一种耐热聚氨酯泡沫及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种耐热聚氨酯泡沫，主要应用于自结皮发动机罩及油轨包覆件等聚氨酯产品中。针对现有技术中产品耐热性能不足的缺陷，引入聚四亚甲基二醇、聚己内酯多元醇及含多酯基氨类交联剂并与聚醚多元醇与聚合物多元醇等其他组分配合使用，可大幅提高泡沫的耐热性能，同时具备结皮性能优异、消音性好、力学性能优异。本发明专利技术还提供了所述泡沫的制备方法。法。

A heat-resistant polyurethane foam and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种耐热聚氨酯泡沫及其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种耐热聚氨酯泡沫，尤其是一种耐热性好、消音性佳、力学性能优异的自结皮聚氨酯泡沫，以及所述聚氨酯泡沫的制备方法，可满足汽车发动机罩及油轨包覆等产品特殊性能要求。

技术介绍

[0002]聚氨酯泡沫目前被广泛应用于家居、汽车及鞋材等领域。自结皮聚氨酯泡沫(ISF)由壳牌公司首先研发成功。自结皮工艺采用一体模塑成型，简化了先制备泡沫后续再用皮革或织物等进行包覆的二次或多次成型工艺，所得泡沫制品同时拥有柔软的内芯和致密的表皮，泡沫性能优异。目前自结皮产品已被广泛应用于汽车方向盘、仪表盘、扶手、自行车摩托车坐垫、保险杠等领域，但鲜有研究报道将自结皮产品应用于发动机罩产品。为满足发动机罩盖应用要求，自结皮产品除需成型外观好、机械强度高外,还需具备良好的耐热性能及声学性能。
[0003]目前应用于发动机罩的聚氨酯泡沫多为轻质泡沫或软质泡沫，泡沫本身密度较低，强度较差，单独使用无法满足外观件性能要求，需多次加工与其他材料复合应用，材料本身物理性能及吸音性能无明确界定。
[0004]专利CN200710196390.4公开了车用聚氨酯泡沫体及其制造方法，所得产品为密度≤20kg/m3的轻质泡沫，作为一种内饰材料应用于发动机消音器及仪表盘消音器，不能满足直接作为引擎罩成品的要求，需与其他产品复合，存在二次加工或多次加工问题，该专利中也未对耐热前后机械性能进行考察，着重考察的为阻燃性能。
[0005]专利CN201180055679.9公开了应用于隔音和振动控制的引擎罩下的软质聚氨酯泡沫。该专利技术专利中所得制品为软质泡沫非自结皮产品，不能单独用于发动机罩成品制备，存在二次加工及与其他产品复合使用的问题，软质密度为80
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140kg/m3，拉伸强度为150kPa，物性强度较低，无法满足外观件较高的物性要求；除此之外，在该专利中未对泡沫的耐热性能进行考察。
[0006]因此，需要提供一种耐热性好、消音性佳、力学性能优异的自结皮聚氨酯泡沫以满足聚氨酯在汽车发动机罩盖、油轨包覆等应用领域的产品技术要求。

