一種環保阻燃的汽車發動機罩蓋用半硬質聚氨酯泡沫塑料及其制備方法技術

本發明專利技術公開了一種環保阻燃的汽車發動機罩蓋用半硬質聚氨酯泡沫塑料及其制備方法，其中半硬質聚氨酯泡沫塑料的原料包括A組分和B組分；以質量份數計，所述A組分包括以下原料：聚醚多元醇60～80份，聚合物多元醇5～25份，交聯劑5～10份，發泡劑5～15份，胺類催化劑0.2～1.5份，有機硅表面活性劑0.4～1.2份；所述B組分為異氰酸酯與液體阻燃劑。本發明專利技術選用第三代物理發泡劑HFC

【技術實現步驟摘要】
一種環保阻燃的汽車發動機罩蓋用半硬質聚氨酯泡沫塑料及其制備方法


[0001]本專利技術屬于聚氨酯半硬質泡沫領域，具體涉及一種環保阻燃的汽車發動機罩蓋用半硬質聚氨酯泡沫塑料及其制備方法。

技術介紹

[0002]聚氨酯是一種應用十分廣泛的有機高分子材料，常應用于制備泡沫體、涂料、粘合劑等。其中半硬質聚氨酯泡沫塑料(自結皮聚氨酯泡沫)由于具有彈性恢復好、外皮韌內芯軟、吸音、抗撕裂等特點，主要應用于交通工具的內外飾、家具、層壓隔音墊等材料。傳統發泡所使用的發泡劑往往是含有氟氯的低沸點化合物，泡沫的大量生產給臭氧層以及世界環境帶來了極大的危害。近年來，隨著人們對氣候問題的關注，環境友好型的聚氨酯泡沫塑料的制備引起了較為廣泛的關注。此外，聚氨酯泡沫氧指數只有14％～16％，極易被點燃，且燃燒速度快，不易被撲滅。通常需要對其進行改性以提高阻燃性能。
[0003]利用水作為發泡劑進行泡沫的制備，一方面有望提高泡沫的耐熱氧老化性能，延長材料使用壽命，另一方面也可以降低泡沫材料的氣味，具有環保性。但因為水發泡產生的二氧化碳穿透性較強，導致泡沫的結皮厚度很薄，制備的聚氨酯泡沫產品外觀效果不夠平滑美觀對內部也起不到保護作用，所以本專利技術采用環保的物理發泡劑與水復配使用，既保證了泡沫樣表面的結皮厚度又保留了制備過程的安全與環保性。此外，磷系化合物作為高效的阻燃劑，能在聚氨酯燃燒過程中的凝聚相和氣相共同發揮作用，與鹵素阻燃劑相比具有低毒、污染小的優點。但是阻燃劑的大量添加會影響材料的力學性能與硬度。通過復配使用物理發泡劑以及反應型阻燃劑，泡沫材料的綜合性能得以顯著改善。

