CN114957599B - 一种环保汽车脚垫材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种环保汽车脚垫材料，包括A组分与B组分；按重量份，A组分原料包括：多亚甲基多苯基异氰酸酯100，碳化二亚胺改性二苯基甲烷二异氰酸酯10‑30，二苯基甲烷二异氰酸酯5‑15；B组分原料包括：聚醚多元醇I20‑40，聚醚多元醇II15‑35，聚醚多元醇III10‑20，微晶纤维素1‑5，碳化硅晶须40‑60，扩链剂1‑5，交联剂1‑2，表面活性剂1‑3，泡沫稳定剂1‑2，催化剂1‑2；聚醚多元醇I，官能度为2，羟值为30‑35mgKOH/g；聚醚多元醇II，官能度为3，羟值为200‑240mgKOH/g；聚醚多元醇III，官能度为3，羟值为300‑350mgKOH/g。

Description

一种环保汽车脚垫材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及汽车脚垫技术领域，尤其涉及一种环保汽车脚垫材料及其制备方法。
背景技术
随着经济建设的发展，人们的生活水平的提高，汽车已经成为一种不可替代的交通工具，人们在汽车内度过的时间也越来越长，对于汽车内饰的美观性及乘坐的舒适性要求也越来越高，在汽车内铺设脚垫已是必备配饰，其具有美化整部汽车内部结构及增加乘坐舒适性的效果。
汽车脚垫作为汽车内饰部件之一，具有集吸水、吸尘、去污、隔音等功能。好的脚垫可以阻止底盘噪音和轮胎噪音，提高驾驶舒适性。目前市场汽车脚垫通常用的材料为：化纤、塑料及橡胶，其中化纤脚垫有良好的耐蛀、耐腐蚀性能，但是其价格高昂，而塑料脚垫的价格便宜，但是其缺点也同样明显：味道重，会滑动，冬天容易变硬，橡胶脚垫在温度变化比较大的情况下不那么容易变形，但是味道较重。
目前聚氨酯材料凭借其优越的性能，其生产和应用范围正在迅速扩大和推广，已在国民经济的各个领域中发挥着越来越大的作用。近年来，许多汽车生产及配件厂家对脚垫的舒适性尤其外观有了更高的要求，聚氨酯型汽车脚垫性能可以比橡胶型做得更好，而其成本比相同性能橡胶更低，同时聚氨酯型工艺简单，既可高温硫化又可以常温硫化，甚至在运输过程中即可完成硫化过程，大大缩短生产周期，提高生产效率。聚氨酯型组合料还有一个特点就是可以随意调节颜色，能够满足客户个性化的需求，因此目前市场潜力巨大。
但目前聚氨酯用作汽车脚垫材料时，其耐磨性欠佳，保温效果差，而且耐永久压缩变形差，导致使用寿命受限，成为目前制约其发展的技术问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种环保汽车脚垫材料及其制备方法。
一种环保汽车脚垫材料，包括A组分与B组分；
按重量份，
A组分原料包括：多亚甲基多苯基异氰酸酯100份，碳化二亚胺改性二苯基甲烷二异氰酸酯10-30份，二苯基甲烷二异氰酸酯5-15份；
B组分原料包括：聚醚多元醇I 20-40份，聚醚多元醇II 15-35份，聚醚多元醇III10-20份，微晶纤维素1-5份，碳化硅晶须40-60份，扩链剂1-5份，交联剂1-2份，表面活性剂1-3份，泡沫稳定剂1-2份，催化剂1-2份，水5-10份；
聚醚多元醇I，官能度为2，羟值为30-35mg KOH/g；
聚醚多元醇II，官能度为3，羟值为200-240mg KOH/g；
聚醚多元醇III，官能度为3，羟值为300-350mg KOH/g。
优选地，催化剂为叔胺类催化剂或有机锡类催化剂。
优选地，扩链剂为乙二醇、丙二醇、1,4-丁二醇、一缩二丙二醇中至少一种。
优选地，交联剂为甘油、二乙醇胺、三乙醇胺、三羟甲基丙烷中至少一种。
优选地，表面活性剂为脂肪醇硫酸盐类表面活性剂、脂肪酸盐类表面活性剂、烷基苯磺酸表面活性剂中至少一种。
更优选地，表面活性剂为烷基苯磺酸表面活性剂，优选为十二烷基硫酸钠。
优选地，泡沫稳定剂为有机硅泡沫稳定剂。