技术实现思路

[0007]为了解决现有技术中存在的问题，本专利技术提供了一种耐热性好、消音性好、力学性能优异的自结皮聚氨酯泡沫，以及所述聚氨酯泡沫的制备方法。
[0008]为达到以上目的，采用的技术方案如下：
[0009]一种自结皮聚氨酯泡沫，所述聚氨酯泡沫由包括A异氰酸酯反应性组分和B异氰酸酯组分反应得到，所述A异氰酸酯反应性组分包含混合多元醇、交联剂、发泡剂、催化剂、扩链剂；
[0010]其中，所述混合多元醇包含聚四亚甲基醚二醇A1和聚酯多元醇A2；
[0011]所述聚四亚甲基醚二醇A1，羟值为28～224mgKOH/g，优选56～112mgKOH/g；
[0012]聚四亚甲基醚二醇又名聚四氢呋喃，官能度为2，其主链是由碳链和醚键组成的线性结构，不含有不饱和键，柔顺性好，采用本专利技术所述聚四亚甲基醚二醇A1与聚酯多元醇A2混合使用，制备的自结皮聚氨酯泡沫具有较好的耐老化性能和力学性能。
[0013]所述聚酯多元醇A2可以选择常规的聚酯多元醇，例如由多元醇和多元酸经过聚合反应得到的聚酯多元醇，或由酸酐和多元醇经过聚合反应得到的聚酯多元醇，或以多元醇为起始剂、使内酯经过开环聚合得到的聚酯多元醇等，这类聚酯多元醇可以单独或组合使用；
[0014]作为本专利技术优选的技术方案，所述聚酯多元醇A2为：以多元醇为起始剂、使内酯经过开环聚合得到的聚酯多元醇，羟值为22～336mgKOH/g，优选28～168mgKOH/g；其中，所述用于合成聚酯多元醇A2的起始剂官能度为2～4；
[0015]当所述聚酯多元醇A2为以多元醇为起始剂、使内酯经过开环聚合得到的聚酯多元醇时，合适的起始剂包括但不限于乙二醇、丙二醇、丁二醇、戊二醇、己二醇、庚二醇、辛二醇、癸二醇、丙三醇、三羟甲基丙烷、季戊四醇、新戊二醇等，这类起始剂可以单独或组合使用；合适的内酯包括但不限于丙内酯、丁内酯、戊内酯、己内酯等，这类内酯可以单独或组合使用；
[0016]作为一种进一步优选的方案，所述聚酯多元醇A2的羟值为28～224mgKOH/g，优选56～112mgKOH/g，用于合成聚酯多元醇A2的起始剂为新戊二醇，所述内酯为ε
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己内酯。聚酯多元醇A2的使用可有效提高聚氨酯产品的机械性能。
[0017]作为本专利技术一种优选的技术方案，所述混合多元醇还包含聚醚多元醇A3，由起始剂与环氧丙烷和/或环氧乙烷聚合而成；
[0018]所述聚醚多元醇A3可以选择常规的聚醚多元醇，其实例包括但不限于官能度为2～8，羟值为24～240mgKOH/g的聚醚多元醇；其中，用于合成聚醚多元醇的起始剂为含有活性氢原子的化合物，其实例包括但不限于多元醇、多元胺、多元醇胺等，更具体的例如乙二醇、丙二醇、丙三醇、三羟甲基丙烷、丙酸醇、甘露醇、山梨醇、季戊四醇、蔗糖、木糖醇、乙二胺、三乙醇胺、甲苯二胺等，这类起始剂可以单独或组合使用；
[0019]作为进一步优选的方案，所述聚醚多元醇A3官能度为3，羟值为28
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35mgKOH/g。高分子量聚醚多元醇的使用更有利于为聚氨酯提供柔性链段，均衡制品软硬度，提高断裂伸长率。
[0020]作为本专利技术一种优选的技术方案，所述混合多元醇还包含聚合物多元醇A4，官能度为2～3，羟值为18～30mgKOH/g，优选为21～24mgKOH/g，固含量为15～45wt％，优选为20～40wt％。聚合物多元醇的使用，可更有效提高聚氨酯硬度，有助于提高对泡沫的拉伸强度及撕裂强度；
[0021]适合的聚合物多元醇A4指的是由乙烯基单体改性的聚醚多元醇，所述乙烯基单体的实例包括但不限于丙烯腈、苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、醋酸乙烯酯、氯乙烯等，这类乙烯基单体可以单独或组合使用。优选地，所述用于合成聚合物多元醇A4的乙烯基单体为丙烯腈和/或苯乙烯。
[0022]作为本专利技术优选的技术方案，所述交联剂，为3官能度带有多个酯基的氨基交联剂，其分子结构如下：
