CN113583204B - 发泡材料及发泡板体 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种发泡材料，该发泡材料用于制备薄壁且低硬度的发泡板体，且发泡材料包括A组分和B组分，其中：A组分按重量份数计包括：聚醚三醇：80‑90份；聚醚二醇：4‑6份；交联剂：1.5‑2.5份；硅油：0.1‑0.5份；发泡催化剂：0.1‑0.5份；凝胶催化剂：0.6‑1.0份；水：2.0‑3.0份；B组分包括MDI。同时，本发明也提供了一种由上述发泡材料发泡制成的发泡板体。本发明能够使得发泡材料形成薄壁低硬度的发泡层，且制得的发泡层具有较好的工艺稳定性及良好的软质触感。

Description

发泡材料及发泡板体
技术领域
本发明涉及高分子材料制备技术领域，特别涉及一种发泡材料，同时，本发明也涉及一种由该发泡材料制成的发泡板体。
背景技术
随着汽车品质价值和销量的逐年提升，消费者的需求也在日益提升，对于汽车仪表板的功能、质感提出更高要求。仪表板除了遮蔽的最基本功能，提供舒适操作空间、提供舒适装饰环境、提供适用储物空间等已经越来越成为仪表板的重要功能。
仪表板按舒适性可分为硬塑仪表板、软质仪表板。软质仪表板根据仪表板本体总成工艺类型又分为搪塑发泡仪表板、阴模成型仪表板、包覆仪表板等。与其它成型工艺相比，搪塑发泡仪表板优异的精致感知使其性价比最高，普遍应用于中高端车型，整体市场占有率在50％左右，并逐年提高。
搪塑发泡仪表板整体为“三明治”结构，一般由注塑骨架、发泡层、表皮等零件组成。注塑骨架与气囊框卡接构成下层，为仪表板提供支撑，上层多为 PVC搪塑表皮，使仪表板具有良好的皮质感，中层为聚氨酯发泡填充层，该层不仅可以弥补注塑骨架与表皮的造型差异，同时为仪表板提供良好的软质触感。
鉴于汽车材料的轻量化是汽车产业发展的最重要主题之一，搪塑发泡仪表板的轻量化主要是通过降低发泡层厚度实现，传统的搪塑仪表版的发泡厚度为 7-9mm之间，且泡层越薄工艺稳定性越差，产品合格率越低。而且，传统的发泡材料生产的产品，使包覆仪表板触感较硬，而影响仪表板的精致感。
此外，发泡料在狭小的型腔内压力2bar被高压压缩，密度在200± 20KG/m3，较高的密度导致搪塑仪表板的硬度偏高，一般产品硬度在60-75A之间。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种发泡材料，以可使发泡材料形成薄壁低硬度的发泡层，从而利于提升制品的触感。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种发泡材料，所述发泡材料用于制备薄壁且低硬度的发泡板体，且所述发泡材料包括A组分和B组分，其中：
所述A组分按重量份数计包括：聚醚三醇：80-90份；聚醚二醇：4-6份；交联剂：1.5-2.5份；硅油：0.1-0.5份；发泡催化剂：0.1-0.5份；凝胶催化剂： 0.6-1.0份；水：2.0-3.0份；
所述B组分包括MDI。
进一步的，所述A组分还包括：聚酯多元醇：4.0-6.0份。
进一步的，所述A组分还包括：开孔剂：0.8-1.2份。
进一步的，所述聚醚三醇采用分子量为6000的高活性聚醚三醇，所述聚醚二醇采用聚醚二醇1020。
进一步的，所述交联剂采用二乙醇胺。
进一步的，所述发泡催化剂采用发泡催化剂ZF10，所述凝胶催化剂采用凝胶催化剂C15。
进一步的，所述MDI采用改性MDI 8219。
进一步的，所述A组分和所述B组分的重量比为100：46。
相对于现有技术，本发明具有以下优势：
本发明所述的发泡材料通过使用聚醚三醇、聚醚二醇、聚酯多元醇、二乙醇胺交联剂、发泡催化剂、凝胶催化剂以及MDI进行配方设计，并与其他各配料组合，在满足产品性能的前提下，能够使得发泡材料形成薄壁低硬度的发泡层，且制得的发泡层具有较好的工艺稳定性及良好的软质触感。
