CN111363305A - 一种泡沫塑料组合物、泡沫塑料及其制备方法和一种发动机罩盖 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种泡沫塑料组合物、泡沫塑料及其制备方法和一种发动机罩盖。该泡沫塑料组合物包括35‑65重量%的三聚氰胺甲醛树脂，15‑45重量%的聚酰亚胺树脂，5‑15重量%的异氰酸酯，3‑5重量%的发泡剂，1‑2重量%的表面活性剂，1‑10重量%的固化剂。由该泡沫塑料组合物制备得到的泡沫塑料具备优异的耐热和力学性能，以及具有很好的吸音效果。

Description

一种泡沫塑料组合物、泡沫塑料及其制备方法和一种发动机 罩盖
技术领域
本发明具体涉及一种泡沫塑料组合物、泡沫塑料及其制备方法和一种发动机罩盖。
背景技术
由于汽车对NVH（Noise、Vibration、Harshness）噪音的降低要求越来越高，发动机作为重要的噪声来源，需要通过有效的手段对发动机产生的噪音进行阻隔。发动机罩盖作为在发动机外的一个关键的辅助部件，具有很好的隔音的作用，并且可以起到碰撞缓冲，防水的功能。传统的发动机罩采用热塑性材料，通过注塑工艺成型，做成的产品吸音效果差，耐高温、耐老化性能一般。
目前行业内考虑的改进方案是使用聚氨酯发泡材料的方法制备发动机罩盖，但是发动机的工作温度很高，普通的聚氨酯发泡材料的耐高温性能不好，在工作一段时间后会出现发糊、软化变形的情况，如果要改善产品的耐高温性能需要添加大量的助剂，会增加材料成本，且效果不理想。或者考虑采用三聚氰胺泡沫材料来制备发动机罩盖，但是传统的三聚氰胺发泡工艺采用微波法发泡，只适合制备块状泡沫切割后使用，无法在钢质模具中成型从而制备外观良好的发动机罩盖。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术中存在的问题，提供泡沫塑料组合物，该泡沫塑料组合物制备得到的泡沫塑料具备优异的耐热和力学性能，以及具有很好的吸音效果。
本发明的第一方面是提供一种泡沫塑料组合物，该组合物包括：35-65重量%的三聚氰胺甲醛树脂，15-45重量%的聚酰亚胺树脂，5-15重量%的异氰酸酯，3-5重量%的发泡剂，1-2重量%的表面活性剂，1-10重量%的固化剂。
本发明的第二方面是提供一种泡沫塑料，该泡沫塑料由上述泡沫塑料组合物制备得到。
本发明的第三方面是提供一种泡沫塑料的制备方法，该方法包括将上述泡沫塑料组合物混合搅拌，再注入模具中发泡定型得到泡沫塑料；
优选地，所述模具的温度为40-60℃。
本发明的第四方面是提供一种发动机罩盖，该发动机罩盖包括上述泡沫塑料。
本发明具有以下优点：
（1）通过选用的三聚氰胺甲醛树脂、聚酰亚胺树脂和二异氰酸酯的相互作用，能使泡沫塑料组合物在制备泡沫塑料时放出大量的热来发泡成型；且二异氰酸酯和两种树脂的反应，会形成交联网络结构，提高了泡沫塑料的力学性能。
（2）通过选用的三聚氰胺甲醛树脂、聚酰亚胺树脂和二异氰酸酯，在制备泡沫塑料时，能降低成型工艺中模具的温度，工艺简便，无需高温加热或者微波加热。
（3）制备得到的泡沫塑料具备优异的耐热和力学性能，以及具有很好的吸音效果。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
本发明提供了一种泡沫塑料组合物，该组合物包括：35-65重量%的三聚氰胺甲醛树脂，15-45重量%的聚酰亚胺树脂，5-15重量%的异氰酸酯，3-5重量%的发泡剂，1-2重量%的表面活性剂，1-10重量%的固化剂。
从进一步提高产品的力学性能和吸音效果，还提高产品的耐高温性能来考虑，优选地，泡沫塑料组合物包括：37-48重量%的三聚氰胺甲醛树脂，24-30重量%的聚酰亚胺树脂，10-15重量%的异氰酸酯，4-5重量%的发泡剂，1-1.5重量%的表面活性剂，3-7重量%的固化剂。
