CN114380971A - 一种聚氨酯泡棉及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种聚氨酯泡棉，包括A组分和B组，其中，A组分包括如下原料：80%~90.5%的以甘油为起始剂的聚醚，1%~6%的数均分子量为300~400的聚酯多元醇，1%~5%的以丙二醇为起始剂的聚醚，0.5%~1.5%的表面活性剂，1%~2%的催化剂，以及2%~6%的水。其中，所述聚酯多元醇为邻苯二甲酸酐与二甘醇缩聚反应的产物。本发明在不改变生产设备和工艺的条件下，通过对配方组分的整体优化，提高了聚氨酯泡棉与汽车配件表皮材料之间的粘结性，进一步稳定了生产工艺，并降低了汽车配件在运输过程中缺陷品的发生率，有利于汽车配件整体合格率的提升，达到降本增效的目的。
Description
技术领域
本发明涉及化工材料领域，具体涉及一种氨酯泡棉及其制备方法和应用。
背景技术
聚氨酯泡棉是由异氰酸酯和多元醇在发泡剂、催化剂、表面活性剂等多种助剂的作用下，在专用设备中混合、发泡形成的高分子聚合物。聚氨酯泡棉不仅具有优异的绝热性能和电学性能，而且耐化学药品腐蚀，比强度大，隔音效果好，因此被用作绝热保温材料、结构材料以及隔音材料。日前，聚氨酯泡棉的应用已经涉及建筑、石油化工、冷藏、造船、车辆、航空、机械、仪表等众多行业。例如在车辆制造中，使用聚氨酯泡棉制作的隔音垫可应用于地毯、前围、衣帽架、轮罩、备胎池等多个部位。聚氨酯泡棉隔音垫一般采用模压发泡成型的工艺，操作过程是：将表皮放入预热的模具中，由高压发泡机将A组分、B组分混合后浇注在表皮上，经模压反应约100秒左右成型后取出零件，修边。
目前市场上如隔音垫等汽车配件会出现聚氨酯泡棉与其表皮粘结性差，从而导致产品从生产线上取下时聚氨酯泡棉与汽车配件的表皮就出现分层，或者在汽车配件的运输过程中由于颠簸而造成聚氨酯泡棉与其表皮发生分层的问题，影响了汽车配件的生产效率和客户的满意度。如何改善汽车配件中聚氨酯泡棉和汽车配件的表皮的粘结性是一个需要持续关注的问题。有汽车配件制造商已经从生产工艺和表皮预处理方式上做了工作，但生产工艺上的调整进展有限，而对表皮的预处理需要大量的人力、物力和时间，增加了生产成本。因此，通过对聚氨酯发泡料配方的调节，增加聚氨酯泡棉与汽车配件的表皮之间的粘结性成为研究的重点。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够兼顾生产效率和性能的聚氨酯泡棉，且与汽车配件表皮具有良好的粘结力。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
本发明一方面提供一种聚氨酯泡棉，由A组分和B组分经发泡工艺制得，其中，所述B组分包括异氰酸酯，按所述A组分的总质量为100％计，所述A组分包括如下原料：
其中，所述聚酯多元醇为邻苯二甲酸酐与二甘醇缩聚反应的产物。
优选的，所述聚酯多元醇的数均分子量为300～400；
本发明通过采用在A组分中添加不同比例的聚酯多元醇，增加聚氨酯泡棉与汽车配件的表皮之间的粘结性，同时，添加的聚酯多元醇的量不影响聚氨酯泡棉的反应性、外观和手感，从而在保证汽车配件正常生产和性能的同时，获得更好的聚氨酯泡棉与汽车配件的表皮之间的粘结力。
进一步优选的，所述聚酯多元醇的添加量占所述A组分的总质量的2％～5％；
更进一步优选的，所述聚酯多元醇的添加量占所述A组分的总质量的3％～4％，从而在保证所述聚氨酯泡棉的弹性和手感的前提下，进一步增加所述聚氨酯泡棉和所述汽车配件的表皮之间的粘结力度。
优选的，所述A组分和所述B组分的投料质量比为1:0.55～0.65；
