CN115894852A

CN115894852A - 车用聚氨酯发动机罩组合料及其制备方法和应用

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Publication number: CN115894852A
Application number: CN202310016769.1A
Authority: CN
Inventors: 梁玲; 郭勇生; 崔玉志; 方嫃嫃
Original assignee: Shandong Inov Polyurethane Co Ltd
Current assignee: Shandong Inov Polyurethane Co Ltd
Priority date: 2023-01-06
Filing date: 2023-01-06
Publication date: 2023-04-04
Anticipated expiration: 2043-01-06
Also published as: CN115894852B

Abstract

本发明涉及聚氨酯技术领域，具体涉及车用聚氨酯发动机罩组合料及其制备方法和应用。本发明所述的车用聚氨酯组合料，由A组分和B组分按100:（50‑60）的重量比混合组成，A组分为：聚醚多元醇A、聚醚多元醇B、聚醚多元醇C、聚醚多元醇D、扩链剂、发泡剂、阻燃剂、泡沫稳定剂以及复合催化剂；B组分为阻燃改性MDI。本发明的车用聚氨酯发动机罩组合料，生产过程简单，安全环保；同时制备的发动机罩产品兼有优良的阻燃性能、耐湿热老化性能以及冲击吸收性能。

Description

车用聚氨酯发动机罩组合料及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及聚氨酯技术领域，具体涉及车用聚氨酯发动机罩组合料及其制备方法和应用。

背景技术

目前，在汽车、客车等车辆的发动机室内，为了降低发动机的噪音，通常会加装发动机罩。由于其所处的特殊位置，需要具有一定的承重力、装饰性、隔热和降噪作用，还要具有优异的耐湿热性和阻燃性。聚氨酯微孔弹性体材料以其质轻、隔热、减震、降噪等特性，已成功应用在车内发动机罩产品上。

但是，随着主机厂对产品质量的要求越来越高，传统的聚氨酯微孔弹性体材料已经不能满足发动机罩产品对于阻燃性能和耐湿热老化的要求。

发明内容

为了克服现有产品阻燃性能差，耐湿热老化、缓冲效果差的问题，本发明提供一种车用聚氨酯发动机罩组合料，由该组合料制得的发动机罩产品兼具优异的耐湿热性、阻燃性以及抗缓冲效果，本发明还提供其制备方法，适合量产，本发明还提供其应用，简单可行。

