CN109651591A - 低voc高性能植物油基聚氨酯座椅组合料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于聚氨酯合成领域，具体涉及一种低VOC高性能植物油基聚氨酯座椅组合料及其制备方法。所述的组合料，由A组分与B组分按质量比100：65‑70混合制成，其中，A组分由聚醚多元醇、聚合物多元醇、植物油多元醇A、大分子扩链剂、拉力助剂、发泡剂、泡沫稳定剂和催化剂组成，B组分由植物油多元醇B、TDI、纯MDI、MDI‑50和粗MDI组成。由该组合料制备的座椅不仅生物降解性好，而且VOC含量低、力学性能优异、舒适度高，和同类产品相比具有明显的经济和环保优势，将产生巨大的经济效益和社会效益。本发明的制备方法，科学合理、简单易行，适合工业化生产。

Description

低VOC高性能植物油基聚氨酯座椅组合料及其制备方法
技术领域
本发明属于聚氨酯合成领域，具体涉及一种低VOC高性能植物油基聚氨酯座椅组合料及其制备方法。
背景技术
高回弹冷熟化聚氨酯泡沫塑料，以其显著的坐感舒适性、优良的抗疲劳性能、类似乳胶表面的手感、良好的透气性，同时，生产效率高、耗能低，已广泛地应用于汽车、客车座椅上。用于生产高回弹泡沫的主要原料，包括异氰酸酯、聚醚多元醇、其它添加剂，其中，聚醚多元醇的比例占到60％以上。
通常，聚醚多元醇是从石油中提取制备的。随着环境保护和石油资源枯竭两大难题越来越被重视，研究以天然植物油为原料制备多元醇替代石油来源的聚酯或聚醚多元醇越来越成为关注的焦点。
植物油多元醇是指主链含有醚键(-R-O-R-)，端基或侧基含有大于2个羟基(-OH)的低聚物，由生物基材料(含活性氢基团的化合物)与环氧大豆油(ESO)、环氧亚麻油等在催化剂存在下经开环反应制得。利用来源广泛的天然植物油制备得到的植物油基多元醇，是一种极其重要的环保材料，具有生物可降解和生物相容性，因此，以植物油基多元醇制备聚氨酯泡沫塑料不仅具有独特的性能，而且具有重要的环保和经济的双重效益。
但是，现在生产的植物油多元醇和石油基多元醇的OH在碳链中的位置不同，石油基多元醇的是端羟基，而植物油多元醇的羟基位置不固定。这就造成了基于植物油多元醇制备的聚氨酯座椅力学性能、回弹、压缩形变、舒适度等性能比较低，达不到汽车厂的要求。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种低VOC高性能植物油基聚氨酯座椅组合料，由该组合料制备的座椅不仅生物降解性好，而且VOC含量低、力学性能优异、舒适度高，和同类产品相比具有明显的经济和环保优势，将产生巨大的经济效益和社会效益；本发明还提供其制备方法，科学合理、简单易行，适合工业化生产。
本发明所述的低VOC高性能植物油基聚氨酯座椅组合料，由A组分与B组分按质量比100：65-70混合制成，
A组分由以下重量百分数的原料组成：
B组分由以下重量百分数的原料组成：
其中：
所述的聚醚多元醇为伯羟基含量≥80％，数均分子量为7000-8000，氧化乙烯封端的聚氧化丙烯三醇；优选山东一诺威新材料有限公司的F822。
所述的大分子扩链剂，羟值为130-150mg KOH/g，官能度为2；优选山东赢创特种化学有限公司的NOP。
所述的拉力助剂，伯羟基含量≥90％，官能度为3；优选山东赢创特种化学有限公司的MD102。
所述的植物油多元醇A，羟值为80-120mgKOH/g，酸值≤0.8mgKOH/g，数均分子量为2500-3000，再生成分为100％，优选广州市海珥玛植物油脂有限公司的HM-10100。
所述的植物油多元醇B，羟值为180-220mgKOH/g，酸值≤0.8mgKOH/g，数均分子量为3500-4000，再生成分为100％，优选广州市海珥玛植物油脂有限公司的HM-10200。
