CN104086747A - 一种汽车顶棚用轻质聚氨酯泡沫及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种汽车顶棚用轻质聚氨酯泡沫及其制备方法，属于聚氨酯技术领域。本发明采用多种聚醚的混合物，与2种以上异氰酸酯的混合物在催化剂，水，非离子型硅油表面活性剂的作用下，在精确的温度、流量及压力控制下，送入连续发泡线的混合头进行连续发泡。本发明泡沫产品的密度低，可以大幅度地将低顶棚生产的原料成本，从而提高产品的市场竞争力。
Description
技术领域
本发明涉及一种汽车顶棚用轻质聚氨酯泡沫及其制备方法，具体涉及一种用于低成本湿法制备汽车顶篷的生产方法，属于聚氨酯技术领域。
背景技术
随着聚氨酯泡沫在工业和日常生活中的广泛应用。其在制造汽车的各种零件，特别是汽车的各种内饰件中，聚氨酯半硬质泡沫塑料占有相当重要的地位。尤其是在汽车的顶篷的制备中就使用了聚氨酯的半硬泡材料作为主要的组成部分。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。
近年来，随着国内汽车内饰件行业竞争的日 趋激烈，对顶棚各类原材料的低成本化的要求也提出了进一步的要求，而聚氨酯泡沫是湿法成型工艺中的主要材料，其低成本化将直接降低顶棚成品的主要原料成本，从而使企业更具有竞争力。同时，由于汽车节能轻量化和车身内大空间的要求日趋强烈，近年来汽车生产商对汽车顶棚的型腔设计愈趋复杂，因此对聚氨酯泡沫的性能也日渐提高。总而言之，目前国内市场对顶棚泡沫的要求主要包括：低密度，高延展性，成型性和泡沫本身的刚性要求。
另外现当今市场上使用的用于汽车湿法顶篷的聚氨酯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湿法的汽车顶篷的轻质聚氨酯泡沫，这种泡沫采用ODS为零的全水发泡，开孔率高，并能在通常的MAXFOAM泡沫生产线上进行大规模的连续化发泡。该泡沫具有轻量，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等优点。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，一种汽车顶棚用轻质聚氨酯泡沫，配方比例按重量份计如下：
A料：聚醚多元醇100份，硅油0.5-2份，水3.5-5.5份，反应性催化剂0.2-1.0份，低挥发性催化剂0.01-0.2份，抗氧剂0.1-1.0份；
B料：纯MDI或聚合MDI与MDI质量比为50~90:10~50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；
将上述物料按比例混合发泡后即得泡沫密度在24-30kg/m3的聚氨酯，用于在湿法工艺的生产轻质汽车顶篷。
本发明的泡沫可定义为半硬质聚氨酯泡沫，其主要应用于湿法汽车顶棚的生产，其具有足够的材料强度，同时具有较好的延展性和成型性。
该泡沫的生产是通过采用多种聚醚的混合物，与2种以上异氰酸酯的混合物在催化剂，水，非离子型硅油表面活性剂的作用下，在精确的温度、流量及压力控制下，送入连续发泡线的混合头进行连续发泡。
所述A料中聚醚多元醇的组成如下：
聚醚A，聚合物多元醇，羟值30-300mgKOH/g，流量为30-60 pph；
聚醚B，羟值为28-35mgKOH/g的聚醚多元醇或聚合物多元醇，流量为0-50pph；
聚醚C，羟值为200-500mgKOH/g的苯酐类聚酯聚醚多元醇，流量为0-30pph；
聚醚D，羟值为200-500mgKOH/g的蔗糖或山梨醇起始的聚醚多元醇，流量为5-15pph；
聚醚E，羟值为450-800mgKOH/g的乙二胺聚醚，流量为0-15pph；
聚醚F，羟值为160-240mgKOH/g的甘油起始聚醚多元醇，流量为0-15pph。
所述反应性催化剂为DMEA、HUNTSMAN Jeffcat ZF10、ZR50、Jeffcat DFA或Dabaco NE300 中的一种；所述低挥发性催化剂为T10，T9或T12；所述抗氧剂为BASF 生产的PUR68。
所述汽车顶棚用轻质聚氨酯泡沫的制备方法，步骤如下：
（1）聚醚物料的预备：将聚醚多元醇送入各自的物料储存罐中，然后将物料通过系统的加热/冷却系统使物料的温度控制在20-30℃，物料在罐内静置48h以上；