此外，原料配方中的聚醚三醇采用分子量为6000的高活性聚醚三醇，以及聚醚二醇采用聚醚二醇1020，两者相互作用，可降低聚醚三醇的粘度，而利于原料在制备发泡板体过程中更好的进行填充。而采用二乙醇胺作为交联剂，不仅交联度适中，而且其具有的特殊的叔胺结构，还能起到一定的催化作用，以有助于产品的后期熟化。
另外，原料配方中采用发泡催化剂ZF10及凝胶催化剂C15，可具有超强的催化功能，且最终能够接枝到聚氨酯主链上，从而可降低胺类物质的挥发。并且，原料配方中还添加有一定量的聚酯多元醇，以及开孔剂K350，不仅利于增加提升发泡层的剥离力，而且还可保证生产的泡沫开闭孔均匀。而且，原料配方中采用的改性MDI8219，可在发泡反应过程中具有较好的流动性，并使得生产的制品相对较软，从而可降低制品的硬度。
同时，本发明也提出一种发泡板体，该发泡板体由上述的发泡材料发泡制成，其中：
所述发泡板体的密度在190-220kg/m3之间；
发泡时，所述发泡材料的料温在23-27℃之间，模温在37-43℃之间，所述 A组分的流量为260g/s，所述B组分的流量为130g/s。
进一步的，所述发泡板体用于制作汽车搪塑发泡仪表板。
采用本发明的发泡材料发泡制成的发泡板体，可利于发泡板体的降本减重，且具有较好的工艺稳定性，并能够提升制品的软质触感。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
本实施例首先涉及一种发泡材料，该发泡材料用于制备薄壁且低硬度的发泡板体，且在整体设计上，该发泡材料包括A组分和B组分，其中：A组分按重量份数计包括：聚醚三醇：80-90份；聚醚二醇：4-6份；交联剂：1.5-2.5份；硅油：0.1-0.5份；发泡催化剂：0.1-0.5份；凝胶催化剂：0.6-1.0份；水：2.0-3.0 份；B组分包括MDI。
其中，进一步的，A组分和B组分的重量比优选为100：46。
在上述发泡材料的原料配方中，聚醚三醇采用分子量为6000的高活性聚醚三醇，其具体可采用购自长华化学科技股份有限公司研发的6000分子量高活性聚醚三醇CHE-2803L，该聚醚与传统制备发泡板体聚醚相比，该聚醚具有的线性结构使得制品硬度更低，且该聚醚为低VOC聚醚，可以有效降低仪表板VOC 物质的产生。
而原料配方中的聚醚二醇优选采用聚醚二醇1020，该聚醚二醇1020与上述的6000分子量高活性聚醚三醇CHE-2803L共同作用，可以降低聚醚三醇的粘度，从而使得原料在制备发泡板体，比如下述中提到的搪塑薄壁仪表板时，能够更好的进行填充。
其中，在具体实施时，6000分子量高活性聚醚三醇CHE-2803L的份数例如可为80份、82份、84份、86份、88份或90份。聚醚二醇1020的份数例如可为4份、5份或6份。
此外，本实施例的发泡材料的原料配方中，上述的交联剂优选采用二乙醇胺，该二乙醇胺的交联度适中，且其具有的特殊的叔胺结构，还能起到一定的催化作用，从而有助于产品的后期熟化。
其中，在具体实施时，二乙醇胺的份数例如可为1.5份、1.8份、2.0份、 2.2份或2.5份。
而硅油的型号具体可采用硅油5309，且在具体实施时，其份数例如可为0.1 份、0.2份、0.3份、0.4份或0.5份。
本实施例的发泡催化剂为反应型催化剂，且该发泡催化剂采用发泡催化剂 ZF10，其具体可采用购自东莞市和辰贸易有限公司的亨斯迈ZF-10发泡催化剂。而凝胶催化剂采用凝胶催化剂C15，该凝胶催化剂也可采用购自东莞市和辰贸易有限公司的迈图C15凝胶催化剂。
本实施例中采用上述的发泡催化剂及凝胶催化剂，可具有超强的催化功能，且最终能够接枝到聚氨酯主链上，从而可降低胺类物质的挥发。
其中，在具体实施时，发泡催化剂ZF10的份数例如可为0.1份、0.3份或 0.5份。凝胶催化剂C15的份数例如可为0.6份、0.8份或1.0份。
