CN115703874A - 耐高温型聚氨酯板材发泡材料及其制备方法与用途 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种耐高温型聚氨酯板材发泡材料及其制备方法与用途，主要解决现有技术中聚氨酯泡沫在高温下易变形、不耐高温的问题，本发明通过采用一种耐高温型聚氨酯板材发泡材料，由组分A和组分B组成，组分A与组分B的重量份数比为100：100～150，其中，组分A以重量份数计包括：聚醚多元醇Ⅰ1～30份，聚醚多元醇Ⅱ55～90份，交联剂3～10份，催化剂0.5～1份，泡沫稳定剂0.5～2份，水1.5～2.5份；组分B为异氰酸酯；聚醚多元醇Ⅰ的平均分子量为3000～8000，官能度为2～4；聚醚多元醇Ⅱ的平均分子量为200～900，官能度为3～8；交联剂为氨基酸类化合物的技术方案较好地解决了上述问题，可用于汽车衣帽架板的工业应用中。
Description
技术领域
本发明属于聚氨酯领域，特别涉及一种耐高温型聚氨酯板材发泡材料及其制备方法与用途。
背景技术
聚氨酯泡沫材料在汽车工业中的应用越来越广泛，已经成为汽车上用量最大的塑料品种之一，当前汽车用聚氨酯泡沫材料正在朝着轻量化、安全环保、舒适的方向发展。其中，汽车衣帽架板用来遮盖、隔离后备箱仓，需具备较高的承载性和良好的耐高温性；目前在汽车内饰件材料领域，汽车衣帽架板多采用PP吹塑成型、瓦楞蜂窝纸喷涂成型等材料和生产工艺进行复合制作；但上述工艺制作的汽车衣帽架板存在较多的不足点，如总质量大、承载性有限、高温容易变形、吸音降噪效果差等。随着市场和消费者对汽车产品材料的要求越来越高，现有的复合材料和工艺已不能满足主机厂对上述汽车衣帽架板在轻量化、高承载性、耐高温性方面的需求，因此采用PU复合板制备的汽车衣帽架板因其质轻、耐高温、高透气、吸音好等优异特点，逐渐走入大众的视野。
现有技术中以聚氨酯泡沫材料制备而成的汽车内饰部件常年受到按压和太阳的光照，尤其是夏日的高温，汽车衣帽架板很容易发生一定程度的弯曲变形；而且在PU复合板制备汽车衣帽架板的工艺中，为满足汽车轻量化需求，也为了体现成本优势，PU聚氨酯泡沫的密度通常控制在50～70kg/m3之间，但这样又会导致复合板材骨架偏软、承载性不足，在工艺条件为220～230℃温度下软化时，易出现明显的卷曲变形，无法进行后续的复合生产；可见，聚氨酯泡沫板材的热稳定性还存在较大的提升空间，开发出一种耐高温、在高温下尺寸稳定性好、不易变形的聚氨酯泡沫具有重要的现实意义。
中国专利CN112574382A公开了一种耐高温耐老化聚氨酯材料及其制备方法，由组分A和组分B反应制备得到，组分A与组分B的重量份数为100:40～80份，其中组分A以重量份数计包括聚醚多元醇Ⅰ1～30份，聚醚多元醇Ⅱ50～90份，聚合物多元醇0～20份，交联剂1～5份，催化剂0.5～1份，泡沫稳定剂0.5～2份，水1.5～2.5份，抗氧剂0.1～2份；组分B以重量份数计包括异氰酸酯10～30份，改性异氰酸酯70～90份；提供了一种耐老化、耐高温的聚氨酯车用材料，但其得到的聚氨酯泡沫为软质泡沫，拉伸强度和压缩强度等承载性能差，无法用于汽车衣帽架板等需要硬质板材的地方，也未提及在高温下是否容易发生尺寸变形的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题之一是现有技术中聚氨酯泡沫在高温下易变形、不耐高温的问题，提供一种耐高温型聚氨酯板材发泡材料，该发泡材料具有在高温下尺寸稳定性好、耐高温的优点。
本发明所要解决的技术问题之二是提供一种与解决技术问题之一相对应的耐高温型聚氨酯板材发泡材料的制备方法。
本发明所要解决的技术问题之三是提供一种与解决技术问题之一相对应的耐高温型聚氨酯板材发泡材料的应用。
为解决上述技术问题之一，本发明提供的技术方案如下：一种耐高温型聚氨酯板材发泡材料，由组分A和组分B组成，组分A与组分B的重量份数比为100：100～150，其中，组分A以重量份数计包括：聚醚多元醇Ⅰ1～30份，聚醚多元醇Ⅱ55～90份，交联剂3～10份，催化剂0.5～1份，泡沫稳定剂0.5～2份，水1.5～2.5份；组分B为异氰酸酯；其中，所述的聚醚多元醇Ⅰ的平均分子量为3000～8000，官能度为2～4；所述的聚醚多元醇Ⅱ的平均分子量为200～900，官能度为3～8；所述的交联剂为氨基酸类化合物；所述的催化剂选自低雾化型催化剂、延迟型催化剂或无挥发型催化剂中的至少一种；所述的泡沫稳定剂为聚硅氧烷-氧化烯烃嵌段共聚物中的至少一种。