三聚氰胺甲醛树脂和聚酰亚胺树脂发生固化反应，能使泡沫塑料组合物在制备泡沫塑料时放出大量的热来发泡成型，使泡沫塑料成型可以在较低模具温度下进行，即利用固化反应放出的热来发泡成型，无需高温加热或者微波加热。泡沫塑料组合物里的异氰酸酯可以和三聚氰胺甲醛树脂的活性羟基基团反应，也可以和聚酰亚胺树脂的活性氨基反应，形成交联网络结构，提高泡沫塑料的力学性能。优选地，异氰酸酯可以为甲苯二异氰酸酯（TDI）、二苯基甲烷-4，4’-二异氰酸酯（MDI）、六亚甲基二异氰酸酯（HDI）、间苯二甲基异氰酸酯（XDI）和1、5-萘二异氰酸酯（NDI）中的至少一种。
若三聚氰胺甲醛树脂和聚酰亚胺树脂的粘度过低，会存在泡沫塑料力学性能差的问题；若粘度过高时，不利于加工。优选地，聚酰亚胺树脂的分子量为1000-5000，粘度为600-1000cp；优选地，三聚氰胺甲醛树脂的分子量为2000-5000，粘度为1000-1500cp。三聚氰胺甲醛树脂能提高泡沫塑料的阻燃性能，且三聚氰胺甲醛树脂含有活性羟基基团，活性羟基基团的当量为500-2000，可与泡沫塑料组合物里的异氰酸酯反应。
发泡过程中，泡沫塑料组合物含有的发泡剂受热挥发，从而在树脂结构中形成均匀分布的气泡结构，该气泡结构内后续会被空气填充，形成泡沫塑料。优选地，发泡剂可以为石油醚、N,N-二亚硝基五次甲基四胺、二偶氮氨基苯、偶氮二甲酰胺、偶氮二异丁氰、偶氮二甲酸酯中的至少一种。
在本发明中，表面活性剂可以为本领域中各种常规的表面活性剂。优选情况下，所述表面活性剂为非离子表面活性剂，例如，可以为吐温80、壬基酚聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯醚、双，三丁基酚聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、月桂醇聚氧乙烯醚、异辛基聚氧乙烯醚 Igepal CA、十八烷醇基聚氧乙烯醚、异十三醇聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚中的至少一种。
优选地，固化剂包括甲基苯磺酸、盐酸、磷酸、硫酸中的至少一种；促使泡沫塑料组合物发泡成型过程中固化。
从进一步加速泡沫塑料成型固化来考虑，优选地，上述泡沫塑料组合物还可以包含2-5重量%的塑化剂；进一步地，塑化剂选自聚乙二醇、聚丙二醇中的至少一种
在本发明中，上述泡沫塑料组合物还可以包含0.5-1重量%抗氧化剂，泡沫塑料组合物含有抗氧化剂，可以提高泡沫塑料的抗氧化性能，防止泡沫塑料氧化降解。进一步优选，上述泡沫塑料组合物还包含0.5-0.8重量%抗氧化剂。所述抗氧化剂可以选自四[3-（3,5-二叔丁基-4-羟苯基）丙酸]季戊醇酯（抗氧剂1010）、二亚磷酸季戊四醇二硬脂醇酯、二辛基胺、N-环己基己醇胺、3-双-乙胺基-1,2-丙二醇中的至少一种。
在本发明中，泡沫塑料组合物可以在模具中发泡成型，优选地，泡沫塑料组合物还可以包含2-4重量%的内脱模剂。内脱模剂有助泡沫塑料在模具成型后脱膜，内脱模剂可以选自硬脂酸锌、硬脂酸钙、有机硅脱模剂中的至少一种。
泡沫塑料组合物中各物质相互作用，使制备出来的泡沫塑料具有很好的耐热性能、力学性能和优异的吸音效果。
本发明还提供了一种泡沫塑料，该泡沫塑料由上述泡沫塑料组合物制备得到。
本发明还提供了一种泡沫塑料的制备方法，该方法包括将上述泡沫塑料组合物混合搅拌，再注入模具中发泡定型，其中，模具的温度为40-60℃。
具体地，该方法包括将除固化剂以外的上述泡沫塑料组合物，放入高速搅拌器中，2000-5000 rpm/min转速下搅拌10-60min，得到混合物；然后将混合物与固化剂混合搅拌5-30s，注入到模具中发泡定型，其中，模具的温度控制在40-60℃，在模具成型发泡时间为1-5min。
聚酰亚胺树脂和三聚氰胺甲醛树脂发生固化反应，能使泡沫塑料组合物在制备泡沫塑料时放出大量的热来发泡成型，因而降低了成型工艺的要求，无需高温加热或者微波加热。
本发明还提供了一种发动机罩盖，该发动机罩盖包括上述泡沫塑料。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述，但本发明并不仅限于下述实施例。
实施例1
