一种聚氨酯发泡材料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及汽车材料领域，特别涉及一种聚氨酯发泡材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002]汽车产业对社会经济发展的具有巨大的推动作用，得到了各国的广泛承认，汽车也得到了迅猛的普及和发展。随着汽车产业的进步，消费者对汽车提出了越来越多的要求，其中众多需求与汽车密封性相关，如汽车的隔音、隔热、隔尘效果。
[0003]受车身结构和性能制约，一般地，在白车身及整车种存在部分潜在密封不良的部位，通常的做法是使用空腔发泡材料，在白车身涂装过程200°C的高温下发泡，起到密封效果。但在一些情况下，部分车身结构受制于边界因素不能更改，无法安装空腔发泡材料，使用器具也无法操作，对汽车结构设计及产品性能都有极大的负面影响。
[0004]而一种室温注射型空腔发泡材料，即通过室温条件下将发泡材料采取注射的方式到达目标位置，实现低温固化发泡，将很好的解决这一问题。
【发明内容】
[0005]本发明要解决的技术问题是提供一种聚氨酯发泡材料，其可以通过注射的方式达到目标位置，在室温下实现空腔发泡，能在对车身结构影响最小的情况下，实现密封性要求。
[0006]本发明提供了一种聚氨酯发泡材料，包括A组分和B组分，
[0007]所述A组分是由脂肪族二元醇、端羟烷基聚二甲基硅氧烷和二异氰酸酯反应得到的聚异氰酸酯预聚体；
[0008]所述B组分为多元交联剂和有机铋催化剂；所述多元交联剂为二元醇、多元醇、二元胺或多元胺；
[0009]所述脂肪族二元醇、端羟烷基聚二甲基硅氧烷、二异氰酸酯和交联剂的摩尔比为0.2 ?0.75: 0.75 ?0.1: 1: 0.05 ?0.55 ;
[0010]所述有机铋催化剂的质量为脂肪族二元醇和端羟烷基聚二甲基硅氧烷总质量的0.1 ?1.
[0011]优选的，所述脂肪族二元醇为聚四氢呋喃醚二醇或者C6?C10的脂肪族二元醇。
[0012]优选的，所述端羟烷基聚二甲基硅氧烷的端羟基烷基如式I?式VI所示:
[0013]-(CH2)n0H(I) ； -(CH2)30C2H40H(II)
[0014]-(CH2)30CH2CHMe0H (III) ； -(CH2)30CH(OH)CH20H (IV)；
[0015]-(CH2) 30CH(CH20H)2 (V) ； -CH2CHMeC6H40H(VI)。
[0016]优选的，所述脂肪族二元醇和端羟烷基聚二甲基硅氧烷的摩尔比为1:3?3:1。
[0017]优选的，所述多元交联剂为C3?C10的多元醇或C3?C10的多元胺。
[0018]本发明还提供了一种聚氨酯发泡材料的制备方法，包括以下步骤:
[0019](A)将脂肪族二元醇、端羟烷基聚二甲基硅氧烷和二异氰酸酯反应得到的聚异氰酸酯预聚体；
[0020](B)所述聚异氰酸酯预聚体在有机铋催化剂作用下与多元交联剂反应，得到聚氨酯发泡材料；
[0021]所述多元交联剂为二元醇、多元醇、二元胺或多元胺；
[0022]所述脂肪族二元醇、端羟烷基聚二甲基硅氧烷、二异氰酸酯和多元交联剂的摩尔比为 0.2 ?0.75: 0.75 ?0.1: 1: 0.05 ?0.55 ;
[0023]所述有机铋催化剂的质量为脂肪族二元醇和端羟烷基聚二甲基硅氧烷总质量的0.1 ?1.
