Композиция для формования деталей автомобильных сидений из эластичного пенополиуретана

 

Изобретение относится к композиционным материалам, пригодным для формования деталей автомобильных сидений, и может быть использовано в автомобильной промышленности. Изобретение позволяет повысить коэффициент комфортности сидений,полученных на основе композиции,включающей кремнийорганический пенорегулятор, окси.алкилированньпЧ триол с мол.м. 4500-6500, 20±1%-ную дисперсию сополимера акрнлонитрила и стирола в оксипропилированном глицерине , воду, 1,4-диазобицикло 2,2,2-октан, смесь изомеров 2,4- и 2,6-толуилендиизоцианага при массовом соотношении 4:1 соответственно, за счет дополнительного содержания продукта оксипропилирования водного этилендиамина с мол.м. 300-500 (до 100 мас.% в расчете на всю композицию ) . 4 табл. S (Л

СОЮЗ СОНБТСНИК социАлистичясиик

РЕСПУБЛИ)-( (19) (11) (51)5 С 08 G 18/74/! С 08 G 18/74, 101:00).

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ .Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

fQCYAAPCTBEHHblA HOMHTET п0 изОБРетениям и ОтнРытиям пРи пют сссР (21) 4114973/05 (22) 09.09.86 (46) 23.03.91. Бюл. М 1! (71) Научно-производственное объединение "Полимерсинтез" (72) В.А.Новак, О.!О.Краснова, P.À.Ãîììåí и Е.А.Петров (53) 678.664-405.8 (088,8) (56) Проспект фирмы "Байер", ФРГ, Леверкузен, 1981.

I (54) КО11ПОЗИЦИЯ ДЛЯ ФОРМОВАНИЯ ДЕТАЛЕЙ АВТ0110БИЛЬНЫХ СИДЕНИЙ ИЗ ЭЛАСТИЧНОГО ПЕНОПОЛИУРЕТАНА (57) Изобретение относится к композиционным материалам, пригодным для формования деталей автомобильных сидений, и может быть использовано

Изобретение относится к химии полимеров и касается реакционной,композиции для получения эластичного пенополиуретана в виде формованных изделий, которые предназначены для использования в качестве мягких комфортабельных элементов автомобильных сидений.

Критерием комфортности изделия является отношение жесткости боковых участков к жесткости центрального участка изделия. Чем этот показатель выше, тем изделие более комфортабельно и имеет более высокие потребительские свойства, Разницу по жесткости отдельных участков изделия получают путем использования различных соотношений между полиольным и изоцианатным компонентами реакцион-! ной композиции. При этом для цент2 в автомобильной промышленности..

Изобретение позволяет повысить коэффициент комфортности сидений, полученных на основе композиции, включающей кремнийорганический пенорегулятор, оксцалкилированный триол с мол. м, 4500-6500, 204- /-ную дисперсию сополимера акрилонитр- ча и стирол а в оксипропилирсв анном глицерине, воду, 1,4-диазобпцикло-2, 2, 2-октан, смесь изомеров 2,4- и 2,б-толуилендиизоцианата при массовом соотношении 4;1 соответственно, за счет дополнительного содержания продукта оксипропилирования водного этилендиамина с мол.м. 300-500 (до

100 мас.Ж в расчете на всю композицию) ° 4 табл. рального участка изделия применяют избыток полиольного, а для боковых избыток изоцианатного компонента .

Целью изобретения является повышение коэффициента комфортности.

Оксиалкилированный глицерин с мол. м. 4500-6500 с преимущественно первичными гидроксильными группами представляет собой жидкий .бесцветный продукт с вязкостью 700 †11 кПа.с и гидроксильным числом 26-36 мг

КОН/г. его получают методом анионной полимеризации окисей пропилена и этилена с использованием глицерина в качестве стартового соединения.

Примерами оксиалкилированного глицерина являются Лапролы 5003-2Б-10 и

6003-2Б-!3, Систолы Т116 и 7119, Воранол СП 47!! и Лупранол 2045.

1636419

Дисперсия продукта сополимериза- ции акрилонитрила и стирола в окси-, алкилированном глицерине представляет собой жидкий белого цвета продукт вязкостью 1800-12400 ИПа с, гидроксильным числом 26-.30 мг КОН/r и содержанием наполнителя 20+1 мас. .

Дисперсию получают сополимеризацией равномассовых количеств указанных 10 мономеров при 100 С с последующей отгонкой летучих. Примерами наиболее предпочтительных дисперсий являются

ЛАНС, НИАКС Полиол 34-28 Полиурекс, Байфит, Систол Т14.1.

