酸钾，油酸钾，乙酸钾，辛酸亚锡，二月硅酸二丁基锡，异辛酸锌，异辛酸铋中的一种或几种混合物；所述组分中的环保色浆为低气味色浆。
上述组分中的聚醚多元醇由起始剂为乙醇，丙二醇、二乙二醇、双份A，甘油，季戊四醇，乙二胺、三羟甲基丙烷，木糖醇，山梨醇，甘露醇，蔗糖为起始剂的聚环氧乙烷或者聚环氧丙烷中的一种或者几种，官能度在2-8；分子量在1000-8000。
本发明的另一目的在于提供一种低气味喷塑成型汽车仪表板材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)水性双组份模内漆的制备:
1.1按照重量百分比计，依次加入65-80％的水性聚氨酯分散体，0.3～1.0％的流平助剂，9～15％的水，2.0～5.0％的丙二醇单乙醚，0.5～1.0％的消泡剂，3.0-3.5的附着力着色剂，1.0～3.0％的聚氨酯增稠剂搅拌均匀，按照需要加入4.0-9.0％的不同颜色水性色浆调色；
1.2将水性双组分模内漆和脂肪族固化剂按照100:5～15的比例混合均匀，过滤，用喷枪喷置模具表面，喷涂厚度控制在10～100μm；
(2)聚氨酯层的制备：
2.1以聚醚多元醇为主体的组合物：将100重量份的至少一种多元醇、0.5-20的份至少一种氨基聚醚、0.05-5份的上述消泡剂，0-30份的至少一种交联剂，5-30份的至少一种扩链剂，0.1-10份的至少一种反应性催化剂、0.001-0.1份有机金属催化剂，0.5-10份的环保色浆搅拌均匀；
2.2异氰酸酯化合物：将异氰酸酯化合物(二苯基甲烷二异氰酸酯、聚亚甲基聚苯基聚异氰酸酯)和他们改性物中的一种或几种的混合物根据NCO含量调整不同比例并混合均匀；
2.3该聚氨酯材料喷涂成型时，模具温度保持在60-90℃，首先按照一定比例喷涂水性双组分模内漆，3-30s后按照一定比例喷涂聚氨酯层材料。
本发明的有益效果：
1、本发明采用上述材料制备的仪表板材料具有良好喷塑成型性，克服了聚氨酯喷塑过程中不同角度和方向部位的流挂性能，制成的仪表板材料具有合理的力学及老化性能包括耐水解性能，耐热老化性能，环境循环及光老化性能。
2、上述水性双组分模内漆为仪表板提供良好的表面性能，优异的耐磨性，耐溶剂性及耐候性。
具体实施方式
以下结合具体实施例，对本发明作进步说明。应理解，以下实施例仅用于说明本发明而非用于限定本发明的范围。
实施例1
下述实施例中述及的份数均指重量份。
对下述各实施例得到的喷涂聚氨酯仪表板进行如下技术指标进行评估。表面性能：耐磨性，耐溶剂性(石油醚，酒精，氨性清洁剂，表面活性剂)，
高温色光牢度；
力学性能：拉伸强度，断裂伸长率；
散发性：气味，VOC，冷凝，甲醛，阻燃性能。
老化性能：湿度老化(70℃、95％湿度，500h)，热老化(120℃，500h)，环境循环((+80/-40)℃)；
以上测试均按照德国大众标准TL52296及其引用标准进行测试。
以下组分用在本申请的实例中：
水性双组份模内漆层
其中，优选的配方包括以下组分，按照质量百分比计：
按照模内漆和脂肪族固化剂304比例为100:10的比例混合。
水性聚氨酯分散体：Bayer IMPRANIL 519,可从Covestro购得。
流平助剂：BYK-333，可从德国毕克BYK购得。
附着力促进剂：BYK-4500，可从德国毕克购得。
聚氨酯增稠剂：BYK-425，可从德国毕克购得
各色水性色浆可从BOMEX或者Degussa或者BASF购得。
脂肪族固化剂为Bayhydur 304，可从Bayer购得。
(2)聚氨酯层：
第一组份
