CN103275296A - 一种湿法制备用聚氨酯泡沫及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种湿法制备汽车天窗遮阳板或汽车顶篷用聚氨酯泡沫及其制备方法，属于聚氨酯泡沫生产领域。其包括A料：聚醚多元醇，甘油，硅油，水，催化剂1，反应性催化剂2，低挥发性催化剂，开孔剂，抗氧剂；B料：纯MDI或聚合MDI与MDI的混合物；将A料和B料按比例混合发泡后即得产品用于湿法制备汽车天窗遮阳板或汽车顶篷用聚氨酯泡沫。本发明主要用于连续发泡生产线。此工艺非常适合大批量、多尺寸生产。另外，产量越大，出泡率越高。行业里公认的连续发泡与箱式发泡在泡块质量上优势更多，原料计量精确，泡孔均匀；泡块上中下差异缩小；泡块顶部和底部不可用部分得到控制；可采用多种平顶技术提高出泡率等。
Description
技术领域
本发明涉及一种湿法制备用聚氨酯泡沫及其制备方法，这种聚氨酯泡沫主要用于湿法汽车天窗遮阳板和顶篷生产，属于聚氨酯泡沫生产领域。
背景技术
聚氨酯泡沫在生活中应用极其广泛，在制造汽车的各种零件，特别是内饰件中聚氨酯的泡沫材料占有重要地位。汽车的天窗遮阳板和顶篷的湿法制备就采用了聚氨酯的半硬泡。聚氨酯半硬泡在聚氨酯粘合剂的作用下与玻纤及胶膜和无纺布在130℃左右并加压的模具下复合形成汽车遮阳板或顶篷。这种工艺可为汽车厂提供满足刚性及使用要求的产品，如延展性、耐环境测试的尺寸稳定性等等。
由于各车型设计的独特性，每款车型对应的汽车天窗遮阳板和顶篷的模具延伸度均不同，因此对聚氨酯泡沫的韧性和成型稳定性要求很高；而天窗遮阳板对刚性的独特要求同样会提高对聚氨酯泡沫的吸胶量的要求。
随着汽车工业和社会的发展， 汽车行业要求的不仅仅是满足基本性能的遮阳板或顶篷，而越来越多地要求产品在满足基本性能的同时还具备轻量化，低挥发，低气味并具有良好的吸音性能等环保优势。当前市场上的同类产品对满足汽车行业的要求均具有一定的局限性，如闭孔率高等等，造成吸音性能无法满足主机厂要求。
市面上使用的用于汽车湿法遮阳板或顶篷的泡沫产品都是用箱式发泡的生产工艺完成的，该方法投资小，适合于单一化产品和小量应用。比如，在模具和人工充足的条件下，平均每半小时生产一个泡块已经是高效率，也就是说每班工人可生产12-16个泡块。
发明内容
本发明的目的在生产一种用于汽车湿法制备天窗遮阳板和顶篷的聚氨酯泡沫，这种泡沫采用ODS为零的全水发泡，开孔率高，并能进行连续化生产或箱式发泡。该泡沫能满足轻量，低气味，成型延伸率高，成型吸胶量高，并具有良好的吸音性能。泡沫所采取的生产工艺打破了传统箱式发泡工艺的低效率，特别适合于大规模工业化生产，同时产品的稳定性也得以提高。
按照本发明提供的技术方案，一种湿法制备用聚氨酯泡沫，配方比例按重量份计如下：
A料：聚醚多元醇100份，甘油0.5-5份，硅油0.5-2份，水3.5-5.5份，催化剂1 0.2-1.0份，反应性催化剂2 0.1-0.5份，低挥发性催化剂0.01-0.2份，开孔剂0.1-2份，抗氧剂0.1-1.0 份；
B料：纯MDI或聚合MDI与MDI 50-90: 50-10比例的混合物；
所述B料中所含异氰酸酯当量与A料中的羟基当量的比值为1-1.25；
将上述A料和B料按比例混合发泡后即得产品用于湿法制备汽车天窗遮阳板或汽车顶篷用聚氨酯泡沫。
所述聚醚多元醇组成如下：
聚醚A，糖类或山梨醇或甘油，羟值450-650，10-30份；
聚醚B，苯酐类聚酯聚醚，羟值200-350，5-35份；
聚醚C，甘油聚醚、羟值28-35的聚醚，10-40份；
聚醚D，扩链剂，羟值 56-160，10-35份；
聚醚E，3-30份天然大豆聚醚、棕榈油聚醚多元醇或聚合物聚醚中的一种，羟值20-56；
聚醚 F，1-10份已二胺聚醚，羟值450-800；
聚醚G，甘油，羟值160-240，10-30份。
所述聚醚多元醇还包括1-30份生物聚醚，即大豆油类或榈油类聚醚中的一种。