进一步优选的，所述的异氰酸酯为改性MDI，从而使制备出的聚氨酯泡棉具有更好的弹性，进而保证其外观和手感；
更进一步优选的，所述改性MDI包括但不限于亨斯迈公司的Sup 2412、东曹的C1333、和万华的W 8019中的一种或多种。
优选的，所述以甘油为起始剂、数均分子量为5000～6000的聚醚的聚合单体为质量比为70～100:0～30的环氧丙烷和环氧乙烷，以环氧乙烷封端；所述以丙二醇为起始剂、数均分子量为4000～5000的聚醚的聚合单体为环氧乙烷，以环氧乙烷封端。
优选的，所述的表面活性剂包括但不限于美国迈图公司的L 580、L 3636、L 3639，美国道康宁的DC 2525、DC 6080，以及德国赢创公司的B 8715LF2、B 8724LF2、B 8727LF2、B8734LF2、B 8738LF2中的一种或多种，用于软质聚氨酯泡沫。
优选的，所述的催化剂包括N,N,N'-三甲基-2-羟乙基-二氨基乙醚、N,N,N',N'-四甲基二丙烯三胺、N,N-二甲基-N',N'-二(2-羟丙基)-1,3-丙二胺、N,N-二甲基乙醇胺中的一种或多种。
本发明使用所述以甘油为起始剂的数均分子量为5000～6000的聚醚、所述以丙二醇为起始剂的数均分子量为4000～5000的聚醚与所述聚酯多元醇，配合所述表面活性剂以及所述催化剂等组成A组分，从而保证所述聚氨酯泡棉的生产效率。同时，A组分和B组分混合后制备出的聚氨酯泡棉也能具备良好的性能。
另外，本发明中的原料均可市购获得，各原料只需满足本专利所要求的指标，均可解决本发明的技术问题。例如，以甘油为起始剂的数均分子量为5000～6000的聚醚和以丙二醇为起始剂的数均分子量为4000～5000的聚醚均可从市场上几家主流的聚醚生产厂家购得；聚酯多元醇可从斯泰潘、康塑德、旭川等聚酯生产厂家购得。
本发明第二方面提供一种所述聚氨酯泡棉的制备方法，将所述A组分和所述B组分混合后，注入模具中进行发泡制得所述聚氨酯泡棉。能够在保障生产效率的同时，制得的所述聚氨酯泡棉外观状态、泡孔结构和手感均良好，且与汽车配件的表皮具有良好粘结力。
本发明第三方面提供一种所述聚氨酯泡棉在汽车配件中的应用，所述汽车配件包括汽车隔音、减震、阻尼、填充等功能性配件。
优选的，所述汽车配件包括表皮和聚氨酯泡棉，所述汽车配件的制备方法如下：
在模具的底部铺上所述表皮，并将所述A组分和所述B组分混合后注入所述模具中，于所述表皮上进行发泡制得所述聚氨酯泡棉。
本发明与现有技术相比具有如下优势：
本发明在不改变生产设备和工艺的条件下，通过对配方组分的调整，增加聚氨酯泡棉与汽车配件的表皮之间的粘结力，聚氨酯泡棉的反应性、外观和手感不受影响。同时，保证了汽车配件的正常生产和性能，提高生产效率，降低不良率，增强客户的满意度。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步描述。但本发明并不限于以下实施例。实施例中采用的实施条件可以根据具体使用的不同要求做进一步调整，未注明的实施条件为本行业中的常规条件。本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
聚氨酯泡棉具有弹性，一般可用在汽车隔音、减震、阻尼、填充等功能性配件中。但是，如果聚氨酯泡棉和所述配件粘结性较差则会影响其性能，如，当聚氨酯泡棉与隔音垫的表皮粘结强度较低时，两者容易出现分层，便会影响隔音垫的隔音效果。
由于在所述A组分中添加有不同比例的聚酯多元醇，制得的聚氨酯泡棉与汽车配件的表皮之间的粘结性增强，但添加过多聚酯多元醇会使聚氨酯泡棉的手感变硬，从而会导致汽车配件的性能下降。因此，需要调节所述A组分中聚酯多元醇的占比，在保证所述聚氨酯泡棉的手感的前提下，提升所述聚氨酯泡棉与所述汽车配件的表皮之间的粘结力。