多元醇1：聚醚多元醇，其标称官能度为3，羟值约为36.5，分子量约为5000，包含丙三醇与环氧丙烷的反应产物，用环氧乙烷封端，在KOH
催化剂存在下制得。
多元醇2：聚醚多元醇，其标称官能度约为2，羟值约为112，分子量约为1000，包含乙二醇与环氧丙烷的反应产物，在KOH催化剂存在下制得。
氨基聚醚1：D-2000可从huntsman购得
氨基聚醚2：T-403可从huntsman购得
扩链剂1：EG
扩链剂2：306H，可从上海东大化工购得。
交联剂1：Nippollan 800,可从日本聚氨酯工业株式会社购得。
交联剂2:hoopol F-1396，可从西班牙synthesia公司购得。
消泡剂：BYK-1790,可从德国毕克BYK购得。
反应性催化剂：DPA,可从huntsman购得
有机锡催化剂：二月桂酸二丁基锡，可以空气化工购得。
环保色浆：有低气味低VOC原材料研磨而成的调色色浆。
第二组份：
改性异氰酸酯2020，可从huntsman购得
粗MDI，5005，可从huntsman购得。
优选实施例3
表1实施例1-3的配方
根据表1实施例1-3的配方制备样件，对每个样品，每项测试重复三次，取平均值。
表2实施例1-3的耐摩擦性能耐磨擦性能
实施例 实施例1 实施例2 实施例3
干磨100次 4‐5级 4‐5级 4‐5级
石油醚 4‐5级 4‐5级 4‐5级
酒精 4级 4级 4级
氨性玻璃清洁剂 4‐5级 4‐5级 4‐5级
表面活性剂 4‐5级 4‐5级 4‐5级
表3实施例1-3耐溶剂性能
表4实施例1-3的散发性能
实施例 实施例1 实施例2 实施例3
冷凝mg 0.49 0.50 0.48
甲醛mg/kg 0.74 0.78 0.72
总碳ugC/g 8.50 8.49 8.44
气味等级 3.5 3.5 3.5
表5实施例1-3的阻燃性能
实施例 实施例1 实施例2 实施例3
阻燃性能mm/min 83.7 84.0 83.3
表6实施例1-3的高温色光牢度
实施例 实施例1 实施例2 实施例3
色差△E 1.22 1.24 1.23
表7实施例1-3的力学及老化性能
Ok表示颜色和光泽均没有明显变化
由以上表中的数据可以看出，该材料具有合理的力学性能和优异的表面性能和耐老化性能，能够提高乘车者的安全系数和感官舒适度,可以满足汽车仪表板的使用要求。
以上对本发明的具体实施方式进行了说明，但本发明并不以此为限，只要不脱离本发明的宗旨，本发明还可以有各种变化。

Claims (9)

1.一种低气味喷塑成型汽车仪表板材料，其特征在于，表层为水性双组份模内漆层，内层为聚氨酯层；所述水性双组份模内漆为水性聚氨酯分散体的一种或几种和脂肪族固化剂通过化学反应形成。
2.根据权利要求1所述的一种低气味喷塑成型汽车仪表板材料，其特征在于：所述水性双组份模内漆，A组分模内漆其配方包括以下成分，按照A组分的质量百分比计：其包含65-80％的水性聚氨酯分散体，0.3～1.0％的流平助剂，9～15％的水，2.0～5.0％的丙二醇单乙醚，0.5～1.0％的消泡剂，3.0-3.5％的附着力促进剂，1.0～3.0％的聚氨酯增稠剂，4.0～9.0％的各色水性色浆；B组分模内漆为固化剂。
3.根据权利要求1所述的一种低气味喷塑成型汽车仪表板材料，其特征在于：其中，A:B两组份的使用重量比为100:30-100:110，优选100:40-100:65；所述水性双组分模内漆中的固化剂为亲水型脂肪族异氰酸酯。
4.根据权利要求3所述的一种低气味喷塑成型汽车仪表板材料，其特征在于：所述脂肪族固化剂包括异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、1，4-环己烷二异氰酸酯中的一种或几种或其预聚体的组合物。
