CN106496504A - 一种聚氨酯泡沫组合料及其制备方法、聚氨酯泡沫 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种聚氨酯泡沫组合料及其制备方法、聚氨酯泡沫，涉及泡沫塑料技术领域。聚氨酯泡沫组合料主要由以下原料混合而成，按重量份数计，平均分子量为5000～6000的软泡聚醚多元醇25～45份、平均分子量为700～1000的硬泡聚醚多元醇10～50份、平均分子量为2000～3000的中间聚醚多元醇20～45份、胺类催化剂0.15～0.75份、改性表面活性剂30～60份、泡沫稳定剂0.5～2.5份和交联剂2～6份；改性表面活性剂包括水和表面活性剂，水与表面活性剂的质量比为1～3：1。本发明提供的聚氨酯泡沫组合料储存稳定性好，即使放置了较长时间，仍然能够用于制备性能较好的聚氨酯泡沫。

Description

一种聚氨酯泡沫组合料及其制备方法、聚氨酯泡沫
技术领域
本发明涉及泡沫塑料技术领域，具体而言，涉及一种聚氨酯泡沫组合料及其制备方法、聚氨酯泡沫。
背景技术
聚氨酯包装泡沫是一种超低密度半硬质泡沫，它既具有普通聚氨酯软泡的柔性，又在一定程度上具有聚氨酯硬泡的刚性，所以在制备配制时通常利用软泡聚醚多元醇复配硬泡聚醚多元醇，如此，可以使泡沫不仅拥有硬泡的强度，还兼有软泡的弹性，从而保证运输商品的完好无损。随着发泡设备的不断突破，快速成型的聚氨酯泡沫开始流行于包装行业，聚氨酯泡沫组合料的使用量也逐渐增加，人们对聚氨酯泡沫组合料的质量和稳定性要求也更加严格，而传统的以及现有的大部分组合料均存在配方不稳定，发泡效果随着时间的迁移而逐渐减弱甚至无法使用的问题。
包装用聚氨酯泡沫组合料中含有两种聚醚多元醇，而这两种聚醚多元醇直接混合后易发生分层，如专利CN201510211821公开了一种“环保型高缓冲性聚氨酯包装材料”，是将聚醚二醇、聚醚三醇、扩链剂、稳泡剂、水、三乙二胺混合，与异氰酸酯反应制备出包装泡沫，专利CN201210509939公开了“一种聚氨酯半硬质泡沫组合为及其制备方法”，以聚醚多元醇、水分、催化剂、稳泡剂、开孔剂、交联剂、塑胶粉末、色浆为原料搅拌制得泡沫组合物。也有为了提高组合料的溶解性，而加入表面活性剂来改善不同物质之间结合力的方案，如专利CN201010544873公开了一种“组合聚醚，聚氨酯原料组合物，聚氨酯泡沫及其用途”，是将聚醚多元醇、非水解硅油、水、发泡催化剂、乙基磷酸二乙酯以及壬基酚聚氧乙烯醚混合搅拌得到聚氨酯泡沫组合料，并制备出聚氨酯泡沫，专利CN201410679404公开了“一种聚氨酯包装材料及其制备方法”，是将聚酯多元醇、聚醚多元醇、泡孔稳定剂、OP-10乳化剂、水、催化剂置于机械搅拌釜内搅拌10～20min，制备成白料组合料。但无论是将两种聚醚直接混合、还是加入乳化剂的制备组合料的方法，都会因为物质分子结构的差异、溶解性差异等特点而导致组合料不能很好的互溶和分散，容易出现不溶物，随着时间的推移，就会出现分层现象，形成两相体系，造成组合料贮存稳定性差，组合料即使仅存放了较短时间，也不能够正常发泡，如此，既浪费了原料，同时又限制了缓冲包装行业的发展。
发明内容
本发明的目的在于提供一种聚氨酯泡沫组合料，此组合料储存稳定性好，即使放置了较长时间，仍然能够用于制备性能较好的聚氨酯泡沫。
本发明的另一目的在于提供一种聚氨酯泡沫组合料的制备方法，该方法操作简单，制备方便。
本发明的另一目的在于提供一种聚氨酯泡沫，该聚氨酯泡沫综合性能好，制备时无需现配现用，可以利用前期制好备用的组合料来制备，如此，就缩短了制备时长。
