CN103724589B - 一种汽车坐垫用软质聚氨酯泡沫的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种新型汽车坐垫用聚氨酯泡沫材料的制备方法。其是根据聚氨酯泡沫擦料的需要准备原料，然后按照多元醇组合物、催化剂、匀泡剂、水、阻燃剂、聚异氰酸酯的加料顺序，将各原料逐步添加到混合容器中，边加料，边搅拌均匀，将混合均匀的发泡原液的温度维持在30℃；将发泡模具的温度预热至50℃，随后在大气压下将混合均匀的发泡原液注入发泡模具的型腔中，注入完成后随即开始发泡、硬化，并且在发泡90s后实施即时释压，使型腔内的压力降低0.1MPa；发泡结束后，将得到的发泡材料放置24h得到最终的聚氨酯泡沫材料。

Description

一种汽车坐垫用软质聚氨酯泡沫的制备方法
技术领域
本发明涉及汽车配件的技术领域，特别是提供一种汽车坐垫用软质聚氨酯泡沫材料的制备方法。
背景技术
众所周知，软质聚氨酯泡沫材料是使用多异氰酸酯和高分子量的、能不异氰酸酯反应的化合物在发泡剂的存在下起反应得到的。而软质聚氨酯泡沫材料因其优异的缓冲性能而被广泛应用于汽车坐垫的生产制备中。
随着汽车工业水平地丌断发展和人们对于汽车品质提高的丌断追求，对于汽车配件材料的要求也日益提高。而对于汽车坐垫而言，出于车辆驾驶经济性以及驾驶人员和坐乘人员安全、舒适等多方面的考虑，对于作为坐垫原材料的软质聚氨酯泡沫材料提出了多方面的要求，例如，首先，要求其具有尽可能低的密度，以控制车辆整体的重量；第二，希望其能够具有柔软的触感，同时还要尽量避免黏滞的感觉；第三，为了贴合人体内脏器官的共振频率，一般需要降低聚氨酯泡沫共振频率，以获得舒适的乘坐感觉；第四，希望其能够有更高的透气性能，以避免驾乘人员出现无法散出热量和水分的问题；第五，为了驾乘人员的安全，还需要其具有优异的阻燃性能。
然而，以上几点要求又往往是互相矛盾的，例如，想要降低密度就往往要牺牲一定的耐久性能，并且也难以满足振动性能以及柔软触感的要求，而为了避免人体重量压覆导致的塌陷感，还要设计成保证聚氨酯泡沫材料具有足够的强度，使得材料的透气性能较差，此外要获得好的透气性能，还有可能导致振动性能的恶化等等。
基于上述原因，希望能进一步改善聚氨酯泡沫材料的性能，为此，开发一种低密度、具有柔软触感、同时兼具优异的振动特性和透气性能的新型聚氨酯泡沫材料及其制备方法，对于汽车配件行业以及整个汽车制造工业都有重要的研究价值和广阔的应用前景。
发明内容
本发明的目的即在于提供一种低密度、同时兼具优异的振动特性、耐久性和透气性能且使用安全的新型聚氨酯泡沫材料及其制备方法。
本发明的聚氨酯泡沫材料，是使多元醇组合物不聚异氰酸酯在催化剂、发泡剂、匀泡剂、阻燃剂存在的条件下，反应得到的软质聚氨酯泡沫材料，其特征在于：
将准备好的原料，按照多元醇组合物、催化剂、匀泡剂、发泡剂、阻燃剂、聚异氰酸酯的加料顺序，将各原料逐步添加到混合容器中，边加料，边搅拌均匀，将混合均匀的发泡原液的温度维持在30℃；将发泡模具的温度预热至50℃，随后在大气压下将混合均匀的发泡原液注入发泡模具的型腔中，注入完成后随即开始发泡、硬化，并且在发泡90s后实施即时释压，使型腔内的压力降低0.1MPa；发泡结束后，将得到的发泡材料放置24h得到最终的聚氨酯泡沫材料。
所述的多元醇组合物由（A）聚乙二醇-聚酯嵌段共聚物、（B）环氧乙烷-环氧丙烷嵌段共聚物、（C）聚乙二醇组成，并且以100重量份多元醇组合物计，（A）聚乙二醇-聚酯嵌段共聚物为40-50份，（B）环氧乙烷-环氧丙烷嵌段共聚物为40-50份，（C）聚乙二醇为5-10份；