[0023][0024]其中，X选自具有直链结构的脂肪族连接基团、或具有环状结构的脂肪族连接基团、或芳香族连接基团、或具有杂原子的脂肪族连接基团，优选为具有环状结构的脂肪族连接基团、或芳香族连接基团；R为对异氰酸酯基团呈惰性的有机基团，优选饱和脂肪族基团，更优选具有直链结构、碳原子数为2～4的饱和脂肪族连接基团，例如乙基；
[0025]在一个优选的实例中，所述X选自具有环状结构的脂肪族连接基团，其中，所述环状结构为本领域熟知的碳环结构，例如碳原子数为5～12的环状结构、双环结构、多环结构等，具体示例如：环戊烷、环己烷、甲基环己烷等。
[0026]在一个优选的实例中，所述X选自芳香族连接基团，指的是基团中具有苯环结构的一类基团，例如碳原子数为6～20的环状结构、双环结构、多环结构等，具体示例如：苯、甲苯、乙苯、二苯基甲烷本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氨基交联剂，其结构如下：其中，X选自具有直链结构的脂肪族连接基团、或具有环状结构的脂肪族连接基团、或芳香族连接基团、或具有杂原子的脂肪族连接基团，优选为具有环状结构的脂肪族连接基团、或芳香族连接基团；优选地，所述具有环状结构的脂肪族连接基团为碳原子数为5～12的环状结构、双环结构、多环结构，例如：环戊烷、环己烷、甲基环己烷；所述芳香族连接基团为碳原子数为6～20的环状结构、双环结构、多环结构，例如：苯、甲苯、乙苯、二苯基甲烷；R为对异氰酸酯基团呈惰性的有机基团，选自饱和脂肪族基团，优选具有直链结构、碳原子数为2～4的饱和脂肪族连接基团，更优选乙基；优选地，所述交联剂胺值为120～310mgKOH/g。2.制备权利要求1所述氨基交联剂的方法，包括：步骤一，将含有三个伯胺基的化合物加入反应器，任选地加入催化剂；步骤二，控制反应器温度在30～135℃，向反应器中加入含有一个不饱和双键的酯类化合物进行反应，反应结束出料；其中，含有三个伯胺基的化合物、含有一个不饱和双键的酯类化合物的摩尔比为1：2.9～1:3.1，所述含有三个伯胺基的化合物具有结构X
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(NH2)3，所述含有一个不饱和双键的酯类化合物具有结构。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述含有三个伯胺基的化合物包括但不限于丙三胺、1,3,5
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三氨基已烷、1,3,5
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环己烷三胺、1,3,5
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三氨基苯或聚醚胺，所述含有一个不饱和双键的酯类化合物包括但不限于顺式丁烯二酸二酯类化合物、反式丁烯二酸二酯类化合物，优选顺丁烯二酸二甲酯、顺丁烯二酸二乙酯、顺丁烯二酸二丁酯、顺丁烯二酸二异丁酯、顺丁烯二酸二辛酯、顺丁烯二酸二异辛酯、反丁烯二酸二甲酯、反丁烯二酸二乙酯、反丁烯二酸二丁酯、反丁烯二酸二异丁酯、反丁烯二酸二辛酯、反丁烯二酸二异辛酯，更优选顺丁烯二酸二乙酯和/或反丁烯二酸二乙酯。4.一种自结皮聚氨酯泡沫，所述聚氨酯泡沫由包括A异氰酸酯反应性组分和B异氰酸酯组分反应得到，所述A异氰酸酯反应性组分包含混合多元醇、交联剂、发泡剂、催化剂、扩链剂；
其中，所述混合多元醇包含聚四亚甲基醚二醇A1和聚酯多元醇A2；所述交联剂为权利要求1
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3所述的交联剂。5.根据权利要求4所述的聚氨酯泡沫，其特征在于，所述聚四亚甲基醚二醇A1，羟值为28～224mgKOH/g，优选56～112mgKOH/g；所述聚酯多元醇A2选自由多元醇和多元酸经过聚合反应得到的聚酯多元醇，或由酸酐和多元醇经过聚合反应得到的聚酯多元醇，或以多元醇为起始剂、使内酯经过开环聚合得到...

【专利技术属性】
技术研发人员：张思思，何国龙，郑小生，李泽民，沈沉，魏鹏，
申请(专利权)人：万华化学北京有限公司，
类型：发明
国别省市：