CN109705297B

CN109705297B - 一种温湿响应快发泡型聚氨酯填充泡沫组合物及制备方法和用途

Info

Publication number: CN109705297B
Application number: CN201811480578.6A
Authority: CN
Inventors: 陈丁丁; 庞德政; 李雅迪; 宋阔; 高博; 华卫琦
Original assignee: Wanhua Chemical Group Co Ltd
Current assignee: Wanhua Chemical Group Co Ltd
Priority date: 2018-12-05
Filing date: 2018-12-05
Publication date: 2021-04-20
Anticipated expiration: 2038-12-05
Also published as: CN109705297A

Abstract

本发明公开了一种温湿响应快发泡型聚氨酯填充泡沫组合物及制备方法和用途，其包括按质量比1：0.9～1.5混合的组分A和组分B，组分A包括聚醚多元醇、阻燃剂、扩链剂、泡沫稳定剂、开孔剂、水、热敏型催化剂；组分B包括多苯基甲烷多异氰酸酯、湿敏型催化剂；热敏型催化剂是具有热敏性的叔胺类催化剂的混合物；湿敏型催化剂为酮亚胺。本发明中制备的聚氨酯填充泡沫，反应性高，开孔率高，隔音效果好，特别适用于复杂生产条件下的全水发泡体系空腔快速充填。

Description

一种温湿响应快发泡型聚氨酯填充泡沫组合物及制备方法和用途

技术领域

本发明涉及一种温湿响应快发泡型聚氨酯填充泡沫及制备方法和用途。

背景技术

近年来，伴随着人们要求的日益提高，以及相关法规的日益严格，噪音(Noise)、振动(Vibration)和声振粗糙度(Harshness，也称“不平顺性”)，这些被统称作“NVH”的问题已成为汽车产业界研究的一项重要课题。汽车厂商们正在极力地寻找合适的方法和材料，以期最大限度地降低车内噪音、减少振动并改善不平顺性。另一方面，随着对聚氨酯泡沫材料的研究和认识不断加深，聚氨酯泡沫材料的应用已经不再局限于传统的保温行业。由于聚氨酯发泡过程可造作性好、可控性强、填充效果好，并且开孔状态下的泡沫本身具有优良的吸波、降噪性能，因而被广泛应用在空腔填充领域。但由于汽车制造过程的自身特点，对聚氨酯泡沫的原料及最终制品在储存稳定性、施工性、填充效果、吸音性和环保性能等方面均有较高要求。

聚氨酯泡沫是由聚合物多元醇、催化剂、扩链剂、发泡剂和阻燃剂等混合而成的A组分与多苯基甲烷多异氰酸酯组成的B组分按照一定的比例混合而得。在作为改善汽车NVH性能时，需要在发泡过程中，在指定复杂结构的空腔位置迅速凝固成型，避免因流动而产生空洞缺陷，同时泡沫具有较高的开孔性和尺寸稳定性。

通常，传统的双组分发泡聚氨酯泡沫为了达到快速反应，一方面，会提高配方中胺类催化剂和有机金属催化剂的用量，以达到需要的高反应性。另一方面，在施工时大幅度提高原料的温度，以提高A组分和B组分的反应活性。但是，这些都带来了成本的上升及安全性和环保性下降的不利后果，同时催化剂用量的提高对原料的储存稳定性也有不利影响。

为了兼顾快发泡性、原料储存稳定性及合适的开孔率和尺寸稳定性的效果，我们在精心筛选聚合物多元醇、扩链剂、泡沫稳定剂和开孔剂等常见原料的同时，选择了温湿响应型催化剂，在不提高总催化剂用量的前提下，提高反应性，并利用湿敏型催化剂对多苯基甲烷多异氰酸酯进行了共混改性。这种热敏型催化剂和湿敏型催化剂分别在A组分和B组分中有良好的储存稳定性，反应后所制得的聚氨酯泡沫有快速发泡、良好的韧性、不容易开裂，定点填充效果特别好。并且，所得泡沫具有较高的吸声性能，在泡沫密度为25kg/m³的时候，开孔率达到99％以上，70℃、95％湿度条件下的尺寸变化率小于0.1％。