另外，本实施例的发泡材料的原料配方中，采用水为发泡剂，反应生成二氧化碳。其与氯氟烃发泡剂(141B、F-11)相比，不仅发泡效果好，而且对环境更友好，与环戊烷发泡剂相比，具有更易储存的特点，且整体来讲，采用水作为发泡剂也更经济环保。
其中，在具体实施时，水的份数例如可为2.0份、2.5份或3.0份。
作为本实施例的优选实施方式，本实施例中，A组分还包括：聚酯多元醇： 4.0-6.0份，且在具体实施时，聚酯多元醇的份数例如可为4.0份、4.5份、5.0 份、5.5份、或6.0份。本实施例通过在配方中添加一定含量的聚酯多元醇，可利于增加制件比如搪塑表皮与发泡层的剥离力。
同样，作为本实施例的优选实施方式，本实施例的A组分中在添加一定量的聚酯多元醇的同时，还添加有重量份数为0.8-1.2份的开孔剂K350，以保证生产的泡沫开闭孔均匀。其中，在具体实施时，开孔剂的份数可例如为0.8份、 0.9份、1.0份、1.1份或1.2份。并且，开孔剂优选采用K350。
在上述发泡材料的原料配方中，B组分中的MDI采用改性MDI8219。其具体可采用购自万华化学集团股份有限公司生产的8219改性MDI。该改性MDI 可在发泡反应过程中具有较好的流动性，且使得生产的制品相对较软，而可降低制品的硬度。
基于以上介绍，本实施例的发泡材料通过使用聚醚三醇CHE-2803L、聚醚二醇1020、聚酯多元醇、二乙醇胺交联剂、发泡催化剂、凝胶催化剂以及改性 MDI进行配方设计，并与其他各配料组合，在满足产品性能的前提下，能够使得发泡材料形成薄壁低硬度的发泡层，且制得的发泡层具有较好的工艺稳定性及良好的软质触感，并可稳定化量产。
其次，本实施例也涉及一种发泡板体，该发泡板体由上述的发泡材料发泡制成，其中，制得的发泡板体的密度在在190-220kg/m3之间。发泡板体在制备时，可参照现有常规生产工艺进行制备，且可采用手工发泡方式或机械发泡方式进行，当按照上述组分进行配比后，采用手工杯泡时，反应时间如下：乳白时间8s-拉丝时间33s-停发时间50s，采用发泡机杯泡时，反应时间为：乳白时间3s-拉丝时间25s-停发时间34s。
在此需值得提及的是，在发泡时，发泡材料的料温在23-27℃之间，模温在 37-43℃之间，所述A组分的流量为260g/s，所述B组分的流量为130g/s，并且产品密度也即浇注量，其控制在190-220kg/m3范围内。
本实施例的发泡板体可应用于制作汽车搪塑发泡仪表板。该发泡板体通过采用上述中的发泡材料配方，可使得制备的发泡板体的厚度约为5mm，硬度在 50-55A之间，相比于现有技术，可大大降低生产成本，并利于产品的轻量化设计，同时制备的产品硬度较低，可明显提升仪表板的触感。
当然，可以理解的是，本实施例的发泡板体除了应用于汽车仪表板外，也可用于其他需要采用薄壁低硬度的发泡板体的其他场合中的相关产品。
下面将进一步以搪塑发泡仪表板的制备为例来对本实施例的发泡板体进行说明。
制备例1
本制备例的搪塑发泡仪表板采用的发泡材料包括A组分和B组分，其中： A组分按重量份数计包括：聚醚三醇(6000分子量高活性聚醚三醇CHE-2803L)： 85份；聚醚二醇1020：5份；交联剂(二乙醇胺)：2.0份；硅油：0.5份；发泡催化剂ZF10：0.3份；凝胶催化剂C15：0.8份；水：2.5份；聚酯多元醇：5.0份。开孔剂：1份。B组分采用改性MDI8219。
制备例2
本制备例的搪塑发泡仪表板采用的发泡材料包括A组分和B组分，其中： A组分按重量份数计包括：聚醚三醇(6000分子量高活性聚醚三醇CHE-2803L)： 80份；聚醚二醇1020：4份；交联剂(二乙醇胺)：1.6份；硅油：0.3份；发泡催化剂ZF10：0.2份；凝胶催化剂C15：0.6份；水：2.0份；聚酯多元醇： 4.0份。开孔剂：0.8份。B组分采用改性MDI8219。
制备例3