（2）异氰酸酯的准备：将B料，即纯MDI或聚合MDI与MDI质量比为50~90:10~50的混合物，打入另一个生产料罐，保持料液温度维持在20-30℃；同样使物料在罐内静置48h；
（3）其他物料的准备：将硅油0.5-2份，水3.5-5.5份，反应性催化剂0.2-1.0份，低挥发性催化剂0.01-0.2份，抗氧剂0.1-1.0份补充到生产所需的量，待用；
（4）连续生产线发泡：在计算机的控制下，依照设定的配方比例，将上述原料使用高低压计量泵计量输送到发泡机混合头，在高速搅拌下系统发泡；其中混合的B料中异氰酸酯料的当量相对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2000-5000rpm/min，传送带速度为3-8m/min；
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。
所有的原料独立地通过各自的计量系统，在控制系统的精确的参数控制下，送入发泡头进行混合，然后混合完成的物料以连续方式从出料口送到发泡膜上进行发泡，同时完全起发的泡沫在传送带的作用下不间断地从发泡线移走并切割成所需要的泡沫长度。
通过调整前置升降板控制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（4）所得的切割后的泡块经48-72h熟化，即得产品汽车顶棚用轻质聚氨酯泡沫。
汽车顶棚用轻质聚氨酯泡沫的开孔率大于95%，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，该催化剂的部分官能团在聚氨脂泡沫制备中参与化学反应，其反应产物会牢牢地成为泡沫结构的组成部分，不会对外散发而造成车内异味和影响车内的人员的健康。
本发明的有益效果：本发明主要用于连续发泡生产线，箱式工艺生产一天的量，在连续线上只需20分钟就可以完成，并且还可在生产中变换产品尺寸；适合大批量，多尺寸，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，原料得材率越高。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泡沫的得材率等。本发明泡沫产品的密度低，可以大幅度地将低顶棚生产的原料成本，从而提高产品的市场竞争力。
附图说明
图1是本发明干化工艺示意图。
具体实施方式
实施例1
一种汽车顶棚用轻质聚氨酯泡沫，配方比例按重量份计如下：
A料：聚醚多元醇100份，硅油0.5份，水3.5份，反应性催化剂0.2份，低挥发性催化剂0.01份，抗氧剂0.1份；
B料：纯MDI或聚合MDI与MDI质量比为50:10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；
将上述物料按比例混合发泡后即得泡沫密度在24kg/m3的聚氨酯，用于在湿法工艺的生产轻质汽车顶篷。
所述A料中聚醚多元醇的组成如下：
聚醚A，聚合物多元醇，羟值100mgKOH/g，流量为30pph；
聚醚B，羟值为28mgKOH/g的聚醚多元醇或聚合物多元醇，流量为10pph；
聚醚C，羟值为200mgKOH/g的苯酐类聚酯聚醚多元醇，流量为10pph；
聚醚D，羟值为200mgKOH/g的蔗糖或山梨醇起始的聚醚多元醇，流量为5pph；
聚醚E，羟值为450mgKOH/g的乙二胺聚醚，流量为5pph；
聚醚F，羟值为160mgKOH/g的甘油起始聚醚多元醇，流量为2pph。
所述反应性催化剂为DMEA；所述低挥发性催化剂为T10；所述抗氧剂为PUR68。
所述汽车顶棚用轻质聚氨酯泡沫的制备方法，如图1所示，步骤如下：
（1）聚醚物料的预备：将聚醚多元醇送入各自的物料储存罐中，然后将物料通过系统的加热/冷却系统使物料的温度控制在20℃，物料在罐内静置48h以上；
（2）异氰酸酯的准备：将B料打入另一个生产料罐，保持料液温度维持在20℃；同样使物料在罐内静置48h；
（3）其他物料的准备：将硅油，水，反应性催化剂，低挥发性催化剂，抗氧剂补充到生产所需的量，待用；
（4）连续生产线发泡：在计算机的控制下，依照设定的配方比例，将上述原料使用高低压计量泵计量输送到发泡机混合头，在高速搅拌下系统发泡；其中混合的B料中异氰酸酯料的当量相对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2000rpm/min，传送带速度为3m/min；
