CN110982033A - 低醛、低气味、高性能聚氨酯汽车座椅组合料及其制备方法 - Google Patents

低醛、低气味、高性能聚氨酯汽车座椅组合料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于聚氨酯技术领域，具体涉及一种低醛、低气味、高性能聚氨酯汽车座椅组合料及其制备方法。所述的低醛、低气味、高性能聚氨酯汽车座椅组合料，由A组分和B组分组成，A组分由以下质量百分数的原料组成：聚醚多元醇50‑60％，聚合物多元醇30‑40％，泡沫稳定剂0.5‑0.8％，交联剂2‑5％，发泡剂3.5‑4.0％，催化剂0.8‑1.5％；B组分为改性MDI；A组分与B组分的混合质量比为100:55～60。本发明的低醛、低气味、高性能聚氨酯汽车座椅组合料，得到的制品气味和VOC含量低，压缩永久形变小、力学性能优异、舒适度高；本发明该提供其制备方法。

Description

低醛、低气味、高性能聚氨酯汽车座椅组合料及其制备方法
技术领域
本发明属于聚氨酯技术领域，具体涉及一种低醛、低气味、高性能聚氨酯汽车座椅组合料及其制备方法。
背景技术
随着汽车行业的快速发展，人们对聚氨酯汽车座椅的气味、VOC、舒适性能的要求越来越高，而现有的产品配方体系越来越满足不了人们日益增长的需求。
为了解决这一问题，许多科研机构和原料供应商进行了大量的研究。目前，比较成熟的方法是采用反应型催化剂和低气味聚醚多元醇降低制品气味，采用除醛助剂降低座椅中的甲醛含量。例如专利CN201610914820.0中公开的一种低气味环保聚氨酯软泡材料及其制备方法和应用，就是通过采用低气味的催化剂组合、低挥发的硅油以及气体捕捉物等组分，配合低气味的聚醚多元醇和聚合物多元醇等，制备的聚氨酯软泡材料在降低气味和TVOC方面有明显的效果。
采用这种方法生产的汽车座椅，虽然降低了气味和醛含量，但是带来了新的问题。一是反应性催化剂活性低，制品开模时间长，影响生产效率；二是得到的制品耐湿热稳定性和压缩永久形变差，导致驾驶员长途驾驶舒适性差，存在安全隐患；三是除醛助剂和其它聚醚组分互溶性差，需要现场添加，增加了生产工序，影响了生产效率。
专利CN201711321087.2中也公开了一种车用座椅使用的聚氨酯泡沫，A组分包括：70-90重量份的聚醚多元醇、10-30重量份的聚合物多元醇、0.05-0.3重量份的催化剂I、0.1-1重量份的催化剂II、0.6-1.5重量份的表面活性剂、1-2重量份的交联剂和2-5重量份的水；B组分为异氰酸酯组分；其中，所述聚醚多元醇为聚氧化丙烯醚三元醇，催化剂I含有双(二甲氨基乙基)醚，胺值为5.7-6.2meq/g，催化剂II含有三乙烯二胺，胺值为8.5-9meq/g。该技术方案同样采用反应型催化剂和低气味聚醚多元醇降低制品气味，起到了一定的效果，但并不理想，气味的级数为3级，且制品的力学性能也有待提高。
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醛、低气味、高性能聚氨酯汽车座椅组合料，制备的汽车座椅克服了反应型催化剂熟化慢、耐湿热稳定性差、压缩永久形变差以及需要添加除醛助剂的缺点，不仅生产工艺简单，而且得到的制品气味和VOC含量低，压缩永久形变小、力学性能优异、舒适度高；本发明该提供其制备方法。
本发明所述的低醛、低气味、高性能聚氨酯汽车座椅组合料，由A组分和B组分组成，A组分由以下质量百分数的原料组成：
Figure BDA0002327928690000021
B组分为改性MDI；
A组分与B组分的混合质量比为100:55～60。
聚醚多元醇为伯羟基含量≥80％，氧化乙烯封端的聚氧化丙烯三醇，数均分子量为6000；优选万华化学的F3135。该聚醚多元醇具有低气味且具有高活性，与其他组分配合使用能够减少制品的气味，并提高制品的力学性能和舒适度。
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％；优选蓝星东大化工有限公司的POP40。该聚合物多元醇的单体残留少，气味低，与聚醚多元醇复配使用，使制品的综合性能更佳。
泡沫稳定剂为低气味、低VOC的聚硅氧烷-氧化烯烃嵌段共聚物；优选赢创的EPK136。
交联剂为具有自催化作用的位阻胺，羟值为400-450mgKOH/g，官能度为4；优选山东鼎信化工有限公司的DN602。该交联剂与其他组分相容性好，且具有自催化作用，有助于加快反应速度，缩短开模时间，提高生产效率。
催化剂为反应型催化剂，不仅兼有起发和凝胶作用，同时自带除醛功能；优选山东鼎信化工有限公司的DN301。该催化剂与传统的催化剂组合相比，在发泡过程中能够通过反应接枝到聚氨酯分子链上，在反应过程中不会有胺类气体逸出，且该催化剂自带除醛功能，能够减少反应过程中其他小分子气体物质的释放；此外，该催化剂可以同时起到起发和凝胶的作用，无需多种催化剂复配，反应速度更快，开模时间短，生产效率高。
改性MDI的NCO质量含量为30-32％，开孔性良好；优选山东一诺威聚氨酯股份有限公司的DHR-1200B。
本发明的所有组分相互配合，协同作用，制备的汽车座椅不仅气味和VOC含量低，且压缩永久形变小、力学性能优异、舒适度高。
本发明所述低醛、低气味、高性能聚氨酯汽车座椅组合料的制备方法，步骤如下：
(1)将聚醚多元醇、聚合物多元醇、泡沫稳定剂、交联剂、发泡剂、催化剂在室温条件下混合均匀，即得A组分；