本发明所述的车用聚氨酯发动机罩组合料，由A组分和B组分组成，以质量份数计，A组分为：

聚醚多元醇A 30-40份，

聚醚多元醇B 10-15份，

聚醚多元醇C 10-20份，

聚醚多元醇D 10-15份，

扩链剂 5-8份，

阻燃剂 10-15份，

发泡剂 0.5-1.0份，

泡沫稳定剂 0.5-1.0份，

复合催化剂 0.8-1.2份；

其中：

B组分为阻燃改性MDI；

所述聚醚多元醇A为氧化乙烯封端的聚氧化丙烯三醇，采用磷腈催化剂工艺，官能度为3，数均分子量为7000-8000。优选长华化学科技股份有限公司的CHE-822P。

所述聚醚多元醇B为氧化丙烯封端的聚氧化丙烯三醇，官能度为3，数均分子量为1000-1500。优选蓝星东大化工有限责任公司的MN1000。

所述聚醚多元醇C为氮磷协同阻燃聚醚，以三聚氰胺、甲醛、聚氧化丙烯三醇、三氯氧磷为原料制得，其官能度为3。

所述聚醚多元醇D为疏水性的植物油多元醇，官能度为3，数均分子量为600-800，优选蓖麻油。

所述氮磷协同阻燃聚醚的制备方法，包括以下步骤：

（1）三聚氰胺和甲醛在pH9-10、温度70-75℃条件下，反应60min，得到化合物M；

（2）将化合物M和聚氧化丙烯三醇在温度85-90℃条件下，反应4h，得到化合物N；

（3）将化合物N和三氯氧磷在温度85-90℃条件下，反应2h，即得氮磷协同阻燃聚醚。

所述阻燃剂为可膨胀石墨，粒径为80-100目，可膨胀倍数为300倍以上。

所述扩链剂为乙二醇、1,4-丁二醇中的一种或两种。

所述发泡剂为水，泡沫稳定剂为聚硅氧烷-氧化烯烃嵌段共聚物，优选陶氏化学有限公司的DC6070。

所述复合催化剂为热敏性催化剂和延迟凝胶催化剂的混合物。优选赢创特种化学有限公司的热敏性催化剂SA102和延迟凝胶催化剂8154，且质量比为2:1。

阻燃改性MDI为反应型磷系阻燃剂改性MDI，其-NCO含量为22-26wt.%，其中反应型磷系阻燃剂，优选科莱恩化工有限公司的Exolit OP 550。

本发明所述的车用聚氨酯发动机罩组合料的制备方法，包括以下步骤：

（1）A组分的制备：将聚醚多元醇A、聚醚多元醇B、聚醚多元醇C、聚醚多元醇D、扩链剂、阻燃剂、发泡剂、泡沫稳定剂以及复合催化剂投入应釜中，升温，搅拌，转速为30-40r/min，搅拌40-50min，即得A组分；

（2）B组分的制备：通过反应型磷系阻燃剂与纯MDI、液化MDI在80-85℃条件下反应5h制得阻燃改性MDI。

步骤（1）所述升温为升温至40-50℃。

本发明所述的车用聚氨酯发动机罩组合料的应用：将A组分和B组分按质量比100:（50-60）混合均匀，然后浇注到发动机罩模具中，5-6min开模，制得车用聚氨酯发动机罩。

与现有技术相比，本发明有以下有益效果：

（1）本发明采用疏水性的蓖麻油，降低了产品的吸水率，提高了耐湿热老化性能。

（2）本发明通过配方设计，结合慢回弹和微孔弹性体产品优点，提高了耐缓冲效果。

（3）本发明A组分采用氮磷协同阻燃聚醚，B组分采用阻燃改性MDI，大大提高了产品的阻燃效果。

（4）本发明A组分将可膨胀石墨作为阻燃剂，起到成碳作用，结合其它阻燃成分，制得的产品离火自熄，不滴落。

（5）本发明采用热敏性催化剂和延迟凝胶催化剂，保证开模时间的同时，延长了操作时间。

具体实施方式

以下结合实施例说明本发明，但不限定本发明。

CHE-822P为长华化学科技股份有限公司的市售产品，MN1000为蓝星东大化工有限责任公司的市售产品，DC6070为陶氏化学有限公司的市售产品，热敏性催化剂SA102和延迟凝胶催化剂8154赢创特种化学有限公司的市售产品，Exolit OP 550为科莱恩化工有限公司的市售产品。

本发明实施例中所述的复合催化剂均为热敏性催化剂SA102和延迟凝胶催化剂8154质量比2:1的混合物。

实施例1

按以下原料配比制备车用聚氨酯发动机罩组合料：

A组分为：

CHE-822P 30kg，

MN1000 15kg，

聚醚多元醇C 20kg，

蓖麻油 10kg，

乙二醇 4kg，

1,4-丁二醇 3kg，

80目可膨胀石墨 15kg，

H₂O 1.0kg，

DC6070 1.0kg，

复合催化剂 1.0kg，

B组分为：

阻燃改性MDI 100kg；

所述聚醚多元醇C为氮磷协同阻燃聚醚，其制备方法包括以下步骤：

（1）三聚氰胺和甲醛以摩尔比1:1，在pH9.5±0.5、温度72.5±2.5℃条件下，反应60min，得到化合物M；

（2）将化合物M和聚氧化丙烯三醇以摩尔比1:1，在温度87.5±2.5℃条件下，反应4h，得到化合物N；

（3）将化合物N和三氯氧磷以摩尔比1:1，在温度87.5±2.5℃条件下，反应2h，即得氮磷协同阻燃聚醚。

将基于配方量的CHE-822P 30kg、MN1000 15kg、聚醚多元醇C 20kg、蓖麻油10kg、乙二醇4kg、1,4-丁二醇3kg、80目可膨胀石墨15kg、水1.0kg、DC6070 1.0kg以及复合催化剂1.0kg投入应釜中搅拌，升温到40℃，转速为30r/min，搅拌40min，即得A组分；