所述催化剂1为叔胺，具体为HUNTSMAN Jeffcat ZF10、ZR50、Jeffcat DFA或Dabaco NE300中的一种；所述反应性催化剂2为DMEA；所述低挥发性催化剂为辛酸亚锡，型号为T10，T9，T12等。
所述扩链剂为2官能度的低分子聚醚，羟值为56-300mgKOH/g。
所述聚醚的伯羟基含量大于70%。
所述抗氧剂为PUR 68、购自巴斯夫公司的Irganox(R) 1135、Irganox(R) 1076或购自空气产品公司的A01。
所述开孔剂为购自空气产品公司的Ortegol 501、购自高桥石化的GLK-15或GK-350D。
所述湿法制备用聚氨酯泡沫的制备方法，适用于连续线发泡生产方式或间歇式箱式发泡，步骤如下：
（1）部分A料的配置：取聚醚多元醇100份，甘油0.5-5份，开孔剂0.1-2份，抗氧剂0.1-1.0 份，投入搅拌器预混，搅拌器速度为10-20rpm/min，混合时间为50-70min，得到预混A料；
（2）B料的准备：B料为纯MDI或聚合MDI与MDI 50-90: 50-10比例的混合物，同样打入另一个生产料罐，保持料液温度维持20-24℃；
（3）其他A料的准备：取硅油0.5-2份，水3.5-5.5份分别放置入料罐中，取催化剂1 0.2-1.0份，反应性催化剂2 0.1-0.5份，低挥发性催化剂0.01-0.2份，均加入一个料罐中，待用；
（4）连续生产线发泡：将步骤（1）准备的预混A料和硅油、水、催化剂组成的A料和B料分别通过高低压计量泵计量进入混合系统发泡；其中B料中所含异氰酸酯当量与A料中的羟基当量的比值为1-1.25；料液进入混合头后的搅拌速度控制在1000-5000rpm/min，传送带速度为3-7m/min；
通过调整前置升降板控制步骤（3）的发泡质量和泡块周整度；泡沫连续生产开始后根据尺寸进行在线切割并在线调整产品宽度；
（5）熟化：将步骤（3）所得切割后的泡块经44-52小时熟化后，即得产品湿法制备用聚氨酯泡沫；
或直接将配置好的A料和B料在箱式发泡线上发泡。
泡沫的开孔率大于90%，有利于提高泡沫的吸胶量和顶棚制品的吸音性能。
其催化剂是指反应性催化剂，在聚氨脂泡沫制备中参与化学反应，没有残留低分子挥发物。
本发明具有如下优点：本发明主要用于连续发泡生产线，箱式工艺生产一天的量在连续线上只用跑20分钟，还可在生产中变换产品尺寸。此工艺非常适合大批量、多尺寸生产，发泡线人工可与其他岗位并用，有效地提高了生产效率。另外，产量越大，出泡率越高。行业里公认的连续发泡与箱式发泡在泡块质量上优势更多，原料计量精确，泡孔均匀；泡块上中下差异缩小；泡块顶部和底部不可用部分得到控制；可采用多种平顶技术提高出泡率等。
具体实施方式
实施例1
（1）部分A料的配置：取聚醚多元醇100份，甘油0.5份，开孔剂0.1份，抗氧剂0.1 份，投入搅拌器预混，搅拌器速度为10rpm/min，混合时间为50min，得到预混A料；
所述聚醚多元醇组成如下：
聚醚A，糖类或山梨醇或甘油，羟值450，10份；
聚醚B，苯酐类聚酯聚醚，羟值200，5份；
聚醚C，甘油聚醚、羟值28的聚醚，10份；
聚醚D，扩链剂，羟值 56，10份；
聚醚E，3份天然大豆聚醚，羟值20；
聚醚 F，1份已二胺聚醚，羟值450；
聚醚G，甘油，羟值160，10份。
所述聚醚多元醇还包括大豆油类1份。
（2）B料的准备：B料为纯MDI或聚合MDI与MDI 50: 50比例的混合物，同样打入另一个生产料罐，保持料液温度维持20℃；
（3）其他A料的准备：取硅油0.5份，水3.5份分别放置入料罐中，取催化剂1 0.2份，反应性催化剂2 0.1份，低挥发性催化剂0.01份，均加入一个料罐中，待用；
（4）连续生产线发泡：将步骤（1）准备的预混A料和硅油、水、催化剂组成的A料和B料分别通过高低压计量泵计量进入混合系统发泡；其中B料中所含异氰酸酯当量与A料中的羟基当量的比值为1；料液进入混合头后的搅拌速度控制在5000rpm/min，传送带速度为3m/min；
通过调整前置升降板控制步骤（3）的发泡质量和泡块周整度；泡沫连续生产开始后根据尺寸进行在线切割并在线调整产品宽度；