1）泡沫塑料组合物成分及含量
泡沫塑料组合物成分及含量如表1所示，原料种类如下所示。
三聚氰胺甲醛树脂：购于英泰合成材料有限公司，分子量为2000，粘度为1000 cp；
聚酰亚胺树脂：购于沁阳市天益化工，分子量为3000，粘度为800 cp；
异氰酸酯：购于万华化学，其成分为甲苯二异氰酸酯（TDI）；
内脱模剂：购于壬友化工，其成分为硬脂酸锌；
抗氧化剂：购于常州新策高分子，抗氧化剂1010；
发泡剂：购于正宇化工，其成分为石油醚；
表面活性剂：购于天津福晨化学试剂厂，其成分为吐温80；
固化剂：甲基苯磺酸与硫酸溶液体积比为3:1，用的原料硫酸质量分数为98 %
塑化剂：购于海安石油化工厂，其成分为聚乙二醇。
2）泡沫塑料的制备
将除固化剂以外的成分放入在高速搅拌器中，以5000 rpm/min 搅拌10min，随后将该混合物料与固化剂混合搅拌30s，再注入模具中发泡定型。模具温度控制在60℃，在模具中成型3min后脱模，得到泡沫塑料A1。
实施例2
1）泡沫塑料组合物成分及含量
泡沫塑料组合物成分及含量如表1所示，原料种类与实施例1的步骤1）相同。
2）泡沫塑料的制备
按照与实施例1步骤2）相同的方法进行，得到泡沫塑料A2。
实施例3
1）泡沫塑料组合物成分及含量
泡沫塑料组合物成分及含量如表1所示，原料种类与实施例1的步骤1）相同。
2）泡沫塑料的制备
按照与实施例1步骤2）相同的方法进行，得到泡沫塑料A3。
实施例4
1）泡沫塑料组合物成分及含量
泡沫塑料组合物成分及含量如表1所示，原料种类与实施例1的步骤1）相同。
2）泡沫塑料的制备
按照与实施例1步骤2）相同的方法进行，得到泡沫塑料A4。
实施例5
1）泡沫塑料组合物成分及含量
泡沫塑料组合物成分及含量如表1所示，原料种类与实施例1的步骤1）相同。
2）泡沫塑料的制备
按照与实施例1步骤2）相同的方法进行，得到泡沫塑料A5。
实施例6
1）泡沫塑料组合物成分及含量
泡沫塑料组合物成分及含量如表1所示，原料种类与实施例1的步骤1）相同。
2）泡沫塑料的制备
按照与实施例1步骤2）相同的方法进行，得到泡沫塑料A6。
实施例7
1）泡沫塑料组合物成分及含量
泡沫塑料组合物成分及含量如表1所示，原料种类与实施例1的步骤1）相同。
2）泡沫塑料的制备
按照与实施例1步骤2）相同的方法进行，得到泡沫塑料A7。
对比例1
按照实施例1的方法进行，不同的是，泡沫塑料组合物里没有二异氰酸酯，同样得到泡沫塑料D1。
对比例2
1）泡沫塑料组合物成分及含量
泡沫塑料组合物成分及含量如表1所示，泡沫塑料组合物里没有聚酰亚胺树脂，其余原料种类与实施例1的步骤1）相同。
2）泡沫塑料的制备
将除固化剂以外的成分放入在高速搅拌器中，以5000 rpm/min 搅拌15min，随后将该混合物料与固化剂混合搅拌30s，再注入模具中发泡定型。模具温度控制在60℃，在模具中成型3min后脱模，得到泡沫塑料D2。
对比例3
1）泡沫塑料组合物成分及含量
泡沫塑料组合物成分及含量如表1所示，泡沫塑料组合物里没有三聚氰胺甲醛树脂，其余原料种类与实施例1的步骤1）相同。
2）泡沫塑料的制备
将除固化剂以外的成分放入在高速搅拌器中，以5000 rpm/min 搅拌10 min，随后将该混合物料与固化剂混合搅拌30s，再注入模具中发泡定型。模具温度控制在60℃，在模具中成型3min后脱模，得到泡沫塑料D3。
对比例4
泡沫塑料组合物成分及含量如表1所示，按照实施例1的方法进行，同样得到泡沫塑料D4。
对比例5
泡沫塑料组合物成分及含量如表1所示，按照实施例1的方法进行，同样得到泡沫塑料D5。
表1
Figure DEST_PATH_IMAGE001
性能测试
1）耐高温测试
在烘箱中，对泡沫塑料进行耐高温测试，条件为160℃，20h，观察泡沫塑料有无发糊和软化情况。
2）力学性能测试
测试泡沫塑料的撕裂强度，标准参考GB/T 10808-2006。
3）吸音测试
通过驻波法对泡沫塑料的吸音效果进行测试。
表2
Figure 144872DEST_PATH_IMAGE002