阻燃改性MDI通过12wt.%的Exolit OP 550、28wt.%的纯MDI和60wt.%的液化MDI在82.5±2.5℃条件下反应5h制得。

使用时，将A组分和B组分按质量比100:60混合均匀，然后浇注到发动机罩模具中，5min开模，即可制得车用聚氨酯发动机罩。

实施例2

按以下原料配比制备车用聚氨酯发动机罩组合料：

A组分为：

CHE-822P 40kg，

MN1000 10kg，

聚醚多元醇C 20kg，

蓖麻油 12.8kg，

1,4-丁二醇 5kg，

100目可膨胀石墨 10kg，

H₂O 0.5kg，

DC6070 0.5kg，

复合催化剂 1.2kg，

B组分为：

阻燃改性MDI 100kg；

将基于配方量的CHE-822P 40kg、MN1000 10kg、聚醚多元醇C20kg、蓖麻油12.8kg、1,4-丁二醇5kg、100目可膨胀石墨10kg、水0.5kg、DC6070 0.5kg以及复合催化剂1.2kg投入应釜中搅拌，升温到50℃，转速为40r/min，搅拌50min，即得A组分；

阻燃改性MDI通过18wt.%的Exolit OP 550、22wt.%的纯MDI和60wt.%的液化MDI在82.5±2.5℃条件下反应5h制得。

使用时，将A组分和B组分按质量比100:50混合均匀，然后浇注到发动机罩模具中，6min开模，即可制得车用聚氨酯发动机罩。

实施例3

按以下原料配比制备车用聚氨酯发动机罩组合料：

A组分为：

CHE-822P 40kg，

MN1000 14.8kg，

聚醚多元醇C 10kg，

蓖麻油 15kg，

乙二醇 4kg，

1,4-丁二醇 4kg，

80目可膨胀石墨 10kg，

H₂O 0.5kg，

DC6070 0.5kg，

复合催化剂 1.2kg，

B组分为：

阻燃改性MDI 100kg；

将基于配方量的CHE-822P 40kg、MN1000 14.8kg、聚醚多元醇C10kg、蓖麻油15kg、乙二醇4kg、1,4-丁二醇4kg、80目可膨胀石墨10kg、水0.5kg、DC6070 0.5kg以及复合催化剂1.2kg投入应釜中搅拌，升温到50℃，转速为40r/min，搅拌50min，即得A组分；

阻燃改性MDI通过15wt.%的Exolit OP 550、25wt.%的纯MDI和60wt.%的液化MDI在82.5±2.5℃条件下反应5h制得。

实施例4

按以下原料配比制备车用聚氨酯发动机罩组合料：

A组分为：

CHE-822P 38kg，

MN1000 10kg，

聚醚多元醇C 17kg，

蓖麻油 13kg，

乙二醇 7kg，

100目可膨胀石墨 12.6kg，

H₂O 0.8kg，

DC6070 0.8kg，

复合催化剂 0.8kg，

B组分为：

阻燃改性MDI 100kg；

将基于配方量的CHE-822P 38kg、MN1000 10kg、聚醚多元醇C17kg、蓖麻油13kg、1,4-乙二醇7kg、100目可膨胀石墨12.6kg、水0.8kg、DC6070 0.8kg以及复合催化剂0.8kg投入应釜中搅拌，升温到45℃，转速为35r/min，搅拌45min，即得A组分；

使用时，将A组分和B组分按质量比100:55混合均匀，然后浇注到发动机罩模具中，6min开模，即可制得车用聚氨酯发动机罩。

对比例1

本对比例与实施例3相比，不同点仅在于将A组分中MN1000全部替换为同等质量的聚醚多元醇CHE-822P。

对比例2

本对比例与实施例3相比，不同点仅在于将A组分中聚醚多元醇C替换为10kg的阻燃聚醚（山东蓝星东大有限公司ZR001）和7kg的WSFR-TDCPP（浙江万盛股份有限公司）。

对比例3

本对比例与实施例3相比，不同点仅在于将A组分中蓖麻油全部替换为同等质量的氧化丙烯封端的聚氧化丙烯三醇（官能度为3，数均分子量500，山东蓝星东大有限公司MN500）。

对比例4

本对比例与实施例3相比，不同点仅在于将A组分中100目可膨胀石墨替换为200目相同膨胀倍数的石墨。

对比例5

本对比例与实施例3相比，不同点仅在于将A组分中100目可膨胀石墨替换为50目相同膨胀倍数的石墨。

对比例6

本对比例与实施例3相比，不同点仅在于将A组分中复合催化剂替换为同等质量的MP608（胺类凝胶催化剂，赢创特种化学有限公司）。

对比例7

本对比例与实施例3相比，不同点仅在于将B组分替换为普通改性MDI（万华化学集团股份有限公司的WANNATE^®8609E，-NCO含量23.5-24.5wt.%）。