上述环保汽车脚垫材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将微晶纤维素溶胀于氢氧化钠溶液中得到预处理微晶纤维素；将水加入至碳化硅晶须中搅拌均匀，再加入至流化床中，采用预处理微晶纤维素包裹，得到预混料α；
(2)将预混料α与剩余B组分原料混合均匀得到预混料γ；
(3)向预混料γ中加入A组分原料混合均匀，开动微细气泡发生器产生100-200μm的微细气泡，加入模具中定型得到环保汽车脚垫材料。
优选地，步骤(3)中，向预混料γ中加入A组分原料，80-90℃混合均匀。
本发明的技术效果如下所示：
(1)本发明采用多亚甲基多苯基异氰酸酯、碳化二亚胺改性二苯基甲烷二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯复配为主料，配合聚醚多元醇I、聚醚多元醇II、聚醚多元醇III制备的脚垫，不仅兼具塑料、橡胶材料的优点，而且没有三废产生，可做到清洁化生产，同时脚垫力学性能好，耐永久压缩变形，使用寿命长。
(2)本发明为水基发泡剂，不破坏大气臭氧层，不仅更为安全环保，而且泡沫均匀，形成大量闭孔泡沫，保温效果好，同时可有效降低产品密度，并且具有良好的柔性应变特性，用作汽车脚垫，可大面积柔顺贴合在汽车内，使用舒适度佳。
(3)通过采用微晶纤维素对负载有水的碳化硅晶须包裹，当A物料与B物料在80-90℃混合时，内部负载有水的碳化硅晶须的水分缓慢溢出，与A组分反应形成的气体，配合微细气泡发生器作用，在体系中形成100-200μm的微细气泡，不仅可准确控制发泡速率，同时产生的气泡均匀，均一度极高，而碳化硅晶须则分散在体系中形成三维网络结构，不仅力学性能好，同时耐磨性能极佳。
本发明所采用的原料环保，没有三废产生，完全做到清洁化生产，并且制造汽车脚垫材料在兼具PVC、橡胶材料的优点的同时，摒除了其缺点，成本低，无异味，完全达到汽车内饰材料标准。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。
实施例1
一种环保汽车脚垫材料，包括A组分与B组分；
A组分原料包括：多亚甲基多苯基异氰酸酯100kg，碳化二亚胺改性二苯基甲烷二异氰酸酯10kg，二苯基甲烷二异氰酸酯5kg；
B组分原料包括：聚醚多元醇I 20kg，聚醚多元醇II 15kg，聚醚多元醇III 10kg，微晶纤维素1kg，碳化硅晶须40kg，乙二醇1kg，甘油1kg，十二脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵1kg，聚硅氧烷-聚醚稳泡剂1kg，二月桂酸二丁基锡1kg，水5kg；
聚醚多元醇I，官能度为2，羟值为30mg KOH/g；
聚醚多元醇II，官能度为3，羟值为200mg KOH/g；
聚醚多元醇III，官能度为3，羟值为300mg KOH/g。
上述环保汽车脚垫材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将微晶纤维素溶胀于氢氧化钠溶液中得到预处理微晶纤维素；将水加入至碳化硅晶须中搅拌均匀，再加入至流化床中，采用预处理微晶纤维素包裹，得到预混料α；
(2)将预混料α与剩余B组分原料混合均匀得到预混料γ；
(3)向预混料γ中加入A组分原料，80℃混合均匀，开动微细气泡发生器产生100-200μm的微细气泡，加入模具中定型得到环保汽车脚垫材料。
实施例2
一种环保汽车脚垫材料，包括A组分与B组分；
A组分原料包括：多亚甲基多苯基异氰酸酯100kg，碳化二亚胺改性二苯基甲烷二异氰酸酯30kg，二苯基甲烷二异氰酸酯15kg；
B组分原料包括：聚醚多元醇I 40kg，聚醚多元醇II 35kg，聚醚多元醇III 20kg，微晶纤维素5kg，碳化硅晶须60kg，丙二醇5kg，二乙醇胺2kg，脂肪酸甲酯磺酸盐3kg，聚硅氧烷-聚醚稳泡剂2kg，N-甲基吗啉2kg，水10kg；
