阅读说明：本技术 一种聚氨酯泡沫以及制备方法和在汽车头枕中的应用 (Polyurethane foam, preparation method and application in automobile headrest ) 是由 张金剑 陆伟 李涛 于 2019-08-30 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种聚氨酯泡沫,其由A组分和B组分经发泡工艺制得,按重量份计,所述的A组分包括如下原料：以甘油为起始剂、羟值为32～38mgKOH/g的环氧丙烷环氧乙烷共聚醚50～80份；羟值为25～30mgKOH/g的聚合物多元醇10～35份；水1.5～5份；催化剂0.5～1.5份；助剂2～12份；所述的B组分为异氰酸酯。本发明的聚氨酯高回弹泡沫组合物,表现出高强度的优点,其压缩强度可达5.5KPa以上、回弹性可达到50％以上,满足GB/T27630-2011《乘用车内空气质量评价指南》中规定的有毒有害物质的标准要求,VOC含量低,吸音效果好,是非常适合用于汽车内饰头枕的聚氨酯组合物。(The invention discloses polyurethane foam which is prepared from a component A and a component B through a foaming process, wherein the component A comprises the following raw materials in parts by weight: 50-80 parts of propylene oxide and ethylene oxide copolyether with the hydroxyl value of 32-38 mgKOH/g by taking glycerol as an initiator; 10-35 parts of polymer polyol with the hydroxyl value of 25-30 mgKOH/g; 1.5-5 parts of water; 0.5-1.5 parts of a catalyst; 2-12 parts of an auxiliary agent; the component B is isocyanate. The polyurethane high-resilience foam composition disclosed by the invention has the advantage of high strength, the compression strength can reach more than 5.5KPa, the resilience can reach more than 50%, the standard requirements of toxic and harmful substances specified in GB/T27630-2011' guidelines for evaluating air quality in passenger cars are met, the VOC content is low, the sound absorption effect is good, and the polyurethane composition is very suitable for automotive interior headrests.)

一种聚氨酯泡沫以及制备方法和在汽车头枕中的应用

技术领域

本发明属于化工材料领域，具体涉及一种聚氨酯泡沫以及制备方法和在汽车头枕中的应用。

背景技术

汽车头枕是一种驾驶舒适性配置用品和安全防护用品。随着生活水平的逐步提高，人们对汽车头枕的关注重点逐渐由外观向舒适度和环保方向转变，聚氨酯高回弹软泡在减振性、舒适性、吸能性等方面有更广阔的应用前景。同时聚氨酯泡沫的低分子物质挥发及其生产过程中产生的挥发性有害气体是影响其环保性及清洁生产的重要方面，为了改善生产环境，提高驾乘体验，市场极需开发出具有优良回弹性、低VOC、低气味等优良性能的汽车头枕。

CN107082865A公开了一种香型高回弹聚氨酯模塑泡沫及其制备方法，该专利的香型高回弹聚氨酯模塑泡沫由原料A和B组合制备而成，按照质量比计算，二者添加比例约为2∶1，其中，A组分包括聚醚多元醇、聚合物多元醇、交联剂、催化剂、表面活性剂、水、液体香精；B组分是异氰酸酯。该专利的VOC及物理性能在控制要求范围内，但其压缩硬度仅为5.3KPa。

发明内容

本发明的目的是提供一种承载性能和回弹性能好的聚氨酯泡沫以及制备方法和在汽车头枕中的应用。

为实现上述目的，本发明第一方面提供一种聚氨酯泡沫，其由A组分和B组分经发泡工艺制得，

按重量份计，所述的A组分包括如下原料：

所述的B组分为异氰酸酯。

优选地，按重量份计，所述的A组分包括如下原料：

优选地，所述的A组分和所述的B组分的投料质量比为1.7～2.9∶1。

进一步优选地，所述的A组分和所述的B组分的投料质量比为1.7～2∶1。

优选地，所述的催化剂为胺类反应型催化剂，优选为2-羟基-N，N，N-三甲基-1-丙胺的甲酸盐、四甲基二丙烯三胺、二甲基乙醇胺、三乙胺、N，N-二甲基苄胺、三乙醇胺、双异醇胺、三乙烯二胺、三甲基羟乙基双氨乙基醚、季胺盐中的一种或多种混合物。