Продукт оксипропилирования водного этилендиамина (ОВЭДА) мол.м.

300-500 представляет собой однородную жидкость вязкостью 4900-50000 мПа.с и гидроксильным числом 450-800 мг 20

KOH/r. Его получают, используя в качестве исходных реагентов окись пропилена и водный этилендиамин с содержанием воды до 10 мас. . ОВЭДА обычно используют в комбинациях с низко- 25 молекулярными триолами и тетролами для получения жестких пенопластов методами напыления и заливки, Наиболее предпочтительными ОВЭДА являются продукты с мол.м. около 300, напри- 30 мер Лапрамол, Ньюпол НП 300, Хипрокс

PK 300, и продукты с молем 430-5009 например Плуракол ЕД 500, Байфит ФН, Лупранол 3402 ФН.

Третичные амины, представляющие

35 собой соединения с алифатическими или алициклическими заместителями у атома азота, являются катализаторами протекающих при образовании ППУ реакций: вода(изоцианат и полиол)изо- 40 цианат. Наиболее предпочтительными третичными аминами являются 1,4-диазобицикло-(2,2,2)-октан, диметилциклогексиламин, метилдициклогексиламин, диметилэтаноламин, N ýòèëìoðôîëèí, бис(диметиламиноэтиловый) эфир, Пенорегулятор представляет собой кремнийорганическую жидкость линей ной или слаборазветвленной структуры, содержащей в качестве органических, обрамляющих атомы кремния, радикалов метильные,фенильные, а также полиоксиалкиленовые группы, Пенорегулятор используют в первую очередь с целью регулирования размера ячеек . пенопласта, так как поверхностно-ак.тивные свойства у пенорегулятора практически отсутствуют. Преимущественно используют гидроксилсодержащие пенорегуляторй с гидроксильным числом 20-50 мг КОН/r.

Полиольный компонент представляет собой жидкий молочного цвета продукт вязкостью 1200-1800 мПа.с и гидроксильным числом 41-62 мг КОН/г, характеризуется высокой стабильностью при хранении (не менее 8 мес). В течение этого промежутка времени компонент не расслаивается и не теряет своей активности по отношению к изоцианатному компоненту.

Толуилендииэоцианат (ТДИ) в виде смеси 2,4- 2,б-изомеров, взятых в массовом соотношении 4 к 1, представ- . ляет собой жидкий продукт с массовой долей СΠ†гру 48,0-48,3 . Его получают фосгенированием соответствующего динитропроизводного толуола, Полиметиленполифениленполиизоцианат (полиизоцианат) представляет собой жидкий продукт с массовой долей НСО-групп 29,5-31,5% и не менее

45 мас.% дифенилметандиизоцианата.

Его получают путем фосгенирования продукта конденсации аналина и формальдегида. Наиболее предпочтительным полиизоцианатом является полиизоцианат марки Б.

Изоцианатный компонент представляет собой темноокрашенную жидкость вязкостью 10-20 мПа с н массовой долей СΠ†гру 42,7+0,5 . Компонент характеризуется высокой стабильностью при хранении. Срок годности не менее

8 мес. Составляющие компоненты,мас. :

ТДИ 68-72

Полиизоцианат 28-32

Реакционную композицию применяют для получения формованных изделий, при этом полиольный и изоцианатный компоненты берут в соотношениях (67-77) к (23-33), Процесс получения изделий включает в себя смешение соответствующих количеств полиольного и изоцианатного компонентов и дозирование смеси в форму, в которой смесь вспенивается и отверждается с образованием изделия. Причем в центральную часть формы подают смесь, содержащую избыток полиольного компонента (макс. 77 к

23), а в боковые части формы смесь с избытком изоцианатного компонента (макс ° 33 к 67). (1

Пример ы 1-7. Влияние молекулярной массы и количества ОВЭДА на свойства формованных изделий.

Переменное количество

0 05

2,6

О,1

0,3

5 16

Состав реакционной композиции, мас.7:

Полиольный компонент

Лапрол 5003-2Б-10 (мол.м, 4500, гидроксильное число 36 мг

КОН/г, 757. первичных гидроксильных групп) 81-86

ЛАНС (гидроксильное число

28 Mr KOH/r, наполнитель 20 ) 8,6

ОЗЭДА (мол.м.