上述技术方案中，优选地，所述的氨基酸类化合物选自丝氨酸、苯丙氨酸、天冬氨酸、精氨酸、谷氨酸或天冬酰氨中的至少一种。
上述技术方案中，优选地，所述的聚醚多元醇Ⅰ选自CHE-828、CHE-330N、CHE-5602、N-240或N-430中的至少一种；所述的聚醚多元醇Ⅱ选自N-403、ZS-4110、N-303、CHE-305或CHE-306中的至少一种。
上述技术方案中，优选地，所述的催化剂选自TEDA、ZF-10、ZR-70、ZF-20、Dabco T、Toyocat-NP、Toyocat-RX5、Dabco DMEA或Toyocat-TRC中的至少一种。
上述技术方案中，优选地，所述的泡沫稳定剂选自L-5340、L-618、B-8715LF2、B-8734LF2、DC198、L-5440、L-580、AK-8805或AK-8815中的至少一种。
上述技术方案中，优选地，所述的异氰酸酯选自PM-200、M20S、44V20或PAPI-135C中的至少一种。
为解决上述技术问题之二，本发明提供的技术方案如下：一种耐高温型聚氨酯板材发泡材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按以下各组分的重量份数准备原料：
组分A与组分B的重量份数比为100：100～150，其中，组分A以重量份数计包括：聚醚多元醇Ⅰ1～30份，聚醚多元醇Ⅱ55～90份，交联剂3～10份，催化剂0.5～1份，泡沫稳定剂0.5～2份，水1.5～2.5份；组分B为异氰酸酯；所述的聚醚多元醇Ⅰ的平均分子量为3000～8000，官能度为2～4；所述的聚醚多元醇Ⅱ的平均分子量为200～900，官能度为3～8；所述的交联剂为氨基酸类化合物；所述的催化剂选自低雾化型催化剂、延迟型催化剂或无挥发型催化剂中的至少一种；所述的泡沫稳定剂为聚硅氧烷-氧化烯烃嵌段共聚物中的至少一种；
(2)制备组分A：
按照步骤(1)中的组分及重量份数，在容器A中依次加入聚醚多元醇Ⅰ、聚醚多元醇Ⅱ、交联剂、催化剂、泡沫稳定剂和水，在20～25℃温度下搅拌均匀，得到混合物料Ⅰ；
(3)制备组分B：
按照步骤(1)中的组分及重量份数，在容器B中加入异氰酸酯，在20～25℃温度下搅拌均匀；
(4)将组分A与组分B按照重量份数比100：100～150，快速混合搅拌均匀后，迅速注入事先准备好的工装模具中，自由起发完毕后，得到耐高温型聚氨酯板材发泡材料。
上述技术方案中，优选地，所述的氨基酸类化合物选自丝氨酸、苯丙氨酸、天冬氨酸、精氨酸、谷氨酸或天冬酰氨中的至少一种。
上述技术方案中，优选地，所述的聚醚多元醇Ⅰ选自CHE-828、CHE-330N、CHE-5602、N-240或N-430中的至少一种；所述的聚醚多元醇Ⅱ选自N-403、ZS-4110、N-303、CHE-305或CHE-306中的至少一种；所述的催化剂选自TEDA、ZF-10、ZR-70、ZF-20、Dabco T、Toyocat-NP、Toyocat-RX5、Dabco DMEA或Toyocat-TRC中的至少一种；所述的泡沫稳定剂选自L-5340、L-618、B-8715LF2、B-8734LF2、DC198、L-5440、L-580、AK-8805或AK-8815中的至少一种；所述的异氰酸酯选自PM-200、M20S、44V20或PAPI-135C中的至少一种。
为解决上述技术问题之三，本发明提供的技术方案如下：将制得的耐高温型聚氨酯板材发泡材料用于汽车衣帽架板的工业应用中。
本发明的耐高温型聚氨酯板材发泡材料中，通过对不同的聚醚多元醇、交联剂、泡沫稳定剂和催化剂进行选择、复配，特别是在反应组分中引入同时含有氨基、羧基的两性物质氨基酸类化合物，提高了制得的聚氨酯板材发泡材料在高温下的尺寸稳定性；在性能测试中，拉伸强度为187～232Kpa，压缩强度为209～265Kpa，满足汽车衣帽架板对聚氨酯板材发泡材料的内控指标要求(承载性能要求：拉伸强度≥150Kpa，压缩强度≥200Kpa)，在100℃温度下的热尺寸稳定性为0.1～0.5％，在保持承载性能的同时还具有了耐高温的优点，取得了好的技术效果。