5.根据权利要求1所述的一种低气味喷塑成型汽车仪表板材料，其特征在于：所述聚氨酯层为聚醚多元醇为主体成分的混合物与异氰酸酯化合物通过聚合反应形成。
6.根据权利要求6所述的一种低气味喷塑成型汽车仪表板材料，其特征在于：所述以聚醚多元醇为主体成分的混合物，按其重量份数计包括100份的聚醚多元醇、0.5-20份的氨基聚醚，0.05-5份的消泡剂，0-30份的聚醚/酯多元醇交联剂，5-30份的扩链剂，0.1-10份的反应性催化剂、0.001-0.1份有机金属催化剂、0.5-10份的环保色浆。
7.根据权利要求7所述的一种低气味喷塑成型汽车仪表板材料，其特征在于：所述交联剂包含低分子量聚酯中的一种或几种的混合物；
所述聚醚/酯多元醇分子量为500-2000，官能度为3-8；
所述氨基聚醚为官能度为2-3，分子量为200-5000中的一种或几种；
所述异氰酸酯化合物为二苯基甲烷二异氰酸酯、聚亚甲基聚苯基聚异氰酸酯和他们改性物中的一种或几种的混合物。
8.根据权利要求7所述的一种低气味喷塑成型汽车仪表板材料，其特征在于：所述聚醚多元醇，由起始剂为乙醇，丙二醇、二乙二醇、双份A，甘油，季戊四醇，乙二胺、三羟甲基丙烷，木糖醇，山梨醇，甘露醇，蔗糖为起始剂的聚环氧乙烷或者聚环氧丙烷中的一种或者几种，官能度在2-8；分子量在1000-8000；
所述消泡剂固含量为100％；
所述组分中扩链剂为乙二醇(EG)、一缩二乙二醇(DEG)，1，4-丁二醇(1，4-BDO)和1，6-己二醇(1，6-HDO)中的一种或者几种混合物；
所述组分中的反应性催化剂为二甲基乙醇胺(DMEA)，三甲基羟乙基丙二胺(TEPA)，N，N-双(二甲胺丙基)异丙醇胺(BAP)，N-(二甲氨基丙基)二异丙醇胺(DPA)中的一种或几种混合物；
所述反应中的有机金属催化剂为异辛酸钾，油酸钾，乙酸钾，辛酸亚锡，二月硅酸二丁基锡，异辛酸锌，异辛酸铋中的一种或几种混合物；
所述组分中的环保色浆为低气味色浆。
9.一种低气味喷塑成型汽车仪表板材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)水性双组份模内漆的制备:
1.1按照重量百分比计，依次加入65-80％的水性聚氨酯分散体，0.3～1.0％的流平助剂，9～15％的水，2.0～5.0％的丙二醇单乙醚，0.5～1.0％的消泡剂，3.0-3.5的附着力着色剂，1.0～3.0％的聚氨酯增稠剂搅拌均匀，按照需要加入4.0-9.0％的不同颜色水性色浆调色；
1.2将水性双组分模内漆和脂肪族固化剂按照100:5～15的比例混合均匀，过滤，用喷枪喷置模具表面，喷涂厚度控制在10～100μm；
(2)聚氨酯层的制备：
2.1以聚醚多元醇为主体的组合物：将100重量份的至少一种多元醇、0.5-20的份至少一种氨基聚醚、0.05-5份的上述消泡剂，0-30份的至少一种交联剂，5-30份的至少一种扩链剂，0.1-10份的至少一种反应性催化剂、0.001-0.1份有机金属催化剂，0.5-10份的环保色浆搅拌均匀；
2.2异氰酸酯化合物：将异氰酸酯化合物(二苯基甲烷二异氰酸酯、聚亚甲基聚苯基聚异氰酸酯)和他们改性物中的一种或几种的混合物根据NCO含量调整不同比例并混合均匀；
2.3该聚氨酯材料喷涂成型时，模具温度保持在60-90℃，首先按照一定比例喷涂水性双组分模内漆，3-30s后按照一定比例喷涂聚氨酯层材料。
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