聚醚多元醇I，官能度为2，羟值为35mg KOH/g；
聚醚多元醇II，官能度为3，羟值为240mg KOH/g；
聚醚多元醇III，官能度为3，羟值为350mg KOH/g。
上述环保汽车脚垫材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将微晶纤维素溶胀于氢氧化钠溶液中得到预处理微晶纤维素；将水加入至碳化硅晶须中搅拌均匀，再加入至流化床中，采用预处理微晶纤维素包裹，得到预混料α；
(2)将预混料α与剩余B组分原料混合均匀得到预混料γ；
(3)向预混料γ中加入A组分原料，90℃混合均匀，开动微细气泡发生器产生100-200μm的微细气泡，加入模具中定型得到环保汽车脚垫材料。
实施例3
一种环保汽车脚垫材料，包括A组分与B组分；
A组分原料包括：多亚甲基多苯基异氰酸酯100kg，碳化二亚胺改性二苯基甲烷二异氰酸酯15kg，二苯基甲烷二异氰酸酯12kg；
B组分原料包括：聚醚多元醇I 25kg，聚醚多元醇II 30kg，聚醚多元醇III 12kg，微晶纤维素4kg，碳化硅晶须45kg，1,4-丁二醇4kg，三乙醇胺1.3kg，脂肪醇硫酸铵2.5kg，聚硅氧烷-聚醚稳泡剂1.3kg，双-(2-二甲氨基乙基)醚1.2kg，水8kg；
聚醚多元醇I，官能度为2，羟值为34mg KOH/g；
聚醚多元醇II，官能度为3，羟值为210mg KOH/g；
聚醚多元醇III，官能度为3，羟值为345mg KOH/g。
上述环保汽车脚垫材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将微晶纤维素溶胀于氢氧化钠溶液中得到预处理微晶纤维素；将水加入至碳化硅晶须中搅拌均匀，再加入至流化床中，采用预处理微晶纤维素包裹，得到预混料α；
(2)将预混料α与剩余B组分原料混合均匀得到预混料γ；
(3)向预混料γ中加入A组分原料，82℃混合均匀，开动微细气泡发生器产生100-200μm的微细气泡，加入模具中定型得到环保汽车脚垫材料。
实施例4
一种环保汽车脚垫材料，包括A组分与B组分；
A组分原料包括：多亚甲基多苯基异氰酸酯100kg，碳化二亚胺改性二苯基甲烷二异氰酸酯25kg，二苯基甲烷二异氰酸酯8kg；
B组分原料包括：聚醚多元醇I 35kg，聚醚多元醇II 20kg，聚醚多元醇III 18kg，微晶纤维素2kg，碳化硅晶须55kg，一缩二丙二醇2kg，甘油0.7kg，三乙醇胺1kg，乙氧基化脂肪酸甲酯1.5kg，聚硅氧烷-聚醚稳泡剂1.7kg，五甲基二亚丙基二胺1.8kg，水6kg；
聚醚多元醇I，官能度为2，羟值为32mg KOH/g；
聚醚多元醇II，官能度为3，羟值为230mg KOH/g；
聚醚多元醇III，官能度为3，羟值为315mg KOH/g。
上述环保汽车脚垫材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将微晶纤维素溶胀于氢氧化钠溶液中得到预处理微晶纤维素；将水加入至碳化硅晶须中搅拌均匀，再加入至流化床中，采用预处理微晶纤维素包裹，得到预混料α；
(2)将预混料α与剩余B组分原料混合均匀得到预混料γ；
(3)向预混料γ中加入A组分原料，88℃混合均匀，开动微细气泡发生器产生100-200μm的微细气泡，加入模具中定型得到环保汽车脚垫材料。
实施例5
一种环保汽车脚垫材料，包括A组分与B组分；
A组分原料包括：多亚甲基多苯基异氰酸酯100kg，碳化二亚胺改性二苯基甲烷二异氰酸酯20kg，二苯基甲烷二异氰酸酯10kg；
B组分原料包括：聚醚多元醇I 30kg，聚醚多元醇II 25kg，聚醚多元醇III 15kg，微晶纤维素3kg，碳化硅晶须50kg，1,4-丁二醇1kg，一缩二丙二醇2kg，三羟甲基丙烷1.5kg，十二烷基硫酸钠2kg，聚硅氧烷-聚醚稳泡剂1.5kg，双(二甲胺基乙基)醚0.5kg，三亚乙基二胺1kg，水7kg；
