CN107915821B

CN107915821B - 一种聚氨酯泡沫及其制备方法和用途

Info

Publication number: CN107915821B
Application number: CN201610882740.1A
Authority: CN
Inventors: 王林生; 沈沉
Original assignee: Wanhua Chemical Group Co Ltd; Wanhua Chemical Beijing Co Ltd
Current assignee: Wanhua Chemical Group Co Ltd; Wanhua Chemical Beijing Co Ltd
Priority date: 2016-10-10
Filing date: 2016-10-10
Publication date: 2021-01-15
Anticipated expiration: 2036-10-10
Also published as: CN107915821A

Abstract

本发明涉及一种聚氨酯泡沫及其制备方法。A组分包含聚醚多元醇，表面活性剂、发泡剂、阻燃剂和催化剂，B组分包含异氰酸酯和/或改性异氰酸酯，控制异氰酸酯指数为0.3‑0.65，制备聚氨酯泡沫。所述聚氨酯泡沫的自由泡密度为6‑13Kg/m³，拉伸强度为10‑30KPa，压缩强度CLD40％为6‑40KPa，阻燃性能(测试标准为GB/T 8332)≤100mm/min，所述聚氨酯泡沫能以大于等于20秒的起发时间保证较好的流动性的同时，在120秒以内脱黏实现快速填充。所述的聚氨酯泡沫能够用作包装填充材料。

Description

一种聚氨酯泡沫及其制备方法和用途

技术领域

本发明涉及聚氨酯材料，更具体涉及阻燃型包装填充聚氨酯泡沫及其制备方法。

背景技术

包装用聚氨酯(PU)泡沫，它取代了原有的PS泡沫、PP发泡材料以及无机类的碎纸、棉絮等包装材料。PU包装材料在20世纪60年代由美国国际包装协会(InternationalPackage System)和拜耳公司联合开发，并获成功。当时就组建了Sealed Air公司，并申请了相关的包装专利：US2897641、US3190442、US3173535、US3415364和US3750871，在当时研制成功的这种泡沫包装材料所用的发泡剂是CFC-11，后来也曾经用二氯甲烷作发泡剂。然而这些发泡剂不是对大气层中的臭氧层有严重的破坏作用，就是在发泡过程中产生有害于身体健康的气体。

其中US2897641、US24767、US3190442、US3173535、US3415364分别公开了这种包装材料的使用技术和包装形式，但并没有公开包装材料的内容。随后US4087389采用水和部分物理发泡剂成功开发了用于包装材料的聚氨酯组合系统料。

US5538779公开了聚氨酯泡沫材料在包装领域的应用，该聚氨酯包装材料的系统料已经开始使用全水体系，但包装泡沫的密度偏高，在30-40Kg/m³左右，且不具备阻燃性、快速填充和超低密度的特点。

CN101454369A公开了由高固体含量和高羟值聚合物多元醇生产低二异氰酸酯含量的硬质和半硬质泡沫材料的方法，使用较低含量的异氰酸酯可以生产密度较低且高压缩强度的泡沫材料，该材料的密度范围在25-40Kg/m³。能够用于能量吸收和缓冲。该专利公开的材料能够应用到包装领域，但存在密度偏高的问题，成本较高，不利于大规模应用。

王娟等在“包装用高含水量聚氨酯组合料的研制”([J]聚氨酯工业，2004，1(19)：29-32)中公开的包装用聚氨酯组合料，具有含水量高、良好的储存稳定性等特点，含水量为聚醚多元醇的24％，泡沫密度在9.5Kg/m³，但141B物理发泡剂也有高达10％的用量。

王光仁在“超低密度聚氨酯泡沫塑料的研制”([J].聚氨酯工业，1990,1：40-42)中公开的超低密度的包装泡沫，主要以水和氟利昂为发泡剂，而氟利昂破坏大气臭氧层。

刘挺在“聚氨酯包装泡沫的研制”([J].聚氨酯工业，1999,2(14)：32-34)中公开了以高活性聚醚多元醇、硬泡聚醚多元醇、发泡剂(CFC-11)、助剂及混合多异氰酸酯制备密度为8-10Kg/m³的包装泡沫，也不具备环保、阻燃的特点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种聚氨酯泡沫材料，当使用水做发泡剂时，水用量高，所述聚氨酯泡沫具有阻燃、快速填充、超低密度、环境友好等特点，并且泡沫在具有6-13Kg/m³的超低密度的同时又能保持相对较好的拉伸强度和压缩强度，主要应用于包装填充如包装密封、家装填充、道具制造等。