优选地，所述的异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯和多苯基多次甲基多异氰酸酯的混合物。

进一步优选地，所述的二苯基甲烷二异氰酸酯和所述的多苯基多次甲基多异氰酸酯的投料质量比为1～4∶1。

优选地，所述的助剂为表面活性剂、开孔剂、抗氧剂中的一种或多种。

进一步优选地，所述的表面活性剂的添加质量为0.1～1份；所述的开孔剂的添加质量为0.5～5份；所述的抗氧剂的添加质量为2～6份。

本发明中，所述的表面活性剂为本领域常用的表面活性剂，优选为L3001、L10366、L5309、A7730、A9956、B8724、B8736中的一种或多种。

本发明中，所述的开孔剂为聚氧化丙烯-氧化乙烯共聚醚物型开孔剂与聚氧化烯烃-聚硅氧烷共聚物型开孔剂的混合物。

优选地，所述的聚氧化丙烯-氧化乙烯共聚醚物型开孔剂与所述的聚氧化烯烃-聚硅氧烷共聚物型开孔剂的投料质量比为1.3～1.5∶1。

本发明中，所述的抗氧剂为本领域常用的抗氧剂，优选为受阻酚类抗氧剂1098、1076、300、KY-586中的一种或多种。

本发明中的原料均可市购获得，其中，聚合物多元醇是以通用聚醚多元醇为基础聚醚(一般以通用软泡聚醚三醇、高活性聚醚)，加丙烯腈、苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、醋酸乙烯酯、氯乙烯等乙烯基单体及引发剂，在100℃左右和氮气保护下进行自由基接枝聚合而成。

本发明的第二方面是提供一种所述的聚氨酯泡沫的制备方法，将所述的A组分和所述的B组分混合后，加入反应釜中进行发泡制得所述的聚氨酯泡沫。

本发明的第三方面是提供一种所述的聚氨酯泡沫在汽车头枕中的应用。

由于以上技术方案的实施，本发明与现有技术相比具有如下优点：

本发明的聚氨酯高回弹泡沫组合物，表现出高强度的优点，其压缩强度可达5.5KPa以上、回弹性可达到50％以上，满足GB/T27630-2011《乘用车内空气质量评价指南》中规定的有毒有害物质的标准要求，VOC含量低，吸音效果好，是非常适合用于汽车内饰头枕的聚氨酯组合物。

具体实施方式

下面将对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。本发明以下实施例中未注明的实验手段或测试手段，在没有特别说明时，均为本领域常规手段。

对比例1：

将80份以甘油为起始剂的羟值为35mgKOH/g的环氧丙烷环氧乙烷共聚醚、5份羟值为28mgKOH/g的聚合物多元醇、3.5份水、0.9份催化剂、0.6份表面活性剂、5.0份开孔剂，3.0份抗氧剂，在温度25摄氏度下混合均匀，倒入反应釜，然后再向反应釜中加入40份异氰酸酯，搅拌均匀，固化15分钟，得到聚氨酯高回弹泡沫组合物A。

其中，催化剂为质量比0.5∶1∶1的二甲基乙醇胺、三乙醇胺、双异醇胺的混合物，表面活性剂为质量比2∶1的L5309、A7730混合物，开孔剂为质量比为1.3∶1的聚氧化丙烯-氧化乙烯共聚醚物型开孔剂与聚氧化烯烃-聚硅氧烷共聚物型开孔剂的混合物，抗氧剂为KY-586，异氰酸酯为质量比为3∶1的二苯基甲烷二异氰酸酯和多苯基多次甲基多异氰酸酯的混合物。

实施例1：

将70份以甘油为起始剂的羟值为35mgKOH/g的环氧丙烷环氧乙烷共聚醚、15份羟值为28mgKOH/g聚合物多元醇、4.0份水、0.7份催化剂、0.9份表面活性剂、3.5份开孔剂，4.0份抗氧剂，在温度25摄氏度下混合均匀，倒入反应釜，然后再向反应釜中加入45份异氰酸酯，搅拌均匀，固化15分钟，得到聚氨酯高回弹泡沫组合物B。

其中，催化剂为质量比0.5∶1∶1的二甲基乙醇胺、三乙醇胺、双异醇胺的混合物，表面活性剂为质量比2∶1的L5309、A7730混合物，开孔剂为质量比为1.3∶1的聚氧化丙烯-氧化乙烯共聚醚物型开孔剂与聚氧化烯烃-聚硅氧烷共聚物型开孔剂的混合物，抗氧剂为KY-586，异氰酸酯为质量比为3∶1的二苯基甲烷二异氰酸酯和多苯基多次甲基多异氰酸酯的混合物。

