CN103665267A - 一种汽车座椅内饰用聚氨酯合成革树脂及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种汽车座椅内饰用聚氨酯合成革树脂及其制备方法，该树脂由10%～15%聚碳酸酯二元醇组分、0.5%～2%聚二甲基硅氧烷二元醇、4.5%～9%二苯基甲烷二异氰酸酯、1.4%～3%二元醇扩链剂、0.1%～1.5%不饱和羟基组分、0.05%～0.2%饱和一元醇组分、4%～7%不饱和油脂化合物组分、0.5%～1.5%过氧化物引发剂、63%～78%溶剂反应制备，本发明的聚氨酯合成革树脂，其低温曲挠性能与市售产品相当，耐磨性、耐水解性能、耐UV性能和耐油酸性能均大大超越了市售产品，用其制造汽车座椅内饰用聚氨酯合成革，具有广阔的应用前景。

Description

一种汽车座椅内饰用聚氨酯合成革树脂及制备方法

技术领域

本发明涉及一种汽车座椅内饰用聚氨酯合成革树脂及其制备方法

背景技术

我国是目前世界上最大的汽车产销国，汽车制造及相关产业有着巨大的市场。当前的汽车产业中，汽车内饰座椅的表面材料主要有真皮和织物等。其中真皮的手感最好，舒适透气，耐磨防污，多用于高档汽车，但是其价格昂贵，加工过程对环境污染严重，且需要宰杀大量的动物，也为动物保护人士所诟病。而织物虽然价格低，但是手感差，无法提升产品的档次，且防污耐用性能较差，多用于低档汽车。

近年来，汽车行业开始探索使用聚氨酯合成革代替真皮进行汽车座椅内饰的生产制造。聚氨酯合成革具有优秀的耐磨防污性能，可以制成各种色彩鲜艳质感丰富的表面和花纹，且聚氨酯合成革原料丰富，价格较低，产量大。所以如果采用聚氨酯合成革来生产座椅内饰，可以提升产品的档次，降低成本，必然具有良好的市场前景和经济效益，是一种高附加值产业。但是从国内的汽车行业来看，聚氨酯合成革用于汽车领域仍然处于起步阶段，技术积累少，还未达到工业化生产的水平。

汽车用聚氨酯合成革除了要求具有优良的耐磨防污性能外，其对耐汗液侵蚀、低温屈挠、耐老化等方面的要求均高于普通的聚氨酯合成革，且手感要接近真皮，在使用中既具有真皮的档次，又具有较低的成本。

在普通的聚氨酯合成革树脂制备时，为了提高合成革制品的低温曲挠性能，通常使用聚醚多元醇作为原料，但是由于聚醚多元醇的醚键容易被氧化，所以制得的树脂耐老化性能较差，不能达到汽车革的使用要求，而采用聚碳酸酯二元醇组分作为原料合成的树脂与一般的聚酯，聚醚系的多元醇所合成的树脂相比，显现出优异的机械性能、抗水解性、热稳定性、耐候性、耐汗性和耐溶剂性，但是其低温曲挠性能则稍差。聚氨酯树脂的低温曲挠性能与树脂分子链在低温下的柔性有关，增加聚氨酯树脂分子链在低温下的柔性可以提高其低温曲挠性能。由于有机硅树脂具有很好的低温柔性，同时其耐老化性能也很好，所以在聚氨酯树脂分子链上引入有机硅链段不仅可以增加树脂的低温柔性，其耐老化性能也不会受影响，同时有机硅的引入还可以进一步改善树脂的手感和耐磨性能；如果在聚氨酯分子上引入柔性链段做侧链，如油脂类含有长碳链的分子，也可以降低其结晶性，提高树脂分子链的柔性，从而改善其低温曲挠性能，此外油脂类物质的引入还可以改善聚氨酯合成革与人皮肤的亲和性，使其具有如婴儿皮肤般细腻触感。

使用聚二甲基硅氧烷二元醇作为原料，通过异氰酸酯与聚二甲基硅氧烷二元醇中羟基的反应，可以将有机硅组分直接引入聚氨酯树脂分子的主链中；如果在聚氨酯分子的主链上引入双键，通过自由基与不饱和油脂中的双键反应，则可以将长碳链的油脂接枝作为聚氨酯分子的侧链。