下面通过实施例对本发明作进一步的阐述，但不仅限于本实施例。
具体实施方式
表1原料清单
【实施例1】
一种耐高温型聚氨酯板材发泡材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按以下重量份数准备原料：
组分A：100份，包括10份CHE-828、80份N-403、6份谷氨酸、0.5份TEDA、1.5份L-618和2份水；
组分B：150份，具体为150份PM-200
(2)制备组分A：
按照步骤(1)中的重量份数，在容器A中依次加入CHE-828、N-403、谷氨酸、TEDA、L-618和水，在20℃温度下搅拌均匀，得到混合物料Ⅰ；
(3)制备组分B：
按照步骤(1)中的重量份数，在容器B中加入PM-200，在20℃温度下搅拌均匀；
(4)将组分A与组分B快速混合搅拌均匀后，迅速注入事先准备好的工装模具中，自由起发完毕后，制得耐高温型聚氨酯板材发泡材料，进行物理性能测试，其性能指标数据见表3所示；
(5)将上述耐高温型聚氨酯板材发泡材料用于制备汽车衣帽架板。
【实施例2～10】
实施例2～10按照实施例1中的各个步骤进行，区别为发泡配方中的反应原料、原料配比不同，具体见表2；制得的耐高温型聚氨酯板材发泡材料的性能指标数据见表3所示。
表2实施例1～10耐高温型聚氨酯板材发泡材料配方中各组分的重量份数
【比较例1】
一种聚氨酯板材发泡材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按以下重量份数准备原料：
组分A：100份，具体为15份CHE-330N、75份ZS-4110、0.8份三乙醇胺、0.3份ZF-10、6.9份AK-8805和2份水；
组分B：150份，具体为150份M20S
(2)制备组分A：
按照步骤(1)中的重量份数，在容器A中依次加入CHE-330N、ZS-4110、三乙醇胺、ZF-10、AK-8805和水，在20℃温度下搅拌均匀，得到混合物料Ⅰ；
(3)制备组分B：
按照步骤(1)中的重量份数，在容器B中加入M20S，在20℃温度下搅拌均匀；
(4)将组分A与组分B快速混合搅拌均匀后，迅速注入事先准备好的工装模具中，自由起发完毕后，制得聚氨酯板材发泡材料，进行物理性能测试，其性能指标数据见表3所示；
(5)将上述聚氨酯板材发泡材料用于制备汽车衣帽架板。
表3实施例1～10及比较例1的聚氨酯板材发泡材料的性能检测数据
由表3的数据结果可以看出：实施例1～10和比较例1相比，物理性能拉伸强度、断裂伸长率和压缩强度的测试数据相近，承载性能相当；在100℃高温条件下放置1h后，比较例1的尺寸变化率为0.7％，尺寸稳定性较差，而实施例1～10中的聚氨酯板材发泡材料的尺寸变化率为0.1～0.5％，尺寸变化率小，具有高温尺寸稳定性好、耐高温的优点。
所以，由本发明提供的耐高温型聚氨酯板材发泡材料在保障承载性能的同时，还具有良好的耐高温性，高温尺寸稳定性好，取得了好的技术效果，可用于汽车衣帽架板的工业应用中。
Claims (10)
1.一种耐高温型聚氨酯板材发泡材料，由组分A和组分B组成，组分A与组分B的重量份数比为100：100～150，其中，组分A以重量份数计包括：聚醚多元醇Ⅰ1～30份，聚醚多元醇Ⅱ55～90份，交联剂3～10份，催化剂0.5～1份，泡沫稳定剂0.5～2份，水1.5～2.5份；组分B为异氰酸酯；其中，所述的聚醚多元醇Ⅰ的平均分子量为3000～8000，官能度为2～4；所述的聚醚多元醇Ⅱ的平均分子量为200～900，官能度为3～8；所述的交联剂为氨基酸类化合物；所述的催化剂选自低雾化型催化剂、延迟型催化剂或无挥发型催化剂中的至少一种；所述的泡沫稳定剂为聚硅氧烷-氧化烯烃嵌段共聚物中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的耐高温型聚氨酯板