根据本发明，所述A组分中所述聚酯多元醇的添加量占所述A组分的总质量的1％～6％，例如可以为1％、2％、3％、4％、5％、6％。
根据本发明，为了保证聚氨酯泡棉的性能，所述组分A中的所述以甘油为起始剂、数均分子量为5000～6000的聚醚的添加量随所述聚酯多元醇的增加而相对应地减少，从而获得A组分最佳的复配，例如所述以甘油为起始剂、数均分子量为5000～6000的聚醚和所述聚酯多元醇的添加总量占所述A组分的总质量的91.5％。
本发明在不改变生产设备和工艺的条件下，将A组分和B组分混合，经发泡制得所述聚氨酯泡棉。
根据本发明，所述A组分和所述B组分的投料质量比为1:0.55～0.65。
根据本发明，以下实施例和对比例中所述A组分所涉及的原料：
(1)以甘油为起始剂，1,2-环氧丙烷为聚合单体，环氧乙烷封端的数均分子量为6000的聚环氧丙烷/环氧乙烷聚醚多元醇；
(2)以丙二醇为起始剂，环氧乙烷为聚合单体，环氧乙烷封端的数均分子量为4400的聚环氧乙烷聚醚多元醇；
(3)由邻苯二甲酸酐与二甘醇缩聚所得的聚酯多元醇；
(4)用于软质聚氨酯泡沫的表面活性剂B 8734LF2；
(5)催化剂N,N,N',N'-四甲基二丙烯三胺；
(6)水。
根据本发明，所述B组分为选自亨斯迈公司的Sup 2412、东曹的C 1333和万华的W8019中的一种或多种改性MDI。
本发明具体实施例以及对比例中，所使用的原料均可市购获得，各原料只需满足本专利所要求的指标，均可解决本发明的技术问题。例如，以甘油为起始剂的数均分子量为5000～6000的聚醚和以丙二醇为起始剂的数均分子量为4000～5000的聚醚均可从市场上几家主流的聚醚生产厂家购得；由邻苯二甲酸酐与二甘醇缩聚所得的聚酯多元醇可从斯泰潘、康塑德、旭川等聚酯生产厂家购得。
以组分(1)为以甘油为起始剂，1,2-环氧丙烷为聚合单体，环氧乙烷封端的数均分子量为6000的聚环氧丙烷/环氧乙烷聚醚多元醇；组分(2)为以丙二醇为起始剂，环氧乙烷为聚合单体，环氧乙烷封端的数均分子量为4400的聚环氧乙烷聚醚多元醇；组分(3)为由邻苯二甲酸酐与二甘醇缩聚所得的聚酯多元醇；组分(4)为表面活性剂B 8734LF2；组分(5)为催化剂N,N,N',N'-四甲基二丙烯三胺；组分(6)为水作为原料。按表1的配方比例(重量份)分别配制成A组分，并且按照A组分的重量100份、B组分的重量60份(改性MDI)进行配比以制备聚氨酯泡棉。
以隔音垫为例，在模具底部铺上隔音垫的表皮，将表1所示实施例以及对比例中的各配方混合加入模具中，制成20mm厚度平板样件，填充密度60公斤/立方米，观察熟化后聚氨酯泡棉外观状态、泡孔结构和手感。测试所述聚氨酯泡棉和所述隔音垫的表皮之间的剥离强度。其中，剥离强度以GB/T 2792-2014国标进行测试，测试结果为5个样本的平均值。
实施例1～6和对比例1中聚氨酯泡棉的组分复配、外观状态以及聚氨酯泡棉与隔音垫的表皮的剥离强度见表1。
表1
从表1可见，由于对比例1中未加入聚酯多元醇，虽然其制得的聚氨酯泡棉外观良好、泡孔均匀细腻、有弹性，但是聚氨酯泡棉和隔音垫的表皮之间的剥离强度较差，行业要求聚氨酯泡棉和隔音垫的表皮之间的的剥离强度不小于1.0N/cm，该复配所制备出的聚氨酯泡棉处于下限水平，由此生产出的隔音垫不良率较高。