目前汽车座椅内饰用聚氨酯合成革树脂的研究开发还处于起步阶段，相关的文献报道较少。

发明内容

本发明所要解决的技术问题之一是提供一种汽车座椅内饰用聚氨酯合成革树脂，用该树脂制备的合成革具有优异的机械性能、抗水解性、热稳定性、耐候性、耐汗性、耐溶剂性、耐磨性和低温曲挠性能，同时具有如婴儿皮肤般的细腻触感。

本发明所要解决的技术问题之二是提供上述聚氨酯合成革树脂的制备方法。

本发明所要解决的技术问题可以通过以下技术方案来实现。

一种汽车座椅内饰用聚氨酯合成革树脂，由下列a～i组分反应制备:

a.聚碳酸酯二元醇组分，为二元醇与碳酸酯反应生成的羟基封端的聚碳酸酯二元醇，其特征如下：

1）数均分子量为1000～3000g/mol；

2）所述二元醇为丁二醇、新戊二醇、3-甲基戊二醇、己二醇中的一种或两种以上的混合；

3）聚碳酸酯二元醇组分中至少包含上述的聚酯二元醇中的一种；

b.聚二甲基硅氧烷二元醇，其特征为一种数均分子量2000～15000g/mol，含有2官能度羟基的聚二甲基硅氧烷二元醇；

c.二苯基甲烷二异氰酸酯；

d.二元醇扩链剂，为乙二醇、丁二醇、1.3-丙二醇、3-甲基戊二醇中的一种或两种以上的混合。

e.不饱和羟基组分，包含丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、顺丁烯二酸二羟乙酯、顺丁烯二酸二羟丁酯、反丁烯二酸二羟乙酯、反丁烯二酸二羟丁酯中的一种或两种以上的混合；

f.饱和一元醇组分，包含甲醇、乙醇、正丙醇、正丁醇、异丙醇、异丁醇中的一种或两种以上的混合；

g.溶剂，为二甲基甲酰胺和丁酮的混合物，二甲基甲酰胺和丁酮的质量比为9/1～1/1；

h.不饱和油脂化合物组分，包含棕榈油酸甘油酯、油酸甘油酯、蓖麻油酸甘油酯、油酸酰胺、乙撑双油酸酰胺中的一种或两种以上的混合；

i.过氧化物引发剂，包含过氧化氢、过硫酸铵、过氧化苯甲酰、过氧化苯甲酰叔丁酯、过氧化甲乙酮中的一种或多种。

在本发明的一优选实施例中，所述的一种汽车座椅内饰用聚氨酯合成革树脂，各反应组分的质量占反应物总质量的百分比如下：

本发明的一种汽车座椅内饰用聚氨酯合成革树脂，其制备过程如下：

在带搅拌的反应器中投入聚碳酸酯二元醇组分、聚二甲基硅氧烷二元醇、二元醇扩链剂、不饱和羟基组分、二苯基甲烷二异氰酸酯和溶剂，在氮气气体氛中反应，反应温度70-90℃，搅拌速度50-60转/分，待测得树脂粘度80℃时为80000-100000mPa·s，投入饱和一元醇组分，反应0.5-1小时后投入不饱和油脂化合物组分和过氧化物引发剂，继续反应1-3个小时，出料即得汽车座椅内饰用聚氨酯合成革树脂。

本发明制成的汽车座椅内饰用聚氨酯合成革具有优异的机械性能、抗水解性、热稳定性、耐候性、耐汗性、耐溶剂性、耐磨性和低温曲挠性能，同时具有如婴儿皮肤般的细腻触感。

具体实施方式

下面通过对比例和实施例进一步说明本发明。

实施例1

反应组分及比例：

制备方法：

在带搅拌的反应器中投入100g聚碳酸己二醇酯二元醇（数均分子量2000g/mol）、6g聚二甲基硅氧烷二元醇（数均分子量2000g/mol）、4g乙二醇、10g丁二醇、2g顺丁烯二酸二羟乙酯、46g二苯基甲烷二异氰酸酯、707.4g二甲基甲酰胺和78.6g丁酮，在氮气气体氛中反应，反应温度70℃，搅拌速度50转/分，待测得树脂粘度80℃时为80000mPa·s，投入1g甲醇，反应0.5小时后投入16g棕榈油酸甘油酯、24g油酸酰胺和5g过氧化苯甲酰，继续反应1个小时，出料即得汽车座椅内饰用聚氨酯合成革树脂。