本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的：
一种聚氨酯泡沫组合料，主要由以下原料混合而成，按重量份数计，平均分子量为5000～6000的软泡聚醚多元醇25～45份、平均分子量为700～1000的硬泡聚醚多元醇10～50份、平均分子量为2000～3000的中间聚醚多元醇20～45份、胺类催化剂0.15～0.75份、改性表面活性剂30～60份、泡沫稳定剂0.5～2.5份和交联剂2～6份；
改性表面活性剂包括水和表面活性剂，水与表面活性剂的质量比为1～3：1。
优选地，在本发明较佳实施例中，按重量份数计，软泡聚醚多元醇35～45份、硬泡聚醚多元醇20～40份、中间聚醚多元醇20～40份、胺类催化剂0.3～0.6份、改性表面活性剂30～50份、泡沫稳定剂1～1.5份和交联剂3～4份。
优选地，在本发明较佳实施例中，上述软泡聚醚多元醇的官能度为2～3，硬泡聚醚多元醇的官能度为4～6，中间聚醚多元醇的官能度为2～3。
优选地，在本发明较佳实施例中，上述胺类催化剂选自双(2-二甲氨基乙基)醚、三乙烯二胺、三乙醇胺、N,N-二甲基环己胺中的一种或多种，优选双(2-二甲氨基乙基)醚或三乙烯二胺。
优选地，在本发明较佳实施例中，上述表面活性剂选自甘油醚、蓖麻油聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚中的一种或多种，优选表面活性剂NP-12。
优选地，在本发明较佳实施例中，上述泡沫稳定剂选自AK6680、L-580、L-639、DC-198、B8221中的一种或多种，优选泡沫稳定剂L-580。
优选地，在本发明较佳实施例中，上述交联剂选自二乙醇胺、苯二胺、三乙醇胺、三羟甲基丙烷、3,3-二氯-4,4-二氨基二苯基甲烷中的一种或多种，优选三乙醇胺。
另外，一种聚氨酯泡沫组合料的制备方法，包括将上述原料进行混合。
优选地，在本发明较佳实施例中，将原料进行混合是包括：将水与表面活性剂混合，在30～50℃下搅拌15～30min，静置1～2h后与其余原料混合。
另外，一种聚氨酯泡沫，主要由上述的聚氨酯泡沫组合料和异氰酸酯制成，聚氨酯泡沫组合料与异氰酸酯的质量比为0.8～1.2：0.8～1.2。
相对于现有技术，本发明包括以下有益效果：本发明在体系中引入分子量适中的中间聚醚多元醇，使分子量跨度太大的软泡聚醚多元醇和硬泡聚醚多元醇能够很好的互溶。利用水先对表面活性剂进行改性，一方面可以避免水分直接加入聚醚多元醇中导致的不相容，另一方面通过水分的加入使表面活性剂的空间结构发生变化，亲水基团将疏水基团包裹在里面，整个亲水基团分布在外侧，亲水能力大幅提高，如此，与其他成分原料混合后，就能够制得稳定性非常高的聚氨酯泡沫的组合料，成本还较低。
本发明制备的组合料使极性差别大的软泡、硬泡聚醚多元醇能够很好的互溶，亲水改性后的表面活性剂又能使各组分分散均匀。组合料均一透明，长时间储存也不会有析出和分层现象，具有优异的稳定性，解决了目前聚氨酯泡沫组合料储存时间短、用以制备得到的聚氨酯泡沫性能不稳定的问题。另外，该组合料属于全水体系，还解决了物理发泡剂会破坏大气层的问题。本发明提供的聚氨酯泡沫组合料至少12月内不会分层、不会水解，利用其与异氰酸酯混合后制备聚氨酯泡沫，聚氨酯泡沫的性能也能得以保持。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
下面对本发明实施例的聚氨酯泡沫组合料及其制备方法、聚氨酯泡沫进行具体说明。