将实施例1-4和对比例1-7制得的发动机罩产品进行性能测试，其中芯密度按照GB/T6343-1995标准检测，断裂伸长率、拉伸强度按照GB/T6344-1996标准检测，氧指数按照GB/T5454-1997标准检测，冲击吸收性能按照DIN EN 14808-2006标准测试，耐湿热老化测试：在温度95℃、湿度95%条件下200h后，测试制品的吸水率以及力学性能。

测试结果如表1和表2所示。

表1 实施例1-4和对比例1-7制得的车用聚氨酯发动机罩的性能测试结果

表2 实施例1-4和对比例1-7制得的车用聚氨酯发动机罩的性能测试结果

从表1和表2可以看出，本发明的实施例1-4制得的发动机罩产品兼有优良的阻燃性能、耐湿热老化性能以及冲击吸收性能。对比例1-7分别对A组分的聚醚多元醇B、氮磷阻燃聚醚多元醇、蓖麻油、可膨胀石墨、复合催化剂以及B组分的阻燃改性MDI进行了替换，制备的产品在与实施例3密度基本一致的条件下，无法兼具良好的阻燃性能、耐湿热老化性能以及抗冲击性能。

Claims

1.一种车用聚氨酯发动机罩组合料，其特征在于：由A组分和B组分组成，以质量份数计，A组分为：

聚醚多元醇A 30-40份，

聚醚多元醇B 10-15份，

聚醚多元醇C 10-20份，

聚醚多元醇D 10-15份，

扩链剂 5-8份，

阻燃剂 10-15份，

发泡剂 0.5-1.0份，

泡沫稳定剂 0.5-1.0份，

复合催化剂 0.8-1.2份；

其中：

B组分为阻燃改性MDI；

所述聚醚多元醇A为氧化乙烯封端的聚氧化丙烯三醇，官能度为3，数均分子量为7000-8000；

所述聚醚多元醇B为氧化丙烯封端的聚氧化丙烯三醇，官能度为3，数均分子量为1000-1500；

所述聚醚多元醇C为氮磷协同阻燃聚醚，以三聚氰胺、甲醛、聚氧化丙烯三醇、三氯氧磷为原料制得，其官能度为3；

所述聚醚多元醇D为疏水性的植物油多元醇，官能度为3，数均分子量为600-800。

2.根据权利要求1所述的车用聚氨酯发动机罩组合料，其特征在于：所述氮磷协同阻燃聚醚的制备方法，包括以下步骤：

（1）三聚氰胺和甲醛在pH9-10、温度70-75℃条件下，反应得到化合物M；

（2）将化合物M和聚氧化丙烯三醇在温度85-90℃条件下反应得到化合物N；

（3）将化合物N和三氯氧磷在温度85-90℃条件下反应，即得氮磷协同阻燃聚醚。

3.根据权利要求1所述的车用聚氨酯发动机罩组合料，其特征在于：所述扩链剂为乙二醇、1,4-丁二醇中的一种或两种。

4.根据权利要求1所述的车用聚氨酯发动机罩组合料，其特征在于：所述阻燃剂为可膨胀石墨，粒径为80-100目。

5.根据权利要求1所述的车用聚氨酯发动机罩组合料，其特征在于：所述发泡剂为水，泡沫稳定剂为聚硅氧烷-氧化烯烃嵌段共聚物。

6.根据权利要求1所述的车用聚氨酯发动机罩组合料，其特征在于：所述复合催化剂为热敏性催化剂和延迟凝胶催化剂的混合物。

7.根据权利要求1所述的车用聚氨酯发动机罩组合料，其特征在于：所述阻燃改性MDI为反应型磷系阻燃剂改性MDI，其-NCO含量为22-26wt.%。

8.一种权利要求1-7任一项所述的车用聚氨酯发动机罩组合料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

（2）B组分的制备：通过反应型磷系阻燃剂与纯MDI、液化MDI在80-85℃条件下反应制得阻燃改性MDI。

9.根据权利要求8所述的车用聚氨酯发动机罩组合料的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述升温为升温至40-50℃。

10.一种权利要求1-7任一所述的车用聚氨酯发动机罩组合料的应用，其特征在于：将A组分和B组分按质量比100:（50-60）混合均匀，然后浇注到发动机罩模具中，5-6min开模，制得车用聚氨酯发动机罩。