实施例2

反应组分及比例：

在带搅拌的反应器中投入150g聚碳酸丁二醇酯二元醇（数均分子量2000g/mol）、20g聚二甲基硅氧烷二元醇（数均分子量3800g/mol）、8g乙二醇、12g丁二醇、15g顺丁烯二酸二羟乙酯、80g二苯基甲烷二异氰酸酯、319.5g二甲基甲酰胺和319.5g丁酮，在氮气气体氛中反应，反应温度80℃，搅拌速度60转/分，待测得树脂粘度80℃时为80000mPa·s，投入1g甲醇，反应0.5小时后投入60g乙撑双油酸酰胺和5g过氧化氢、10g过氧化苯甲酰，继续反应2个小时，出料即得汽车座椅内饰用聚氨酯合成革树脂。

实施例3

反应组分及比例：

制备方法：

在带搅拌的反应器中投入130g聚碳酸3-甲基戊二醇酯二元醇（数均分子量2000g/mol）、15g聚二甲基硅氧烷二元醇（数均分子量3800g/mol）、25g丁二醇、3g丙烯酸羟乙酯、5g甲基丙烯酸羟乙酯、68g二苯基甲烷二异氰酸酯、555.2g二甲基甲酰胺和138.8g丁酮，在氮气气体氛中反应，反应温度80℃，搅拌速度60转/分，待测得树脂粘度80℃时为80000mPa·s，投入2g乙醇，反应1小时后投入50g蓖麻油酸甘油酯和3g过氧化氢、5g过氧化甲乙酮，继续反应3个小时，出料即得汽车座椅内饰用聚氨酯合成革树脂。

实施例4

反应组分及比例：

制备方法：

在带搅拌的反应器中投入40g聚碳酸丁二醇酯二元醇（数均分子量3000g/mol）、100g聚碳酸3-甲基戊二醇酯二元醇（数均分子量2000g/mol）、15g聚二甲基硅氧烷二元醇（数均分子量10000g/mol）、10g3-甲基戊二醇、20g丁二醇、10g反丁烯二酸二羟丁酯、90g二苯基甲烷二异氰酸酯、392g二甲基甲酰胺和262g丁酮，在氮气气体氛中反应，反应温度90℃，搅拌速度60转/分，待测得树脂粘度80℃时为100000mPa·s，投入2g甲醇，反应1小时后投入50g乙撑双油酸酰胺和3g过硫酸铵、5g过氧化苯甲酰，继续反应3个小时，出料即得汽车座椅内饰用聚氨酯合成革树脂。

实施例5

反应组分及比例：

聚碳酸3-甲基戊二醇/己二醇酯二元醇（数均分子量2000g/mol，其中3-甲基戊二醇/己二醇的质量比为45/55）120g，

制备方法：

在带搅拌的反应器中投入120g聚碳酸3-甲基戊二醇/己二醇酯二元醇（数均分子量2000g/mol，其中3-甲基戊二醇/己二醇的质量比为45/55）、18g聚二甲基硅氧烷二元醇（数均分子量15000g/mol）、20g丁二醇、15g顺丁烯二酸二羟乙酯、60g二苯基甲烷二异氰酸酯、340g二甲基甲酰胺和340g丁酮，在氮气气体氛中反应，反应温度90℃，搅拌速度60转/分，待测得树脂粘度80℃时为100000mPa·s，投入2g正丁醇，反应1小时后投入70g乙撑双油酸酰胺和15g过氧化苯甲酰，继续反应3个小时，出料即得汽车座椅内饰用聚氨酯合成革树脂。

采用上海汇得化工有限公司的市售牌号为HDS-2050HT的合成革聚氨酯树脂作为对比例。

将上述实施例1～5得到的聚氨酯树脂和HDS-2050HT分别按照下列方法制样和测试：

（1）25℃时将树脂涂刮于日本DE90离型纸上，涂刮厚度0.15mm，放入120℃烘箱，3分钟后取出，冷却至25℃，继续涂刮树脂，涂刮厚度0.15mm，将120D针织布贴合于树脂上，辊压（压强0.1MPa），放入120℃烘箱，3分钟后取出，将革样从离型纸上剥离，按照GB/T5564-2006测试低温曲挠性能，按照GB/T5478-2008测试耐磨性能，数据对比如表1所示。

