全水發(fā)泡低密度聚氨酯高回彈泡沫的研制.doc

-專業(yè)文檔，值得下載!-專業(yè)文檔，值得珍藏！-全水發(fā)泡低密度聚氨酯高回彈泡沫的研制秦建兵張勇錢文浩（江陰友邦聚氨酯有限公司江蘇江陰214421）摘要：采用自制聚合物多元醇和自制催化劑，研制出幾種全水低密度聚氨酯泡沫組合料。討論了影響發(fā)泡工藝及制品性能的因素，介紹了制品的性能，并制得自由發(fā)泡泡沫密度在35kg/m3左右、模塑泡沫整體密度在40kg/m3左右的新型低密度泡沫組合料，該組合料發(fā)泡工藝性穩(wěn)定。其制品泡沫手感好、物理性能優(yōu)良，適用于國內(nèi)各種汽車座墊。關(guān)鍵詞：全水發(fā)泡；低密度；聚氨酯；高回彈泡沫；組合料；汽車座墊冷熟化高回彈泡沫因其高回彈性、高舒適性、高生產(chǎn)效率等優(yōu)點，在汽車座墊等領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。近幾年來，汽車工業(yè)得到迅速發(fā)展，市場競爭也不斷加劇，各種車型紛紛降價，在保證原有性能的前提下，降低整車成本成了眾汽車廠家攻關(guān)的課題，對汽車內(nèi)飾中的發(fā)泡材料也提出了降本要求。為此，我公司針對汽車內(nèi)飾中的座椅泡沫的降低密度技術(shù)進行了研究。為了降低泡沫密度，國內(nèi)很多原材料廠家通常采用在組合料中添加發(fā)泡劑的方法，如添加二氯甲烷、CFC-11等發(fā)泡劑，使泡沫密度下降。由于CFC-11損害大氣臭氧層，二氯甲烷也是有一定毒性的揮發(fā)性有機物，采用這些輔助發(fā)泡劑不符合環(huán)保要求；增加水量會帶來工藝性能差、泡沫手感差、廢品率高及泡沫性能差等問題。為了適應(yīng)市場要求，我公司開發(fā)了自由發(fā)泡泡沫密度在35kg/m3左右、模塑泡沫整體密度在40kg/m3左右的新型低密度泡沫組合料，發(fā)泡的工藝性穩(wěn)定，泡沫的手感好，這種材料的物理機械性能可滿足國內(nèi)各種汽車座墊要求，使汽車座椅泡沫進一步輕量化。1實驗部分1.1實驗原料聚醚多元醇（羥值35mgKOH/g），聚合物多元醇（自制，羥值28mgKOH/g），交聯(lián)劑（進口），硅硐表面活性劑（進口），催化劑1（進口），催化劑2（進口），催化劑3（自制），TDI(進口，80/20)、PAPI（進口，牌號44V20）。手持電鉆式攪拌器BoschGMB400，轉(zhuǎn)速2800r/min；不銹鋼模具，自制，25cm25cm10cm；電子拉力機，上海登杰機器設(shè)備有限公司DLL-3000N；壓縮板，自制，40cm40cm2.5cm；干燥箱，上海躍進醫(yī)藥器械廠，型號101-1-S。1.2實驗配方A組分配方（質(zhì)量份）：聚醚多元醇4060聚合物多元醇6040硅硐表面活性劑0.51.0交聯(lián)劑0.51.0催化劑10.51.0催化劑20.10.3催化劑30.30.6水2.53.5B組分為TDI/PAPI混合物(80/20)，指數(shù)1.00。1.3發(fā)泡工藝-專業(yè)文檔，值得下載!-專業(yè)文檔，值得珍藏！-根據(jù)設(shè)計配方準確稱取A組分的各原料，混合均勻；再計算并稱取B組分。A、B組分溫度均控制在25，模具預(yù)熱至65。將A、B組分混合，快速攪勻，倒入模具，合模。脫模并室溫放置7天后測試物理性能。1.4實驗測試方法壓縮永久變形按DINISO1858方法測試；斷裂伸長率、拉伸強度、撕裂強度按DINENISO1796方法測試；密度按DINISO845方法測試。2結(jié)果與討論2.1密度降低方法的探討調(diào)整發(fā)泡劑加入量是改變密度的有效方法，密度隨發(fā)泡劑用量的增加而降低，我們對發(fā)泡劑進行了選擇試驗。以鹵代烴為發(fā)泡劑，在滿足密度要求的情況下可使制品具有良好的表皮和較好的手感，但不符合環(huán)保要求。以水為發(fā)泡劑，當水量增加時，制品的密度降低，但泡沫的工藝性和物理性能都不佳，調(diào)整A組分配方，工藝性有改善，但物理性能仍不佳。本工作最后采用了自制新型聚合物多元醇和自制催化劑配制組合聚醚，發(fā)泡工藝性較好，制品密度降低，同時物理性能良好，達到令人滿意的效果。表1中列出了以水為發(fā)泡劑的模塑泡沫的物理性能比較，其中YB-5284系采用自制聚合物多元醇和自制催化劑配制的高回彈組合聚醚，對比料采用市售聚合物多元醇和常用催化劑配制。