聚氨酯泡沫行业如何减少 VOC 的排放

时间:2017-08-03 / 分类:产品新闻 / 评论:评论关闭 / 浏览:

聚氨酯行业在近数十年飞速发展,越来越多的聚氨酯产品应用到日常生活的各个领域, 包括汽车领域,家私等消费品。但人们随着经济高速发展,对于环境的诉求日益严苛。对于 聚氨酯行业来说,环境的问题包括生产环节和使用环节,如早期使用 TDI 逐步向富含 MDI 体系的泡沫转变,改善了生产工人的生产环境。 而在消费者使用的环节,聚醚多元醇、 胺类 催化剂、 有机硅表面活性剂、 阻燃剂、 抗氧化剂等原材料都决定了最终产品的性能,其中包 括 VOC 排放,如醛类,苯类等物质。低 VOC 散发( Low Emission)、 低雾化( Low Fogging)、 低气味( Low odor) 的聚氨酯产品已经越来越多的被要求使用到汽车内饰行业中去。普通胺 类催化剂目前是焦点问题,而新一代的胺催化剂可平衡凝胶和发泡的反应,具有很宽的加工 工艺,它们在聚氨酯行业中能够满足低的胺排放、 低雾化和减少气味,包括所有的 MDI、 TDI/ MDI 和 TDI 基配方的要求。

很多年来,叔胺类催化剂是典型聚氨酯泡沫配方中的重要组成部分, 一部分催化剂偏向 于水和异氰酸酯的反应(吹发反应),然而其他一些催化剂则会偏向于多元醇与异氰酸酯的 反应(凝胶反应),这取决于催化剂本身的分子结构以及其空间位阻、 电子效应等,都会影 响其作用。 在高回弹软泡中,双(2-二甲基氨乙基)醚) BDMAEE 作为传统的吹发催化剂使用,由于 其特有的化学结构,这是一种典型的很强的高效的叔胺催化剂,促进水与异氰酸酯的反应, 亦称发泡反应或前期反应。绝大多数的泡沫配方中是 BDMAEE 与三乙烯二胺 TEDA 配合使用。 TEDA 是一种常用的凝胶催化剂,目前商业上有很多催化剂为了平衡效果和工艺速率而采取 催化剂混合复配的使用方法。 如果不考虑泡沫中挥发出的 VOC 的散发、 PVC 表皮的变色、 雾化及气味,这类普通胺类 催化剂的使用还会继续。这些问题已经在硅油、 聚醚多元醇、阻燃剂、抗氧剂有了很大的提 高。尤其是在家具、汽车内饰等领域,是这一项技术改进的关键推动者。普通的叔胺催化剂 TEDA、 BDMAEE 在泡沫产品中明显有 VOC 物质放出。近几年来,已有几种方法去减少胺的释 放。 大分子量的叔胺催化剂在使用中有三个明显的优势:第一,催化剂的分子在组合聚醚中 受到一定限制从而不能自已地扩散,从而改善气味, PVC 表皮变色和雾化值;第二,由于大 的分子量催化剂在特定温度下,低蒸汽压下降了挥发性;第三个优点,这种催化剂的替代末 端不仅影响了催化剂的沸点或蒸汽压,还降低了其自身毒性。 但反应活性与反应型催化剂相 比,效率差,用量多,工艺宽容度窄,对成本影响巨大,目前已不是主流选择。 使用反应型催化剂的结果就是减少来自泡沫生产及使用中的催化剂的 VOC 发散。由于有 极少的低毒的自由胺基,在泡沫制造过程中,工人的裸露、 操作环境、 雾化、 气味等问题在 生产和装配工厂都得到改善。本文讨论的是这种无散发性的催化剂能降低 VOC 挥发物和气味, 还能减少催化剂从泡沫中的散发。由于 PU 化学的复杂性,在理想的催化剂中几个因素要考 虑,如蒸汽压、胺值、分子量、起发凝胶速率、封端成分等,对不同的泡沫及泡沫等级有不同的要求。

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