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低不饱和度高活性聚醚对汽车座椅舒适性的影响研究

文章来源:2016聚氨酯年会 添加时间:2019-02-22
祁青海  卞 强  王静怡  陈凤秋  Klaus Schoen
(江苏长华聚氨酯科技有限公司  江苏苏州 215633)
摘  要 :采用一种有机醇盐催化剂合成的低不饱和度、高相对分子质量、高活性聚醚多元醇 CHE-822P,考察其反应性能,并将其用于汽车座椅聚氨酯高回弹泡沫的制备。实验表明,与传统 KOH为催化剂制备的高活性聚醚相比,以有机醇盐催化剂制备高活性聚醚多元醇的泡沫具有较高的回弹率和较低的滞后损失率,分别为 71% 和 14.9%,共振频率为 3.33 Hz,成品泡沫坐垫的舒适性明显提高。
关键词 :有机醇盐催化剂;聚氨酯泡沫;低不饱和度;高弹性;低滞后损失;舒适性
高回弹聚氨酯泡沫质轻柔软,具有较高的回弹性和优良的减震缓冲特性,目前被广泛应用于汽车、高铁、飞机等交通工具中 [1-3]。当前,轻量化、安全环保、舒适性成为汽车座椅用聚氨酯泡沫技术发展的新趋势 [4]。汽车乘坐的舒适性除了与悬挂系统、车辆调教等因素外,还与座椅泡沫的性能密切相关 [5]。座椅泡沫性能主要分为静态和动态舒适性两类,静态性能如回弹率、拉伸强度、压缩永久形变率、压陷硬度等,而动态性能则包括滞后损失率、共振频率及传导率等 [6]
滞后损失率可以反映座椅泡沫的舒适性和耐疲劳性,现已成为高品质座椅类产品的关键性能指标之一 [7]。相关研究表明,随着聚醚相对分子质量的增大,泡沫的回弹性提高,滞后损失率明显下降 [8-9]。泡沫的滞后损失率越低,其相应的压缩永久形变率和共振频率就越低,能够有效地缓冲汽车行驶过程中对人体产生不适感的振动。目前商业化的高活性聚醚三醇的相对分子质量一般在6000以内,主要是由于当相对分子质量进一步增加时,催化剂 KOH 制备的聚醚反应副产物迅速增加,不饱和度也随之提高,导致泡沫制品性能下降 [1]。有机醇盐催化剂是一类含有P =N的有机醇盐,和聚醚产品有很好的相容性,催化活性高,制备的高活性聚醚产品相对分子质量分布窄,不饱和度低,用该类聚醚制成的聚氨酯泡沫产品具有优良的力学性能、稳定性和耐久性 [10-11]
江苏长华经过多年的研究,于2015年成功合成了一种有机醇盐类催化剂,并用甘油为起始剂制备了羟值为22 mgKOH/g的高活性聚醚多元醇 CHE-822P [11-12],目前已经入商业化生产阶段。
本研究以高活性聚醚CHE-822P为研究对象,重点考察了高回弹聚氨酯模塑泡配方中不同聚醚相对分子质量、 聚合物多元醇用量、异氰酸酯指数和投料密度对泡沫性能,尤其是回弹率、滞后损失率和共振频率的影响。
1    实验部分
1.1 实验原料及设备
高活性聚醚多元醇(CHE-822P,羟值22 mgKOH/g;CHE-828,羟值28 mgKOH/g;CHE-330N,羟值34 mgKOH/g,官能度均为3), 聚合物多元醇(CHP-H45,固含量为45%,羟值20 mgKOH/g),江苏长华聚氨酯科技有限公司; TDI(Lupranate T80,NCO 质量分数约为 48.0%),PAPI(Lupranate M20S,NCO质量分数约为 31.5%),巴斯 夫公司。催化剂和泡沫稳定剂分别由亨斯迈和赢创公司提供。以上均为工业级。
电子万能试验机,UTW4503X,深圳三思纵横科技有限公司;泡沫回弹仪,HTY-B,江苏省化工研究所;多用分散机,SDF-04,江阴精密化工机械有限公司;Format 泡沫起升仪,FPM-150,德国 Messtechnik 公司。
1.2 发泡配方
实验过程中所用到的组合聚醚基础配方(质量分数)为聚醚多元醇80 ~ 100, 聚合物多元醇0 ~ 20,聚醚多元醇和 聚合物多元醇总量为100份,交联剂 0~3 份,泡沫稳定剂0.5 ~ 1.2份,水3 ~ 3.5份,催化剂0.3 ~ 0.6份,助剂用量均以聚醚总量100 份计算。异氰酸酯为TM20(T80 与 M20S 按照质量比4︰1 配制,NCO 质量分数为 44.7%),发泡指数为 0.95-1.05。
1.3    发泡流程