所述的聚合物多元醇为苯乙烯或丙烯腈接枝共聚的聚醚多元醇，数均分子量为5000-6000，官能度为3，固含量为40-45％，优选江苏长华聚氨酯科技有限公司的CHP-H45。
所述的发泡剂为水(H2O)。
所述的泡沫稳定剂为低雾化的聚硅氧烷-氧化烯烃嵌段共聚物，优选迈图高新材料有限公司的L-2118。
所述的催化剂为低雾化催化剂、延迟性催化剂或反应性催化剂中的两种或两种以上，优选亨斯迈的ZF-10、DPA或迈图的EF680。
所述的TDI、纯MDI和MDI-50为Basf的T-80、44C和MI。
所述的粗MDI为万华化学集团股份有限公司的PM200。
本发明所述的低VOC高性能植物油基聚氨酯座椅组合料的制备方法，步骤如下：
(1)A组分料的制备；先将聚醚多元醇、聚合物多元醇和植物油多元醇A投入应釜中搅拌，然后依次加入大分子扩链剂、拉力助剂、发泡剂、泡沫稳定剂和催化剂，室温下，转速为40-50转/分钟，搅拌1.0-1.5小时，即得A组分产品；
(2)B组分料的制备：将植物油多元醇B置于反应釜中，控制温度在40-50℃，加入TDI，升温至80-90℃，保温反应至-NCO的质量含量为16.5-24.5％，加入纯MDI、MDI-50和粗MDI，搅拌至-NCO的质量含量达到26-29.5％，降温到40-45℃出料，得B组分产品，密封保存。
本发明所述的低VOC高性能植物油基聚氨酯座椅组合料，使用时，将A、B组分料按A：B＝100：65-70的质量比混合均匀，注入座椅模具(模具温度控制在55-60℃)中，合模，5-6分钟后开模，即可得到聚氨酯座椅。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
1、本发明A组分以植物油多元醇部分替代石油基聚醚多元醇，提高了泡沫的生物降解性，同时采用高分子量聚醚多元醇、拉力助剂和大分子扩链剂提高力学性能；B料直接使用植物油多元醇和异氰酸酯预聚，进一步提高泡沫的生物降解性，同时降低泡沫的气味和提高力学性能。经检测，该低VOC高性能植物油基聚氨酯座椅组合料质量指标，VOC检测标准为NES M0402[2005-1]，力学性能采用GB/T 6344-2008标准测试，可以达到：
2、本发明所述的制备方法，科学合理、简单易行，适合工业化生产。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明，但不限定本发明。
实施例中用到的所有原料除特殊说明外，均为市购。
实施例1
一种低VOC高性能植物油基聚氨酯座椅组合料，配方组成如下：
A组分为：
B组分为：
将A组分与B组分按100：70的重量比例混合，用于聚氨酯座椅的制作。
制备方法如下：
A组分：称取30kg的F822，27.7kg的CHP-H45、30kg的HM-10100投入反应釜中搅拌，然后分别依次加入2kg的NOP、5kg的MD102、3kg的H2O、0.8kg的L-2118、0.5kg的ZF-10、1.0kg的DPA，在室温条件下，转速为50转/分钟，搅拌1小时，即得A组分产品；
B组分料：将20kg的HM-10200置于反应釜中，控制温度在40℃，加入20kg的T-80，缓慢升温至80℃下保温反应2.0小时，取样检测，-NCO的质量含量达到16.5±0.2％；然后加入20kg的44C、10kg的MI、30kg的PM200，搅拌0.5小时，取样检测，-NCO的质量含量达到26±0.2％。降温到45℃出料，密封保存。
将所需座椅模具升温至55℃，擦好脱模剂，备用。
使用时，将A、B组分料按A：B＝100：70的质量比混合均匀，注入座椅模具中，合模，5分钟后开模，即可得聚氨酯座椅。
实施例2