(2)使用时，将A组分和B组分混合均匀，注入汽车座椅模具中，模具温度控制在55-60℃，合模，4-5min开模，即可得到聚氨酯汽车座椅。
经检测，本发明制备的低醛、低气味、高性能聚氨酯汽车座椅组合料质量指标如下：
Figure BDA0002327928690000031
其中VOC检测标准为Q/FC-CD05-001-2013(一汽轿车股份有限公司车内非金属零部件材料有机化合物评价方法)；低气味检测标准为PV3900-2000；力学性能采用GB/T6344-2008标准测试；湿热稳定性的实验条件为温度80℃，空气湿度80％，放置时间72h。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明采用具有除醛功能的反应型催化剂、具有自催化作用的位阻胺，与聚醚多元醇和聚合物多元醇相互作用，制备的聚氨酯汽车座椅产品不仅气味和VOC含量低，而且压缩永久形变小、力学性能优异、舒适度高；
(2)本发明的原料组分较少，相互之间相容性好，配合度高，与传统的配方相比，其制备工艺简单，且反应速度快，开模时间短，生产效率高。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明做进一步说明，但本发明的保护范围不仅限于此，该领域专业人员对本发明技术方案所作的改变，均应属于本发明的保护范围内。
所述方法如无特别说明均为常规方法，所述原材料如无特别说明均能从公开商业途径而得。
实施例1
按照以下原料配方和方法制备聚氨酯汽车座椅：
(1)A组分：将60kg的F3135、30kg的POP40、0.7kg的EPK136、4kg的DN601、3.8kg水、4kgDN301在室温条件下，转速为45r/min，搅拌0.5h，即得A组分；
(2)B组分：采用DHR-1200B；
(3)使用时：将座椅模具升温至58℃，擦好脱模剂，然后将A、B组分按A：B＝100:58的质量比混合均匀，注入汽车座椅模具中，合模，4min后开模，即制得聚氨酯汽车座椅。
实施例2
按照以下原料配方和方法制备聚氨酯汽车座椅：
(1)A组分：将50kg的F3135、40kg的POP40、0.5kg的EPK136、5kg的DN601、3.5kg水、1kgDN301在室温条件下，转速为40r/min，搅拌1h，即得A组分；
(2)B组分：采用DHR-1200B；
(3)使用时：将座椅模具升温至60℃，擦好脱模剂，然后将A、B组分按A：B＝100:60的质量比混合均匀，注入汽车座椅模具中，合模，4min后开模，即制得聚氨酯汽车座椅。
实施例3
按照以下原料配方和方法制备聚氨酯汽车座椅：
(1)A组分：将60kg的F3135、32.4kg的POP40、0.8kg的EPK136、2kg的DN601、4.0kg水、0.8kgDN301在室温条件下，转速为50r/min，搅拌0.5h，即得A组分；
(2)B组分：采用DHR-1200B；
(3)使用时：将座椅模具升温至55℃，擦好脱模剂，然后将A、B组分按A：B＝100:55的质量比混合均匀，注入汽车座椅模具中，合模，5min后开模，即制得聚氨酯汽车座椅。
对比例1
本对比例与实施例3相比，不同点仅在于将A组分中的交联剂DN601替换为同等质量的二乙醇胺。
对比例2
本对比例与实施例3相比，不同点仅在于将A组分中的催化剂DN301替换为0.1kg常规起发催化剂A1和0.7kg常规凝胶催化剂A33。
对比例3
本对比例与实施例3相比，不同点仅在于将A组分中的催化剂DN301替换为0.1kg大分子低气味起发催化剂ZF-10(亨斯迈生产)和0.7kg凝胶催化剂DPA(亨斯迈生产)。
对比例4
本对比例与实施例3相比，不同点仅在于将A组分中的催化剂DN301替换为0.1kg反应型起发催化剂NE317(赢创生产)和0.7kg凝胶催化剂NE1051(赢创生产)。
对比例5
本对比例与实施例3相比，不同点仅在于将A组分中的催化剂DN301替换为0.1kg反应型起发催化剂NE317(赢创生产)和0.7kg凝胶催化剂NE1051(赢创生产)，将聚醚多元醇F3135的用量降低到49kg，并增加1kg LA-2(市售赢创除醛剂)。
将实施例和对比例制备的聚氨酯座椅进行性能测试，VOC检测标准为Q/FC-CD05-001-2013(一汽轿车股份有限公司车内非金属零部件材料有机化合物评价方法)，低气味检测标准为PV3900-2000，力学性能采用GB/T 6344-2008标准测试；湿热稳定性的实验条件为温度80℃，空气湿度80％，放置时间72h。
测试结果如表1所示。
表1实施例和对比例制备的聚氨酯汽车座椅性能测试结果
Figure BDA0002327928690000051
Figure BDA0002327928690000061
从表1可以看出，本发明制备的聚氨酯汽车座椅不仅气味和VOC含量低，而且压缩永久形变小、力学性能优异、舒适度高。实施例3与对比例1相比，将具有自催化作用的位阻胺DN601替换常用的二乙醇胺做为交联剂，应用到反应型催化剂配方体系中，能够显著弥补反应型催化剂反应活性低、开模时间长以及制品耐湿热稳定性、压缩永久形变、舒适性能差的缺陷。实施例3与对比例2、对比例3相比，采用反应型催化剂DN301以后，跟传统催化剂、以及低气味大分子催化剂相比，气味、TVOC以及醛含量都大幅度降低。实施例3与对比例4相比，采用反应型催化剂DN301以后，跟市售反应型催化剂相比，醛值含量尤其是甲醛、乙醛显著降低。对比例5与实施例3相比，采用除醛助剂以后，虽然甲醛含量降低，但是乙醛含量大幅度升高。

