成果名称 完成单位 报告编号
  阻燃环保高性能玻纤增强聚氨酯复合材料的开发与应用 黎明化工研究设计院有限责任公司 中化信评字[2022]第103号
成果简介
(1)任务来源
本项目包含1项洛阳市科技攻关项目和5项黎明化工研究设计院有限责任公司院规划课题,根据多年的研究攻关,开发了三种工艺、三类配方和九个牌号的产品。2010年之前,客车内饰材料大多为PVC塑料、金属材质、玻璃钢等材料,其具有易变形、重量高、污染大等缺点,在保温降噪、一次成型、环保阻燃、外观质量等方面和聚氨酯复合材料有一定差距。伴随汽车产业对车身轻量化和外观设计灵活度要求的不断提高,为了将环保、节能、轻量化、美观、舒适、安全等概念引入汽车,国内一些汽车配件厂采用进口原料尝试使用长玻璃纤维增强PU-RIM工艺(LFI-PU)工艺和结构反应注射成型工艺(SRIM)来生产聚氨酯复合材料,用于汽车门内板、仪表台、保险杠、顶棚、风道及其它增强结构件等汽车零部件,但所受限制较多。因此,2010年初,受郑州宇通、随州众星、扬州邗江扬子等汽车零部件公司委托,开始进行阻燃环保高性能玻纤增强聚氨酯复合材料的开发。
(2)技术原理和性能指标
本项目开发的阻燃环保高性能玻纤增强聚氨酯复合材料是一种采用阻燃环保聚氨酯材料与玻璃纤维及其他材料通过快速反应注射成型工艺形成的高性能复合材料,其采取长玻璃纤维增强PU-RIM工艺(LFI-PU)工艺、结构反应注射成型工艺(SRIM)或其它工艺将多种低黏度高反应活性的液体原料通过混合头混合,与玻璃纤维复合,经化学反应固化成型,制得阻燃环保高性能玻纤增强聚氨酯复合材料。
性能指标(见报告)
(3)成果的创造性、先进性
本成果的创造性主要体现在:
1.设计合成了一种以有机硅改性酚醛树脂的聚醚多元醇,引入刚性链段,提高材料刚性和熟化速度,所得制品机械性能好,高温尺寸稳定性好(见授权专利ZL 201910162236.8);
2.设计合成了一种氟硅改性胺基化合物,具有低表面能和低摩擦性,配合使用耐水解的硅-碳型泡沫稳定剂,泡沫的开孔率从10%提高到了30%,与玻璃纤维浸润性好,改善了制品的表面性能,所得制品内、外表面平整光滑,不易产生缺陷,颜色均一(见授权专利ZL 2021 10543638.X);
3.复配的低气味催化剂体系,引入疏水性空腔物质包络有机分子抑制苯类醛类物质挥发,制备的阻燃环保高性能玻纤增强聚氨酯复合材料,制品脱模时间短(5min),生产效率高,所得材料气味等级≤3.5级,TVOC含量<50μg C /g,并以此作为标准相关的环保指标,制定了校车标准《GB24407-2012》;
4.设计合成了一种阻燃聚醚酯多元醇,在结构里引入了三聚氰胺、酯键和醚键,既具有聚酯型聚氨酯产品优异的力学性能和耐油耐高温性能,又具有聚醚型聚氨酯产品优异的耐水解耐低温性能,还能使该聚氨酯玻纤复合材料在提高氧指数OI(≥24%)的同时,降低材料的烟密度等级(≤70),阻燃效果好,满足行业标准《JT/T1095-2016》(见授权专利ZL 202010331247.7)。
先进性:
本项目开展了一系列的自主研发与技术攻关,通过关键原料的自主合成、新型配方的设计开发、RIM生产工艺优化研究、材料性能验证,最终解决了应用领域内关键性和共性的技术问题,相对国内外同类材料,本项目开发的材料阻燃性好、环保,制品具有生产效率高、能耗低,表面质量好、合格率高等特点。为国内首家采用RIM技术生产聚氨酯复合材料,来替代传统的塑料件、玻璃钢件、金属件等客车零部件,对客车行业内各大零件性能指标范围的确定具有决定性的作用。
(4)项目成熟程度的说明
项目具有创新性;具有自主知识产权,授权专利三项;本项目技术成熟等级为产业化阶段第九等级;多年来,累计销售产品2.2万余吨,用于30万余辆客车、10万辆货车的生产。
(5)应用情况及存在的问题
本项目开发的阻燃环保高性能玻纤增强聚氨酯复合材料具有安全、环保、节能、阻燃等优点,在国内首次成功用聚氨酯复合材料替代传统的塑料件、玻璃钢件、金属件等,已广泛应用在客车、货车等商用车领域。在客车上主要用于客车行李架、大顶、门内板、仪表台、风道、顶封板等客车内饰件上,在货车上主要应用在货车仪表台、车门、货柜挡板、顶棚等内饰件上及前后保险杠、进气格栅、导流罩、导流板、侧防护板等外饰件上。
项目产品以宇通客车为龙头,推广至金龙客车、比亚迪客车、安凯客车、中通客车上,引领了客车内饰变革的潮流,还辐射到陕汽重卡、三一重工、福田汽车等货车领域,已被三十余家主机厂或零部件厂商应用,多年来,累计销售产品2.2万余吨,累计用于30万余辆客车、10万余辆货车的生产。下一步将加大外饰用材料的推广力度,并将向乘用车、高铁机车、飞机、轮船、铁路轨枕、电线杆杆体、浴缸等其他领域拓展,市场前景非常广阔。
成果完成人
1.杜俊超  2.孙海欧  3.温荣政  4.于文杰  5.赵修文  6.申少伟  7.孙嘉鹏  8.董火成  9.李博  10.张利国  11.李宁  12.张莉  13.周鹏  14.郭家威  15.祝博  
成果评价情况
  评价单位: 中国化工信息中心有限公司 报告编号: 中化信评字[2022]第103号 评价日期: 2022-06-18
评价意见
1. 所提供的技术资料齐全,数据翔实,符合评价要求。
2. 项目的创新性如下:
(1) 通过设计合成有机硅改性酚醛树脂聚醚多元醇,在分子结构中引入刚性链段,提高了材料的刚性、熟化速度、力学性能和产品的高温尺寸稳定性。
(2) 设计合成了具有低表面能和低摩擦性的氟硅改性胺基化合物,配合使用耐水解的硅-碳型泡沫稳定剂,将聚氨酯泡沫的开孔率从10%提高到30%。
(3) 通过复配低气味催化剂,引入疏水性空腔物质包络有机小分子,有效抑制了苯类、醛类物质挥发,实现材料气味等级≤3.5级、TVOC含量<50μg C /g,并以此作为标准相关环保指标,制定了我国校车标准《GB24407-2012》。
(4)设计合成了含有三聚氰胺、酯键和醚键等结构的聚醚酯多元醇,实现了兼具聚酯型聚氨酯优异的力学性能、耐油耐高温性能和聚醚型聚氨酯优异的耐水解耐低温性能,同时有效降低了材料的烟密度(≤70)。
3. 本项目截止到2021年12月底,累计实现销售2.2万吨,收入4.5亿元,利税1.3亿元,产品已应用于宇通、金龙、比亚迪客车和陕汽重卡、三一重工等企业30万余辆客车、10万余辆货车,实现了进口替代;同时本项目技术成果可进一步推广到其它领域。         
评价委员会认为,该技术经济和社会效益显著,已取得多项发明专利授权,拥有自主知识产权,具有创新性,总体技术达到了国内领先水平。
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