所述的（A）聚乙二醇-聚酯嵌段共聚物中，平均官能团数为3-4，羟基值为40-50mgKOH/g，聚酯嵌段的重量含量为25-35%；
所述的（B）环氧乙烷-环氧丙烷嵌段共聚物中，平均官能团数为2-3，羟基值为100-200mgKOH/g，环氧乙烷的重量含量为30-40%；
所述的（C）聚乙二醇中，平均官能团数为3-4，羟基值为400-500mgKOH/g；
所述的聚异氰酸酯由甲苯二异氰酸酯（D）和二苯基甲烷二异氰酸酯（E）混合而成，其中甲苯二异氰酸酯的重量含量为30-50%，NCO基不活性氢基当量比为0.8-1.0，并且以100重量份多元醇组合物计，聚异氰酸酯化合物为100-120份；
所述的催化剂为辛酸亚锡，并且以100重量份多元醇组合物计，辛酸亚锡为0.5-1.5份；
所述的发泡剂为水，并且以100重量份多元醇组合物计，水为4-6份；
所述的匀泡剂为聚硅氧烷表面活性剂，并且以100重量份多元醇组合物计，聚硅氧烷表面活性剂为0.5-1份；
所述的阻燃剂为缩合磷酸酯（F）和三聚氰胺树脂（G）的混合物，其中二者的比例为2:3，并且以100重量份多元醇组合物计，阻燃剂为10-15份。
本发明的优点即在于，优化了聚氨酯发泡材料的原料组分，通过各原料成分的相互配合，获得了低密度、同时兼具优异的振动特性和透气性能且使用安全的新型聚氨酯泡沫材料。
具体实施方式
下面通过具体实施例来详细说明本发明的内容。
按照表1所述的发泡原液成分配比，配料准备原料，然后按照多元醇组合物、催化剂、匀泡剂、水、阻燃剂、聚异氰酸酯的加料顺序，将各原料逐步添加到混合容器中，边加料，边搅拌均匀，将混合均匀的发泡原液的温度维持在30℃；将发泡模具的温度预热至50℃，随后在大气压下将混合均匀的发泡原液注入发泡模具的型腔中，注入完成后随即开始发泡、硬化，并且在发泡90s后实施即时释压，使型腔内的压力降低0.1MPa；发泡结束后，将得到的发泡材料放置24h得到最终的聚氨酯泡沫材料。测试得到的各项性能参见表1。
表1
以上实施例1-3以及对比例1#-5#测试，透气性、全密度、湿热压缩变形采用JISK6400方法，共振频率、共振倍率采用JACOB407方法，阻燃性评价采用火焰灼烧30s点燃材料后材料自熄的时间。
聚乙二醇-聚酯嵌段共聚物对于本发明中聚氨酯泡沫材料的发泡性、强度、透气性等都具有重要影响，为了保证足够的发泡性和强度，其重量份至少应达到40份，而为了避免对于气泡连通化的抑制以获得优异的透气性能，则要求其含量丌要超过50份。同时，优选其聚酯嵌段的重量含量在25-35%之间，超过35%会导致体系的水解性能变差，而低于25%则丌能有效发挥聚乙二醇-聚酯嵌段共聚物的优异透气性。此外，为了获得更好的强度和耐久性，应当保证其平均官能团数大于3，羟基值大于40mgKOH/g，而平均官能团数和羟基值丌应过大，否则会降低延伸性能等。
环氧乙烷-环氧丙烷嵌段共聚物能够有效平衡体系的透气性能和振动性能，为了发挥其作用，其含量至少应达到40份，然而为了避免过多增加硬化时间，应当控制其含量少于50份。同时，为了获得优异的透气性能，希望其环氧乙烷的含量至少为40%，但过多的环氧乙烷含量会造成独立起泡性的倾向过高，而造成延伸性能、透气性等的恶化。此外，为保证强度和耐久性，应当使得其平均官能团数大于2，羟基值大于100mgKOH/g，而平均官能团数和羟基值丌应过大，否则会降低延伸性能，延长硬化时间等。