150, 300, 500 и 1000) 1,4-Диазабицикло(2,2,2)-октан 0,15

НИАКС-1 (бис(диметиламиноэтиловый эфир))

Вода

Тегостаб Б4690 (гидроксильное число 30 мг КОН/r)

Изоцианатный компонент содержит, мас. :

ТДИ, содержащий 2,4и 2,б-изомеры в массовом соотношении4к 72

Полиизоцианат марки Б 28

Компоненты композиции . применяют в следующем соотношении, мас.7.: полиольный компонент 77 изоцианатный компонент 23.

Свойства формованных изделий,полученных на основе реакционной композиции при максимально возможном избытке полиольного компонента,приведены в табл.l.

Как видно из данных табл.1, технически пригодные изделия возможно получить только при условии применения ОЗЭДА с мол.м. 300-500, взятого в количестве 2,6-3,9 мас. (примеры

1 — 3). Применение ОЗЭДА другой молекулярной массы или в других количествах недопустимо. Применение

ОЗЭДА с уменьшеннои молекулярной массой (160) приводит к коллапсу пенопласта (пример 6). Использование ОЗЭДА с большей молекулярной массой а именно. 1000 (пример 7), не позволяет получить качественное по внешнему виду формованное изделие с

36419

6 низким значением относительной остаточной деформации (менее 8Ж). Применение ОВЭДА с мол.м. 300-600, но в количествах, выходящих sa предлагаемые пределы, "..е. менее .",б мас.% и более 3,9 мас.7, не позволяет получить технически пригодные. изделия.

Изделия либо имеют дефекты поверхности либо они необратимо деформируются при извлечении из формы (пример 4), либо имеют внутренние трещины и разрывы (пример 5), Изделия с перечисленными видами брака к

15 эксплуатации не пригодны.

П р и .м е р ы 8-12. Примеры 8-12 показывают влияние состава ТДИ и его количества в изоцианатном компоненте HB свойства формованных изделий. Используют полиольный компонент следующего состава, мас.7:

Систол Т119 (мол.м. 6500, гид— роксильное число 26 мг

КОН/г, 81% первичных гидроксильных групп) 64

НИАКС 34-28 (дисперсия сополимера акрилонитрила и

30 стирола с гидроксильным числом 28 мг

КОН/г, содержание наполнителя 217)

ОВЭДА (мол.м. 500, Гидроксильное число

470 мг КОН/г, вязкость

5300 мПа.с) 3,9

Вода 3,2

Диметилциклогексиламин 0,3

40 1,4-Диаэабицикло— (2,2,2)-октан

Пенорегулятор,продукт

133-176 0,3 . В примерах 8 и 9 используют поли45 ольный компонент, не содержащий

ОВЭДА, Формованные изделия получают при максимально возможном избытке изоциа» натного компонента по отношению к полиольному, а именно 33 к 67.

Свойства изделий приведены в табл.2.

Как видно из данных табл.2, без использования ОВЭДА получить пено.— пласт невозможно (примеры 8 и 9).

Данные примеры 8 и 9 свидетельствуют о том, что известный уровень техники не позволяет использовать чреэ1636419 мерно большой избыток изоцианатного . компонента по отношению к полиольному.

Примеры 10-12 показывают влияние состава изоцианатного компонента,содержащего полиизоцианат и ТДИ с массовым соотношением 2,4- и 2,6-изомеров 4 к 1. При большем количестве полиизоцианата в изоцианатном компоненте, т.е. более 32 мас.%, получить технически пригодные иэделия нельзя (пример 11) . Наблюдается эффект "выплывания" иэоцианата, заключающийся в том, что полиизоцианат отделяется от смеси полиольного и изоцианатного компонентов и проявляется на поверхности изделий в виде окрашенных хрупких пятен. В результате этого изделие имеет явно выраженный разброс физико-механических показателей и эксплуатации не подлежит. При меньшем количестве полиизоцианата в изоцианатном компоненте, т.е. менее

23 мас.% изделие получить можно (пример 10) но оно имеет дефекты поверхности, пониженную жесткость и увеличенное значение .относительной остаточной деформации по сравнению с предлагаемым изделием (пример 12), Пример ы 13, 14. Сравнитель- 30 ная оценка реакционных предлагаемой и известной композиций.

В известной композиции используют полиольный компонент марки Байфит с гидроксильным числом 35 мг КОН/г, вязкостью 1500 мПа9с и массовой долей воды 3,1% изоцианатный компонент марки Десмодур с массовой долей

СО-групп 43,4% и вязкостью 7 мПа с.

