湿法制备低VOC排放聚氨酯汽车遮阳板和顶棚

henry

聚氨酯泡沫已经在人们的生活中应用的越来广泛，涉及建筑、汽车、家电、家具、鞋材、纺织等各方面，被称为“第五大塑料”。在汽车知道的各种零件中，特别是内饰件中聚氨酯泡沫塑料占有重要地位。汽车遮阳板和顶棚的湿法制备就采用了聚氨酯的半硬泡。聚氨酯半硬泡在聚氨酯粘合剂的作用下与玻纤及角膜和无纺布在130℃左右并加压的模具下复合形成汽车遮阳板或顶棚。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。
由于各车型涉及的独特性，每款车型对应的汽车遮阳板和顶棚的模具延伸度均不同，因此对聚氨酯泡沫的韧性和成型稳定性要求很高；而遮阳板对刚性的独特要求同样会提高对聚氨酯泡沫的吸胶量的要求。随着汽车工业和社会的发展，汽车行业要求的不仅仅是满足基本性能的遮阳板或顶棚，而越来越多地要求产品在满足基本性能的同时还具备轻量化、低挥发、低气味并具有良好的吸音性能等环保优势。当前市场上的同类产品对满足汽车行业的要求均具有一定的局限性，如闭孔率高等，造成吸音性能无法满足汽车厂的要求。市场上使用的用于汽车湿法遮阳板或顶棚的泡沫制品都是箱式发泡的生产工艺完成的，该法投资小，适合于单一化产品和小量的应用。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个块泡。
本文的研究目的在生产一种用于湿法制备低VOC排放的汽车遮阳板或顶棚的聚氨酯泡沫，这种泡沫采用ODS为零的全水发泡，开孔率高，并能进行连续化生产或箱式发泡。该泡沫能满足轻量、低气味、成型延伸率高，成型吸胶量高，并具有良好的吸引能力。泡沫所采取的生产打破了传统箱式发泡工艺的低效率，适合于大规模工业化生产，同时产品VOC排放低、稳定性也得到提高。
一、原料
聚醚多元醇：山梨醇，羟值450、苯酐类聚酯多元醇，羟值200、甘油聚醚，羟值28、天然大豆聚醚，羟值20、己二胺聚醚，羟值450、甘油、羟值160等；
扩链剂：多元胺或多元醇类等；
抗氧剂：PUR 68、Irganox 1135；
开孔剂：GK-350D、GLK-15；
硅油：NT SI1103、NT SI1304；
胺催化剂：反应型催化剂NT CAT DA-1、NT CAT DA-33、NT CAT DMEA；
锡催化剂：NT CAT T-9；
发泡剂：水；
异氰酸酯：纯MDI（Luprannate MS）、改性MDI（Luprannate M20S）等。
二、生产工艺
A料准备：取聚醚多元醇100份（山梨醇20份、苯酐类聚酯多元醇10份、甘油聚醚40份、天然大豆聚醚8份、己二胺聚醚2份、甘油20份），具体如下，甘油0.5份，开孔剂PUR68 0.1份，抗氧剂GK-350D 0.1份，投入搅拌器预混，搅拌器速度为20rpm/min，搅拌时间为60min，得到组合A料；
B料准备：取纯Luprannate MS与Luprannate M20S按50:50比例混合，打入另一生产料灌，保持料液温度维持在20℃；
辅料准备：取硅油NT SI1103 0.5份，水3.5份，反应型催化剂NT CAT DA-1 0.2份，反应型催化剂NT CAT DA-33 0.6份，NT CAT DMEA 0.15份，NT CAT T-9 0.05份，均加入一个料灌中，待用；
将预混A料和硅油、水、催化剂组成的A料和B料分别通过高低压计量泵计量进入混合系统发泡，其中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；料液进入混合头后搅拌速度控制在5000rpm/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；将切割后所得泡块经44小时熟化后，即得最终产品。
三、产品性能测试
所得泡沫产品的开孔率大于90%，有利于提高泡沫的吸胶量和顶棚制品的吸音性能；所用催化剂皆为反应型催化剂，在聚氨酯泡沫的制备过程中参与化学反应，没有残留低分子量的挥发物，减少VOC排放。