手工发制模具泡,按照配方称量对应聚醚和小料等,搅拌均匀,组合聚醚和异氰酸酯的温度控制在(23 ± 2)℃,使用带恒温水浴的方形模具(400 mm × 400 mm × 100 mm),水浴温度设定为 60 ℃,将异氰酸酯迅速倒入组合聚醚中,搅拌5 s后倒入模具,脱模时间为 4 min,模塑泡脱模后放置于恒温恒湿间(温度 25 ℃,湿度 50%)熟化48h后测试其物理性能。
1.4    物理性能测试
泡沫物理性能测试方法及标准如表 1 所示。其中压缩永久形变测试条件为样品压缩 50%,在 70 ℃、相对湿度为 90% 的恒温恒湿箱内保持22 h。
表 1   泡沫物理性能测试方法及标准
2    结果与讨论
2.1    聚醚多元醇相对分子质量对泡沫性能的影响
高活性聚醚三醇主要有CHE-330N、CHE-828 和 CHE-822P 具体性能如表2 所示。其中CHE-330N与 CHE828 是以KOH为催化剂制备的,而CHE-822P 是以有机醇盐催化剂合成的。
表 2   江苏长华高活性聚醚三醇性能
从表2 数据中可以看出 CHE-822P 的不饱和度为 0.027 mmol/g,明显低于 CHe-330N 和 CHE-828。采用表2中3种高活性聚醚在配方中按照等量替换的原则,用 Format 泡沫起升仪对比了3者反应活性的差异,以及对泡沫性能的影响。聚醚反应性能差异如图 1 和表 3 所示。
表 3   聚醚多元醇相对分子质量对反应活性的影响
1—CHE-330 N;    2—CHE-828;     3—CHE-822P
图 1     聚醚多元醇相对分子质量对反应活性的影响
从图1 中可以看出,随着聚醚相对分子质量的增大,泡沫上升时间逐渐延长,回落率提高,聚醚反应性呈下降的趋势。高活性聚醚在伯羟基含量和官能度相当的情况下,相对分子质量大的,羟值当量就小,其反应活性亦低。
不同相对分子质量聚醚的泡沫物理性能对比如表 4 所示。
表 4     聚醚多元醇相对分子质量对泡沫性能的影响
由表4 可知,CHE-822P 制备的泡沫物理性能优于传统聚醚,特备是在回弹率、滞后损失率、压缩永久形变及共振频率等方面有明显的提升。泡沫的回弹性与其微观结构中的软硬段比例和相分离程度密切相关。随着聚醚分子链段的增长,泡沫中软段醚键与硬段脲键的分离度增大,两者间的相互作用力减弱,分子链移动能力提高,从而使得泡沫回弹性增大 [14]。另外由于CHE-822P的不饱和度低,泡沫制品的交联度提高,对振动的隔绝效果提高。
2.2    异氰酸酯指数对泡沫性能的影响
汽车主机厂一般都要求座椅泡沫具有双硬度,这在生产过程中通过调节泡沫的异氰酸酯指数和投料密度来实现泡沫不同区块不同硬度的要求。泡沫的硬度会随着指数的提高而增大,指数范围一般控制在 0.9~1.1 之间,当指数偏低时,反应生成的二氧化碳在模具中不容易排出,会导致泡沫闭孔,脱模时内部开裂;而当指数超过1.1时,过量的异氰酸酯会使泡沫熟化减慢,脱模时间延长,生产效率降低。表5为不同异氰酸酯指数对泡沫性能的影响。
表 5   不同异氰酸酯指数对泡沫性能的影响
从表 5 的结果可以看出,泡沫的滞后损失率随着异氰酸酯指数增大而增大,主要是因为指数越高,NCO 基团与水的反应就越充分,形成的脲键和 N—H···N 氢键也就越多,当泡沫承受一定的载荷时,硬段区的氢键发生断裂重排,载荷卸去后氢键的再次发生断裂重排以回到初始位置,从而消耗了更多的能量,使得泡沫滞后损失率增大。
2.3    填充系数对泡沫性能的影响
模具内部体积是固定的,过填充比例主要影响模具泡沫的密度,过填充越大,泡沫密度也就越大。不同过填充比例对泡沫性能的影响如图 6 所示。
表 6   不同填充系数对泡沫性能的影响
由表 6 可知,当密度增大时,泡沫内部泡孔结构变细,闭孔率会有一定程度的提高,经过人工开孔后泡孔膜壁及经络破裂,导致回弹率降低。在滞后损失率方面,泡沫中软段和硬段的比例并没有随密度的提高而发生变化,因此密度对滞后损失率影响不大。
3   结论
(1)以有机醇盐催化剂制备的高活性聚醚多元醇相比于 KOH 为催化剂制备的聚醚具有更低的不饱和度,且相对分子质量可以到达 7500 以上。
(2)聚醚相对分子质量增大可以有效的提高泡沫回弹性,并降低滞后损失率,座椅泡沫的动态舒适性提升。
(3)泡沫的滞后损失率还可以通过发泡参数,如异氰酸酯指数和投料密度来控制。
参  考  文  献
[1]    朱吕民,刘益军.聚氨酯泡沫塑料 [M].3 版.北京:化学工业出版社,2005:191-197,366-376.