通过调整前置升降板控制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（4）所得的切割后的泡块经48h熟化，即得产品汽车顶棚用轻质聚氨酯泡沫。
实施例2
一种汽车顶棚用轻质聚氨酯泡沫，如图1所示，配方比例按重量份计如下：
A料：聚醚多元醇100份，硅油2份，水5.5份，反应性催化剂1.0份，低挥发性催化剂0.2份，抗氧剂1.0份；
B料：纯MDI或聚合MDI与MDI质量比为90:50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1.25；
将上述物料按比例混合发泡后即得泡沫密度在30kg/m3的聚氨酯，用于在湿法工艺的生产轻质汽车顶篷。
所述A料中聚醚多元醇的组成如下：
聚醚A，聚合物多元醇，羟值300mgKOH/g，流量为60 pph；
聚醚B，羟值为35mgKOH/g的聚醚多元醇或聚合物多元醇，流量为50pph；
聚醚C，羟值为500mgKOH/g的苯酐类聚酯聚醚多元醇，流量为30pph；
聚醚D，羟值为500mgKOH/g的蔗糖或山梨醇起始的聚醚多元醇，流量为15pph；
聚醚E，羟值为800mgKOH/g的乙二胺聚醚，流量为15pph；
聚醚F，羟值为240mgKOH/g的甘油起始聚醚多元醇，流量为15pph。
所述反应性催化剂为Jeffcat ZF10；所述低挥发性催化剂为T9；所述抗氧剂为PUR68。
所述汽车顶棚用轻质聚氨酯泡沫的制备方法，步骤如下：
（1）聚醚物料的预备：将聚醚多元醇送入各自的物料储存罐中，然后将物料通过系统的加热/冷却系统使物料的温度控制在30℃，物料在罐内静置48h以上；
（2）异氰酸酯的准备：将B料，即纯MDI或聚合MDI与MDI质量比为90: 50的混合物，打入另一个生产料罐，保持料液温度维持在30℃；同样使物料在罐内静置48h；
（3）其他物料的准备：将硅油，水，反应性催化剂，低挥发性催化剂，抗氧剂补充到生产所需的量，待用；
（4）连续生产线发泡：在计算机的控制下，依照设定的配方比例，将上述原料使用高低压计量泵计量输送到发泡机混合头，在高速搅拌下系统发泡；其中混合的B料中异氰酸酯料的当量相对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8m/min；
通过调整前置升降板控制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（4）所得的切割后的泡块经72h熟化，即得产品汽车顶棚用轻质聚氨酯泡沫。
实施例3
一种汽车顶棚用轻质聚氨酯泡沫，如图1所示，配方比例按重量份计如下：
A料：聚醚多元醇100份，硅油1份，水4份，反应性催化剂0.6份，低挥发性催化剂0.1份，抗氧剂0.5份；
B料：纯MDI或聚合MDI与MDI质量比为70:30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1.15；
将上述物料按比例混合发泡后即得泡沫密度在24-30kg/m3的聚氨酯，用于在湿法工艺的生产轻质汽车顶篷。
所述A料中聚醚多元醇的组成如下：
聚醚A，聚合物多元醇，羟值200mgKOH/g，流量为50 pph；
聚醚B，羟值为30mgKOH/g的聚醚多元醇或聚合物多元醇，流量为30pph；
聚醚C，羟值为300mgKOH/g的苯酐类聚酯聚醚多元醇，流量为20pph；
聚醚D，羟值为300mgKOH/g的蔗糖或山梨醇起始的聚醚多元醇，流量为10pph；
聚醚E，羟值为600mgKOH/g的乙二胺聚醚，流量为10pph；
聚醚F，羟值为200mgKOH/g的甘油起始聚醚多元醇，流量为10pph。
所述反应性催化剂为ZR50；所述低挥发性催化剂为T12；所述抗氧剂为PUR68。
所述汽车顶棚用轻质聚氨酯泡沫的制备方法，步骤如下：
（1）聚醚物料的预备：将聚醚多元醇送入各自的物料储存罐中，然后将物料通过系统的加热/冷却系统使物料的温度控制在25℃，物料在罐内静置48h以上；
（2）异氰酸酯的准备：将B料，即纯MDI或聚合MDI与MDI质量比为70:30的混合物，打入另一个生产料罐，保持料液温度维持在25℃；同样使物料在罐内静置48h；