（2）25℃时将树脂涂刮于SAPPI132离型纸上，涂刮厚度0.15mm，放入120℃烘箱，3分钟后取出，冷却至25℃，将膜从离型纸上剥离，分别进行水解测试（将膜浸入80℃的5%氢氧化钠水溶液中24小时）和耐UV测试（将膜用波长340nm的紫外光照射200小时），耐油酸测试（将膜浸入80℃的油酸中24小时，模拟汗液侵蚀）。

测试水解后和水解前膜的100%拉伸模量，计算模量保持率：

模量保持率=（水解后100%拉伸模量/水解前100%拉伸模量）*100%。

测试UV照射前后膜的100%拉伸模量，计算模量保持率：

模量保持率=（UV照射后100%拉伸模量/UV照射前100%拉伸模量）*100%；

测试耐油酸后和耐油酸前膜的100%拉伸模量，计算模量保持率：

模量保持率=（耐油酸后100%拉伸模量/耐油酸前100%拉伸模量）*100%；数据对比如表1所示。

表1实施例1～5与对比例的性能测试对比

从表1可以看出，本发明的聚氨酯合成革树脂，其低温曲挠性能与市售产品相当，耐磨性、耐水解性能、耐UV性能和耐油酸性能均大大超越了市售产品，用其制造汽车座椅内饰用聚氨酯合成革，具有广阔的应用前景。

Claims (3)

1.一种汽车座椅内饰用聚氨酯合成革树脂，其特征在于，由下列a～i组分反应制备:

a.聚碳酸酯二元醇组分，为二元醇与碳酸酯反应生成的羟基封端的聚碳酸酯二元醇，其特征如下：

1）数均分子量为1000～3000g/mol；

2）所述二元醇为丁二醇、新戊二醇、3-甲基戊二醇、己二醇中的一种或两种以上的混合；

3）聚碳酸酯二元醇组分中至少包含上述的聚酯二元醇中的一种；

b.聚二甲基硅氧烷二元醇，其特征为一种数均分子量2000～15000g/mol，含有2官能度羟基的聚二甲基硅氧烷二元醇；

c.二苯基甲烷二异氰酸酯；

d.二元醇扩链剂，为乙二醇、丁二醇、1.3-丙二醇、3-甲基戊二醇中的一种或两种以上的混合。

e.不饱和羟基组分，包含丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、顺丁烯二酸二羟乙酯、顺丁烯二酸二羟丁酯、反丁烯二酸二羟乙酯、反丁烯二酸二羟丁酯中的一种或两种以上的混合；

f.饱和一元醇组分，包含甲醇、乙醇、正丙醇、正丁醇、异丙醇、异丁醇中的一种或两种以上的混合；

g.溶剂，为二甲基甲酰胺和丁酮的混合物，二甲基甲酰胺和丁酮的质量比为9/1～1/1；

h.不饱和油脂化合物组分，包含棕榈油酸甘油酯、油酸甘油酯、蓖麻油酸甘油酯、油酸酰胺、乙撑双油酸酰胺中的一种或两种以上的混合；

i.过氧化物引发剂，包含过氧化氢、过硫酸铵、过氧化苯甲酰、过氧化苯甲酰叔丁酯、过氧化甲乙酮中的一种或多种。

2.如权利要求1所述的所述的一种汽车座椅内饰用聚氨酯合成革树脂，其特征在于，各反应组分的质量占反应物总质量的百分比如下：

3.权利要求1或2所述的一种汽车座椅内饰用聚氨酯合成革树脂制备方法，其特征在于，在带搅拌的反应器中投入聚碳酸酯二元醇组分、聚二甲基硅氧烷二元醇、二元醇扩链剂、不饱和羟基组分、二苯基甲烷二异氰酸酯和溶剂，在氮气气体氛中反应，反应温度70-90℃，搅拌速度50-60转/分，待测得树脂粘度80℃时为80000-100000mPa·s，投入饱和一元醇组分，反应0.5-1小时后投入不饱和油脂化合物组分和过氧化物引发剂，继续反应1-3个小时，出料即得汽车座椅内饰用聚氨酯合成革树脂。