Соотношения между компонентами сос- 40 тавляют, мас.%:

Полиольный компонент. 70-73

Изоцианатный компонент 27-30

В предлагаемой композиции используют полиопьный компонент, включаю- 45 щий, мас.%:

Систол Т116 (мол.м. 5100, гидроксильное число 34 мг KOH/г)

ЛАНС (дисперсия сополимера акрилонитрила и стирола с гидроксильным числом 28,6 мг

КОН/r, содержание наполнителя 19%) 27,0

ОВЭДА (мол.м. 4709 гидроксильное число

478 мг. КОН/r, вязкость 5000 мПа с) . 2,6

Вода 3,0

1,4-Диазобицикло(29292)-октан

Тегостаб Б 4351 (гидроксильное число 35 мг КОН/r) 0,3

Полиольный компонент характеризуется гидроксильным числом 43 мг

КОН/r, вязкостью 1630 мПа с.

Изоцианатный компонент содержит, мас,%:

Толуилендиизоцианат с составом 2,4- и

2,6 изомеров в массовом соотношении

4 к 1 7l

Полиизоцианат марки Б 29

Компонент характеризуется массовой долей NCO-групп 42,7% и имеет вязкость 15 мПа.с. !

0,4

Возможные соотношения между компонентами, мас.%:

Полиольный компонент 68-75

Изоцианатный компонент 25-32

Как видно из табл.3, реакционная предлагаемая композиция (пример 14) обеспечивает повышение комфортности формованных изделий без ухудшения остальных показателей по сравнению с известной (пример 13). Реакционные композиции примеров 13 и 14 были поставлены на хранение. Через 5 и

3 мес от даты изготовления композиций повторяют опыты по получению формованных иэделий. Композицию примера 13 переработать в пенопласт не удается: полиольный компонент необратимо расслаивается, а смесь компонентов образовывает технически непригодные изделия. Композиция по примеформованные изделия получают,используя форму сидения автомобиля

Москвич 2141, при этом в среднюю зону формы дозируют смесь полиольного и изоцианатного компонентов, содержащую максимально возможный избыток полиольного компонента, а в боковые зоны формы дозируют смесь, содержащую максимально возможный избыток изоцианатного компонента, Свойства изделий, полученных с использованием различных композиций, приведены в табл.3.

1636419 ру 14 позволяет получить изделия со свойствами, не отличающимися по параметрам от свойств изделий, полученных на основе свежеприготовленной компо5 зиции (табл.3, пример 14). Эти опыты, подтверждают повышенную стабильность компснентов композиции при хранении.

0,077-0,22

43,31-66,15

6,62-20,25

2,00-2,25

0,153-0,406

16,56-22,70

6,44-10,56

Остальное

Таблица) иоsазателн

3начения нохазателей по принеру

3 0 5 6 7

1 2

150 1000

500

300 500 300

Молекулярная масса ОВЭДА

Массовая доля ОВЭДА в полиольном конпоиенте

Массовая доля Лапрола

5003 в полиольном компоненте

Свойства форноваиных изделий: виеивий вид

5,0 2,6 2,6

3,9 210

2,6

3,0

80 7 86,6 83,6 86,0 86,0 .

96,6

86,0

Холлапй, Дефект изделие поверхностии

Дефекты поверхности каверны и друтне дефектм

Безухлризненинй ханущаяся плотность, кг/и твердость при вдавливании (ревин А), Н относительная остаточная деформация (70 С, 502 деф.,22ч), 2

Испита- 50

swo не подлевит 170

11зделне имеет виутренпие треssshf s разрывм

Кзделне. дефо рми руетея

lips выем» хе нз форм

210

180

9,5

Формула изобретения

Композиция для формования деталей автомобильных сидений из эластичного пенополиуретана, включающая кремний,органический пеньрегулятор, оксиалкилированный триол с мол.м. 4500—

6500, 20+1K-ную дисперсию сополимера акрилонитрила и стирола в оксипропилированном глицерине, воду, 1,4-диазобицикло-2,2,2-октан, диизоцианат и полиизоцианат, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что, с целью повышения коэффициента комфортности, в качестве

1 диизоцианата она содержит смесь изомеров 2,4- и 2,6-толуилендиизоцианата при массовом соотношении 4:1 соответственно и дополнительно продукт оксипропилирования водного этилендиамина с мол.м. 300-500,при следующем соотношении компонентов композиции, мас. Я:

Кремнийорганический пенорегулятор

Оксиалкилированный триол с мол.м.