（5）熟化：将步骤（3）所得切割后的泡块经44小时熟化后，即得产品湿法制备用聚氨酯泡沫。
所述催化剂1为叔胺，具体为HUNTSMAN Jeffcat ZF10；所述反应性催化剂2为DMEA；所述低挥发性催化剂为辛酸亚锡，型号为T10。
所述开孔剂为PUR 68。
所述抗氧剂为Ortegol 501。
实施例2
（1）部分A料的配置：取聚醚多元醇100份，甘油5份，开孔剂2份，抗氧剂1.0 份，投入搅拌器预混，搅拌器速度为20rpm/min，混合时间为70min，得到预混A料；
聚醚A，甘油，羟值650， 30份；
聚醚B，苯酐类聚酯聚醚，羟值350， 35份；
聚醚C，甘油聚醚、羟值35的聚醚， 40份；
聚醚D，扩链剂，羟值 160，35份；
聚醚E， 30份天然大豆聚醚、棕榈油聚醚多元醇或聚合物聚醚中的一种，羟值56；
聚醚 F，10份已二胺聚醚，羟值800；
聚醚G，甘油，羟值240，30份。
（2）B料的准备：B料为纯MDI或聚合MDI与MDI 90: 10比例的混合物，同样打入另一个生产料罐，保持料液温度维持24℃；
（3）其他A料的准备：取硅油2份，水5.5份分别放置入料罐中，取催化剂1 1.0份，反应性催化剂2 0.5份，低挥发性催化剂0.2份，均加入一个料罐中，待用；
（4）连续生产线发泡：将步骤（1）准备的预混A料和硅油、水、催化剂组成的A料和B料分别通过高低压计量泵计量进入混合系统发泡；其中B料中所含异氰酸酯当量与A料中的羟基当量的比值为1.25；料液进入混合头后的搅拌速度控制在5000rpm/min，传送带速度为7m/min；
通过调整前置升降板控制步骤（3）的发泡质量和泡块周整度；泡沫连续生产开始后根据尺寸进行在线切割并在线调整产品宽度；
（5）熟化：将步骤（3）所得切割后的泡块经52小时熟化后，即得产品湿法制备用聚氨酯泡沫。
所述催化剂1为叔胺，具体为HUNTSMAN Jeffcat ZR50；所述反应性催化剂2为DMEA；所述低挥发性催化剂为辛酸亚锡，型号为T9。
所述开孔剂为Irganox 1135。
所述抗氧剂为GLK-15。
实施例3
（1）部分A料的配置：取聚醚多元醇100份，甘油0.5-5份，开孔剂0.1-2份，抗氧剂0.1-1.0 份，投入搅拌器预混，搅拌器速度为10-20rpm/min，混合时间为50-70min，得到预混A料；
聚醚A，山梨醇，羟值500，20份；
聚醚B，苯酐类聚酯聚醚，羟值300，20份；
聚醚C，甘油聚醚、羟值30的聚醚，25份；
聚醚D，扩链剂，羟值100，20份；
聚醚E，15份棕榈油聚醚多元醇，羟值30；
聚醚 F，6份已二胺聚醚，羟值600；
聚醚G，甘油，羟值200，20份。
（2）B料的准备：B料为纯MDI或聚合MDI与MDI 50-90: 50-10比例的混合物，同样打入另一个生产料罐，保持料液温度维持20-24℃；
（3）其他A料的准备：取硅油0.5-2份，水3.5-5.5份分别放置入料罐中，取催化剂1 0.2-1.0份，反应性催化剂2 0.1-0.5份，低挥发性催化剂0.01-0.2份，均加入一个料罐中，待用；
（4）连续生产线发泡：将步骤（1）准备的预混A料和硅油、水、催化剂组成的A料和B料分别通过高低压计量泵计量进入混合系统发泡；其中B料中所含异氰酸酯当量与A料中的羟基当量的比值为1-1.25；料液进入混合头后的搅拌速度控制在1000-5000rpm/min，传送带速度为3-7m/min；
通过调整前置升降板控制步骤（3）的发泡质量和泡块周整度；泡沫连续生产开始后根据尺寸进行在线切割并在线调整产品宽度；
（5）熟化：将步骤（3）所得切割后的泡块经44-52小时熟化后，即得产品湿法制备用聚氨酯泡沫；
或直接将配置好的A料和B料在箱式发泡线上发泡。
所述催化剂1为叔胺，具体为Jeffcat DFA；所述反应性催化剂2为DMEA；所述低挥发性催化剂为辛酸亚锡，型号为T12。
所述开孔剂为Irganox 1076。
所述抗氧剂为GK-350D。