本制备例的搪塑发泡仪表板采用的发泡材料包括A组分和B组分，其中： A组分按重量份数计包括：聚醚三醇(6000分子量高活性聚醚三醇CHE-2803L)： 90份；聚醚二醇1020：6份；交联剂(二乙醇胺)：2.5份；硅油：0.5份；发泡催化剂ZF10：0.5份；凝胶催化剂C15：1.0份；水：3.0份；聚酯多元醇：6.0 份。开孔剂：1.1份。B组分采用改性MDI8219。
制备例4
本制备例的搪塑发泡仪表板采用的发泡材料包括A组分和B组分，其中： A组分按重量份数计包括：聚醚三醇(6000分子量高活性聚醚三醇CHE-2803L)： 82份；聚醚二醇1020：4份；交联剂(二乙醇胺)：1.8份；硅油：0.3份；发泡催化剂ZF10：0.4份；凝胶催化剂C15：0.8份；水：2.5份；聚酯多元醇： 5.0份。开孔剂：1.0份。B组分采用改性MDI8219。
针对于以上制备例中制备的发泡板体产品，对其材料物理性能中的密度、拉伸强度、拉断伸长率等分别按照GB/T 35390-2017《无损检测弹药密度工业计算机层析成像(CT)检测方法》、GB/T 6344-2008《软质泡沫聚合材料拉伸强度和断裂伸长率的测定》及GBT14337-2008《化学纤维短纤维拉伸性能试验方法》进行评价。其中，在评价时，要求标准拉伸强度要求≥200MPa，拉断伸长率要求≥15％。
基于如上评价标准，对上述各制备例中制备的发泡板体的拉伸强度、拉断伸长率及密度等性能进行试验，且试验结果表明，各制备例的发泡板体的密度在56.2g/cm3上下浮动，拉伸强度在830.5MPa上下浮动，拉断生产率在61.3％上下浮动。另外，各制备例制备的发泡体的剥离力约为17.5(N/5CM)，满足使用要求。此外，在制备搪塑发泡仪表板的过程中也发现，发泡材料在填充时，浇注量在190-220g/cm3的范围内，发泡层在4-10mm范围内均能够正常填充，从而可满足薄壁低硬度发泡板体的制备需求。
本实施例中由上所述的发泡材料，通过使用聚醚三醇CHE-2803L、聚醚二醇1020、聚酯多元醇、二乙醇胺交联剂、发泡催化剂、凝胶催化剂以及改性 MDI进行配方设计，并与其他各配料组合，在满足产品性能的前提下，能够使得发泡材料形成薄壁低硬度的发泡层，从而利于制备出薄壁低硬度的搪塑发泡仪表板，并可稳定化量产。同时，由该发泡材料制备的搪塑发泡仪表板等发泡板体具有质量轻、触感舒适的优点，从而能够利于制品的降本减重，并可提升制品的软质触感。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种发泡材料，其特征在于，所述发泡材料用于制备薄壁且低硬度的发泡板体，且所述发泡材料包括A组分和B组分，其中：
所述A组分按重量份数计包括：聚醚三醇：80-90份；聚醚二醇：4-6份；交联剂：1.5-2.5份；硅油：0.1-0.5份；发泡催化剂：0.1-0.5份；凝胶催化剂：0.6-1.0份；水：2.0-3.0份；聚酯多元醇：4.0-6.0份；开孔剂：0.8-1.2份；所述交联剂采用二乙醇胺；
所述B组分包括MDI，所述MDI采用改性MDI 8219；
所述A组分和所述B组分的重量比为100：46；
所述聚醚三醇采用分子量为6000的高活性聚醚三醇，所述聚醚二醇采用聚醚二醇1020。
2.根据权利要求1所述的发泡材料，其特征在于：所述发泡催化剂采用发泡催化剂ZF10，所述凝胶催化剂采用凝胶催化剂C15。
3.一种发泡板体，其特征在于：所述发泡板体由权利要求1或2所述的发泡材料发泡制成，其中：
所述发泡板体的密度在190-220kg/m³之间；
发泡时，所述发泡材料的料温在23-27℃之间，模温在37-43℃之间，所述A组分的流量为260g/s，所述B组分的流量为130g/s。
4.根据权利要求3所述的发泡板体，其特征在于：所述发泡板体用于制作汽车搪塑发泡仪表板。
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