一种低VOC高性能植物油基聚氨酯座椅组合料，配方组成如下：
A组分为：
B组分为：
将A组分与B组分按100：65的重量比例混合，用于聚氨酯座椅的制作。
制备方法如下：
A组分：称取20kg的F822，30kg的CHP-H45、40kg HM-10100投入反应釜中搅拌，然后分别依次加入1kg的NOP、3kg的MD102、3.5kg的H2O、1.2kg的L-2118、0.3kg的ZF-10、0.5kg的DPA、0.5kg的EF680，在室温条件下，转速为40转/分钟，搅拌1.5小时，即得A组分产品；
B组分料：将15kg的HM-10200置于反应釜中，控制温度在50℃，加入25kg的T-80，缓慢升温至90℃下保温反应2.0小时，取样检测，-NCO的质量含量达到24.5±0.2％；然后加入20kg的44C、10kg的MI、30kg的PM200，搅拌1小时，取样检测，-NCO的质量含量达到29.5±0.2％。降温到45℃出料，密封保存。
将所需座椅模具升温至55℃，擦好脱模剂，备用。
使用时，将A、B组分料按A：B＝100：65的质量比混合均匀，注入座椅模具中，合模，5.5分钟后开模，即可得聚氨酯座椅。
实施例3
一种低VOC高性能植物油基聚氨酯座椅组合料，配方组成如下：
A组分为：
B组分为：
将A组分与B组分按100：67的重量比例混合，用于聚氨酯座椅的制作。
制备方法如下：
A组分：称取29.3kg的F822，20kg的CHP-H45、40kg HM-10100投入反应釜中搅拌，然后分别依次加入1.5kg的NOP、4kg的MD102、3.2kg的H2O、1.0kg的L-2118、0.5kg的DPA、0.5kg的EF680，在室温条件下，转速为45转/分钟，搅拌1.5小时，即得A组分产品；
B组分料：将18kg的HM-10200置于反应釜中，控制温度在42℃，加入22kg的T-80，缓慢升温至85℃下保温反应2.5小时，取样检测，-NCO的质量含量达到19.8±0.2％；然后加入25kg的44C、10kg的MI、25kg的PM200，搅拌1小时，取样检测，-NCO的质量含量达到27.4±0.2％。降温到42℃出料，密封保存。
将所需座椅模具升温至55℃，擦好脱模剂，备用。
使用时，将A、B组分料按A：B＝100：67的质量比混合均匀，注入座椅模具中，合模，6分钟后开模，即可得聚氨酯座椅。
实施例4
一种低VOC高性能植物油基聚氨酯座椅组合料，配方组成如下：
A组分为：
B组分为：
将A组分与B组分按100：68的重量比例混合，用于聚氨酯座椅的制作。
制备方法如下：
A组分：称取30kg的F822，30kg的CHP-H45、30kg HM-10100投入反应釜中搅拌，然后分别依次加入1kg的NOP、3.5kg的MD102、3.3kg的H2O、0.9kg的L-2118、0.3kg的ZF-10、1.0kg的EF680，在室温条件下，转速为42转/分钟，搅拌1.0小时，即得A组分产品；
B组分料：将16kg的HM-10200置于反应釜中，控制温度在48℃，加入22kg的T-80，缓慢升温至88℃下保温反应2.5小时，取样检测，-NCO的质量含量达到21.5±0.2％；然后加入22kg的44C、12kg的MI、28kg的PM200，搅拌1.5小时，取样检测，-NCO的质量含量达到28.2±0.2％。降温到45℃出料，密封保存。
将所需座椅模具升温至55℃，擦好脱模剂，备用。
使用时，将A、B组分料按A：B＝100：68的质量比混合均匀，注入座椅模具中，合模，5.5分钟后开模，即可得聚氨酯座椅。
实施例5
一种低VOC高性能植物油基聚氨酯座椅组合料，配方组成如下：
A组分为：
B组分为：
将A组分与B组分按100：69的重量比例混合，用于聚氨酯座椅的制作。
制备方法如下：