发明内容

本发明旨在提供一种温湿响应快发泡型聚氨酯填充泡沫，在保留原有聚氨酯空腔填充泡沫材料综合性能的基础上，通过温湿响应型复合催化剂的协同作用，能够提高泡沫反应速率，获得易施工、填充性良好，泡沫在强度、吸音性能和尺寸稳定性等均有优良表现。

本发明采用的技术方案是：

一种温湿响应快发泡型聚氨酯填充泡沫组合物，其包括组分A和组分B，其中，组分A和组分B质量比为1：0.9～1.5，优选1:1.0-1.3；

所述组分A中各原料按质量份数包括：

所述组分B中各原料按质量份数包括：

多苯基甲烷多异氰酸酯 95-99.9份，优选96-99.5份，更优选97-99份，

湿敏型催化剂 0.1-5份，优选0.5-4份，更优选1-3份，

其中组分B的总量为100质量份(组分A的各原料总用量不要求为100份)。

优选地，所述聚醚多元醇选自下列聚醚多元醇中的一种或多种的组合：

聚醚多元醇B1，起始剂为甘油，羟值100～600mgKOH/g，官能度3，例如购自万华化学的F3135、天津三石化的330N等。

聚醚多元醇B2，起始剂为丙二醇，羟值30～200mgKOH/g，官能度2，例如购自万华化学的A210、蓝星东大的DL1000等。

优选地，所述阻燃剂为烷基磷酸酯类阻燃剂，优选拜耳TEP。

优选地，所述扩链剂为甘油、二丙二醇、二乙二醇、正丁醇中的一种或几种。

优选地，所述泡沫稳定剂为硅-碳键非水解型聚硅氧烷-聚醚共聚物，优选迈图L-6164、L-5388和L-580中的一种或几种。

优选地，所述开孔剂为聚氧化丙烯-氧化乙烯共聚醚、聚氧化烯烃-聚硅氧烷共聚物，优选赢创O-501和/或美思德AK9905。

优选地，所述热敏型催化剂为具有热敏性的叔胺类催化剂的混合物，优选2，2-双吗啉基二乙基醚、1，8-二氮杂二环-双环-(5，4，0)-7-十一烯、N-甲基-N’-羟乙基哌嗪中的一种或几种。

优选地，所述多苯基甲烷多异氰酸酯粘度150～800cp。

优选地，所述湿敏型催化剂为酮亚胺类化合物；优选脂肪胺或芳香胺如二亚乙基三胺、三亚乙基四胺、1，3-环己二胺、间苯二胺、间苯二甲胺等和丙酮、甲乙酮、甲基异丙基酮等的酮类缩合产物的一种或几种。

本发明进一步提供了一种温湿响应快发泡型聚氨酯填充泡沫的制备方法，包括将上述组分A与组分B中的各种成分混合，使之发泡。

本发明还提供了通过上述制备方法获得的温湿响应快发泡型聚氨酯填充泡沫用于制造汽车部件尤其汽车内饰件的用途。

本发明的有益效果是：在本发明中，温湿响应型催化剂的加入在提高泡沫反应性、更好满足现场快速施工要求的同时，一方面双组分体系黏度较低，生产过程中无需对原料进行较高温度的加热；另一方面不增加催化剂的总用量，且所用催化剂均为低气味、低挥发性催化剂，降低了原料毒性和成本，同时不使用有机金属催化剂，重金属残留量少，有机会挥发物总量低，经济环保。此外，因部分催化剂混合于B组分中且热敏型催化剂均有较好的水解稳定性，从而改善了A组分的贮存稳定性，大幅度延长了产品的储存期。本发明中制备的聚氨酯填充泡沫，反应性高，开孔率高，隔音效果好，特别适用于复杂生产条件下的全水发泡体系空腔快速充填。加入的湿敏型催化剂酮亚胺，由于其自身在无水条件下可稳定与-NCO基团共存，即其在多苯基甲烷多异氰酸酯中稳定。当与A组分中的水或高湿度环境中的水蒸气接触后，B组分中的酮亚胺会快速发生水解反应，反应得到的产物为伯胺类小分子，随后伯胺与-NCO基团快速反应，同时释放出大量反应热。酮亚胺的活性随其结构中酮的分子量增大而降低。此时，A组分中的热敏型催化剂中连接于氮原子上的大位阻基团由于温度的升高而对氮原子的催化活性影响逐渐下降，进而起到快速催化聚氨酯发泡过程中的其余反应的作用。