本发明的另一目的在于提供一种所述聚氨酯泡沫材料的制备方法。

一种聚氨酯泡沫，包含A组分和B组分反应制备而成，所述A组分和B组分的质量比为1:1-2；

其中，异氰酸酯指数R为0.3-0.65，优选0.35-0.5。

异氰酸酯指数R的计算可以通过以下公式计算得出：

其中：B1_NCO％，B2_NCO％﹒﹒﹒，Bp_NCO％分别为B组分中相应异氰酸酯或改性异氰酸酯的NCO的质量百分含量；

m_B1，m_B2…，m_Bp分别为B组分中相应异氰酸酯或改性异氰酸酯的质量；

m_H2O为水的质量；

m_n，其中n＝a,b,c…，为相应聚醚多元醇的质量，f_n为对应聚醚多元醇的平均官能度，

为对应聚醚多元醇的数均分子量；

m_v为催化剂的质量，f_v为对应每分子催化剂所含异氰酸酯反应性氢原子的个数，

为对应催化剂的数均分子量，例如，当使用伯胺或仲胺作为催化剂时，则一个伯胺或仲胺基团包含一个异氰酸酯反应性氢原子。

本发明所述A组分包含：

Ⅰ)聚醚多元醇，用量为100质量份，至少包含一种聚醚多元醇Ⅰa；

所述聚醚多元醇Ⅰa以多元醇和/或多元胺为起始剂，环氧丙烷和/或环氧乙烷聚合制备，平均官能度为2-4，优选3，数均分子量为2500-4800，优选为2800-3500；优选的，所述聚醚多元醇Ia以环氧丙烷为聚合单体，环氧乙烷封端聚合而成，环氧乙烷的质量分数为5-35％，优选8-32％，更优选20-30％，以环氧乙烷和环氧丙烷的总质量为基准计算；

Ⅱ)表面活性剂，用量为0.5-5质量份，优选1-1.5质量份；

Ⅲ)发泡剂，用量为10-40质量份，优选20-36质量份，更优选25-35质量份；

Ⅳ)阻燃剂，用量为10-40质量份，优选12-35质量份，更优选20-30质量份；

Ⅴ)催化剂，用量为0.5-5质量份，优选1.5-2质量份。

本发明所述B组分为异氰酸酯和/或改性异氰酸酯。

可用于本发明B组分中所述异氰酸酯为脂肪族、脂环族、芳脂族、芳香族的异氰酸酯或其组合。脂肪族异氰酸酯如亚烷基二异氰酸酯，特别是亚烷基基团中包含4至12个碳原子的亚烷基二异氰酸酯，如1,12-十二烷二异氰酸酯、2-乙基四亚甲基-1,4-二异氰酸酯、2-甲基-五亚甲基-1,5-二异氰酸酯、2-乙基-2-丁基五亚甲基-1,5-二异氰酸酯、四亚甲基-1,4-二异氰酸酯和六亚甲基-1,6-二异氰酸酯等；脂环族异氰酸酯如环己烷-1,3-二异氰酸酯、环己烷-1,4-二异氰酸酯、1-异氰酸酯-3,3,5-三甲基-5-异氰酸基-甲基环己烷(异佛尔酮二异氰酸酯)、2,4-六氢甲苯二异氰酸脂、2,6-六氢甲苯二异氰酸脂、4,4’-二环己基甲烷二异氰酸酯、2,2’-二环己基甲烷二异氰酸酯、2,4’二环己基甲烷二异氰酸酯等；芳香族异氰酸酯如二苯基甲烷二异氰酸酯(如4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯、2,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯、2,2’-二苯基甲烷二异氰酸酯)、多亚甲基多苯基异氰酸酯、2,4-甲苯二异氰酸酯、2,6-甲苯二异氰酸酯、2,4-甲苯二异氰酸酯和2,6-甲苯二异氰酸酯等。芳脂族异氰酸酯如苯二亚甲基二异氰酸酯(如间苯二亚甲基二异氰酸酯、对苯二亚甲基二异氰酸酯)等，这些异氰酸酯可以单独或组合使用。

