连续法DMC聚醚在聚氨酯软泡中的应用研究

2022-05-11郭志峰包凡营胡兵波鞠昌迅黄晓亮刘贤波

聚氨酯工业 2022年2期

郭志峰包凡营胡兵波鞠昌迅黄晓亮刘贤波

(1.长春富维安道拓汽车饰件系统有限公司吉林长春 130033)(2.万华化学集团股份有限公司山东烟台 264006)

聚醚多元醇是合成聚氨酯(PU)的重要原料，通常是以KOH或双金属络合物(DMC)为催化剂，由起始剂与环氧丙烷/环氧乙烷加聚而成。采用KOH工艺制备较高分子量的聚醚产品过程中会导致环氧丙烷开环反应时发生歧化反应，形成少量单羟基烯丙基聚醚杂质，致使产品分子量分布变宽，不饱和度升高，官能度降低，制约了高档PU制品的开发。而DMC催化剂由于催化活性较高，降低了单羟基聚醚副反应的发生，使最终的聚醚产品具有低不饱和度、窄分子量分布的特点[1-4]，产品广泛应用于普通软泡、慢回弹块泡等领域。本实验对比了KOH法和DMC连续法两种不同工艺生产的聚醚三醇对不同密度软泡及慢回弹块泡性能的影响。

1 实验部分

1.1 主要原料与仪器设备

聚醚三醇Wanol F3156D和F3156(具体指标见表1)、慢回弹聚醚三醇 Wanol S3007(羟值230～260 mgKOH/g)和Wanol F3140(羟值40～44 mgKOH/g)、甲苯二异氰酸酯(TDI，80/20)，万华化学集团股份有限公司；泡沫稳定剂(B8110、B8244、B8002)、催化剂(33LV、T9)，德国赢创公司；二氯甲烷(MC)，天津科密欧公司。以上原料均为工业级。

表1 F3156D与F3156的技术指标对比

JSF-550型高速分散机，上海普申化工机械有限公司；Z005型万能测试机，德国Zwick/Roell集团；BLD-HF52型落球回弹测定仪，博莱德仪器有限公司；LX-F海绵硬度计，东莞中特精密仪器有限公司；气味测试玻璃瓶，市售。

1.2 实验配方及发泡步骤

采用不同工艺制备的聚醚的3种密度软泡配方见表2，配方1泡沫密度为15 kg/m3，配方2为25 kg/m3，配方3为40 kg/m3；慢回弹泡沫配方见表3。

表2 不同密度的软泡配方

表3 采用F3156D的慢回弹发泡配方

按照表2或表3配方准确称量除TDI外各组分原料并搅拌均匀，然后称取定量TDI，料温控制在22～25℃，将TDI倒入组合聚醚中，剧烈搅拌8 s后快速倒入木制发泡箱中，记录发泡时间并观察泡沫状态。约5～10 min后将方形块泡取出熟化48 h后测试其物理性能。

1.3 性能测试

泡沫表观密度按GB/T 6343—2009测定；拉伸强度和断裂伸长率按GB/T 6344—2008测定；回弹性按 GB/T 6670—2008测定；撕裂强度按 GB/T 10808—89测定；硬度(压陷法)按 GB/T 10807—2006测定；耐黄变性能按GB/T 11039.2—2005(化学法)测试，测试环境为温度50℃、相对湿度65%、NOx浓度 70～80 μg/g。

泡沫气味测定按照大众PV 3900—2019测定，分级如下:1—不易感觉到；2—可感觉到，但不讨厌；3—可明显感觉到，但不讨厌；4—讨厌；5—非常讨厌；6—不可忍受。

2 结果与讨论

2.1 两种聚醚制备的不同密度软泡性能对比

两种催化工艺合成的聚醚多元醇所制备的不同密度软泡的反应时间及性能对比见表4。

表4 两种催化工艺聚醚制备的不同密度软泡性能

由表4可见，15 kg/m3密度下，DMC法聚醚F3156D的反应活性和所制得泡沫的物性，与常规KOH法聚醚F3156相比差异不大，可以实现完全替换；25 kg/m3密度配方下，F3156D泡沫撕裂以及拉伸强度、断裂伸长率要明显好于F3156的，撕裂强度提高9.5%，拉伸强度提高7.2%，断裂伸长率提高13.9%；40 kg/m3密度下，两种聚醚制备的泡沫性能均较优，尤其回弹性能均超过50%，甚至达到56%，与F3156制备的泡沫相比，F3156D泡沫硬度提升3.6%，拉伸强度提升10.7%，断裂伸长率提高8%，这可能与F3156D较低的不饱和度有关，单羟基聚醚的减少有利于聚氨酯链增长反应，从而有利于改善泡沫物理性能。