*指数=B料中异氰酸基团反应当量数/A料中所有聚醚及所有添加剂中所含羟基当量数
反应当量数=反应物重量/反应物当量
异氰酸酯反应当量数=异氰酸酯重量/（NCO分子量/NCO% x100）
羟基反应当量数=聚醚重量/（56100/羟值）
常用的连续发泡线基本组成如下：电脑控制系统、恒温储料罐、预混料系统、在线原料温控系统（热交换器等）、精确的原料计量泵系统、混合头系统、发泡生产线、在线泡沫切割系统。
Claims (9)
1.一种湿法制备用聚氨酯泡沫，其特征是配方比例按重量份计如下：
A料：聚醚多元醇100份，甘油0.5-5份，硅油0.5-2份，水3.5-5.5份，催化剂1 0.2-1.0份，反应性催化剂2 0.1-0.5份，低挥发性催化剂0.01-0.2份，开孔剂0.1-2份，抗氧剂0.1-1.0 份；
B料：纯MDI或聚合MDI与MDI 50-90: 50-10比例的混合物；
所述B料中所含异氰酸酯当量与A料中的羟基当量的比值为1-1.25；
将上述A料和B料按比例混合发泡后即得产品用于湿法制备汽车天窗遮阳板或汽车顶篷用聚氨酯泡沫。
2.如权利要求1所述湿法制备用聚氨酯泡沫，其特征是所述聚醚多元醇组成如下：
聚醚A，糖类或山梨醇或甘油，羟值450-650，10-30份；
聚醚B，苯酐类聚酯聚醚，羟值200-350，5-35份；
聚醚C，甘油聚醚、羟值28-35的聚醚，10-40份；
聚醚D，扩链剂，羟值 56-160，10-35份；
聚醚E，3-30份天然大豆聚醚、棕榈油聚醚多元醇或聚合物聚醚中的一种，羟值20-56；
聚醚 F，1-10份已二胺聚醚，羟值450-800；
聚醚G，甘油，羟值160-240，10-30份。
3.如权利要求2所述湿法制备用聚氨酯泡沫，其特征是：所述聚醚多元醇还包括1-30份生物聚醚，即大豆油类或榈油类聚醚中的一种。
4.如权利要求1所述湿法制备用聚氨酯泡沫，其特征是：所述催化剂1为叔胺；所述反应性催化剂2为DMEA；所述低挥发性催化剂为辛酸亚锡。
5.如权利要求2所述湿法制备用聚氨酯泡沫，其特征是：所述扩链剂为2官能度的低分子聚醚，羟值为56-300mgKOH/g。
6.如权利要求2所述湿法制备用聚氨酯泡沫，其特征是：所述聚醚的伯羟基含量大于70%。
7.如权利要求1所述湿法制备用聚氨酯泡沫，其特征是：所述开孔剂为PUR 68、Irganox 1135、Irganox 1076或A01中的一种。
8.如权利要求1所述湿法制备用聚氨酯泡沫，其特征是：所述抗氧剂为Ortegol 501、GLK-15或GK-350D中的一种。
9.权利要求1所述湿法制备用聚氨酯泡沫的制备方法，其特征是步骤如下：
（1）部分A料的配置：取聚醚多元醇100份，甘油0.5-5份，开孔剂0.1-2份，抗氧剂0.1-1.0 份，投入搅拌器预混，搅拌器速度为10-20rpm/min，混合时间为50-70min，得到预混A料；
（2）B料的准备：B料为纯MDI或聚合MDI与MDI 50-90: 50-10比例的混合物，同样打入另一个生产料罐，保持料液温度维持20-24℃；
（3）其他A料的准备：取硅油0.5-2份，水3.5-5.5份分别放置入料罐中，取催化剂1 0.2-1.0份，反应性催化剂2 0.1-0.5份，低挥发性催化剂0.01-0.2份，均加入一个料罐中，待用；
（4）连续生产线发泡：将步骤（1）准备的预混A料和硅油、水、催化剂组成的A料和B料分别通过高低压计量泵计量进入混合系统发泡；其中B料中所含异氰酸酯当量与A料中的羟基当量的比值为1-1.25；料液进入混合头后的搅拌速度控制在1000-5000rpm/min，传送带速度为3-7m/min；
通过调整前置升降板控制步骤（3）的发泡质量和泡块周整度；泡沫连续生产开始后根据尺寸进行在线切割并在线调整产品宽度；
（5）熟化：将步骤（3）所得切割后的泡块经44-52小时熟化后，即得产品湿法制备用聚氨酯泡沫；
或直接将配置好的A料和B料在箱式发泡线上发泡。
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