实施例2：

将60份以甘油为起始剂的羟值为35mgKOH/g的环氧丙烷环氧乙烷共聚醚、25份羟值为28mgKOH/g聚合物多元醇、4.0份水、0.9催化剂、0.6份表面活性剂、3.5份开孔剂，5.0份抗氧剂，在温度25摄氏度下混合均匀，倒入反应釜，然后再向反应釜中加入50份异氰酸酯，搅拌均匀，固化15分钟，得到聚氨酯高回弹泡沫组合物C。

其中，催化剂为质量比0.5∶1∶1的二甲基乙醇胺、三乙醇胺、双异醇胺的混合物，表面活性剂为质量比2∶1的L5309、A7730混合物，开孔剂为质量比为1.3∶1的聚氧化丙烯-氧化乙烯共聚醚物型开孔剂与聚氧化烯烃-聚硅氧烷共聚物型开孔剂的混合物，抗氧剂为KY-586，异氰酸酯为质量比为3∶1的二苯基甲烷二异氰酸酯和多苯基多次甲基多异氰酸酯的混合物。

实施例3：

将50份以甘油为起始剂的羟值为35mgKOH/g的环氧丙烷环氧乙烷共聚醚、30份羟值为28mgKOH/g聚合物多元醇、4.0份水、0.9催化剂、0.6份表面活性剂、3.5份开孔剂，5.0份抗氧剂，在温度25摄氏度下混合均匀，倒入反应釜，然后再向反应釜中加入55份异氰酸酯，搅拌均匀，固化15分钟，得到聚氨酯高回弹泡沫组合物D。

其中，催化剂为质量比0.5∶1∶1的二甲基乙醇胺、三乙醇胺、双异醇胺的混合物，表面活性剂为质量比2∶1的L5309、A7730混合物，开孔剂为质量比为1.3∶1的聚氧化丙烯-氧化乙烯共聚醚物型开孔剂与聚氧化烯烃-聚硅氧烷共聚物型开孔剂的混合物，抗氧剂为KY-586，异氰酸酯为质量比为3∶1的二苯基甲烷二异氰酸酯和多苯基多次甲基多异氰酸酯的混合物。

实施例4：

将80份以甘油为起始剂的羟值为35mgKOH/g的环氧丙烷环氧乙烷共聚醚、10份羟值为28mgKOH/g聚合物多元醇、4.0份水、0.9份催化剂、0.6份表面活性剂、3.5份开孔剂，6.0份抗氧剂，在温度25摄氏度下混合均匀，倒入反应釜，然后再向反应釜中加入40份异氰酸酯，搅拌均匀，固化15分钟，得到聚氨酯高回弹泡沫组合物E。

其中，催化剂为质量比0.5∶1∶1的二甲基乙醇胺、三乙醇胺、双异醇胺的混合物，表面活性剂为质量比2∶1的L5309、A7730混合物，开孔剂为质量比为1.3∶1的聚氧化丙烯-氧化乙烯共聚醚物型开孔剂与聚氧化烯烃-聚硅氧烷共聚物型开孔剂的混合物，抗氧剂为KY-586，异氰酸酯为质量比为3∶1的二苯基甲烷二异氰酸酯和多苯基多次甲基多异氰酸酯的混合物。

实施例5：

将60份以甘油为起始剂的羟值为35mgKOH/g的环氧丙烷环氧乙烷共聚醚、35份羟值为28mgKOH/g聚合物多元醇、4.5份水、0.9份催化剂、0.6份表面活性剂、4.0份开孔剂，5.0份抗氧剂，在温度25摄氏度下混合均匀，倒入反应釜，然后再向反应釜中加入50份异氰酸酯，搅拌均匀，固化15分钟，得到聚氨酯高回弹泡沫组合物F。

其中，催化剂为质量比0.5∶1∶1的二甲基乙醇胺、三乙醇胺、双异醇胺的混合物，表面活性剂为质量比2∶1的L5309、A7730混合物，开孔剂为质量比为1.3∶1的聚氧化丙烯-氧化乙烯共聚醚物型开孔剂与聚氧化烯烃-聚硅氧烷共聚物型开孔剂的混合物，抗氧剂为KY-586，异氰酸酯为质量比为3∶1的二苯基甲烷二异氰酸酯和多苯基多次甲基多异氰酸酯的混合物。