可用于本发明B组分中所述改性异氰酸酯为通过异氰酸酯的化学反应得到的产物。具体实例包括但不限于含有下列基团的多异氰酸酯，如酯基团、脲基团、缩二脲基团、脲基甲酸酯基团、脲酮亚胺基团、碳二亚胺基团、异氰脲酸酯基团、亚氨基噁二嗪二酮基团、脲二酮基团和氨基甲酸酯基团中的一种或多种。

包含氨基甲酸酯基团的改性异氰酸酯优选通过羟基化合物和芳香族异氰酸酯反应得到，所述芳香族异氰酸酯的实例包括但不限于二苯基甲烷二异氰酸酯、多亚甲基多苯基异氰酸酯、2,4-亚甲苯基二异氰酸酯、2,6-亚甲苯基二异氰酸酯等，所述羟基化合物的数均分子量优选62-6000，优选的实例包括但不限于聚氧亚烷基二醇、聚氧亚烷基三醇、聚氧亚烷基四醇等，本领域常用的实例为数均分子量为1000-2000的聚氧亚烷基二醇、数均分子量为3000-5000的聚氧亚烷基三醇等。

优选的，本发明所述B组分的异氰酸酯和/或改性异氰酸酯中的NCO基团的质量分数为25-33％，优选29-32％，以异氰酸酯和/或改性异氰酸酯的质量为基准计算。所述B组分中异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯和/或多亚甲基多苯基异氰酸酯，优选二苯基甲烷二异氰酸酯，所述二苯基甲烷二异氰酸酯包括2,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯、2,2’-二苯基甲烷二异氰酸酯和4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯的一种或多种；所述改性异氰酸酯包括含有氨基甲酸酯基团、脲基甲酸酯基团、脲基团、缩二脲基团、碳化二亚胺基团和脲酮亚胺基团中的一种或多种的多异氰酸酯。它们可以单独使用或者以任何需要的彼此混合物形式使用。所述B组分的实例包含但不限于万华化学的PM-130、PM-300、W8215、W8212、W8214、W8018和W8019的一种或多种。

作为本发明优选的技术方案，本发明所述Ⅰ)聚醚多元醇包含以下组分：以Ⅰ)聚醚多元醇的总质量为基准计算，

聚醚多元醇Ⅰa，含量为71-100％，优选71-90％，

聚醚多元醇Ⅰb，含量为0-29％，优选5-25％，

聚醚多元醇Ⅰc，含量为0-29％，优选1-20％，

聚醚多元醇Ⅰd，含量为0-29％，优选1-20％。

所述聚醚多元醇Ⅰa的起始剂包含乙二醇、丙二醇、二甘醇、双丙甘醇、三丙二醇、一缩二乙二醇、一缩二丙二醇、甘油、三羟甲基丙烷、多羟基烷烃的环氧烷加合物、季戊四醇、三乙醇胺、甲苯二胺、乙二胺和二乙烯三胺中的一种或多种，优选甘油和/或三羟甲基丙烷。

所述聚醚多元醇Ⅰb，以多元醇为起始剂，以环氧丙烷为聚合单体，平均官能度为2-4，优选2-3，数均分子量为300-1000，优选400-700；所述起始剂包含乙二醇、丙二醇、甘油、三羟甲基丙烷和季戊四醇中的一种或多种，优选乙二醇、丙二醇、甘油和三羟甲基丙烷中的一种或多种。

所述聚醚多元醇Ⅰc，以多元醇和/或多元胺为起始剂，以环氧丙烷为聚合单体，环氧丙烷封端聚合而成，平均官能度为2-5，优选3-4.5，数均分子量为600-2000，优选700-1000，所述起始剂包含甘油、三乙醇胺、季戊四醇、二甘醇、山梨醇和蔗糖中的一种或多种，优选季戊四醇、二甘醇、山梨醇和蔗糖中的一种或多种；其中，所述聚醚多元醇Ⅰc的一个实例是由二甘醇和山梨醇联合起始制备的，另一个实例是由二甘醇和蔗糖联合起始制备的。

所述聚醚多元醇Ⅰd，以多元胺和/或多元醇为起始剂，以环氧丙烷为聚合单体，环氧乙烷封端聚合而成，环氧乙烷的质量分数为5-25％，优选10-20％，以环氧乙烷和环氧丙烷的总质量为基准计算，平均官能度为2-4，优选3，数均分子量为3000-6000，优选4500-6000；所述起始剂包含甘油、三羟甲基丙烷、三乙醇胺、季戊四醇、二乙烯三胺和山梨醇中的一种或多种，优选甘油、三羟甲基丙烷和三乙醇胺中的一种或多种。