聚氨酯泡沫组合料主要由以下原料混合而成，按重量份数计，平均分子量为5000～6000的软泡聚醚多元醇25～45份、平均分子量为700～1000的硬泡聚醚多元醇10～50份、平均分子量为2000～3000的中间聚醚多元醇20～45份、胺类催化剂0.15～0.75份、改性表面活性剂30～60份、泡沫稳定剂0.5～2.5份和交联剂2～6份；改性表面活性剂包括水和表面活性剂，水与表面活性剂的质量比为1～3：1。
本发明是为了克服两种聚醚多元醇相溶性差、高含水量体系中液体不稳定、发泡效果差的现象，而引入一种溶解性好、分子量适中的聚醚多元醇，以使软泡、硬泡聚醚多元醇能够很好的相溶，同时利用水分对表面活性剂进行改性，表面活性剂在水分作用下结构发生变化，亲水基团分布在外侧，疏水基团被包裹在内部，水分子以氢键的形式与表面活性剂相连，增强了表面活性剂乳化聚醚多元醇等油性物质的能力，提高了油性物质在水中的分散能力，从而得到均一透明的组合发泡液。
优选的，按重量份数计，软泡聚醚多元醇35～45份、硬泡聚醚多元醇20～40份、中间聚醚多元醇20～40份、胺类催化剂0.3～0.6份、改性表面活性剂30～50份、泡沫稳定剂1～1.5份和交联剂3～4份。
其中，软泡聚醚多元醇的官能度为2～3，硬泡聚醚多元醇的官能度为4～6，中间聚醚多元醇的官能度为2～3。
胺类催化剂被广泛应用于聚氨酯泡沫塑料中，具体的，其选自双(2-二甲氨基乙基)醚(即为A1)、三乙烯二胺(即为A33)、三乙醇胺、N,N-二甲基环己胺中的一种或多种，优选双(2-二甲氨基乙基)醚或三乙烯二胺。
表面活性剂能够使溶液体系的界面状态发生明显变化，其选自甘油醚、蓖麻油聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚中的一种或多种，优选表面活性剂NP-12。
泡沫稳定剂选自AK6680、L-580、L-639、DC-198、B8221中的一种或多种，优选泡沫稳定剂L-580。
交联剂能够促进或调节聚合物分子链间共价键或离子键形成，其选自二乙醇胺、苯二胺、三乙醇胺、三羟甲基丙烷、3,3-二氯-4,4-二氨基二苯基甲烷中的一种或多种，优选三乙醇胺。
本发明还提供了一种聚氨酯泡沫组合料的制备方法，包括将上述原料进行混合。
具体的，是先将水与表面活性剂混合，在30～50℃下搅拌15～30min，静置1～2h后再与其余原料混合。当水与表面活性剂混合搅拌后，会产生气泡，静置1～2h，就能够充分的消泡。
本发明还提供了一种聚氨酯泡沫，主要由上述的聚氨酯泡沫组合料和异氰酸酯制成，聚氨酯泡沫组合料与异氰酸酯的质量比为0.8～1.2：0.8～1.2。利用本发明提供的聚氨酯泡沫组合料与异氰酸酯通过常规工艺进行制备，就能够制得性能较好的聚氨酯泡沫，而且在使用配制时，聚氨酯泡沫组合料还不限于现配现用，其可以先行配制，然后储存备用，在需要时进行利用即可。特别适用于要求短时间内制出聚氨酯泡沫的情况；在聚氨酯泡沫组合料没有用完有剩余的情况下，也能体现出本发明的优势，可以节约成本。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述：
实施例一