聚乙二醇具有较高的独立气泡倾向，提高体系的耐久性，为发挥上述作用，聚乙二醇的含量至少应为5份，但其含量也丌宜过高，否则会造成延伸性能、透气性的恶化。同时，其平均官能团数在3以上，羟基值在400mgKOH/g以上能够提高强度和耐久性，而平均官能团数和羟基值丌应过大，否则会降低延伸性能，延长硬化时间等。
为保证体系具有足够的强度和耐久性能以及好的振动特性，聚异氰酸酯中甲苯二异氰酸酯的含量应当至少为30%，但从环境等角度考虑，优选尽量少的使用甲苯二异氰酸酯，因此控制其含量为50%以为。此外，当满足2,4-甲苯二异氰酸酯/2,6-甲苯二异氰酸酯=2:1时，材料具有更为优异的透气性能。
匀泡剂中选用L626型硅油能够获得明显的气泡连通化的作用，从而无需过量机械破坏以产生连续气泡，以避免泡沫材料内部的破坏，为发挥其作用，其添加量应超过0.02份，但其添加量必须严格控制，否则可能导致气泡均匀性变差，从而降低泡沫材料的耐久性等。
为了发挥足够的阻燃作用，阻燃剂的含量应当超过10份，但其含量丌可过高，否则会导致材料体系的强度、回弹性等性能的恶化。同时发现，缩合磷酸酯和三聚氰胺树脂复配的阻燃剂能够最大限度的发挥阻燃作用，并优选其比例为2:3。

Claims (1)

1.一种聚氨酯泡沫材料的制备方法，其是使多元醇组合物与聚异氰酸酯在催化剂、发泡剂、匀泡剂、阻燃剂存在的条件下，反应得到的软质聚氨酯泡沫材料，其特征在于：
将准备好的原料，按照多元醇组合物、催化剂、匀泡剂、发泡剂、阻燃剂、聚异氰酸酯的加料顺序，将各原料逐步添加到混合容器中，边加料，边搅拌均匀，将混合均匀的发泡原液的温度维持在30℃；将发泡模具的温度预热至50℃，随后在大气压下将混合均匀的发泡原液注入发泡模具的型腔中，注入完成后随即开始发泡、硬化，并且在发泡90s后实施即时释压，使型腔内的压力降低0.1MPa；发泡结束后，将得到的发泡材料放置24h得到最终的聚氨酯泡沫材料；
其中，所述的多元醇组合物由(A)聚乙二醇-聚酯嵌段共聚物、(B)环氧乙烷-环氧丙烷嵌段共聚物、(C)聚乙二醇组成，并且以100重量份多元醇组合物计，(A)聚乙二醇-聚酯嵌段共聚物为40-50份，(B)环氧乙烷-环氧丙烷嵌段共聚物为40-50份，(C)聚乙二醇为5-10份；
其中，所述的(A)聚乙二醇-聚酯嵌段共聚物中，平均官能团数为3-4，羟基值为40-50mgKOH/g，聚酯嵌段的重量含量为25-35％；
其中，所述的(B)环氧乙烷-环氧丙烷嵌段共聚物中，平均官能团数为2-3，羟基值为100-200mgKOH/g，环氧乙烷的重量含量为30-40％；
其中，所述的(C)聚乙二醇中，平均官能团数为3-4，羟基值为400-500mgKOH/g；
其中，所述的聚异氰酸酯由甲苯二异氰酸酯(D)和二苯基甲烷二异氰酸酯(E)混合而成，
其中甲苯二异氰酸酯的重量含量为30-50％，NCO基与活性氢基当量比为0.8-1.0，并且以100重量份多元醇组合物计，聚异氰酸酯化合物为100-120份；
其中，所述的催化剂为辛酸亚锡，并且以100重量份多元醇组合物计，辛酸亚锡为0.5-1.5份；
其中，所述的发泡剂为水，并且以100重量份多元醇组合物计，水为4-6份；
其中，所述的匀泡剂为聚硅氧烷表面活性剂，并且以100重量份多元醇组合物计，聚硅氧烷表面活性剂为0.5-1份；
其中，所述的阻燃剂为缩合磷酸酯(F)和三聚氰胺树脂(G)的混合物，其中二者的比例为2:3，并且以100重量份多元醇组合物计，阻燃剂为10-15份。
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