一种低滞后性损失海绵及其应用
技术领域
本发明属于海绵
技术领域
，具体涉及一种低滞后性损失海绵及其应用。背景技术
理想的弹性固体材料都具有确定的形状，若将其压缩，在外力作用下会产 生形变，此时外力所做的功以位能的形式贮存起来，压力消除后，位能又会变 成动能，材料基本恢复原有形状和尺寸，但在压缩与恢复过程中，其负荷—形 变曲线并不重合，也就是说材料受压所消耗的功与恢复时对外做的功并不相等， 二者之差，即是损失的功，这表明在过程中，产生了用于克服弹性固体材料内 摩擦力的能量损失，这种损失称为滞后损失(滞后因子)，具体用受压与恢复过 程中所损失的功与受压时消耗的功之比来表示。
随着人们生活水平的提高，对汽车的使用时间越来越高，越来越依赖，进 而对乘坐的舒适性要求也越来越高，而海绵，作为座椅中主要的填充承载物件， 其对整椅的舒适性的影响，是重要且直观感受得到的，其反映在舒适性方面， 主要围绕包裹性、支撑性、吸震，包裹性更多是与造型面设计有关，后两者除 了与整椅设计配合有关外，还涉及到诸如密度、舒适因子、回弹率、滞后性损 失等指标的综合影响。其中，滞后性损失这一指标，不仅影响座椅的静态舒适 性评价，对动态舒适性评价的影响也较为明显，故越来越多的汽车主机厂开始 重视该指标，开发一种低滞后性损失的海绵产品是当前迫切的需求。
发明内容
本发明的目的是提供一种低滞后性损失海绵及其应用，该低滞后性损失海 绵的滞后因子指标范围在15％-20％之间，将其应用于汽车座椅回弹性好，舒适 度高。
本发明提供一种低滞后性损失海绵，原料配方包括黑料和白料，所述低滞 后性损失海绵配方中黑料指数范围为0.9-1.1；所述黑料为TM8020；所述白料 按照重量份计包括以下组分：接枝聚醚20-40份，高活聚醚60-80份，交联剂1-2份，硅油0.1-0.5份，催化剂0.1-0.6份，开孔聚醚1.8份，水2.6-3份。
黑料指数是指黑料中氢酸根的指数或比例，反映了黑料参与反应的浓度或 配比，当投入的黑料/白料＝42/100时，氢酸根刚好能全部反应完，此时指数为 1.0，因此可以通过黑料指数来表示投入量是过量还是不足。TM8020为一种通 用的异氰酸酯混合物。接枝聚醚(POP，H45)是一类由通用聚醚或含有双链的 聚醚在烯烃单体(如苯乙烯、丙烯睛等)和引发剂存在下，进行接枝共聚合制备 的特种聚醚多元醇；高活聚醚(330N)是由起始剂(含活性氢基团的化合物)与 环氧乙烷(EO)、环氧丙烷(PO)、环氧丁烷(BO)等在催化剂存在下经加聚反应制 得；交联剂又称作架桥剂，是聚烃类光致抗蚀剂的重要组成部分，这种光致抗蚀剂的光化学固化作用，依赖于带有双感光性官能团的交联剂参加反应，交联 剂曝光后产生双自由基，它和聚烃类树脂相作用，在聚合物分子链之间形成桥 键，变为三维结构的不溶性物质，其主要作用是在线型的分子之间产生化学键， 使线型分子相互连在一起，形成网状结构，这样可提高高分子材料的强度和弹 性；硅油一般是无色(或淡黄色)、无味、无毒、不易挥发的液体，具有耐热 性、电绝缘性、耐候性、疏水性、生理惰性和较小的表面张力，此外还具有低 的粘温系数、较高的抗压缩性等性能。
作为优选，所述白料按照重量份计包括以下组分：接枝聚醚20份，高活聚 醚80份，交联剂2份，硅油0.5份，催化剂0.47份，开孔聚醚1.8份，水2.6 份。
进一步地，上述技术方案中所述低滞后性损失的滞后因子指标范围在 15％-20％之间。
本技术方案中的低滞后性损失海绵是指滞后因子指标范围在15％～20％之 间，而目前座椅海绵的滞后性损失指标范围主要是在15％～30％之间。
进一步地，上述技术方案中所述高活聚醚的分子量为5000-8000。优选地， 分子量为8000。
本技术方案中采用高分子高活性聚醚330N，其反应活性高，与黑料中异氰 酸酯反应可制得聚氨酯反应注射模塑(RIM)制品，用其制备的高回弹制品具 有优良的回弹性、压缩性和舒适感。