Claims (8)

1.一种低醛、低气味、高性能聚氨酯汽车座椅组合料，由A组分和B组分组成，其特征在于：A组分由以下质量百分数的原料组成：
Figure FDA0002327928680000011
B组分为改性MDI；
A组分与B组分的混合质量比为100:55～60。
2.根据权利要求1所述的低醛、低气味、高性能聚氨酯汽车座椅组合料，其特征在于：聚醚多元醇为伯羟基含量≥80％，氧化乙烯封端的聚氧化丙烯三醇，数均分子量为6000。
3.根据权利要求1所述的低醛、低气味、高性能聚氨酯汽车座椅组合料，其特征在于：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％。
4.根据权利要求1所述的低醛、低气味、高性能聚氨酯汽车座椅组合料，其特征在于：泡沫稳定剂为低气味、低VOC的聚硅氧烷-氧化烯烃嵌段共聚物。
5.根据权利要求1所述的低醛、低气味、高性能聚氨酯汽车座椅组合料，其特征在于：交联剂为具有自催化作用的位阻胺，羟值为400-450mgKOH/g，官能度为4。
6.根据权利要求1所述的低醛、低气味、高性能聚氨酯汽车座椅组合料，其特征在于：催化剂为反应型催化剂。
7.根据权利要求1所述的低醛、低气味、高性能聚氨酯汽车座椅组合料，其特征在于：改性MDI的NCO质量含量为30-32％。
8.一种权利要求1-7任一项所述低醛、低气味、高性能聚氨酯汽车座椅组合料的制备方法，其特征在于，步骤如下：
(1)将聚醚多元醇、聚合物多元醇、泡沫稳定剂、交联剂、发泡剂、催化剂在室温条件下混合均匀，即得A组分；
(2)使用时，将A组分和B组分混合均匀，注入汽车座椅模具中，模具温度控制在55-60℃，合模，4-5min开模，即可得到聚氨酯汽车座椅。
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