按重量份数计，取100份的水加入到100份的表面活性剂NP-12(邢台安辰化工生产)中，在30℃下搅拌20min，静置1h，得到改性表面活性剂。按以下比例配制原料：聚醚多元醇3600(山东蓝星东大生产)40份、聚醚多元醇4113(佳化化学生产)40份、聚醚多元醇3050(德信联邦生产)20份、胺类催化剂(上海德音化学生产)0.5份、改性表面活性剂30份、泡沫稳定剂L-580(迈图公司生产)1.5份、三乙醇胺(陶氏化学生产)3份，将以上原料混合，得到聚氨酯泡沫组合料。将聚氨酯泡沫组合料搅拌3h，然后静置2h，取15mL澄清后的组合料于离心管中，放入6000r/min的离心机内离心处理15min，取出离心管观察，组合料呈现均一透明，无明显分层现象。
本实施例还提供了利用上述组合料制备的聚氨酯泡沫：将聚氨酯泡沫组合料和多亚甲基多苯基多异氰酸酯(巴斯夫生产)按照流量比50:50，在温度为50℃的发泡设备上抽料混合发泡，制备出聚氨酯泡沫。
实施例二
按重量份数计，取150份的水加入到100份的表面活性剂NP-12(邢台安辰化工生产)中，在40℃下搅拌20min，静置1h，得到改性表面活性剂。按以下比例配制原料：聚醚多元醇3600(山东蓝星东大生产)40份、聚醚多元醇4113(佳化化学生产)30份、聚醚多元醇3050(德信联邦生产)30份、胺类催化剂(上海德音化学生产)0.5份、改性表面活性剂40份、泡沫稳定剂L-580(迈图公司生产)1.5份、三乙醇胺(陶氏化学生产)3份，将以上原料混合，得到聚氨酯泡沫组合料。将聚氨酯泡沫组合料搅拌3h，然后静置2h，取15mL澄清后的组合料于离心管中，放入6000r/min的离心机内离心处理20min，取出离心管观察，组合料呈现均一透明，无明显分层现象。
本实施例还提供了利用上述组合料制备的聚氨酯泡沫：将聚氨酯泡沫组合料和多亚甲基多苯基多异氰酸酯按照流量比52:50，在温度为55℃的发泡设备上抽料混合发泡，制备出聚氨酯泡沫。
实施例三
按重量份数计，取200份的水加入到100份的表面活性剂NP-12(邢台安辰化工生产)中，在40℃下搅拌20min，静置1h，得到改性表面活性剂。按以下比例配制原料：聚醚多元醇3600(山东蓝星东大生产)40份、聚醚多元醇4113(佳化化学生产)20份、聚醚多元醇3050(德信联邦生产)40份、胺类催化剂(上海德音化学生产)0.5份、改性表面活性剂50份、泡沫稳定剂L-580(迈图公司生产)1.5份、三乙醇胺(陶氏化学生产)3份，将以上原料混合后搅拌3h，然后静置2h，取15mL澄清后的组合料于离心管中，放入6000r/min的离心机内离心处理30min，取出离心管观察，组合料呈现均一透明，无明显分层现象。
本实施例还提供了利用上述组合料制备的聚氨酯泡沫：将聚氨酯泡沫组合料和多亚甲基多苯基多异氰酸酯按照流量比55:50，在温度为60℃的发泡设备上抽料混合发泡，制备出聚氨酯泡沫。
实施例四
按重量份数计，取100份的水加入到100份的蓖麻油聚氧乙烯醚中，在30℃下搅拌30min，静置1h，得到改性表面活性剂。按以下比例配制原料：聚醚多元醇330N(山东蓝星东大生产)25份、聚醚多元醇4110F(佳化化学生产)10份、聚醚多元醇551C(德信联邦生产)45份、N,N-二甲基环己胺0.15份、改性表面活性剂30份、泡沫稳定剂L-639 0.5份、苯二胺2份，将以上原料混合后搅拌3h，然后静置2h，取15mL澄清后的组合料于离心管中，放入6000r/min的离心机内离心处理18min，取出离心管观察，组合料呈现均一透明，无明显分层现象。
本实施例还提供了利用上述组合料制备的聚氨酯泡沫：将聚氨酯泡沫组合料和多亚甲基多苯基多异氰酸酯按照流量比60:60，在温度为55℃的发泡设备上抽料混合发泡，制备出聚氨酯泡沫。
实施例五
