本发明专利技术公开了一种无阻燃剂高阻燃低气味全水自结皮聚氨酯泡沫及其制备方法，原料由A、B两组分组成，按质量份计包括：其中A组分：聚醚多元醇150‑70；聚合物多元醇0‑20；曼尼希聚醚多元醇3‑10；PIPA多元醇10‑30；扩链剂5‑12；反应型催化剂1.5‑3.5；无挥发性催化剂0.01‑0.2；水0.1‑1.0；泡沫稳定剂0.5‑2；其中聚醚多元醇1+聚合物多元醇+曼尼希聚醚多元醇+PIPA多元醇＝100；所述组分B是NCO含量为23％‑31wt％的改性全MDI体系异氰酸酯预聚体；所述的聚醚多元醇1为甘油起始、三官能度、分子量为3000‑10000、端伯羟基含量大于70％的高活性聚醚多元醇。A、B组分采用模塑法或自由泡法制得自结皮聚氨酯泡沫，该泡沫在不使用阻燃剂的情况下，仍表现出良好的阻燃性以及较好的环保性，其氧指数≥26％，气味≤3级。
【技术实现步骤摘要】
一种无阻燃剂高阻燃低气味全水自结皮聚氨酯泡沫及其制备方法
本专利技术属于聚氨酯半硬质泡沫领域，具体属于自结皮聚氨酯泡沫领域。技术背景聚氨酯半硬质泡沫塑料(简称半硬泡)是聚氨酯的几大品种之一。它是一种性能介于聚氨醋软泡与硬泡之间的泡沫，特点是具有较高的压缩负荷值和较高的密度，其交联密度远高于软泡而仅次于硬泡。他们手感舒适，外韧内软，在汽车受到撞击时，这种半硬泡能迅速把动能转化为其它形式的能，起到缓冲作用，保护乘员的安全。聚氨酯自结皮泡沫属于半硬泡的范畴，是根据汽车工业高速发展而开发的聚氨酯泡沫加工的第三代产品。聚氨酯自结皮泡沫又称整皮泡沫，其致密的表皮和泡沫芯体是由同种双组分材料一次制备而成的。致密的表皮可以根据模具的不同形成不同花纹，既美观又起到保护作用；而芯部的泡沫体既降低了制品的密度又使制品具有一定的弹性。由于兼具以上优点，聚氨酯自结皮泡沫被广泛应用于制造汽车方向盘、扶手、头靠等。该产品主要应用于汽车扶手、保险杠等吸能缓冲部件，目前的自结皮泡沫中，作为CFC的替代物，含氢氯氟烃(HCFC)、戊烷、氢氟烃(HFC)、水均可用于制备聚氨酯自结皮泡沫。作为聚氨酯发泡剂的主流产品HCFC-141b也将被禁止使用。相对于以上几种发泡剂来说，水的优点则显而易见，它便宜易得、无毒性、不易燃易爆、ODP值为零。近年来，水发泡自结皮聚氨酯技术正成为一种发展趋势。美国专利5,166,183、5,216,035、5,234,961、5,236,960、5,236,961、5,266,234、5,284,880、5,338,820、5,514,723和5,658,959中已阐述了相关技术。近年来，车内的空气环境尤其是车体内的气味和烟雾被列为一项判断舒适与否的新标准。目前，随着国标GB/T27630-2011《乘用车内空气质量评价指南》出台，对车用方向盘、扶手的环保性能要求也越高越高。汽车方向盘、扶手使用的聚氨酯半硬泡，由于在生产中采用的叔胺类催化剂，在车内小环境内可产生胺臭味，并且在车内温度较高时可产生挥发，部分挥发物凝聚在车窗玻璃上，使玻璃模糊(即雾化)。所以，避免残留催化剂的挥发迁移是降低车内泡沫气味和雾化的最有效途径。同时，客车新国标GB38262-2019对客车的阻燃性进行了重新定义。其中客车扶手和方向盘要求水平燃烧≤50mm/min，氧指数≥24％。这就要求车用自结皮材料不仅要阻燃，还要环保。如专利文献CN101597370A中，通过合成一种羟值40-180mgKOH/g的高官能度聚醚，和一种无挥发性或者反应型催化剂配合使用，制得了一种皮层致密，具有较好的耐磨性能和较低的挥发性能的低VOC自结皮泡沫。但这种泡沫的阻燃性达不到要求。CN103641979A涉及一种矿用聚氨酯自结皮组合物。采用阻燃性聚合物多元醇、阻燃剂和抗静电剂，制得了一种阻燃自结皮泡沫，氧指数可以达到28％。