[发明专利]用于能量吸收的低密度水发泡聚氨酯发泡材料

说明书

技术领域

本发明与聚氨酯发泡材料的领域有关。

技术背景

汽车的保险杠的主要功能是在碰撞中保护其他功能性的部件。汽车的保险杠与其他有效的能量吸收装置在受到冲击时应可产生变形，并且在碰撞之后，可部分或完全恢复。同时，该结构必须满足汽车或其他设备制造商的通常的尺寸及重量限制以及政府的现行或建议的执行标准。

众所周知，本领域越来越需要发展这样一种吸能聚氨酯发泡材料，其可用于汽车保险杠制造，并在相对较低的密度的条件下，该吸能聚氨酯发泡材料比普通聚氨酯发泡材料具有更好的强度。

本发明的目的就是提供具有该良好性能的聚氨酯材料。

发明内容

本发明适应于上述的需要，提供一种制造具有优良强度性能且密度小于7pcf，特别适用于制造汽车保险杠的吸能聚氨酯发泡材料的方法。该方法包括以下步骤：(a)聚异氰酸酯组分，选自：聚二苯甲烷二异氰酸酯，聚二苯甲烷二异氰酸酯(PMDI)和二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)的混合物，和聚二苯甲烷二异氰酸酯和脲基甲酸酯改性的二苯甲烷二异氰酸酯和/或氨基甲酸乙酯改性的MDI(预聚物，Bayer公司的Mondur PF)的混合物；以及

(b)多羟基组分，多羟基组分包括(1)12-45重量份的分子量小于300的二醇；(2)官能度大于2，分子量范围92-1000的交联剂组分，其中二醇和交联剂的羟基当量比从1-10；(3)40-75份的官能度为1.5-3.5，分子量为2000-12000的聚醚组分；和(4)0.1-3.0份的开孔表面活性剂；和(5)每100份多元醇组分加1-3份水，其中(1)(2)(3)(4)的总量为100份。为更好地理解该发明的特征及优点，可参考下面的描述及声明。

本发明中所用的聚异氰酸酯是本领域技术人员众所周知的改性或未改性的聚异氰酸酯。通常，该聚异氰酸酯成分包括聚二苯甲烷二异氰酸酯(聚合的MDI)。更好地，聚异氰酸酯组分包含聚合的MDI和其他的异氰酸酯的混合物，这些异氰酸酯可从以下物质中选择：4，4’-二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)，4，4’和2，4’-二苯甲烷二异氰酸酯的混合物，改性的二苯基二异氰酸酯的预聚物，包括脲基甲酸酯改性的MDI。这些异氰酸酯的NCO官能度一般在至少2的范围内，具体例子如，异氰酸酯组分含有的NCO官能度大约在2.3-2.7之间。这些异氰酸酯组分是常用的，可以从如Bayer公司等商业机构中得到。聚异氰酸酯组分一般在用量上使得NCO/OH指数不小于0.8。

多羟基组分一般包括重量分数为12至45的、分子量小于300的二醇，也可以采用分子量小于约300的含双羟基基团的不同化合物的混合物。该低分子量的化合物的例子有，乙二醇，1，2-和1，3-丙二醇，1，4-和2，3-丁二醇，1，5-戊二醇，1，6-己二醇，1，8-辛二醇，新戊二醇，1，4-二羟基-甲基环己烷，2-甲基-1，3-丙二醇，二溴丁二醇(US P.3,723,392)，二乙二醇，二丙二醇，2-甲基-1，3-丙二醇，这些都是较好的二醇。

多羟基组分的交联剂组分一般官能度大于2，分子量从92到1000左右，这样可使二醇和交联剂的羟基当量比为从1到10。合适的交联剂实例包括下列已知的多羟基化合物：如丙三醇，三羟甲基丙烷，1，2，6-己三醇，1，2，4-丁三醇，三羟甲基乙烷，另外还有适当的含羟基的聚醚，聚酯，聚缩醛，聚碳酸酯，聚醚酯，多硫醚，聚酰胺，聚酰胺酯，聚硅氧烷，聚丁二烯和聚酮。较好的交联剂为包含氧化丙烯/乙二胺的加和物，其羟基数为450-850。

聚醚组分包括聚醚或其混合物，一般含量在40-75份，并且具有的官能度从1.5-4，分子量为2000-8000。该聚醚可作为一个或较多的氧化烯如，氧化乙烯，氧化丙烯，氧化丁烯，或两种或两种以上的该种氧化物的混合物，与含有活性氢的、官能度为2或更大的引发剂的反应产物得到。作为可用作本发明中的第一种多醇的、可商购的二醇的非限制性实例包括从Bayer公司得到的MULTRANOL9111。

所述硅氧烷开孔表面活性剂，其用量为0.1-3份，在本领域中是已知的。聚醚型硅氧烷是特别适合的开孔表面活性剂。这些化合物一般在氧化乙烯和氧化丙烯的共聚物上连有聚二甲基硅氧烷基团，可用的硅氧烷开孔表面活性剂的例子包括WITCO公司出售的L-3801和L-3802。