[2]    SONNEY T M,CASATI F M,DAWE R O,et al.recent advance the development of catalytically active Polyols for the automotive market[C]. Polyurethane EX PO2002,206-214.
[3]    张勇,秦建兵,钱文浩.高抗湿热老化聚氨酯高回弹泡沫的研制 [J].聚氨酯工业,2004:19(1):26-28.
[4]    巫青峰,李博,赵修文,等.低气味低密度高回弹 MDI 泡沫的研究 [J].化学推进剂与高分子材料,2011,9(4):86-89.
[5]    唐天宝.汽车座椅舒适性研究 [J].企业技术开发,2009,28:49-51.
[6]    李志锋,孙军,于善平.汽车座椅用软质聚氨酯泡沫的进展 [J].聚氨酯工业,2014,29(2):5-8.
[7]    吴昊,王燕.软质泡沫聚合材料动态疲劳性能测试的发展现状 [J].中国塑料,2004,18(4):90-93.
[8]    ANINDYA D,SHIVAKUMAR N D.An experimental study on energy absorption behavior of Polyurethane foams[J].Journal of reinforced Plastics and Com Posites,2009,28:3021-3026.
[9]    宣美福.高回弹聚氨酯泡沫的改进 [J].黎明化工 ,1997(3):4-7.
[10]  胡冲冲,沈国平,黄旭,等.聚氨酯高回弹泡沫的滞后性能研究 [J].聚氨酯工业 ,2015,30(4):18-21.
[11]  NOBORI T,SUZUKI T,KIYONO S,et al.Phosphazenium Salt and Preparation Process Thereof,and Process for Producing Poly(alkylene Oxide):EP,791600[P].1997-02-17.
[12]  于剑昆.磷腈类催化剂及其在聚醚多元醇合成中的应用 [J].聚氨酯工业,2004,19(5):10-14.
[13]  陈凤秋,涂建军,陈伟,等.制备低不饱和度、高相对分子质量、高活性聚醚多元醇的方法 : 中国,104497298A[P].2015-04-08.
[14]  包凡营,陈伟,陈富康,等.低不饱和度高活性高相对分子质量聚醚多元醇的应用 [C].上海 : 中国聚氨酯工业协会第十七次年会论文集,2014.
[15]  IONESCU M.Chemistry and technology of Polyols for Polyurethanes[M].rapra Technology,2005:534-537.
Study on the Seating Foam Comfort Prepared by the High ActivePolyether  with Low Unsaturation
QI Qinghai,BIAN qiang,WANG Jingyi,CHEN Fengqiu,KLAUS Schoen
( Jiangsu Changhua Polyurethane Science and Technology Co.Ltd,Suzhou,Jiangsu 215633,China)
Abstract:The reactivity of the high reactive ployether Polyol(CHE-822P) producted by PZN catalyst was studied which had an OH value of 22 mgKOH/g,unsaturation of 0.03 mol/kg.This Polyol was used for the preparation of the high resilience Polyurethane seat foam.The testing results showed that the foam with the CHE-822P had a higher resilience and a lower hysteresis lose rate,71% and 14.9% respectively,comparing with the KOH Polyols.The comfort of the automotive seating was improved well.
Keywords:PZN catalyst; Polyurethane foam;high resilience;Low unsaturation;low hysteresis;comfort
作者简介:祁青海  男,1987 年出生,大学本科,工程师,现从事聚氨酯材料的研究及应用工作。

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