4500-6500

20-17.-ная дисперсия сополимера акрилонитрила и стирола в оксипропилированном глицерине (по сухому остатку)

Вода

I,4-Диазобицикло2,2,2-октан

Толуип1ендиизоцианат в виде смеси 2,4и 2,6-изомеров в массовом соотношении 4:1

Полиизоцианат

Продукт оксипропилирования водного этилендиамина

1636419

Таблнца2

Значения показателей по примеру

Показатели предлагаемому известному

8 J 9

10 11

80 80

68

25 29 -"

20

Отсут- Отсутст- 3,9 ствует вует

3,9

"Выплывание" изоцианата, изделие не пригодно для испытаний

Коллапс Коллапс 320

380

»

8

Дефекты поверхности

Без дефектов

Таблица3

IIQR888teJIB редлагаеиому

13б !4а 14б

I3s

t состав реакционной композиции> мас.X: оксиалкинированпый триметилолпропан (мол.м 4600, г.ч. 3G мгКОН/г> содержание первичных гидроксильных групп 79X) оксиалкилированный глицерин марки систол Т 116 (мол.м. 5100, r.÷. - 14 мг КОН/г) дисперсия продукта сополимеризацин акрнлонитрила и стирола н оксналкплированном глицерине (r,÷.

28,6 мг КОН/г, содержание иаполнителя 19X)

ОБЭП (мол.м. 470, r.÷. 478 мг КОП/г, вязкость

5000 мПа с) вода третичные амины (1,4-диазабицикле-(2,2,2)-октав) пенорегулятор (тегостаб Б 4351, г.ч ° 35 мг КОН/r) толуилендиизоциаиат в виде смеси 2,4" и 2,6-изо" меров в массовом соотношении 1,8G к 1 толуилендиизоцианат в виде смеси 2,4- и 2,6-изомеров в массовом соотношении 4 к 1 полиизоцианат

Свойства формованных изделий: внешний вид кажущаяся плотность, кг/и относительная остаточная деформация (70 О> 50Х деф., 22 ч)> X разрушен>яее напряжеиие при растяжении, кПа напряжение при сжатии, кПа (40X деформ.) разница по жесткости, кПа

47,1 49,1

45,36

50,03

20,25

20,0 20,83

18,36

1>77

2,04

0,27

0,20

1,95

2,25

0>3

0,22

2,2 2,34

0,28 0,29

0,42 0,44

22,5 20,2

22,7 17 ° 75

9,3 7,25

Без дефектов

39 41 б 7 5

Без, дефектов

39 41 б 7,3

100 . 90

2,5 1,8

2,5"1,8ее097.

110 115

Э,б l>8

3,6"I 8 1>8

Состав изоцианатного коипойентаз ИаС.Ж!

ТДИ (нэомерньй состав

2,4:2,6* 411)

ТДИ (нзомерный состав 2,4:2,6 1,86>1),, тцщинэоцианат (ПИЦ марки Б}

Массовая доля ОВЭДА в полиольном компоненте

Свойства изделий! какущаяся плотность, кг/H твердость при вдавливании (ремсим.A) Н относительная остаточная .деформация (70 С, 50Х деф;

22 ч), Е вне иний вид иэделия

Значения показателей по примеру

14

1636419

Т а б,л и ц а 4

Пок аэ атели

Значения показателей по примеру

14 (предлагаемый) 13 (известный) 68: 32 75: 25

73: 27

70: 30

Беэ дефектов

39 41

Без дефектов

39

6 7,3

7,5

110

115

100

3,6 1,8

K = 3 6:1,8=2 0

2,5 1,8

К = 2,5:1,8=1,39

Составитель О.Пурина

Техред Л.Олийнык Корректор Л. Пилипенко

Редактор Н.Гулько

Заказ 795 Тираж 311 Подписное

ВНИКПИ Государственного комитета по изобретениям н открытиям при ГКНТ СССР

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óærîðîä, ул. Гагарина. 101

Соотношение между полиольным н иэоцианатным компонентами, мас.Х

Свойства изделия:

1 внешний вид кажущаяся плотность, кг/м относительная остаточная деформация (70 С, 507. деф. 22 ч), Х разрушающее напряжение при растяжении, кПа напряжение при сжатии (40X деф.), кПа показатель комфортности

Боковые Центральная Боковые Центральная участки зона изде- участки эона изделия изделия лия изделия