本发明所述Ⅱ)表面活性剂包含硅氧烷类表面活性剂和/或含氟类表面活性剂，优选有机硅氧烷共聚物表面活性剂，更优选聚硅氧烷-聚氧化烯烃类共聚物。具体的实例包含但不限于赢创公司的B8802、B8870，迈图公司的L595等。

表面活性剂的加入有助于使液体组分乳化、调节泡孔大小和使孔结构稳定以防止塌陷和表面下空隙。

本发明所述Ⅲ)发泡剂包括但不限于低沸点烃类、水、CO₂等，优选水、CO₂、丁烷、戊烷、环戊烷中的至少一种，更优选水。

其中，所述Ⅲ)发泡剂中最优选的技术方案是将水作为本发明的唯一发泡剂，不含任何其它发泡剂。本发明仅采用水作为发泡剂，不采用含氟或含氯发泡剂，这样可以减少产品中有毒有害物质的排放，不会造成大气污染，更安全环保；此外，Ⅰ)聚醚多元醇的组合聚醚多元醇既能与水有较好的亲和性，提供良好的储存稳定性，又能给泡沫体提供较好的支撑性，使得本发明中水的添加量能够达到一个较高水平，这样可以提高发泡反应速率，并且在快速反应的条件下保持反应体系的稳定性。

本发明所述Ⅳ)阻燃剂包含卤代磷酸酯类、磷酸酯类、三聚氰胺及其盐类、卤代烃类及其它含卤阻燃剂、反应型阻燃剂和无机阻燃剂等中的一种或多种；优选在-20～200℃下为液态的卤代磷酸酯类、在-20～200℃下为液态的磷酸酯类、三聚氰胺及其盐类、卤代烃类及其它含卤阻燃剂、反应型阻燃剂和无机阻燃剂中的一种或多种；更优选在-20～200℃下为液态的卤代磷酸酯类和/或磷酸酯类。

本发明所述卤代磷酸酯类的例子包括但不限于三(2-氯丙基)磷酸酯(TCPP)、三(2-氯乙基)磷酸酯(TCEP)、三(2,3-二氯丙基)磷酸酯(TDCP)、四(2-氯乙基)二亚乙基醚二磷酸酯、四(2-氯乙基)亚乙基二磷酸酯和四(2-氯乙基)-2,2-二氯甲基-1,3-亚丙基二磷酸酯中的一种或多种。

本发明所述磷酸酯类的例子包括但不限于甲基膦酸二甲酯(DMMP)和/或乙基膦酸二甲酯(DEEP)。

其他可用于本发明所述Ⅳ)阻燃剂的例子包含但不限于万华化学的FR-130、FR-212、FR-1830和FR-68等。

本发明所述Ⅴ)催化剂包含至少一种催发型催化剂和至少一种凝胶型催化剂。

一般情况下，催化剂的类型主要是按照其催化的倾向来区分，包括催化发泡反应和催化凝胶反应两种。较多地支持催化发泡反应的催化剂通常称为催发型催化剂或发泡型催化剂，较多地支持催化凝胶的催化剂通常称为凝胶型催化剂。当然，一些已知的催化剂其催化发泡反应的作用与催化凝胶反应的作用大致相当，称为平衡型催化剂，本发明也可任选地采用这种催化剂。

本发明所述的催发型催化剂包含催发型胺类催化剂，所述催发型胺类催化剂可以包含或不包含氧原子，其实例包括双(二甲基氨基乙基)醚(A1)、N,N-二甲基乙醇胺(DMEA)、N,N-二甲基环己胺、五甲基二亚乙基三胺、N,N-二甲基异丙基丙二胺、三乙胺、三丁基胺、N,N-二甲基氨基丙基胺、二甲基乙醇胺、N,N,N’,N’-四甲基乙二胺、N,N,N’-三甲基-N’-羟乙基双氨乙基醚中的一种或多种。其他可从商业上购买的催发型催化剂实例还包括万华化学的KC-122等。更优选双(二甲氨基乙基)醚、N,N-二甲基乙醇胺、N,N-二甲基环己胺、五甲基二亚乙基三胺、N,N-二甲基异丙基丙二胺、N,N,N’-三甲基-N’-羟乙基双氨乙基醚和万华化学公司的KC-122中的一种或多种。