实施例6：

将75份以甘油为起始剂的羟值为35mgKOH/g的环氧丙烷环氧乙烷共聚醚、20份羟值为28mgKOH/g聚合物多元醇、4.5份水、0.9份催化剂、0.4份表面活性剂、2.0份开孔剂，5.0份抗氧剂，在温度25摄氏度下混合均匀，倒入反应釜，然后再向反应釜中加入50份异氰酸酯，搅拌均匀，固化15分钟，得到聚氨酯高回弹泡沫组合物G。

其中，催化剂为质量比0.5∶1∶1的二甲基乙醇胺、三乙醇胺、双异醇胺的混合物，表面活性剂为质量比2∶1的L5309、A7730混合物，开孔剂为质量比为1.3∶1的聚氧化丙烯-氧化乙烯共聚醚物型开孔剂与聚氧化烯烃-聚硅氧烷共聚物型开孔剂的混合物，抗氧剂为KY-586，异氰酸酯为质量比为3∶1的二苯基甲烷二异氰酸酯和多苯基多次甲基多异氰酸酯的混合物。

实施例7：

将55份以甘油为起始剂的羟值为35mgKOH/g的环氧丙烷环氧乙烷共聚醚、30份羟值为28mgKOH/g聚合物多元醇、4.5份水、0.9份催化剂、0.6份表面活性剂、2.5份开孔剂，4.0份抗氧剂，在温度25摄氏度下混合均匀，倒入反应釜，然后再向反应釜中加入55份异氰酸酯，搅拌均匀，固化15分钟，得到聚氨酯高回弹泡沫组合物H。

其中，催化剂为质量比0.5∶1∶1的二甲基乙醇胺、三乙醇胺、双异醇胺的混合物，表面活性剂为质量比2∶1的L5309、A7730混合物，开孔剂为质量比为1.3∶1的聚氧化丙烯-氧化乙烯共聚醚物型开孔剂与聚氧化烯烃-聚硅氧烷共聚物型开孔剂的混合物，抗氧剂为KY-586，异氰酸酯为质量比为3∶1的二苯基甲烷二异氰酸酯和多苯基多次甲基多异氰酸酯的混合物。

对比例2：

将100份以甘油为起始剂的羟值为35mgKOH/g的环氧丙烷环氧乙烷共聚醚、4.5份水、0.9份催化剂、0.6份表面活性剂、2.5份开孔剂，4.0份抗氧剂，在温度25摄氏度下混合均匀，倒入反应釜，然后再向反应釜中加入55份异氰酸酯，搅拌均匀，固化15分钟，得到聚氨酯高回弹泡沫组合物I。

其中，催化剂为质量比0.5∶1∶1的二甲基乙醇胺、三乙醇胺、双异醇胺的混合物，表面活性剂为质量比2∶1的L5309、A7730混合物，开孔剂为质量比为1.3∶1的聚氧化丙烯-氧化乙烯共聚醚物型开孔剂与聚氧化烯烃-聚硅氧烷共聚物型开孔剂的混合物，抗氧剂为KY-586，异氰酸酯为质量比为3∶1的二苯基甲烷二异氰酸酯和多苯基多次甲基多异氰酸酯的混合物。

按照上述方法制的聚氨酯高回弹泡沫性能参数如表1。

表1

注：压缩强度测试标准：GB/T6669-2008；断裂强度测试标准：GB/T6344-2008；密度测试标准：GB/T6343；回弹率测试标准：GB/T6670-2008；

由表1知，本发明的实施例的聚氨酯高回弹泡沫组合物，密度≤60kg/m³，压缩硬度≥5.5kpa，断裂强度≥90kpa，回弹≥50％。

对比例1的聚醚和聚合物多元醇的投加比例不合适，产品的压缩强度较差。对比例2只使用以甘油为起始剂的羟值为35mgKOH/g的环氧丙烷环氧乙烷共聚醚，产品的物性明显下降。

本发明实施例的产品与市场上同类产品的性能比较结果见表2。

表2

注：气味测试方法：参照SMTC 5 400 012。

VOC测试方法SMTC 5 400 018-2015(V2)。

可见，本发明具有低的VOC含量，同时具有较低的密度和良好的断裂强度，非常适合用于汽车头枕的聚氨酯泡沫组合物。

需要说明的是，以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。