按重量份数计，取300份的水加入到100份的甘油醚中，在50℃下搅拌15min，静置2h，得到改性表面活性剂。按以下比例配制原料：聚醚多元醇330N(山东蓝星东大生产)45份、聚醚多元醇4110F(佳化化学生产)50份、聚醚多元醇551C(德信联邦生产)20份、胺类催化剂A1 0.5份、A33 0.25份、改性表面活性剂60份、泡沫稳定剂DC-198 2.5份、二乙醇胺6份，将以上原料混合后搅拌3h，然后静置2h，取15mL澄清后的组合料于离心管中，放入6000r/min的离心机内离心处理25min，取出离心管观察，组合料呈现均一透明，无明显分层现象。
本实施例还提供了利用上述组合料制备的聚氨酯泡沫：将聚氨酯泡沫组合料和多亚甲基多苯基多异氰酸酯按照流量比63:60，在温度为60℃的发泡设备上抽料混合发泡，制备出聚氨酯泡沫。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种聚氨酯泡沫组合料，其特征在于，主要由以下原料混合而成，按重量份数计，平均分子量为5000～6000的软泡聚醚多元醇25～45份、平均分子量为700～1000的硬泡聚醚多元醇10～50份、平均分子量为2000～3000的中间聚醚多元醇20～45份、胺类催化剂0.15～0.75份、改性表面活性剂30～60份、泡沫稳定剂0.5～2.5份和交联剂2～6份；
所述改性表面活性剂包括水和表面活性剂，所述水与所述表面活性剂的质量比为1～3：1。
2.根据权利要求1所述的聚氨酯泡沫组合料，其特征在于，按重量份数计，所述软泡聚醚多元醇35～45份、所述硬泡聚醚多元醇20～40份、所述中间聚醚多元醇20～40份、所述胺类催化剂0.3～0.6份、所述改性表面活性剂30～50份、所述泡沫稳定剂1～1.5份和所述交联剂3～4份。
3.根据权利要求1所述的聚氨酯泡沫组合料，其特征在于，所述软泡聚醚多元醇的官能度为2～3，所述硬泡聚醚多元醇的官能度为4～6，所述中间聚醚多元醇的官能度为2～3。
4.根据权利要求1所述的聚氨酯泡沫组合料，其特征在于，所述胺类催化剂选自双(2-二甲氨基乙基)醚、三乙烯二胺、三乙醇胺、N,N-二甲基环己胺中的一种或多种，优选双(2-二甲氨基乙基)醚或三乙烯二胺。
5.根据权利要求1所述的聚氨酯泡沫组合料，其特征在于，所述表面活性剂选自甘油醚、蓖麻油聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚中的一种或多种，优选表面活性剂NP-12。
6.根据权利要求1所述的聚氨酯泡沫组合料，其特征在于，所述泡沫稳定剂选自AK6680、L-580、L-639、DC-198、B8221中的一种或多种，优选泡沫稳定剂L-580。
7.根据权利要求1所述的聚氨酯泡沫组合料，其特征在于，所述交联剂选自二乙醇胺、苯二胺、三乙醇胺、三羟甲基丙烷、3,3-二氯-4,4-二氨基二苯基甲烷中的一种或多种，优选三乙醇胺。
8.一种权利要求1～7任一项所述的聚氨酯泡沫组合料的制备方法，其特征在于，包括将所述原料进行混合。
9.根据权利要求8所述的聚氨酯泡沫组合料的制备方法，其特征在于，将所述原料进行混合是包括：将所述水与所述表面活性剂混合，在30～50℃下搅拌15～30min，静置1～2h后与其余原料混合。
10.一种聚氨酯泡沫，其特征在于，主要由权利要求1～7任一项所述的聚氨酯泡沫组合料和异氰酸酯制成，所述聚氨酯泡沫组合料与所述异氰酸酯的质量比为0.8～1.2：0.8～1.2。
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