本发明所述的凝胶型催化剂的例子包括但不限于凝胶型胺类催化剂、脒、有机金属化合物或其组合。所述凝胶型胺类催化剂的实例包括但不限于三亚乙基二胺(A33)、N,N-二甲基-N',N'-二(2-羟丙基)-1,3-丙二胺等。所述脒的实例包括但不限于1,8-二氮杂二环[5.4.0]十一碳-7-烯和2,3-二甲基-3,4,5,6-四氢嘧啶、及它们的盐。所述有机金属化合物可包括有机锡化合物，如二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、二乙酸二丁基锡、二乙酸二辛基锡和马来酸二丁基锡等。也可选择有机羧酸的铋盐。其他合适的凝胶型催化剂实例如2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚。其他可从商业上购买的凝胶型催化剂还包括万华化学的KC-100、KC-101等。更优选2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚、三亚乙基二胺、二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、二乙酸二丁基锡、N-(3-二甲氨基丙基)-N,N-二异丙醇胺、万华化学公司的KC-100和KC-101的一种或多种。

本发明所述的平衡型催化剂的实例是包含环状叔胺或长链胺，如二甲基苄胺、N-甲基吗啉、N-环己基吗啉、N-乙基吗啉、N,N,N’,N’-四甲基-1,4-丁二胺、N,N,N’,N’-四甲基-1,6-己二胺、二(二甲基氨基丙基)脲、二甲基哌嗪、二甲基环己胺、1,2-二甲基-咪唑、1-氮杂-双环[3.3.0]辛烷等，这类催化剂可任选地单独或组合使用。

本发明所述的平衡型催化剂的另一类别是链烷醇胺化合物，如三异丙醇胺、N-甲基二乙醇胺、N-乙基二乙醇胺、二甲基乙醇胺等，这类催化剂可任选地单独或组合使用。

本发明所述Ⅴ)催化剂包含至少一种催发型催化剂和至少一种凝胶型催化剂。本发明中，催发型催化剂的质量占Ⅴ)催化剂总质量的10～50％。

本发明还提供了一种聚氨酯泡沫的制备方法，包含以下步骤：

a)将所述Ⅰ)聚醚多元醇、Ⅱ)表面活性剂、Ⅲ)发泡剂、Ⅳ)阻燃剂、Ⅴ)催化剂均匀混合形成A组分；

b)控制A组分和B组分在-20～50℃，优选10～40℃，更优选20～30℃，将A组分和B组分均匀混合进行发泡反应，发泡反应结束即得所述聚氨酯泡沫。

本发明所述聚氨酯泡沫的自由泡密度为6-13Kg/m³，优选7-11Kg/m³；拉伸强度为10-30KPa，优选11-25KPa；压缩强度CLD40％为6-40KPa，优选8-21KPa；阻燃性能(测试标准为GB/T 8332)≤100mm/min。

本发明通过对不同组分种类的选择和配比的调控，使得本发明的发泡反应速率更快且更稳定，所制备的聚氨酯泡沫有毒有害物质含量极少，安全环保，无大气污染，并且具有良好的阻燃性和超低密度等特点。

此外，由于本发明不同组分的选择和配比的调控，使得本发明聚氨酯泡沫的制备方法简单易行，方便快捷。

本发明所述的聚氨酯泡沫能够应用于包装填充如包装密封、家装填充、道具制造等。

实施例

本发明全文各组分中所指的化学名称、结构式、或以本领域技术人员熟知的技术参数作出限制的化学物质，均表示对本发明反应体系起作用的有效成分，也表示为所述组分的全部成分或主要成分，而除此之外包含的少量杂质或溶剂等，是本领域中常见的情况，并不影响本发明的反应体系和技术方案的实施。本发明未做说明的内容，如组分中的杂质、少量溶剂、制备方法等，均可以采用本领域技术人员熟知的内容进行解释和说明。