本专利技术解决了自结皮泡沫的阻燃性能和抗静电性能，制备得到的矿用聚氨酯自结皮组合物具有表皮光滑、高阻燃性和抗静电性，从而为矿用自结皮聚氨酯的安全性提供保障。但该类自结皮由于使用了阻燃剂，泡沫VOC和气味不达标。专利文献CN105601873A涉及一种汽车方向盘用聚氨酯自结皮组合料及其制备方法，催化剂采用低雾催化剂、延迟性催化剂或反应性催化剂一种或几种，同时对混合异氰酸酯进行改性，制备的汽车方向盘不仅密度低、表面漂亮、物理机械性能好，而且具有气味低、环保、适用温度宽的优点。这种泡沫的阻燃性达不到要求。专利文献CN108047422A使用反应型催化剂和固体纳米阻燃材料，制得方向盘环保性好具有一定的阻燃作用，但加入的固体阻燃剂容易分层，使用不便。另有一些泡沫配方中，使用了反应型催化剂和反应型阻燃剂，也可以达到低气味和一定的阻燃性，但这些反应型阻燃剂在组合料中储存稳定性差，影响发泡速度，必须现用现加，使用不便。综上所述，有必要提供一种综合性能优异、高阻燃、低气味、原液不分层简单易用的自结皮用组合料，满足客车行业不断提高的要求。
技术实现思路
本专利技术的第一个目的是提供一种性能优良的高阻燃低气味全水自结皮聚氨酯泡沫，该泡沫在不使用阻燃剂的情况下，仍表现出良好的阻燃性以及较好的环保性，其氧指数≥26％，气味≤3级。本专利技术的第二目的是提供高阻燃低气味全水自结皮聚氨酯泡沫的制备方法。为解决第一个技术问题，本专利技术提供一种无阻燃剂高阻燃低气味全水自结皮聚氨酯泡沫，原料由A、B两组分组成，按质量份计包括：A组分：聚醚多元醇1∶50～70；聚合物多元醇：0～20；曼尼希聚醚多元醇：3～10；PIPA多元醇：10～30；扩链剂：5～12；反应型催化剂：1.5～3.5无挥发性催化剂：0.01～0.2；水：0.1～1.0；泡沫稳定剂：0.5～2；其中聚醚多元醇1+聚合物多元醇+曼尼希聚醚多元醇+PIPA多元醇＝100；组分B是异氰酸根(NCO)含量为23％～31wt％的改性全MDI体系异氰酸酯预聚体。MDI体系异氰酸酯包括二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)单体、氨基甲酸酯改性MDI、碳化二亚胺改性MDI等异氰酸酯的两种及以上的混合物，官能度为2.0～2.7，优选2.1～2.4。组分A和组分B按100∶40-100的质量比配合使用。本专利技术所述的聚醚多元醇1为甘油起始、三官能度、分子量为3000-10000、端伯羟基含量大于70％的高活性聚醚多元醇。本专利技术所述的聚合物多元醇为三官能度、固含量25％～45％、苯乙烯、丙烯腈接枝的高活性聚合物多元醇。本专利技术所述的曼尼希聚醚多元醇，优选官能度4～5，羟值300-550mgKOH/g。本专利技术所述的PIPA多元醇是由多元醇胺和异氰酸酯在聚醚多元醇1中反应而生成的悬浮分散体，固含量10％～20％，黏度3000～6000mPa.s。具体合成方法如下：在反应器中按质量比100/4～10/5～10加入聚醚多元醇1、多元醇胺和分散剂，混合；加入聚醚多元醇1和异氰酸酯质量比为2/1～1/2的混合物，在30-50℃下反应1～3h，即可得产物。其中多元醇胺优选三乙醇胺，分散剂优选聚乙二醇200或聚乙二醇400等，异氰酸酯优选甲苯二异氰酸酯或者二苯基甲烷二异氰酸酯及其改性物等。异氰酸酯中NCO基与多元醇胺中羟基的物质的量之比成为醇胺指数，一般选择在0.9～1.1。固含量＝(多元醇胺质量+多异氰酸酯质量)/总质量。本专利技术所述扩链剂优选乙二醇、1，3-丙二醇、1，4-丁二醇、1，6-己二醇或二乙二醇等中的至少一种。