[0024]优选的，所述步骤(B)中，所述反应时的空气湿度为60%以上。
[0025]优选的，所述步骤⑶中，所述反应的温度为10?40°C。
[0026]优选的，所述步骤(B)中，所述聚异氰酸酯预聚体与多元交联剂反应时进行搅拌，搅拌的速度为1?20rps。
[0027]与现有技术相比，本发明采用脂肪族二元醇和端羟烷基聚二甲基硅氧烷与略过量的二异氰酸酯形成聚异氰酸酯预聚体，并最终经过扩链得到聚氨酯发泡材料。该种反应原料的配合可以降低反应活性，实现室温固化，特别适合原位注射后吸收空气中水蒸气最终固化发泡，不受车身结构限制，密封效果好。另外，由于端羟烷基聚二甲基硅氧烷的掺入，不易被腐蚀，可以提高产品的抗氧化性，有利于半封闭环境如汽车车体空腔的密封性施工。
【具体实施方式】
[0028]为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
[0029]本发明公开了一种聚氨酯发泡材料，包括A组分和B组分，
[0030]所述A组分是由脂肪族二元醇、端羟烷基聚二甲基硅氧烷和二异氰酸酯反应得到的聚异氰酸酯预聚体；
[0031]所述B组分为多元交联剂和有机铋催化剂；所述多元交联剂为二元醇、多元醇、二元胺或多元胺；
[0032]所述脂肪族二元醇、端羟烷基聚二甲基硅氧烷、二异氰酸酯和多元交联剂的摩尔比为 0.2 ?0.75: 0.75 ?0.1: 1: 0.05 ?0.55 ;
[0033]所述有机铋催化剂的质量为脂肪族二元醇和端羟烷基聚二甲基硅氧烷总质量的0.1 ?1.
[0034]本发明是一种适用于汽车内部的聚氨酯发泡材料，其具有合适的固化速率和硬度，能够通过注射的方式原位室温发泡、固化。
[0035]所述聚氨酯发泡材料为双组份聚氨酯，包括A组分和B组分，所述A组分是由脂肪族二元醇、端羟烷基聚二甲基硅氧烷和二异氰酸酯反应得到的聚异氰酸酯预聚体。其中，所述脂肪族二元醇优选为聚四氢呋喃醚二醇或者C6?C10的脂肪族二元醇。所述端羟烷基聚二甲基硅氧烷可以适当降低反应的活性，含有端羟烷基聚二甲基硅氧烷越多，预聚体反应越慢，固化时间越长，发泡效果越差。所述端羟烷基聚二甲基硅氧烷的端羟基烷基优选为如式I?式VI所示:
[0036]-(CH2)n0H(I) ； -(CH2)30C2H40H(II)；
[0037]-(CH2)30CH2CHMe0H (III) ； -(CH2)30CH(OH)CH20H (IV)；
[0038]-(CH2) 30CH(CH20H)2 (V) ； -CH2CHMeC6H40H(VI)。
[0039]所述二异氰酸酯优选为脂肪族二异氰酸酯，以避免生产的材料太硬。
[0040]所述B组分为多元交联剂和有机铋催化剂；所述多元交联剂为二元醇、多元醇、二元胺或多元胺，可以为1，4- 丁二胺、1，4- 丁二醇、丙三醇等，优选为C3?C10的多元醇或C3?C10的多元胺。所述有机铋催化剂为常用的聚氨酯合成所用的催化剂，优选为BiCATZ和 / 或 BiCAT8。
[0041]所述脂肪族二元醇、端羟烷基聚二甲基硅氧烷、二异氰酸酯和交联剂的摩尔比为 0.2 ?0.75: 0.75 ?0.1: 1: 0.05 ?0.55，优选为 0.35 ?0.75: 0.6 ?0.2: 1: 0.05?0.55 ;其中所述脂肪族二元醇和端羟烷基聚二甲基硅氧烷的摩尔比优选为 1:3 ?3:1。
[0042]所述有机铋催化剂的质量为脂肪族二元醇和端羟烷基聚二甲基硅氧烷总质量的0.1 ?1.
[0043]本发明还公开了一种聚氨酯发泡材料的制备方法，包括以下步骤:
[0044](A)将脂肪族二元醇、端羟烷基聚二甲基硅氧烷和二异氰酸酯反应得到的聚异氰酸酯预聚体；
[0045](B)所述聚异氰酸酯预聚体在有机铋催化剂作用下与多元交联剂反应，得到聚氨酯发泡材料；
[0046]所述多元交联剂为二元醇、多元醇、二元胺或多元胺；
[0047]所述脂肪族二元醇、端羟烷基聚二甲基硅氧烷、二异氰酸酯和多元交联剂的摩尔比为 0.2 ?0.75: 0.75 ?0.1: 1: 0.05 ?0.55 ;
[0048]所述有机铋催化剂的质量为直链脂肪族二元醇和端羟烷基聚二甲基硅氧烷总质量的0.1?1.2%。
[0049]本发明制备方法所用的原料与上述技术方案相同，在此不再赘述。
[0050]按照本发明，首先将脂肪族二元醇、端羟烷基聚二甲基硅氧烷和二异氰酸酯反应得到的聚异氰酸酯预聚体；
[0051]然后所述聚异氰酸酯预聚体在有机铋催化剂作用下与多元交联剂反应，得到