进一步地，上述技术方案中所述交联剂包括甘油、TEOA和DEOA中的任 一种。优选地，交联剂为DEOA。
本技术方案中TEOA(三乙醇胺)是一种有氨味的无色至浅黄色黏稠液体， 易溶于水、乙醇，在聚氨酯领域可用作聚醚的起始剂，聚氨酯泡沫塑料及弹性 体的交联剂兼辅助催化剂；DEOA(二乙醇胺)是一种白色结晶或无色液体， 吸湿性强，在生产高回弹聚氨酯泡沫时作为交联剂。
进一步地，上述技术方案中所述硅油为B-8715和B-8738重量比例为4：1 的混合物。
本技术方案中选用B8715和B-8738的混合物作为硅油助剂，通过优化两 者配比，用于高活聚醚与接枝聚醚的反应，起稳定和调节泡孔的作用。其中 B8715是一种用来生产高回弹聚氨酯泡沫的匀泡硅油助剂，所生产出的泡沫具 有低成雾值的优点，作为稳定剂所生产出的模塑泡沫，其开孔结构十分理想； B-8738也是低雾值硅油，适于二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)体系高回弹模塑， 用于高回弹聚氨酯泡沫生产中起稳定剂的作用。
进一步地，上述技术方案中所述催化剂为LED-103和Z-130重量比为1： 0.8-5。
本技术方案中采用LED-1033和Z-130作为催化剂，其中LED-1033是一种 酸封端的低气味反应型延迟发泡催化剂，可延长乳白时间，让物料获得充分的 流动时间得以完全充满模腔，其主成份分子结构中含有羟基官能团，可与异氰 酸酯中的NCO反应生成聚氨酯泡沫的一部分，从而可起到降低聚氨酯制品气 味和VOC挥发的作用，用于低气味汽车用高回弹软质模塑泡沫，可提供良好 的流动性以及后期熟化效果，并可降低泡沫气味和VOC挥发；Z-130是一种淡 黄色低粘度无味胺催化剂，结构中含有活泼氢，可与异氰酸酯发生反应，适用 于高回弹聚氨酯泡沫。
本发明还提供一种上述低滞后性损失海绵在汽车座椅中的应用。
相对于现有技术的有益效果：本发明低滞后性损失海绵以高活聚醚和接枝 聚醚为主要原料，同时配有开孔聚醚，通过交联剂、催化剂将其聚合，形成网 状高分子结构，通过加入的硅油促进结构的稳定，得到的海绵具有优良的稳定 性、回弹性和压缩性；该低滞后性损失海绵的滞后因子指标范围在15％-20％之 间，将其应用于汽车座椅回弹性好，舒适度高。
具体实施方式
下述实施例中的实验方法，如无特别说明，均为常规方法。下述实施例涉 及的原料若无特别说明，均为普通市售品，皆可通过市场购买获得。
本发明的上述各项技术特征和在下文(如实施案例)中具体描述的各项技 术特征之间都可以互相组合，从而构成新的或优选的技术方案。
下面结合实施例对本发明作进一步详细描述：
其中，黑料指数是指黑料中氢酸根的指数或比例；密度、25％ILD、回弹率、 滞后因子根据DIN EN ISO相应方法测定。
实施例1：验证接枝聚醚含量对海绵滞后性损失性能的影响
以接枝聚醚(POP)为自变量，高活聚醚为因变量，在其它组分含量不变 的情况下，考察POP含量对海绵滞后性损失性能的影响，其中各组分含量见表 1。
表1各组分含量
低滞后性损失海绵的制备方法：按比例将上述白料原料依次加入到搅拌釜 中混合，将混合物加热到85℃进行热处理，并将搅拌釜抽真空，搅拌2.5h；然 后按比例加入黑料搅拌均匀，在模具温度为55℃、压力为0.5MPa下保压5min 浇铸成型并脱模；最后将脱模后的产品进行真空开泡处理，压缩85％的体积并 排出废气，抽真空处理后，得到低滞后性损失海绵。采用ISO标准测试性能参 数，结果见表2。
表2POP对海绵滞后性损失性能的影响
从表2的结果可以看出，在其它组分不变的情况下，黑料指数相同时，POP 含量越低，回弹率越高，滞后损失越低；随着黑料指数的降低，回弹性变高， 滞后损失变小，但是当黑料指数到0.85且POP为40份时，回弹性及滞后损失 均有变差，因此黑料指数选择≥0.9为宜。当POP含量为20份时，海绵相对较 软，但回弹性高，滞后损失小，用作车用座椅舒适。因此，将POP含量为20 份时作为优选。
