[发明专利]一种汽车方向盘用自结皮聚氨酯泡沫快速脱模组合物及其制备方法

说明书

本发明公开了一种汽车方向盘用自结皮聚氨酯泡沫快速脱模组合物及其制备方法，组合物A组分包括聚醚多元醇、聚合物多元醇、纳米改性离型剂、扩链剂、催化剂、泡沫稳定剂、发泡剂、开孔剂，B组分为异氰酸根含量为23％‑31wt％的改性全MDI体系异氰酸酯预聚体。所述纳米改性离型剂由以下方法制备：(1)将纳米碳酸钙分散在甲苯中，加入γ‑异氰酸丙基三乙氧基硅烷，70‑120℃回流6‑8h，离心，洗涤，真空干燥获取改性纳米碳酸钙；(2)将改性纳米碳酸钙与蓖麻油多元醇按照1/1‑1/2的质量比混合研磨，然后升温到70‑90℃搅拌反应1.5‑3h，降温到15‑25℃与稀释剂按照1/2‑2/1的质量比混合均匀，即可制得纳米改性离型剂；所述的稀释剂为碳原子大于等于8的芳烃油、环烷油或链烷烃油。

技术领域

本发明属于聚氨酯半硬质泡沫领域，具体属于自结皮聚氨酯泡沫领域。

技术背景

聚氨酯半硬质泡沫塑料(简称半硬泡)是聚氨酯的几大品种之一。它是一种性能介于聚氨醋软泡与硬泡之间的泡沫，特点是具有较高的压缩负荷值和较高的密度，其交联密度远高于软泡而仅次于硬泡。他们手感舒适，外韧内软，在汽车受到撞击时，这种半硬泡能迅速把动能转化为其它形式的能，起到缓冲作用，保护乘员的安全。

聚氨酯自结皮泡沫属于半硬泡的范畴，是根据汽车工业高速发展而开发的聚氨酯泡沫加工的第三代产品。聚氨酯自结皮泡沫又称整皮泡沫，其致密的表皮和泡沫芯体是由同种双组分材料一次制备而成的。致密的表皮可以根据模具的不同形成不同花纹，既美观又起到保护作用；而芯部的泡沫体既降低了制品的密度又使制品具有一定的弹性。由于兼具以上优点，聚氨酯自结皮泡沫被广泛应用于制造汽车方向盘、扶手、头靠等。目前的自结皮泡沫中，作为CFC的替代物，含氢氯氟烃(HCFC)、戊烷、氢氟烃(HFC)、水均可用于制备聚氨酯自结皮泡沫。作为聚氨酯发泡剂的主流产品HCFC-141b也将被禁止使用。相对于以上几种发泡剂来说，水的优点则显而易见，它便宜易得、无毒性、不易燃易爆、ODP值为零。

此外，为了满足生产工艺和生产效率的要求，与普通泡沫相比，自结皮泡沫配方须添加更多的催化剂，一般在1.5％-3％，从而使自结皮制品能在较短的时间内熟化，一般控制脱模时间在60-120S，特别是大规模化生产，尽量控制在60-90s。但随着汽车工业化的发展，汽车方向盘的设计越来越复杂，不再像原来的方向盘仅仅周围一圈聚氨酯泡沫，现在的方向盘中间有底座填充聚氨酯泡沫，内部圆柱形聚氨酯卡槽用来固定喇叭盖。这些卡槽一般是口小内部大，脱模早时非常容易撕裂扯断，大大限制了方向盘制品的快速脱模。

目前常见的解决方案是：(1)加快物料的反应速度，提高出模强度；(2)增加脱模剂的喷涂次数；(3)物料内加入内脱模剂，降低脱模力。

脱模剂能够在制品与模具之间形成一层隔离膜，可以有效防止成型的制品与模具发生粘接，从而使制品能够更容易的从模具中脱出，获得表面更加光洁的聚氨酯制品。如果不使用脱模剂或脱模剂选用不当，则会造成制品脱模困难，容易损坏制品，并且由于需要反复清理模具会使生产效率大大降低。目前常用的脱模剂有内脱模剂和外脱模剂。内脱模剂是直接加到聚氨酯配方中，由于其熔点低于聚氨酯固化温度，且与固化树脂不相容，因此在聚氨酯加热固化成型时，内脱模剂迁移到聚氨酯与模具之间的交界面，形成一种隔离膜，而起到脱模的效果。然而，由于内脱模剂通常由硬脂酸锌、硬脂酸胺及改性聚硅氧烷组成，作为聚氨酯配方的一部分，其活性基团通常会对聚氨酯的物理性能、反应性产生影响，因此内脱模剂并没有外脱模剂应用得广泛。

在生产过程中，操作人员为了快速脱模同时不撕裂扯断，一般采用增加脱模剂喷涂次数的方式，由原来的四模喷一次变为一模喷一次，这会增加脱模剂的用量，一是增加成本，二是不环保，现场气味大，对健康不利。

CN101602839B描述了一种自结皮聚氨酯脲组合物、其制备方法及应用，本发明采用有机二胺作为扩链剂，引入了形成聚脲的快速聚合反应，提高聚氨酯脲成型过程中的聚合反应速度，从而有效地缩短了水发泡自结皮聚氨酯制品的脱模时间，达到了节能降耗的目的。但这种有机二胺类扩链剂反应活性太高，影响物料的流动性，对于复杂产品容易引起暗泡、缺料等问题。