具体实施方式

下面通过实施例的方式对本发明进行进一步说明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

实施例1

所述组分A中各原料按质量份数构成为：

组分B各原料按质量份数构成为：

PM200 万华化学 98份，

湿敏型催化剂 1，3-二甲乙酮亚胺环己烷 2份。

A、B组分质量比为1：1。

手工搅拌发泡，拉丝时间2.5s，不黏时间7.2s，制备的泡沫密度25kg/m³，开孔率99.5％。70℃，湿度95％储存48h后尺寸变化小于0.1％。

实施例2

所述组分A中各原料按质量份数构成为：

组分B各原料按质量份数构成为：

PM200 万华化学 98份，

湿敏型催化剂 1，3-二甲乙酮亚胺环己烷 2份。

A、B组分质量比为1：1。

手工搅拌发泡，拉丝时间3.0s，不黏时间5.8s，制备的泡沫密度27kg/m³，开孔率95.2％。70℃，湿度95％储存48h后尺寸变化小于0.1％。

实施例3

所述组分A中各原料按质量份数构成为：

组分B各原料按质量份数构成为：

PM200 万华化学 98份，

湿敏型催化剂 1，3-二甲乙酮亚胺环己烷 2份。

A、B组分质量比为1：1。

手工搅拌发泡，拉丝时间3.5s，不黏时间9.2s，制备的泡沫密度23kg/m³，开孔率99.5％。70℃，湿度95％储存48h后尺寸变化小于0.1％。

实施例4

所述组分A中各原料按质量份数构成为：

组分B各原料按质量份数构成为：

PM200 万华化学 98份，

湿敏型催化剂 1，3-二甲乙酮亚胺环己烷 2份。

A、B组分质量比为1：1.3。

手工搅拌发泡，拉丝时间2.3s，不黏时间7.2s，制备的泡沫密度29kg/m³，开孔率99.3％。70℃，湿度95％储存48h后尺寸变化小于0.1％。

实施例5

所述组分A中各原料按质量份数构成为：

组分B各原料按质量份数构成为：

PM200 万华化学 97份，

湿敏型催化剂 1，3-二甲乙酮亚胺苯烷 3份。

A、B组分质量比为1：1。

手工搅拌发泡，拉丝时间3.7s，不黏时间10.6s，制备的泡沫密度28kg/m³，开孔率99.1％。70℃，湿度95％储存48h后尺寸变化小于0.1％。

从以上实施例可以看出，通过温湿响应型复合催化剂的协同作用，能够提高泡沫反应速率，易施工、填充性良好，所获得的泡沫具有优异的强度、吸音性能和尺寸稳定性等性能，可用于制造汽车部件尤其汽车内饰件。