实施例2：验证水含量对海绵滞后性损失性能的影响
以配方中水的含量为变量，在其它组分含量不变的情况下，考察水含量对 海绵滞后性损失性能的影响，其中其它组分含量见表3，海绵制备方法参照实 施例1，测试结果见表4。
表3其它组分含量
表4水对海绵滞后性损失性能的影响
水(份数)
密度(kg/m<sup>3</sup>)
黑料指数
25％ILD(N)
回弹率(％)
滞后因子(％)
2.6
58
1
331
69.5
19.3
2.7
59
0.98
328
65
20.7
2.8
58
0.96
316
63
20.7
2.9
59
0.94
314
62
21.2
3
58
0.92
309
62
21.5
从表4的结果可以看出，在其它组分不变的情况下，随着水量的提高，回 弹率不断降低，且滞后损失逐渐升高，说明水分含量过高对海绵滞后性损失有 一定的影响。
实施例3：验证交联剂品种对海绵滞后性损失性能的影响
通过以不同的交联剂为变量，在其它组分含量不变的情况下，考察交联剂 品种对海绵滞后性损失性能的影响，其中各组分含量见表5，海绵制备方法参 照实施例1，测试结果见表6。
表5各组分含量
表6交联剂品种对海绵滞后性损失性能的影响
交联剂品种
密度(％)
25％ILD(N)
回弹率(％)
滞后因子(％)
甘油
58
351
64.5
20.7
TEOA
58
347
65.4
19.6
DEOA
58
331
69.5
19.3
从表6的结果可以看出，在其它组分不变的情况下，使用高回弹泡沫常用 交联剂DEOA，海绵相对较软，回弹性最好，滞后损失最低，因此，交联剂优 选DEOA。
实施例4：验证高活聚醚分子量对海绵滞后性损失性能的影响
通过采用不同分子量的高活聚醚，在其它组分含量不变的情况下，考察高 活聚醚分子量对海绵滞后性损失性能的影响，其中各组分含量见表7，海绵制 备方法参照实施例1，测试结果见表8。
表7各组分含量
配方
份数
接枝聚醚H45
40
高活聚醚330N
60
交联剂DEOA
2
硅油B-8715
0.4
硅油B-8738
0.1
催化剂LED-103
0.1
催化剂Z-130
0.5
开孔聚醚
1.8
水
2.6
表8高活聚醚分子量对海绵滞后性损失性能的影响
高活聚醚分子量
25％ILD(N)
回弹率(％)
滞后因子(％)
5000
331
69.5
19.3
6000
327
71
18.4
8000
315
73
17.9
从表8的结果可以看出，在各组分含量不变的情况下，高活聚醚分子量越 大，所制备的海绵回弹性越高，滞后损失越低。因此，本发明优选分子量为8000 的高活聚醚。
试验例：
以实施例4中配方(其中高活聚醚分子量为8000)制备的低滞后性损失海 绵和市购的与上述海绵具有相同密度、相同ISO指数、硬度几乎一致，但是滞 后因子指标不同的普通海绵，进行ILD测试，结果见表9。
表9海绵ILD测试
从表9的测试结果可以看出，实施例4所制的海绵的25％ILD为279N，但 回弹率高达76.66％，而普通海绵的25％ILD为268N，回弹率只有65.02％，可 见本发明方法制备的海绵不仅滞后性损失低，回弹效果更好。
综上所述，本发明配方制备的低滞后性损失海绵的滞后因子指标范围在 15％-20％之间，将其应用于汽车座椅回弹性好，舒适度高。
最后需要强调的是，以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本 发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种变化和更改，凡在本发 明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发 明的保护范围之内。
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