材发泡材料，其特征在于，所述的氨基酸类化合物选自丝氨酸、苯丙氨酸、天冬氨酸、精氨酸、谷氨酸或天冬酰氨中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的耐高温型聚氨酯板材发泡材料，其特征在于，所述的聚醚多元醇Ⅰ选自CHE-828、CHE-330N、CHE-5602、N-240或N-430中的至少一种；所述的聚醚多元醇Ⅱ选自N-403、ZS-4110、N-303、CHE-305或CHE-306中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的耐高温型聚氨酯板材发泡材料，其特征在于，所述的催化剂选自TEDA、ZF-10、ZR-70、ZF-20、Dabco T、Toyocat-NP、Toyocat-RX5、Dabco DMEA或Toyocat-TRC中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的耐高温型聚氨酯板材发泡材料，其特征在于，所述的泡沫稳定剂选自L-5340、L-618、B-8715LF2、B-8734LF2、DC198、L-5440、L-580、AK-8805或AK-8815中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的耐高温型聚氨酯板材发泡材料，其特征在于，所述的异氰酸酯选自PM-200、M20S、44V20或PAPI-135C中的至少一种。
7.一种权利要求1所述的耐高温型聚氨酯板材发泡材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按以下各组分的重量份数准备原料：
组分A与组分B的重量份数比为100：100～150，其中，组分A以重量份数计包括：聚醚多元醇Ⅰ1～30份，聚醚多元醇Ⅱ55～90份，交联剂3～10份，催化剂0.5～1份，泡沫稳定剂0.5～2份，水1.5～2.5份；组分B为异氰酸酯；所述的聚醚多元醇Ⅰ的平均分子量为3000～8000，官能度为2～4；所述的聚醚多元醇Ⅱ的平均分子量为200～900，官能度为3～8；所述的交联剂为氨基酸类化合物；所述的催化剂选自低雾化型催化剂、延迟型催化剂或无挥发型催化剂中的至少一种；所述的泡沫稳定剂为聚硅氧烷-氧化烯烃嵌段共聚物中的至少一种；
(2)制备组分A：
按照步骤(1)中的组分及重量份数，在容器A中依次加入聚醚多元醇Ⅰ、聚醚多元醇Ⅱ、交联剂、催化剂、泡沫稳定剂和水，在20～25℃温度下搅拌均匀，得到混合物料Ⅰ；
(3)制备组分B：
按照步骤(1)中的组分及重量份数，在容器B中加入异氰酸酯，在20～25℃温度下搅拌均匀；
(4)将组分A与组分B按照重量份数比100：100～150，快速混合搅拌均匀后，迅速注入事先准备好的工装模具中，自由起发完毕后，得到耐高温型聚氨酯板材发泡材料。
8.根据权利要求7所述的耐高温型聚氨酯板材发泡材料的制备方法，其特征在于，所述的氨基酸类化合物选自丝氨酸、苯丙氨酸、天冬氨酸、精氨酸、谷氨酸或天冬酰氨中的至少一种。
9.根据权利要求7所述的耐高温型聚氨酯板材发泡材料的制备方法，其特征在于，所述的聚醚多元醇Ⅰ选自CHE-828、CHE-330N、CHE-5602、N-240或N-430中的至少一种；所述的聚醚多元醇Ⅱ选自N-403、ZS-4110、N-303、CHE-305或CHE-306中的至少一种；所述的催化剂选自TEDA、ZF-10、ZR-70、ZF-20、Dabco T、Toyocat-NP、Toyocat-RX5、Dabco DMEA或Toyocat-TRC中的至少一种；所述的泡沫稳定剂选自L-5340、L-618、B-8715LF2、B-8734LF2、DC198、L-5440、L-580、AK-8805或AK-8815中的至少一种；所述的异氰酸酯选自PM-200、M20S、44V20或PAPI-135C中的至少一种。
10.权利要求1所述的耐高温型聚氨酯板材发泡材料在汽车衣帽架板中的应用。
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