聚醚多元醇I，官能度为2，羟值为33mg KOH/g；
聚醚多元醇II，官能度为3，羟值为220mg KOH/g；
聚醚多元醇III，官能度为3，羟值为333mg KOH/g。
上述环保汽车脚垫材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将微晶纤维素溶胀于氢氧化钠溶液中得到预处理微晶纤维素；将水加入至碳化硅晶须中搅拌均匀，再加入至流化床中，采用预处理微晶纤维素包裹，得到预混料α；
(2)将预混料α与剩余B组分原料混合均匀得到预混料γ；
(3)向预混料γ中加入A组分原料，85℃混合均匀，开动微细气泡发生器产生100-200μm的微细气泡，加入模具中定型得到环保汽车脚垫材料。
对比例1
一种环保汽车脚垫材料，包括A组分与B组分；
A组分原料包括：多亚甲基多苯基异氰酸酯100kg，碳化二亚胺改性二苯基甲烷二异氰酸酯20kg，二苯基甲烷二异氰酸酯10kg；
B组分原料包括：聚醚多元醇I 30kg，聚醚多元醇II 25kg，聚醚多元醇III 15kg，微晶纤维素3kg，碳化硅晶须50kg，1,4-丁二醇1kg，一缩二丙二醇2kg，三羟甲基丙烷1.5kg，十二烷基硫酸钠2kg，聚硅氧烷-聚醚稳泡剂1.5kg，双(二甲胺基乙基)醚0.5kg，三亚乙基二胺1kg，水7kg；
聚醚多元醇I，官能度为2，羟值为33mg KOH/g；
聚醚多元醇II，官能度为3，羟值为220mg KOH/g；
聚醚多元醇III，官能度为3，羟值为333mg KOH/g。
上述环保汽车脚垫材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将B组分原料混合均匀得到预混料γ；
(2)向预混料γ中加入A组分原料，85℃混合均匀，开动微细气泡发生器产生100-200μm的微细气泡，加入模具中定型得到环保汽车脚垫材料。
对比例2
一种环保汽车脚垫材料，包括A组分与B组分；
A组分原料包括：多亚甲基多苯基异氰酸酯100kg，碳化二亚胺改性二苯基甲烷二异氰酸酯20kg，二苯基甲烷二异氰酸酯10kg；
B组分原料包括：聚醚多元醇I 30kg，聚醚多元醇II 25kg，聚醚多元醇III 15kg，微晶纤维素3kg，碳化硅晶须50kg，1,4-丁二醇1kg，一缩二丙二醇2kg，三羟甲基丙烷1.5kg，十二烷基硫酸钠2kg，聚硅氧烷-聚醚稳泡剂1.5kg，双(二甲胺基乙基)醚0.5kg，三亚乙基二胺1kg，水7kg；
聚醚多元醇I，官能度为2，羟值为33mg KOH/g；
聚醚多元醇II，官能度为3，羟值为220mg KOH/g；
聚醚多元醇III，官能度为3，羟值为333mg KOH/g。
上述环保汽车脚垫材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将微晶纤维素溶胀于氢氧化钠溶液中得到预处理微晶纤维素；将水加入至碳化硅晶须中搅拌均匀，再加入至流化床中，采用预处理微晶纤维素包裹，得到预混料α；
(2)将预混料α与剩余B组分原料混合均匀得到预混料γ；
(3)向预混料γ中加入A组分原料，85℃混合均匀，加入模具中定型得到环保汽车脚垫材料。
将实施例5和对比例1-2所得环保汽车脚垫材料进行对比性能测试，具体如下：
1、机械性能测试
实施例5 对比例1 对比例2 检测标准
密度，g/cm3 0.65 0.77 0.73 /
邵A硬度 54 63 58 GB/T 531-2008
拉断强度，Mpa 6.0 4.3 5.2 GB/T 10654-2001
拉断伸长率，％ 845 573 659 GB/T 10654-2001
压缩永久变形，％ 21 34 30 GB/T 10653-2001
2、耐磨、回弹和导热系数测试