（3）其他物料的准备：将硅油，水，反应性催化剂，低挥发性催化剂，抗氧剂补充到生产所需的量，待用；
（4）连续生产线发泡：在计算机的控制下，依照设定的配方比例，将上述原料使用高低压计量泵计量输送到发泡机混合头，在高速搅拌下系统发泡；其中混合的B料中异氰酸酯料的当量相对A料中的羟基当量的比值为1.1；料液进入混合头后的搅拌速度控制在4000rpm/min，传送带速度为5m/min；
通过调整前置升降板控制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（4）所得的切割后的泡块经48-72h熟化，即得产品汽车顶棚用轻质聚氨酯泡沫。
本发明主要用于连续发泡生产线，箱式工艺生产一天的量，在连续线上只需20分钟就可以完成，并且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，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，原料得材率越高。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泡沫的得材率等。本发明的特殊之处是，本发明泡沫产品的密度低，可以大幅度地将低顶棚生产的原料成本，从而提高产品的市场竞争力。
Claims (4)
1.一种汽车顶棚用轻质聚氨酯泡沫，其特征是：配方比例按重量份计如下：
A料：聚醚多元醇100份，硅油0.5-2份，水3.5-5.5份，反应性催化剂0.2-1.0份，低挥发性催化剂0.01-0.2份，抗氧剂0.1-1.0份；
B料：纯MDI或聚合MDI与MDI质量比为50~90:10~50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；
将上述物料按比例混合发泡后即得泡沫密度在24-30kg/m3的聚氨酯，用于在湿法工艺的生产轻质汽车顶篷。
2.如权利要求1所述汽车顶棚用轻质聚氨酯泡沫，其特征是：所述A料中聚醚多元醇的组成如下：
聚醚A，聚合物多元醇，羟值30-300mgKOH/g，流量为30-60 pph；
聚醚B，羟值为28-35mgKOH/g的聚醚多元醇或聚合物多元醇，流量为0-50pph；
聚醚C，羟值为200-500mgKOH/g的苯酐类聚酯聚醚多元醇，流量为0-30pph；
聚醚D，羟值为200-500mgKOH/g的蔗糖或山梨醇起始的聚醚多元醇，流量为5-15pph；
聚醚E，羟值为450-800mgKOH/g的乙二胺聚醚，流量为0-15pph；
聚醚F，羟值为160-240mgKOH/g的甘油起始聚醚多元醇，流量为0-15pph。
3.如权利要求1所述汽车顶棚用轻质聚氨酯泡沫，其特征是：所述反应性催化剂为DMEA、Jeffcat ZF10、ZR50、Jeffcat DFA或Dabco NE300 中的一种；所述低挥发性催化剂为T10，T9或T12；所述抗氧剂为PUR68。
4.权利要求1所述汽车顶棚用轻质聚氨酯泡沫的制备方法，其特征是步骤如下：
（1）聚醚物料的预备：将聚醚多元醇送入各自的物料储存罐中，然后将物料通过系统的加热/冷却系统使物料的温度控制在20-30℃，物料在罐内静置48h以上；
（2）异氰酸酯的准备：将B料，即纯MDI或聚合MDI与MDI质量比为50~90:10~50的混合物，打入另一个生产料罐，保持料液温度维持在20-30℃；同样使物料在罐内静置48h；
（3）其他物料的准备：将硅油0.5-2份，水3.5-5.5份，反应性催化剂0.2-1.0份，低挥发性催化剂0.01-0.2份，抗氧剂0.1-1.0份补充到生产所需的量，待用；
（4）连续生产线发泡：在计算机的控制下，依照设定的配方比例，将上述原料使用高低压计量泵计量输送到发泡机混合头，在高速搅拌下系统发泡；其中混合的B料中异氰酸酯料的当量相对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2000-5000rpm/min，传送带速度为3-8m/min；
通过调整前置升降板控制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（4）所得的切割后的泡块经48-72h熟化，即得产品汽车顶棚用轻质聚氨酯泡沫。
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