表1YB-5284的制品與對比品的性能比較項目技術(shù)要求1）YB-5284對比料芯密度/kgm3353740拉伸強度/kPa90164148伸長率/%9011095撕裂強度/Ncm122.82.4壓縮永久變形/%85.69.8注：1）技術(shù)要求為一汽大眾BORA車型對泡沫的要求。2.2催化劑的影響催化劑是影響反應(yīng)速率與動力學參數(shù)的主要因素。從發(fā)泡工藝考慮，希望乳白期長、脫模時間短。延長乳白期，可使料液充分充滿模具，提高成品率；縮短脫模時間可提高生產(chǎn)效率。這兩個參數(shù)直接受催化劑的品種及其用量的影響。高回彈泡沫有叔胺催化劑和有機錫催化劑兩種催化體系，利用叔胺和有機錫各自的反應(yīng)特性合理調(diào)整反應(yīng)平衡，可得到較長的乳白期和較短的脫模時間。本工作我們采用自制復(fù)合催化劑，該催化體系具有初期流動性好、后期熟化快的特點。2.3異氰酸酯指數(shù)的影響異氰酸酯指數(shù)的變化影響制品的物理性能。異氰酸酯指數(shù)升高，會使泡沫密度下降、硬度增加，但泡沫熟化時間延長；異氰酸酯指數(shù)降低，則泡沫密度升高、硬度降低、泡沫熟化加快、流動性逐漸變差。實驗發(fā)現(xiàn)，異氰酸酯指數(shù)在0.981.02之間綜合的泡沫性能最佳。2.4工藝條件的影響模具溫度影響制品的表皮性能與熟化時間。模溫低則表皮厚、熟化慢；反之表皮薄、熟化快，模具溫度以（655）為宜。料溫影響反應(yīng)的快慢程度，會使乳白時間、凝膠時間、脫模時間縮短或延長。料溫過高，會使乳白期過短、料液充不滿模具或來不及合模，但可降低密度；料溫過低會使脫模時間延長，生產(chǎn)效率低，泡沫密度增加。根據(jù)本產(chǎn)品的特點，生產(chǎn)時將A、B組分溫度控制在25左右，有利于加工成型。2.5制品性能-專業(yè)文檔，值得下載!-專業(yè)文檔，值得珍藏！-圍繞低密度座墊泡沫材料這個目標，根據(jù)泡沫生產(chǎn)工藝和汽車泡沫的質(zhì)量要求研制的聚醚組合料及泡沫制品性能如表2。表2泡沫組合料的發(fā)泡參數(shù)及制品性能A/B組分牌號YB-5284/YB-6281YB-5384/YB-6282YB-5484/YB-6281乳白時間/s787867凝膠時間/s707568脫模時間/s300300300芯密度/kgm3374033拉伸強度/kPa164172152伸長率/110110103撕裂強度/Ncm12.82.92.8壓縮永久變形/5.64.87.83結(jié)論1）采用自制第二代接枝聚合物多元醇制得適合汽車座椅使用的低密度泡沫。2）采用自制催化劑改善了低密度泡沫的工藝性能。3）異氰酸酯指數(shù)和工藝條件直接影響制品物理性能和工藝性能。參考文獻1方禹聲,朱呂民.聚氨酯泡沫塑料.第2版.北京:化學工業(yè)出版社,1994.251頁2朱呂民.聚氨酯合成材料.南京:江蘇科學技術(shù)出版社,2002.39頁3何文淑,王昆國.低密度微孔聚氨酯鞋底材料，聚氨酯工業(yè)，2000，15（3）：394WilliamsD.PolyurethanesExpo2002.135143SynthesisofHighlyElasticandLowlyDensityPolyurethaneFoambyUsingAll-Water-BlownTechniqueQinJianbingZhangYongQianWenhao(JianyinYoubangPolyurethaneCo.Ltd,JiangsuJianyin214421)Abstract:Severalnovelall-water-blownlow-densitypolyurethanefoamsystemswerepreparedbyusingself-synthesizedcopolymerpolyolsandcatalyst.Thedensityisabout35kg/m3infreefoamingand40kg/m3inmouldingprocess.Thefactorsonblowntechniquesandproductpropertieswerediscussed.Thepremixedpolyolsystemisstability.Thefoamproducthasgoodphysicalpropertiesandgoodfeel.Theproductwasverysuitablefortheautomobileback