2.1DIN磨耗测试：按GB/T9867-2008测试邵坡尔(DIN)磨耗。利用电子比重天平，先测出标准式样在空气中的质量M1，再测出式样密度ρ，然后将试样置于DIN磨耗测试仪上进行磨耗测试，将实验后试样至于电子比重天平上测重M2。
2.2利用模压的标准回弹试样在回弹测试仪上进行测试。
2.3选择某品牌汽车，汽车驾驶位地面选择一点，将分贝仪固定在该位置，关闭车门，启动发动机，使发动机转速为3000rpm，读取分贝仪数值为A1；然后在汽车驾驶位铺设各组脚垫试样，在脚垫上选择上述相同位置，将分贝仪固定在该位置，关闭车门，启动发动机，使发动机转速为3000rpm，读取分贝仪数值为An，A1与An的差值即为隔音分贝差。
实施例5 对比例1 对比例2
DIN相对磨耗体积，mm3 22 30 27
冲击回弹，％ 54 42 50
隔音分贝差，dB 11 6 8
导热系数，mW/(m·K) 16.3 19.2 18.5
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种环保汽车脚垫材料，其特征在于，包括A组分与B组分；
按重量份，
A组分原料包括：多亚甲基多苯基异氰酸酯100份，碳化二亚胺改性二苯基甲烷二异氰酸酯10-30份，二苯基甲烷二异氰酸酯5-15份；
B组分原料包括：聚醚多元醇I 20-40份，聚醚多元醇II 15-35份，聚醚多元醇III 10-20份，微晶纤维素1-5份，碳化硅晶须40-60份，扩链剂1-5份，交联剂1-2份，表面活性剂1-3份，泡沫稳定剂1-2份，催化剂1-2份，水5-10份；
聚醚多元醇I，官能度为2，羟值为30-35mg KOH/g；
聚醚多元醇II，官能度为3，羟值为200-240mg KOH/g；
聚醚多元醇III，官能度为3，羟值为300-350mg KOH/g；
所述环保汽车脚垫材料，是由以下方法制备得到的：
（1）将微晶纤维素溶胀于氢氧化钠溶液中得到预处理微晶纤维素；将水加入至碳化硅晶须中搅拌均匀，再加入至流化床中，采用预处理微晶纤维素包裹，得到预混料α；
（2）将预混料α与剩余B组分原料混合均匀得到预混料γ；
（3）向预混料γ中加入A组分原料混合均匀，开动微细气泡发生器产生100-200μm的微细气泡，加入模具中定型得到环保汽车脚垫材料。
2.根据权利要求1所述环保汽车脚垫材料，其特征在于，催化剂为叔胺类催化剂或有机锡类催化剂。
3.根据权利要求1所述环保汽车脚垫材料，其特征在于，扩链剂为乙二醇、丙二醇、1,4-丁二醇、一缩二丙二醇中至少一种。
4.根据权利要求1所述环保汽车脚垫材料，其特征在于，交联剂为甘油、二乙醇胺、三乙醇胺、三羟甲基丙烷中至少一种。
5.根据权利要求1所述环保汽车脚垫材料，其特征在于，表面活性剂为脂肪醇硫酸盐类表面活性剂、脂肪酸盐类表面活性剂、烷基苯磺酸表面活性剂中至少一种。
6.根据权利要求1所述环保汽车脚垫材料，其特征在于，表面活性剂为烷基苯磺酸表面活性剂。
7.根据权利要求1所述环保汽车脚垫材料，其特征在于，泡沫稳定剂为有机硅泡沫稳定剂。
8.一种如权利要求1-7任一项所述环保汽车脚垫材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）将微晶纤维素溶胀于氢氧化钠溶液中得到预处理微晶纤维素；将水加入至碳化硅晶须中搅拌均匀，再加入至流化床中，采用预处理微晶纤维素包裹，得到预混料α；
（2）将预混料α与剩余B组分原料混合均匀得到预混料γ；
（3）向预混料γ中加入A组分原料混合均匀，开动微细气泡发生器产生100-200μm的微细气泡，加入模具中定型得到环保汽车脚垫材料。
9.根据权利要求8所述环保汽车脚垫材料的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，向预混料γ中加入A组分原料，80-90℃混合均匀。
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