Claims

1.一种温湿响应快发泡型聚氨酯填充泡沫组合物，其特征在于：其包括组分A和组分B，组分A与组分B的质量比为1：0.9~1.5；

所述组分A中各原料按质量份数包括：

聚醚多元醇 55-90份，

阻燃剂 0-6份，

扩链剂 0.5-6份，

泡沫稳定剂 0.3-5份，

开孔剂 0-4份，

水 0.1-6份，

热敏型催化剂 0.1-3份；

所述组分B中各原料按质量份数包括：

多苯基甲烷多异氰酸酯 95-99.9份，

湿敏型催化剂 0.1-5份，其中组分B的总用量为100份；

所述热敏型催化剂为2，2-双吗琳基二乙基醚、1，8-二氮杂二环-双环-（5，4，0）-7-十一烯、N-甲基-N’-羟乙基哌嗪中的一种或几种；

所述湿敏型催化剂为酮亚胺类化合物，酮亚胺类化合物为脂肪胺或芳香胺和酮类的缩合产物的一种或几种。

2.根据权利要求1所述的温湿响应快发泡型聚氨酯填充泡沫组合物，其特征在于：其包括组分A和组分B，组分A与组分B的质量比为1:1.0-1.3；

所述组分A中各原料按质量份数包括：

聚醚多元醇 60-85份，

阻燃剂 1-5份，

扩链剂 0.8-5份，

泡沫稳定剂 0.5-4份，

开孔剂 0-2份，

水 0.5-5.5份，

热敏型催化剂 0.3-2.5份；

所述组分B中各原料按质量份数包括：

多苯基甲烷多异氰酸酯 96-99.5份，

湿敏型催化剂 0.5-4份，其中组分B的总用量为100份。

3.根据权利要求2所述的温湿响应快发泡型聚氨酯填充泡沫组合物，其特征在于：

所述组分A中各原料按质量份数包括：

聚醚多元醇 65-80份，

阻燃剂 2-4份，

扩链剂 1-4份，

泡沫稳定剂 1-3份，

开孔剂 0.2-1.5份，

水 2-5份，

热敏型催化剂 0.5-2份；

所述组分B中各原料按质量份数包括：

多苯基甲烷多异氰酸酯 97-99份，

湿敏型催化剂 1-3份，其中组分B的总用量为100份。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的温湿响应快发泡型聚氨酯填充泡沫组合物，其特征在于：所述聚醚多元醇选自下列聚醚多元醇中的一种或多种的组合：

聚醚多元醇B1，起始剂为甘油，羟值100~600mgKOH/g，官能度3；

聚醚多元醇B2，起始剂为丙二醇，羟值30~200mgKOH/g，官能度2。

5.根据权利要求1-3中任一项所述的温湿响应快发泡型聚氨酯填充泡沫组合物，其特征在于：所述阻燃剂为烷基磷酸酯类。

6.根据权利要求1-3中任一项所述的温湿响应快发泡型聚氨酯填充泡沫组合物，其特征在于：所述扩链剂为甘油、二丙二醇、二乙二醇中的一种或几种。

7.根据权利要求1-3中任一项所述的温湿响应快发泡型聚氨酯填充泡沫组合物，其特征在于：所述泡沫稳定剂为硅-碳键非水解型聚硅氧烷-聚醚共聚物。

8.根据权利要求7所述的温湿响应快发泡型聚氨酯填充泡沫组合物，其特征在于：所述泡沫稳定剂为迈图L-6164、L-5388和L-580中的一种或几种。

9.根据权利要求1-3中任一项所述的温湿响应快发泡型聚氨酯填充泡沫组合物，其特征在于：所述开孔剂为聚氧化丙烯-氧化乙烯共聚醚、聚氧化烯烃-聚硅氧烷共聚物。

10.根据权利要求9所述的温湿响应快发泡型聚氨酯填充泡沫组合物，其特征在于：所述开孔剂为赢创O-501和/或美思德AK9905。

11.根据权利要求1-3中任一项所述的温湿响应快发泡型聚氨酯填充泡沫组合物，其特征在于：所述多苯基甲烷多异氰酸酯粘度为150~800cp。

12.根据权利要求1-3中任一项所述的温湿响应快发泡型聚氨酯填充泡沫组合物，其特征在于：脂肪胺或芳香胺选自二亚乙基三胺、三亚乙基四胺、1，3-环己二胺、间苯二胺、间苯二甲胺；

酮类选自丙酮、甲乙酮、甲基异丙基酮。

13.权利要求1-12中任一项所述的温湿响应快发泡型聚氨酯填充泡沫组合物的制备方法，包括将权利要求1-12中任一项所述的组分A与组分B的各种成分混合，使之发泡。

14.权利要求1-12中任一项所述的或通过权利要求13所述的制备方法获得的温湿响应快发泡型聚氨酯填充泡沫组合物用于制造汽车部件的用途。

15.根据权利要求14所述的用途，其中，汽车部件为汽车内饰件。