聚氨酯泡沫塑料主要原料都有哪几种?

高回弹冷熟化聚氨酯泡沫具有优良的力学性能和较高的压缩负荷比,故有显著的坐感舒适性、优良的抗疲劳性、类似乳胶的手感、良好的透气性,其生产效率高、能耗低,已广泛应用于汽车座椅。

聚氨酯泡沫塑料主要原料都有哪几种?插图
现代汽车公司在蔚山的工厂将专门使用巴斯夫的Elastoflex聚氨酯软泡组合料生产汽车座椅。这款高弹性聚氨酯泡沫的VOC含量低,主要用于生产汽车座椅和头枕等。
与传统泡沫相比,Elastoflex可提高座椅和头枕等的舒适度、弹性和承载性能。
为了满足严苛的排放控制法规,巴斯夫还优化了聚醚多元醇的生产工艺。聚醚多元醇用于生产Elastoflex聚氨酯泡沫,而后者用于生产高舒适度的座椅。优化过的生产工艺使巴斯夫能够生产低成本、高性能和低VOC排放的特种聚醚多元醇。
在全球领先的测试机构SGSKorea进行的测试中,Elastoflex的乙醛和甲醛排放量减少了30%以上,有助于改善车内空气质量和汽车司机的健康。现场试验还表明,新开发的聚氨酯组合料具有优异的流动性,产品缺陷率降低,从而使生产线的生产率得到提高。
汽车座椅在汽车的制作中,使用面积占用大,这也直接决定了用料的数量也是比较大。汽车逐渐影响人们的生活方式,使人们的出行变得越来越便捷,传统的汽车座椅多为皮革制品,里面多数为海绵等材料,缺少一定的舒适度,现如今,软质聚氨酯泡沫塑料被作为汽车座椅的生产材料之一,物美价廉,逐渐被生产厂商应用到大量的汽车生产中去。

聚氨酯泡沫塑料主要原料都有哪几种?插图1
聚氨酯泡沫是一种具有一定弹性的一类较为柔软的新型材料,其自身多气孔,密度脚底、回弹性好、吸音、透气、保温性好等性能,应用在生活中的方方面面。众多厂家选择用高弹性聚氨酯泡沫作为汽车座椅的制作材料,而这种材料展现出来的性能,也逐渐被人们所接受。
汽车座椅的静态舒适性,是指汽车座椅与人体的匹配关系是否可以为使用者提供舒适的坐姿条件,座椅的静态舒适性与座椅的尺寸参数,表面治疗及调节特性有关,
汽车座椅的组成多为弹性较高的泡沫材料,密度较低,能够防止物质的燃烧。而现今,我国政府对汽车材料的要求更为严格,要求其燃烧的大值≤70mm/min,这样的规定大大增加了汽车自身的安全性,而用这种燃速标准的软质聚氨酯泡沫塑料做车座也逐渐出现在生产厂商的视野中。
软质聚氨酯泡沫塑料的自身的耐磨性,被作为汽车座椅的原材料,众多塑料制成品其自身的脆弱性使其不能长时间使用,但软质聚氨酯泡沫塑料拥有良好的耐磨性,其自身拉伸度强、并且耐撕裂,使其具有优越的使用性能,相比传统的汽车座椅,其造价低,使用时间长,可塑性强,可以与汽车相适用,逐渐引来汽车生产厂商的青睐。
随着汽车行业的发展,人们对其质量要求越来越高,特别是安全、舒适和环保已成为当代汽车的发展趋势。2011 年 发 布 实 施 的 QC/T 850—2011《乘用车座椅用聚氨酯泡沫》,是我国个针对汽车座椅用聚氨酯泡沫提出散发性要求的行业标准,同年又颁布实施了推荐性国家标准 GB/T 7630— 2011《乘用车内空气质量评价指南》。这促使国内总装厂对汽车座椅的挥发性有机物(VOC)、力学性能、舒适性能提出了更高的要求。