本专利技术所述的反应性催化剂优选结构上含有活泼羟基或者氨基的化合物，如N’N-二甲基乙醇胺、三甲基羟乙基乙二胺、三甲基羟乙基丙二胺、四甲基二丙基三胺、2-(2-二甲胺基-乙氧基)-乙醇、N，N，N’-三甲基-N’-羟乙基双氨乙基醚或双(二甲氨基)-2-丙醇等中的至少一种。本专利技术所述无挥发性催化剂，优选脂肪族羧酸的金属盐、有机碱性化本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种无阻燃剂高阻燃低气味全水自结皮聚氨酯泡沫，原料由A、B两组分组成，按质量份计包括：/nA组分：/n聚醚多元醇1：50～70；/n聚合物多元醇：0～20；/n曼尼希聚醚多元醇：3～10；/nPIPA多元醇：10～30；/n扩链剂：5～12；/n反应型催化剂：1.5～3.5/n无挥发性催化剂：0.01～0.2；/n水：0.1～1.0；/n泡沫稳定剂：0.5～2；/n其中聚醚多元醇1+聚合物多元醇+曼尼希聚醚多元醇+PIPA多元醇＝100；/n组分B是异氰酸根(NCO)含量为23％～31wt％的改性全MDI体系异氰酸酯预聚体；/n所述的聚醚多元醇1为甘油起始、三官能度、分子量为3000～10000、端伯羟基含量大于70％的高活性聚醚多元醇；/n组分A和组分B按100∶40～100的质量比配合使用。/n
【技术特征摘要】
1.一种无阻燃剂高阻燃低气味全水自结皮聚氨酯泡沫，原料由A、B两组分组成，按质量份计包括：
A组分：
聚醚多元醇1：50～70；
聚合物多元醇：0～20；
曼尼希聚醚多元醇：3～10；
PIPA多元醇：10～30；
扩链剂：5～12；
反应型催化剂：1.5～3.5
无挥发性催化剂：0.01～0.2；
水：0.1～1.0；
泡沫稳定剂：0.5～2；
其中聚醚多元醇1+聚合物多元醇+曼尼希聚醚多元醇+PIPA多元醇＝100；
组分B是异氰酸根(NCO)含量为23％～31wt％的改性全MDI体系异氰酸酯预聚体；
所述的聚醚多元醇1为甘油起始、三官能度、分子量为3000～10000、端伯羟基含量大于70％的高活性聚醚多元醇；
组分A和组分B按100∶40～100的质量比配合使用。
2.根据权利要求1所述的无阻燃剂高阻燃低气味全水自结皮聚氨酯泡沫，其特征是所述的聚合物多元醇为三官能度、固含量25％～45％、苯乙烯、丙烯腈接枝的高活性聚合物多元醇；所述的曼尼希聚醚多元醇官能度为4～5，羟值为300～550mgKOH/g；所述的PIPA多元醇是由多元醇胺和异氰酸酯在聚醚多元醇1中反应生成的悬浮分散体，固含量10％～20％，黏度3000～6000mPa.s。
3.根据权利要求2所述的无阻燃剂高阻燃低气味全水自结皮聚氨酯泡沫，其特征是所述的PIPA多元醇是由如下方法制备：在反应器中按质量比100/4～10/5～10加入聚醚多元醇1、多元醇胺和分散剂，混合；加入聚醚多元醇1和异氰酸酯质量比为2/1～1/2的混合物，在30-50℃下反应1～3h，即可得产物。
4.根据权利要求3所述的无阻燃剂高阻燃低气味全水自结皮聚氨酯泡沫，其特征是多元醇胺为三乙醇胺；分散剂为聚乙二醇200或聚乙二醇400；异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯或者二苯基甲烷二异氰酸酯及其改性物。
5.根据权利要求1所述的无阻...
【专利技术属性】
技术研发人员：张利国，赵修文，李博，张莉，张涛，赵卫鸣，
申请(专利权)人：黎明化工研究设计院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：河南;41
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