技術實現思路

[0004]本專利技術針對上述技術問題，提供了一種環保阻燃的汽車發動機罩蓋用半硬質聚氨酯泡沫塑料及其制備方法。本專利技術提供的汽車發動機罩蓋用半硬質聚氨酯泡沫塑料的阻燃性高且具有環境友好性。
[0005]為實現上述專利技術目的，本專利技術提供以下技術方案：
[0006]本專利技術提供了汽車發動機罩蓋用半硬質聚氨酯泡沫塑料，其原料包括A組分和B組分；
[0007]以質量份數計，所述A組分包括以下原料：聚醚多元醇60～80份，聚合物多元醇5～25份，交聯劑5～10份，發泡劑5～15份，胺類催化劑0.2～1.5份，有機硅表面活性劑0.4～1.2份。
[0008]所述B組分為異氰酸酯與液體阻燃劑。
[0009]A組分中的聚醚多元醇和B組分中的異氰酸酯的質量比為1:0.3～0.6。液體阻燃劑占AB組分總質量的10～25wt％。
[0010]優選的，所述聚醚多元醇的數均分子量為2000～6000。
[0011]優選的，所述聚合物多元醇為苯乙烯、丙烯腈接枝的高活性改性聚醚多元醇，包括POP36/28、TPOP93/28、ZR
?
001、POP36/30、POP20/45、POP30/50中的一種或多種；進一步的，所述聚合物多元醇為三官能度、固含量25～45％。
[0012]優選的，所述交聯劑包括三羥甲基丙烷、丙三醇、二乙醇胺、1,4
?
丁二醇、乙二醇中的一種或多種。
[0013]優選的，所述發泡劑包括水、發泡劑HFC
?
245fa、環戊烷、正戊烷、異戊烷中的一種或多種；進一步優選為水和發泡劑HFC
?
245fa復配構成。
[0014]優選的，所述胺類催化劑包括二甲基乙醇胺、N,N
?
二甲基環己胺、二乙醇胺、N
?
(3
?
二甲基氨基丙基)
?
N
?
N
?
(二異丙醇胺)、二甲氨基乙醇、三乙烯二胺、三亞乙基二胺、N,N
?
二乙基甲胺中的一種或多種。
[0015]優選的，所述異氰酸酯包括多苯基甲烷多異氰酸酯、甲苯二異氰酸酯、二苯基甲烷二異氰酸酯、碳化二亞胺改性二苯基甲烷二異氰酸酯、甲基環己基二異氰酸酯、異氟爾酮二異氰酸酯和萘
?
1,5
?
二異氰酸酯中的一種或多種。
[0016]優選的，所述液體阻燃劑包括三聚氰胺聚磷酸鹽、氫氧化鎂、膨脹石墨、三氯異丙基磷酸酯、磷酸三乙酯、六氯環三磷腈、聚磷酸銨中的一種或多種。
[0017]本專利技術還提供了所述汽車發動機罩蓋用半硬質聚氨酯泡沫塑料的制備方法，包括以下步驟：
[0018]步驟1：按照配比量稱取各原料，并將上下模具溫度設置為55℃；
[0019]步驟2：室溫下將聚醚多元醇、聚合物多元醇、胺類催化劑、交聯劑、有機硅表面活性劑和發泡劑經過轉速為1500rpm的攪拌器混合，得到A組分；
[0020]步驟3：將步驟2獲得的A組分和B組分中的異氰酸酯及液體阻燃劑混合，以1800rpm的速度攪拌6～8s；
[0021]步驟4：將步驟3攪拌好的混合物料快速倒入模具中，進行發泡反應，將得到的產物在室溫下停放熟化，即可得到汽車發動機罩蓋用半硬質聚氨酯泡沫塑料。具體是觀察混合物料轉變為發白的粘稠液體并開始上升后，快速合上模具并等待3～5min即可開模。
[0022]步驟3中，A組分與B組分物料的溫度控制在25℃～30℃。
[0023]步驟4中，乳白時間為15～20s，凝膠時間為40～55s，上升時間為60～70s。
[0024]與已有技術相比，本專利技術的有益效果體現在：
[0025]本專利技術設計了一種全新體系的配方，通過利用第三代物理發泡劑與水復配進行發泡反應。HFC245fa作為一種不可燃的液態氫氟烴，具有零ODP值和非常低的GWP值，以及低毒性，又具有較低的氣味等特性，對工業生產安全是十分有利的。與純水發泡所制備的泡沫樣相比，結皮層厚度具有大幅度提升，致密的表層可以根據模具印制不同的花紋與logo，既美觀又具有保護作用。
[0026]傳統添加阻燃劑的方法會對生產及使用人員帶來健康的危害和損傷生產所用的機頭等。通過添加結構性阻燃劑與添加型阻燃劑復配，利用化學鍵來固定阻燃分子，長期儲存的過程中不易發生阻燃劑遷移及失效等問題。而反應型阻燃劑通常會對泡沫產生不利的影響，包括消耗異氰酸酯部分帶來成本的增加，含有胺基等基團散發難聞氣味，阻燃劑內部的交聯結構導致泡沫體收縮等問題。
[0027]本專利技術選用具有零ODP值、低毒性與低GWP值，同時對儲存、運輸以及使用的環境要
求較低等特性的第三代物理發泡劑1,1,1,3,3五氟丙烷(HFC
?
245fa)，制備的聚氨酯泡沫塑料具有較低的氣味以及足夠的環境友好性，與純水發泡所制備的泡沫樣相比，本專利技術制備的樣品結皮層厚度具有大幅度提升，致密的表層可以根據模具印制不同的花紋與logo，既美觀又具有保護作用；另一方面，本專利技術制備的聚氨酯泡沫通過將氮系阻燃聚合物多元醇與磷系阻燃劑的復配使用，在保證配方穩定性的同時獲得了良好的阻燃性。本專利技術對保障駕駛以及乘用人員的生命財產安全產生了積極作用，具有廣闊的應用前景。
附圖說明
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【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種環保阻燃的汽車發動機罩蓋用半硬質聚氨酯泡沫塑料，其特征在于：所述半硬質聚氨酯泡沫塑料的原料包括A組分和B組分；以質量份數計，所述A組分包括以下原料：聚醚多元醇60～80份，聚合物多元醇5～25份，交聯劑5～10份，發泡劑5～15份，胺類催化劑0.2～1.5份，有機硅表面活性劑0.4～1.2份；所述B組分為異氰酸酯與液體阻燃劑；A組分中的聚醚多元醇和B組分中的異氰酸酯的質量比為1:0.3～0.6；液體阻燃劑占AB組分總質量的10～25wt％。2.根據權利要求1所述的環保阻燃的汽車發動機罩蓋用半硬質聚氨酯泡沫塑料，其特征在于：所述聚醚多元醇的數均分子量為2000～6000；所述聚合物多元醇為苯乙烯、丙烯腈接枝的高活性改性聚醚多元醇，包括POP36/28、TPOP93/28、ZR
?
001、POP36/30、POP20/45、POP30/50中的一種或多種。3.根據權利要求2所述的環保阻燃的汽車發動機罩蓋用半硬質聚氨酯泡沫塑料，其特征在于：所述聚合物多元醇為三官能度、固含量25～45％。4.根據權利要求1所述的環保阻燃的汽車發動機罩蓋用半硬質聚氨酯泡沫塑料，其特征在于：所述交聯劑包括三羥甲基丙烷、丙三醇、二乙醇胺、1,4
?
丁二醇、乙二醇中的一種或多種；所述發泡劑包括水、發泡劑HFC
?
245fa、環戊烷、正戊烷、異戊烷中的一種或多種；所述胺類催化劑包括二甲基乙醇胺、N,N
?
二甲基環己胺、二乙醇胺、N
?
(3
?
二甲基氨基丙基)
?
N
?
N
?
(二異丙醇胺)、二甲氨基乙醇、...

【專利技術屬性】
技術研發人員：夏茹，劉守輝，伍斌，姚天然，季榮垚，曹明，陳鵬，苗繼斌，錢家盛，
申請(專利權)人：安徽大學，
類型：發明
國別省市：