聚氨酯泡沫塑料主要原料都有哪几种?插图2
聚氨酯软质泡沫塑料是指具有一定弹性并且比较柔软的多孔或网状泡沫(海绵)材料,它突出的性能是柔软、回弹好、吸音、透气、保温、缓冲、吸能等,而且根据不同的应用领域还有各种不同特性。
聚氨酯软质泡沫自从1952年拜耳公司聚酯型软质泡沫(海绵)开始工业化生产至今,经过60多年的发展,已经在人们日常生活的方方面面以及很多工业领域得到相当广泛的应用,目前国内软泡的实际产量估计在300多万吨。其主要制品的类型有防震材料,隔音材料,过滤材料,保暖材料,包装材料,装饰材料,服饰材料等。单就从生产的类型分类来说,聚氨酯软质泡沫主要包括:块状泡沫(普通海绵)、高回弹模塑泡沫、自结皮泡沫、慢回弹泡沫等。
亲水聚氨酯软质泡沫的生产工艺
1、基本特点
对水有很大的亲和力,吸水迅速而且吸水量大,柔软度高(手感很好)、弹性好;微观泡孔细腻而且呈网状开孔结构,另外其出色的生物亲和力和血液相容性拓宽了它在化妆品和医疗领域的广泛应用。
2、目前应用范围
亲水聚氨酯泡沫的特性也就决定了它在某些领域会有很好的应用,
(1)护理、生理用品 如卧床病人的褥垫,卫生巾的辅料
(2) 医用辅料,外科手术辅料(吸收血液类似于药棉的作用)
(3)外伤包扎辅料,如创可贴之类的医用消炎用品等
(4)日用清洁块、洗澡块等
(5)化妆护理用品,如粉扑等
(6)特殊领域的吸收处理材料。
3、生产工艺
目前已经工业化生产或者正在开发的工艺方法主要有两种,一种是一步法(和普通PU泡沫的生产方法相同),另一种是两步法即预聚体法。
典型的两步法:
(1)预聚体合成基本配方
聚醚多元醇 0-100
小分子多元醇 0-10
催化剂 0.2-0.6
TDI 20-50(非黄变的可以采用HDI、IPDI、HMDI等)
NCO% 3-14%
不变黄海绵软质泡沫的的生产工艺
目前大宗的聚氨酯软质泡沫(海绵)都是易黄变的,现在所说的耐黄变泡沫通常是指在发泡生产时添加了抗氧剂、热稳剂和光稳剂,这样能暂时缓解一下泡沫变黄的速度;容易黄变主要是因为其中的异氰酸酯上的苯环可以被逐步氧化成醌型结构而呈黄色,另外泡沫大分子链中含有羰基、氨基、偶氮基、烯基等发色基团,当光线射入后会进行选择性吸收,并发射一定波长的光,导致一定程度的软质泡沫黄变。
解决黄变的有效解决方案
其中有效的办法就是要采用不变黄的脂肪族的异氰酸酯进行发泡,脂肪族异氰酸酯,如IPDI,HDI和HMDI等,这些异氰酸酯所形成的氨酯键比较稳定,退一步说即使被分解成脂肪胺也没有苯环共轭结构,不会形成助色基团,并且脂肪胺本身也不易被氧化,不易导致泛黄;因此选用脂肪族异氰酸酯可显著降低泡沫的泛黄性。
脂肪族异氰酸酯发泡的技术难点
其实多年来很多人进行过这方面的发泡生产尝试,但是大多数人都或多或少的遇到一些技术难题,那就是脂肪族的异氰酸酯普遍活性偏低,发泡过程比较难控制,操作范围或者叫做宽容度很窄,难以做出符合要求的软质泡沫,在发泡过程中常常出现的难题是:塌泡或者局部塌泡、粗泡、表面粉化或者会闭孔,更严重块泡收缩。
这里需要说明的是采用脂肪族异氰酸酯发泡而成的泡沫海绵实际并不是永远一点都不会变黄,而是在长期的光、水、热条件下也会非常缓慢地发生氧化变黄,只是这类的泡沫的黄变速度很低,好像给人们的感觉似乎不变黄。
发泡工艺
不同的人或地区,可能发泡的工艺方法各有不同,主要是配方、催化剂选择与用量不尽相同,本方法不是唯一,仅供参考。
高活性聚醚和其它助剂预先常温混合均匀,然后倒入IPDI搅拌6-15秒均匀后倒入预先预热的发泡箱内,好是采用不低于30℃烘箱保温并发泡,20-30分钟后将块泡推出并经室温熟化24小时即可切割。泡孔均匀细腻,强度高,弹性好,不会粉化,一般不会收缩,微量收缩时需要轻度按压一下即可。需要特别提醒不要使用接枝聚醚多元醇。
微孔软质泡沫材料的生产工艺
1、微孔软泡的应用
这里需要说明的是微孔泡沫不是指的微孔PU弹性体(如鞋底、鞋垫、高铁垫片、轮胎、汽车弹簧之类的泡沫),而是一种柔软的高密度的聚氨酯泡沫片材,是属于特种聚氨酯软泡。这种聚氨酯软质泡沫片材已经被广泛应用在通讯、计算机、家用电器、数码产品、其它电子产品、鞋材、医疗器材、五金等作为密封、减震、垫材使用。
2、突出性能
高密封性,高能量吸收性(高缓冲性),高尺寸稳定性。优异的抗压缩形变,耐水,耐高温,耐老化,环保无污染等。
3、基本成型工艺
这种发泡工艺不同于普通的用水化学发泡或者普通物理发泡剂(如二氯甲烷等)发泡工艺,而是采用永久气体注入式发泡的方法,基本生产工艺采用多组分低压机械浇注于传送带离型纸上并经连续刮成均匀厚度一致再经烘道恒温凝胶固化成型,产品成卷再经过后熟化而成;独特的发泡工艺决定了材料的突出性能。
技术的重点:
有机金属盐类催化剂合适的控制反应速度。
严格温度控制也是控制产品质量的重要因素。
作为受关注的世界六大合成材料之一,近年来聚氨酯产业规模迅速扩大。据博思数据发布的《2016-2022年中国聚氨酯工业市场趋势预测与趋势预测研究报告》:全球聚氨酯产品产量已超过2100万吨,其中泡沫体系及非泡沫体系产品各占半壁江山,其巨大增长潜力备受关注。
生产规模化趋势明显在生产上,聚氨酯工业和大多数化工产业一样,集约化和规模化的趋势日益明显。随着聚氨酯生产技术越来越成熟,产品越来越大众化及应用领域不断扩大,生产商们发现,为了保持一定的盈利水平,必须拥有一定的规模效益。于是,新企业规模越来越大,产能也迅速提高。
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