实施例1～4中加入了聚酯多元醇，从而制得的聚氨酯泡棉的外观良好、泡孔均匀细腻，且聚氨酯泡棉弹性好，同时，聚氨酯泡棉和隔音垫的表皮之间的剥离强度也随着聚酯多元醇添加量的增加依次提高。然而，实施例5、6中加入了更大量的聚酯多元醇，虽然制得的聚氨酯泡棉外观良好、泡孔均匀细腻，但其弹性受A组分中较多的聚酯多元醇的影响而变差，聚氨酯泡棉的手感变硬，且剥离强度也没有随着聚酯多元醇用量的增加而继续升高。
由此可见，向A组分中加入聚酯多元醇可以提高聚氨酯泡棉与隔音垫的表皮之间的粘结力，但聚酯多元醇的添加量过多会影响聚氨酯泡棉的弹性和硬度，从而影响隔音垫的隔音效果，聚氨酯泡棉与隔音垫的表皮之间的粘结力也呈下降趋势。其中，实施例4的效果最好，在不改变生产设备和工艺的条件下，聚氨酯泡棉与隔音垫的表皮之间的粘结力最强，聚氨酯泡棉外观良好、泡孔均匀细腻，从而在保证隔音垫零件正常生产和性能的同时获得更好的聚氨酯泡棉与隔音垫的表皮之间的粘结力，提高生产效率，降低不良率，增强客户的满意度。
需要说明的是，以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (11)
1.一种聚氨酯泡棉，由A组分和B组分经发泡工艺制得，其中，所述B组分包括异氰酸酯，其特征在于，按所述A组分的总质量为100%计，所述A组分包括如下原料：
以甘油为起始剂、数均分子量为5000~6000的聚醚 80%~90.5%；
聚酯多元醇 1%~6%；
以丙二醇为起始剂、数均分子量为4000~5000的聚醚 1%~5%；
表面活性剂 0.5%~1.5%；
催化剂 1%~2%；
水 2%~6%；
其中，所述聚酯多元醇为邻苯二甲酸酐与二甘醇缩聚反应的产物。
2.根据权利要求1所述的聚氨酯泡棉，其特征在于，所述聚酯多元醇的数均分子量为300~400。
3.根据权利要求1所述的聚氨酯泡棉，其特征在于，所述聚酯多元醇的添加量占所述A组分的总质量的2%~5%。
4.根据权利要求1所述的聚氨酯泡棉，其特征在于，所述A组分和所述B组分的投料质量比为1:0.55~0.65。
5.根据权利要求1所述的聚氨酯泡棉，其特征在于，所述异氰酸酯为改性MDI。
6.根据权利要求1所述的聚氨酯泡棉，其特征在于，所述以甘油为起始剂、数均分子量为5000~6000的聚醚的聚合单体为质量比为70~100:0~30的环氧丙烷和环氧乙烷，以环氧乙烷封端；以丙二醇为起始剂、数均分子量为4000~5000的聚醚的聚合单体为环氧乙烷，以环氧乙烷封端。
7.根据权利要求1所述的聚氨酯泡棉，其特征在于，所述的表面活性剂包括L 580、L3636、L 3639、DC 2525、DC 6080、B 8715LF2、B 8724LF2、B 8727LF2、B 8734LF2、B 8738LF2中的一种或多种。
8.根据权利要求1所述的聚氨酯泡棉，其特征在于，所述的催化剂包括N,N,N'-三甲基-2-羟乙基-二氨基乙醚、N,N,N',N'-四甲基二丙烯三胺、N,N-二甲基-N',N'-二（2-羟丙基）-1,3-丙二胺、N,N-二甲基乙醇胺中的一种或多种。
9.根据权利要求1至8任一聚氨酯泡棉的制备方法，其特征在于，将所述A组分和所述B组分混合后，注入模具中进行发泡制得所述聚氨酯泡棉。
10.根据权利要求1至8任一聚氨酯泡棉在汽车配件中的应用，其特征在于，所述汽车配件包括汽车隔音配件、减震配件、阻尼配件或填充配件。
11.根据权利要求10所述的聚氨酯泡棉在汽车配件中的应用，其特征在于，所述汽车配件包括表皮和聚氨酯泡棉，所述汽车配件的制备方法如下：
在模具的底部铺上所述表皮，并将所述A组分和所述B组分混合后注入所述模具中，于所述表皮上进行发泡制得所述聚氨酯泡棉。
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