A组分：称取30kg的F822，25kg的CHP-H45、34kg HM-10100投入反应釜中搅拌，然后分别依次加入1.3kg的NOP、4.5kg的MD102、3.4kg的H2O、0.8kg的L-2118、0.2kg的ZF-10、0.4kg的DPA、0.4kg的EF680，在室温条件下，转速为48转/分钟，搅拌1.0小时，即得A组分产品；
B组分料：将19kg的HM-10200置于反应釜中，控制温度在45℃，加入22kg的T-80，缓慢升温至88℃下保温反应2.5小时，取样检测，-NCO的质量含量达到21.5±0.2％；然后加入22kg的44C、12kg的MI、28kg的PM200，搅拌1.5小时，取样检测，-NCO的质量含量达到28.2±0.2％。降温到42℃出料，密封保存。
将所需座椅模具升温至55℃，擦好脱模剂，备用。
使用时，将A、B组分料按A：B＝100：69的质量比混合均匀，注入座椅模具中，合模，6分钟后开模，即可得聚氨酯座椅。
对比例1
一种低VOC高性能植物油基聚氨酯座椅组合料，配方组成如下：
A组分为：
B组分为：
将A组分与B组分按100：69的重量比例混合，用于聚氨酯座椅的制作。
制备方法如下：
A组分：称取30kg的330NG，25kg的CHP-H45、34kg HM-10100投入反应釜中搅拌，然后分别依次加入1.3kg的NOP、4.5kg的MD102、3.4kg的H2O、0.8kg的L-2118、0.2kg的ZF-10、0.4kg的DPA、0.4kg的EF680，在室温条件下，转速为48转/分钟，搅拌1.0小时，即得A组分产品；
B组分料：将19kg的HM-10200置于反应釜中，控制温度在45℃，加入22kg的T-80，缓慢升温至88℃下保温反应2.5小时，取样检测，-NCO的质量含量达到21.5±0.2％；然后加入22kg的44C、12kg的MI、28kg的PM200，搅拌1.5小时，取样检测，-NCO的质量含量达到28.2±0.2％。降温到42℃出料，密封保存。
将所需座椅模具升温至55℃，擦好脱模剂，备用。
使用时，将A、B组分料按A：B＝100：69的质量比混合均匀，注入座椅模具中，合模，6分钟后开模，即可得聚氨酯座椅。
对比例2
一种低VOC高性能植物油基聚氨酯座椅组合料，配方组成如下：
A组分为：
B组分为：
将A组分与B组分按100：69的重量比例混合，用于聚氨酯座椅的制作。
制备方法如下：
A组分：称取30kg的F822，29.5kg的CHP-H45、34kg HM-10100投入反应釜中搅拌，然后分别依次加入1.3kg的NOP、3.4kg的H2O、0.8kg的L-2118、0.2kg的ZF-10、0.4kg的DPA、0.4kg的EF680，在室温条件下，转速为48转/分钟，搅拌1.0小时，即得A组分产品；
B组分料：将19kg的HM-10200置于反应釜中，控制温度在45℃，加入22kg的T-80，缓慢升温至88℃下保温反应2.5小时，取样检测，-NCO的质量含量达到21.5±0.2％；然后加入22kg的44C、12kg的MI、28kg的PM200，搅拌1.5小时，取样检测，-NCO的质量含量达到28.2±0.2％。降温到42℃出料，密封保存。
将所需座椅模具升温至55℃，擦好脱模剂，备用。
使用时，将A、B组分料按A：B＝100：69的质量比混合均匀，注入座椅模具中，合模，6分钟后开模，即可得聚氨酯座椅。
对比例3
一种低VOC高性能植物油基聚氨酯座椅组合料，配方组成如下：
A组分为：
B组分为：
将A组分与B组分按100：69的重量比例混合，用于聚氨酯座椅的制作。
制备方法如下：
