[發(fā)明專利]包括石墨材料的生物基聚氨酯泡沫材料

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710674313.9
• 申請(qǐng)日: 2017-08-09
• 公開（公告）號(hào): CN107722210A
• 公開（公告）日: 2018-02-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 阿爾珀·基茲塔;黛博拉·弗朗西斯·梅勒斯基;艾倫·慈濟(jì)·李
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 福特全球技術(shù)公司
• 主分類號(hào): C08G18/36
• 分類號(hào): C08G18/36;C08K7/00;C08K3/04;C08G101/00
• 代理公司: 北京銘碩知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11286
• 代理人: 劉燦強(qiáng),薛義丹

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及包括石墨材料組分的生物基聚氨酯泡沫材料及其制造方法，并涉及這樣的材料和工藝在諸如罩下部件和座椅部件的汽車應(yīng)用中的使用。

背景技術(shù)

聚氨酯泡沫材料廣泛地應(yīng)用于汽車中的用于隔音和振動(dòng)管理的部件。這樣的部件的非限制性示例包括座椅、車頂內(nèi)襯和罩下部件，諸如發(fā)動(dòng)機(jī)蓋、發(fā)動(dòng)機(jī)噪音絕緣子、油盤蓋、罩消音器、儀表盤消音器、燃料噴射器封裝件、發(fā)動(dòng)機(jī)罩下線和側(cè)蓋。當(dāng)異氰酸酯基與羥基反應(yīng)時(shí)形成聚氨酯泡沫材料。聚氨酯泡沫生產(chǎn)的一種常見方法包括具有羥基的多元醇和具有異氰酸酯基的異氰酸酯反應(yīng)以形成聚氨酯基。諸如發(fā)泡劑、交聯(lián)劑和催化劑的額外的組分通常用于聚氨酯泡沫的生產(chǎn)中。發(fā)泡劑可以被添加到反應(yīng)以在反應(yīng)期間導(dǎo)致氣體或蒸氣逐漸形成。交聯(lián)劑促進(jìn)化學(xué)交聯(lián)以形成結(jié)構(gòu)化的最終聚氨酯產(chǎn)品。催化劑可以用于控制反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，以幫助定制最終產(chǎn)品品質(zhì)。

通常用于聚氨酯泡沫反應(yīng)的多元醇典型地衍生自石油化工產(chǎn)品。使用這些類型的多元醇會(huì)具有一個(gè)或更多個(gè)缺點(diǎn)。這些多元醇衍生自不可再生資源。此外，這些類型的多元醇的生產(chǎn)會(huì)消耗相對(duì)高的能量、資源和費(fèi)用。例如，鉆探和提煉石油，然后將其運(yùn)輸和精煉以生產(chǎn)多元醇。此外，關(guān)于長期經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定性以及化工燃料和石油的有限儲(chǔ)量存在不確定性。

鑒于石油基多元醇的潛在缺點(diǎn)，一直在努力研究和利用生物基多元醇。生物基多元醇可以提供成本優(yōu)勢并且減少與石油基多元醇有關(guān)的某些環(huán)境顧慮。在某些應(yīng)用中，生物基多元醇已經(jīng)被用于在汽車部件中使用的聚氨酯泡沫的生產(chǎn)。然而，在這些部件中的生物基聚氨酯泡沫的廣泛使用還有實(shí)際障礙。

發(fā)明內(nèi)容

在一個(gè)實(shí)施例中，公開了一種生物基含多元醇聚合物泡沫材料。生物基含多元醇聚合物泡沫材料包括生物基含多元醇聚合物泡沫和石墨材料，生物基含多元醇聚合物泡沫以按重量計(jì)99％或更大的生物基含多元醇聚合物泡沫材料的體濃度存在，石墨材料以按重量計(jì)1％或更少的生物基含多元醇聚合物泡沫材料的體濃度存在。

在另一實(shí)施例中，公開了一種生物基聚氨酯泡沫。生物基聚氨酯泡沫是包括生物基多元醇的異氰酸酯反應(yīng)性組分、包括含異氰酸酯化合物的異氰酸酯組分以及以按重量計(jì)1％或更少的體濃度存在的石墨材料的反應(yīng)產(chǎn)物。生物基聚氨酯泡沫的密度在20kg/m³-95kg/m³范圍內(nèi)，濕壓縮變形在5％-50％的范圍內(nèi)，抗撕裂性在200N/m-350N/m的范圍內(nèi)和/或模量在50kPa-120kPa的范圍內(nèi)。

在又一實(shí)施例中，公開了一種用于形成生物基聚氨酯泡沫的方法。所述方法包括如下步驟：將生物基多元醇和石油基多元醇混合，以獲得生物基多元醇混合物；將石墨材料添加到生物基多元醇混合物，以獲得生物基多元醇石墨混合物；以及將含異氰酸酯的材料添加到生物基多元醇石墨混合物，以獲得生物基聚氨酯泡沫混合物。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，石墨材料以按重量計(jì)0.5％的生物基聚氨酯泡沫的體濃度存在。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，石墨材料以按重量計(jì)0.25％的生物基聚氨酯泡沫的體濃度存在。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，在生物基聚氨酯泡沫中，石油基多元醇與生物基多元醇的比是在2:1至1:2的范圍內(nèi)。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，生物基聚氨酯泡沫是柔性泡沫。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，石墨材料以1.0或更少的重量百分比存在于生物基多元醇石墨混合物中。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，石墨材料是石墨烯納米片(GNP)材料。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，添加石墨材料的步驟包括將石墨材料分散到生物基多元醇混合物中以獲得生物基多元醇石墨混合物。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述方法還包括將生物基聚氨酯泡沫混合物固化以獲得生物基聚氨酯泡沫。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，生物基聚氨酯泡沫是柔性生物基聚氨酯泡沫。

附圖說明

圖1示出了質(zhì)量變化(％)作為溫度(℃)的函數(shù)的不同柔性聚氨酯泡沫(PUF)的熱穩(wěn)定性。

圖2A和圖2B分別描述了包括按重量計(jì)50％的石油基多元醇和按重量計(jì)50％的大豆基多元醇的混合物的PUF以及包括按重量計(jì)49.5％的石油基多元醇、按重量計(jì)49.5％的大豆基多元醇和1％石墨烯納米片(GNP)的PUF的單元結(jié)構(gòu)的顯微鏡圖像。

具體實(shí)施方式