通过表2的结果可以看出，本发明提供的泡沫塑料组合物制备出来的泡沫塑料具有很好的耐高温性能和力学性能，吸音效果好。相对于此，对比例1的泡沫塑料的力学性能和吸音效果较差；对比例2-5的泡沫塑料的耐高温性能较差。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (14)

1.一种泡沫塑料组合物，其特征在于，该组合物包括：35-65重量%的三聚氰胺甲醛树脂，15-45重量%的聚酰亚胺树脂，5-15重量%的异氰酸酯，3-5重量%的发泡剂，1-2重量%的表面活性剂，1-10重量%的固化剂。
2.根据权利要求1所述的泡沫塑料组合物，其特征在于，该组合物包括：37-48重量%的三聚氰胺甲醛树脂，24-30重量%的聚酰亚胺树脂，10-15重量%的异氰酸酯，4-5重量%的发泡剂，1-1.5重量%的表面活性剂，3-7重量%的固化剂。
3.根据权利要求1所述的泡沫塑料组合物，其特征在于，所述异氰酸酯包括甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷-4，4’-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和异佛尔酮二异氰酸酯中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的泡沫塑料组合物，其特征在于，所述三聚氰胺甲醛树脂的分子量为2000-5000，粘度为1000-1500cp；
优选地，所述三聚氰胺甲醛树脂含有活性羟基基团，所述活性羟基基团的当量为500-2000。
5.根据权利要求1所述的泡沫塑料组合物，其特征在于，所述聚酰亚胺树脂的分子量为1000-5000，粘度为600-1000cp。
6.根据权利要求1所述的泡沫塑料组合物，其特征在于，所述发泡剂包括石油醚、N,N-二亚硝基五次甲基四胺、二偶氮氨基苯、偶氮二甲酰胺、偶氮二异丁氰、偶氮二甲酸酯中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的泡沫塑料组合物，其特征在于，所述表面活性剂包括吐温80、壬基酚聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯醚、双，三丁基酚聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、月桂醇聚氧乙烯醚、异辛基聚氧乙烯醚 Igepal CA、十八烷醇基聚氧乙烯醚、异十三醇聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的泡沫塑料组合物，其特征在于，所述固化剂包括甲基苯磺酸、盐酸、磷酸、硫酸中的至少一种。
9.根据权利要求1-8所述的泡沫塑料组合物，其特征在于，泡沫塑料组合物还包含2-5重量%的塑化剂；
优选地，所述塑化剂包括聚乙二醇、聚丙二醇中的至少一种。
10.根据权利要求1-9所述的泡沫塑料组合物，其特征在于，泡沫塑料组合物还包含0.5-1重量%的抗氧化剂；
优选地，所述抗氧化剂包括四[3-（3,5-二叔丁基-4-羟苯基）丙酸]季戊醇酯、二亚磷酸季戊四醇二硬脂醇酯、二辛基胺、N-环己基己醇胺、3-双-乙胺基-1,2-丙二醇中的至少一种。
11.根据权利要求1-10所述的泡沫塑料组合物，其特征在于，泡沫塑料组合物还包含2-4重量%的内脱模剂；
优选地，所述内脱模剂包括硬脂酸锌、硬脂酸钙、有机硅脱模剂中的至少一种。
12.一种泡沫塑料，其特征在于，由权利要求1-11所述的泡沫塑料组合物制备得到。
13.一种泡沫塑料的制备方法，其特征在于，该方法包括将权利要求1-11所述的泡沫塑料组合物混合，再注入模具中发泡定型得到泡沫塑料；
优选地，所述模具的温度为40-60℃。
14.一种发动机罩盖，其特征在于，该发动机罩盖包括权利要求12所述的泡沫塑料。
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