A组分：称取30kg的F822，25kg的CHP-H45、34kg HM-10100投入反应釜中搅拌，然后分别依次加入1.3kg的二乙醇胺、4.5kg的MD102、3.4kg的H2O、0.8kg的L-2118、0.2kg的ZF-10、0.4kg的DPA、0.4kg的EF680，在室温条件下，转速为48转/分钟，搅拌1.0小时，即得A组分产品；
B组分料：将19kg的HM-10200置于反应釜中，控制温度在45℃，加入22kg的T-80，缓慢升温至88℃下保温反应2.5小时，取样检测，-NCO的质量含量达到21.5±0.2％；然后加入22kg的44C、12kg的MI、28kg的PM200，搅拌1.5小时，取样检测，-NCO的质量含量达到28.2±0.2％。降温到42℃出料，密封保存。
将所需座椅模具升温至55℃，擦好脱模剂，备用。
使用时，将A、B组分料按A：B＝100：69的质量比混合均匀，注入座椅模具中，合模，6分钟后开模，即可得聚氨酯座椅。
将实施例1-5和对比例1-3制得的座椅进行性能测试，测试结果见表1。
表1测试结果
注VOC检测标准为NES M0402[2005-1]，力学性能采用GB/T 6344-2008标准测试。

Claims (8)

1.一种低VOC高性能植物油基聚氨酯座椅组合料，其特征在于：由A组分与B组分按质量比100：65-70混合制成，
A组分由以下重量百分数的原料组成：
B组分由以下重量百分数的原料组成：
其中：
所述的聚醚多元醇为伯羟基含量≥80％，数均分子量为7000-8000，氧化乙烯封端的聚氧化丙烯三醇；
所述的大分子扩链剂，羟值为130-150mg KOH/g，官能度为2；
所述的拉力助剂，伯羟基含量≥90％，官能度为3；
所述的植物油多元醇A，羟值为80-120mgKOH/g，酸值≤0.8mgKOH/g，数均分子量为2500-3000，再生成分为100％；
所述的植物油多元醇B，羟值为180-220mgKOH/g，酸值≤0.8mgKOH/g，数均分子量为3500-4000，再生成分为100％。
2.根据权利要求1所述的低VOC高性能植物油基聚氨酯座椅组合料，其特征在于：所述的聚合物多元醇为苯乙烯或丙烯腈接枝共聚的聚醚多元醇，数均分子量为5000-6000，官能度为3，固含量为40-45％。
3.根据权利要求1所述的低VOC高性能植物油基聚氨酯座椅组合料，其特征在于：所述的发泡剂为水。
4.根据权利要求1所述的低VOC高性能植物油基聚氨酯座椅组合料，其特征在于：所述的泡沫稳定剂为低雾化的聚硅氧烷-氧化烯烃嵌段共聚物。
5.根据权利要求1所述的低VOC高性能植物油基聚氨酯座椅组合料，其特征在于：所述的催化剂为低雾化催化剂、延迟性催化剂或反应性催化剂中的两种或两种以上。
6.根据权利要求1所述的低VOC高性能植物油基聚氨酯座椅组合料，其特征在于：所述的TDI、纯MDI和MDI-50为T-80、44C和MI。
7.根据权利要求1所述的低VOC高性能植物油基聚氨酯座椅组合料，其特征在于：所述的粗MDI为PM200。
8.一种权利要求1-7任一所述的低VOC高性能植物油基聚氨酯座椅组合料的制备方法，其特征在于：步骤如下：
(1)A组分料的制备；先将聚醚多元醇、聚合物多元醇和植物油多元醇A投入应釜中搅拌，然后依次加入大分子扩链剂、拉力助剂、发泡剂、泡沫稳定剂和催化剂，室温下，转速为40-50转/分钟，搅拌1.0-1.5小时，即得A组分产品；
(2)B组分料的制备：将植物油多元醇B置于反应釜中，控制温度在40-50℃，加入TDI，升温至80-90℃，保温反应至-NCO的质量含量为16.5-24.5％，加入纯MDI、MDI-50和粗MDI，搅拌至-NCO的质量含量达到26-29.5％，降温到40-45℃出料，得B组分产品。
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