[发明专利]一种轻量化汽车内饰用高性能聚氨酯泡沫的配方及工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚氨酯泡沫的配方及工艺，具体涉及一种轻量化汽车内饰用高性能聚氨酯泡沫的配方及工艺。

背景技术

在聚氨酯(PU)泡沫体中，开发应用最早的是硬度很高的泡沫体，而获得市场认可、应用最广的是软质泡沫塑料。作为硬度介于这两类泡沫体之间的则称为半硬质泡沫塑料，简称半硬泡。半硬泡与软泡和硬泡的主要区别在于它具备较高的压缩强度，在其负荷卸载后，其泡沫体复原的速度十分缓慢，表现出较好的能量吸收、缓冲减震特性。鉴于这些特性，半硬泡目前已被广泛用于车内装饰材料，如仪表板、内衬板、顶棚、天窗滑盖、头靠、衣帽架等。

目前PU发泡设备主要有两大类，一类为机械式连续发泡，操作简便，速度快，泡沫性能优异，但所需设备繁多、成本高，且受限于传送带的宽度，当泡沫规格较多时，机械发泡的效率便大打折扣，因此机械式连续发泡多适用于大规模生产一种或几种尺寸相近的泡沫；另一类为非连续箱式发泡，尽管该法得到的泡沫性能不如机械发泡，但设备简单、成本低，且所适用的泡沫尺寸灵活多变，应用于生产尺寸差异大的泡沫时效率高。目前，由于泡沫产品的规格多样化，国内外许多企业均采用非连续箱式法(下文简称箱式发泡)来生产PU泡沫。

近些年，箱式发泡工艺不断得到改进，目前机械化程度较高的箱式发泡多采用提升式无底混合桶(如图1所示)，待物料混合完毕后，混合桶即从箱底提起，混合料液即充满箱底。然而，箱式发泡工艺中泡沫的放热问题始终是一个难题，严重限制了产品质量的进一步优化。这主要是因为PU泡沫的生产过程中，两种原料即多元醇与异氰酸酯的反应会放出大量的热，而泡沫的体积较大且内部结构不利于散热，导致泡沫体内温度在三边密闭式的发泡过程中急剧上升，最高可超过200℃。在如此高温下，PU分子链与空气中的氧气反应随即产生氧化，使泡沫中心颜色发黄甚至发黑(俗称“烧芯”)，严重时会自燃而引起火灾，造成无法挽回的巨大损失。此外，泡沫内部散热不均还会不同程度影响其物理性能，如力学性能、泡孔分布均匀性及密度分布均匀性等。因此，如何能有效解决箱式发泡中PU泡沫的散热问题，并制备出高性能的PU泡沫已成为行业内一个公认的技术难题。

目前针对该技术难题的报道较少，在《聚氨酯硬泡箱式自由发泡工艺浅谈》(戴乾胜，聚氨酯工业，1999，14(3):43～44)与《聚氨酯软质泡沫生产中烧芯因素的探讨》(李佐花，聚氨酯工业，2007，22(3)：31～33)中，作者曾对PU泡沫的烧芯现象进行总结分析，但并未明确提出有效的解决措施。在现有专利中，CN102796239A提到，通过添加阻燃剂可有效减少烧芯现象，其中阻燃剂为抗焦心阻燃剂，包括美国旭瑞达A3007B-LS、FYrolA117S、FyrolHF-4，青岛瑞诺化工有限公司YOKEV166、浙江万盛化工有限公司FR-38，但行业内未有推广信息。

发明内容

针对以上技术难题，本发明设计了一种组合吸热填料，并提供了一种轻量化汽车内饰用高性能聚氨酯泡沫的配方及工艺，本发明的具体技术方案如下：

本发明公开了一种轻量化汽车内饰用高性能聚氨酯泡沫，PU泡沫的原材料包括三种物质：100份(质量分数)组合聚醚多元醇，140～190份异氰酸酯，5～15份的组合吸热填料。

作为进一步地改进，本发明所述的组合聚醚多元醇包括：10～45份甘油为起始剂，羟值为25～40mgKOH/g的环氧丙烷/环氧乙烷聚醚多元醇或15～35份以山梨醇为起始剂，羟值400～500mgKOH/g的环氧丙烷/环氧乙烷聚醚多元醇或0～20份以乙二胺为起始剂，羟值380～450mgKOH/g的环氧丙烷/环氧乙烷聚醚多元醇；0.5～3份水；0.05～2份胺类催化剂，0.03～1.5份开孔剂，0.1～3份表面活性剂及10～30份二丙二醇。

作为进一步地改进，本发明所述的异氰酸酯为108～122份多苯基多亚甲基异氰酸酯，NCO值在30％～32％。

作为进一步地改进，本发明所述的组合吸热填料为小分子物质与高分子粉末的混合物，所述的小分子物质为醋酸钠、碳酸钠、氢氧化铝、氢氧化钡或氯化钙中的一种或几种的混合物，高分子粉末为乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙烯-丙烯酸乙酯、改性聚乙烯、改性聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、热塑性聚烯烃弹性体、热塑性聚氨酯弹性体、共聚尼龙中的一种或几种的混合物。

作为进一步地改进，本发明所述的组合吸热填料中小分子物质的添加量为1～5份，高分子粉末的添加量为3～15份。

一种根据权利要求1至5中任意一项所述的轻量化汽车内饰用高性能聚氨酯泡沫的制备工艺，具体制备步骤如下：