本发明的实施例和对比例中所选用的原料描述如下：

聚醚多元醇Ⅰa1：甘油起始剂，环氧丙烷开环聚合，环氧乙烷封端，环氧乙烷含量约21％，数均分子量3000；

聚醚多元醇Ⅰa2：甘油起始剂，环氧丙烷开环聚合，环氧乙烷封端，环氧乙烷含量约28％，数均分子量3500；

聚醚多元醇Ⅰb1：甘油起始剂，环氧丙烷开环聚合，数均分子量400；

聚醚多元醇Ⅰb2：1,2-丙二醇起始剂，环氧丙烷开环聚合，数均分子量700；

聚醚多元醇Ⅰc1：季戊四醇起始剂，环氧丙烷开环聚合，数均分子量1000；

聚醚多元醇Ⅰc2：山梨醇和二甘醇为起始剂，官能度4.2，环氧丙烷开环聚合，数均分子量700；

聚醚多元醇Ⅰd1：甘油起始剂，环氧丙烷开环聚合，环氧乙烷封端，环氧乙烷含量约15％，数均分子量6000；

聚醚多元醇Ⅰd2：甘油为起始剂，环氧丙烷开环聚合，环氧乙烷封端，环氧乙烷含量为25％，数均分子量4500；

表面活性剂Ⅱa：B8802，赢创公司产品；

表面活性剂Ⅱb：B8870，赢创公司产品；

表面活性剂Ⅱc：L595，迈图公司产品；

表面活性剂Ⅱd：AK8803，南京德美世创化工有限公司产品；

阻燃剂Ⅳa：四(2-氯乙基)二亚乙基醚二磷酸酯；

阻燃剂Ⅳb：三(2-氯丙基)磷酸酯；

阻燃剂Ⅳc：FR-130，万华化学产品；

催化剂Ⅴa：N,N,N’-三甲基-N’-羟乙基双氨乙基醚；

催化剂Ⅴb：WANALYST KC-122，万华化学产品；

催化剂Ⅴc：N,N-二甲基-N',N'-二(2-羟丙基)-1,3-丙二胺；

催化剂Ⅴd：N-(3-二甲氨基丙基)-N,N-二异丙醇胺；

催化剂Ⅴe：WANALYSTKC-101，万华化学产品。

B组分：

W8018，万华化学产品，NCO含量为29.6wt％，平均官能度为2.2-2.3；

W8212，万华化学产品，NCO含量为31.6wt％，平均官能度为2.4-2.5；

W8215，万华化学产品，NCO含量为31.0wt％，平均官能度为2.6-2.7；

W8019，万华化学产品，NCO含量为26.5wt％，平均官能度为2.1-2.2。

实施例1-8按照表1的配方将聚醚多元醇、水、表面活性剂、催化剂、阻燃剂加入到带有搅拌的料桶中混合均匀形成A料，控制A、B料在20-30℃下，开启搅拌混合8-20秒后，注入敞口的装有需包装产品的包装箱中，产品外面包裹有塑料薄膜或铝箔等隔离膜，让混合反应物自由发泡，填充，即可完成包装泡沫对目标产品的包装，其涉及的A、B组合料反应所得的聚氨酯泡沫即为本发明的包装泡沫材料。

表1实施例配方(组分的含量是以质量份计)

注：起发时间：A组分和B组分混合开始计时，到混合物开始膨胀或生长的时间称为起发时间，也可称乳白时间；

脱黏时间：A组分和B组分混合时开始计时，混合后泡沫开始生长，当停止生长时，立即用PE薄膜按压泡沫体表面多次，直至PE薄膜与泡沫体表面之间不具有粘接效果，即PE薄膜能够自由脱离为止，所用时间为脱黏时间。

对比例1-4的聚氨酯泡沫按照表2的配方制备。

表2对比例配方(组分的含量是以质量份计)

注：“-”表示样品泡体出现严重塌泡，脱黏时间无法得出。

聚氨酯泡沫性能见表3。

表3聚氨酯泡沫性能

注：外观“优”表示自由泡不收缩、泡孔均匀、表面光滑；“中”表示自由泡不收缩，但是泡孔较粗，表面不光滑；“差”表示泡体塌泡；

“-”表示样品泡体出现严重塌泡，导致性能无法测得；

√”表示阻燃性能≤100mm/min，“×”表示阻燃性能＞100mm/min。

Claims

1.一种聚氨酯泡沫，其特征在于，所述聚氨酯泡沫包含A组分和B组分反应制备而成，其中，所述A组分包含以下组分：

Ⅰ)聚醚多元醇，用量为100质量份，其包含以下组分：以Ⅰ)聚醚多元醇的总质量为基准计算，

聚醚多元醇Ⅰa，含量为71-100％，

聚醚多元醇Ⅰb，含量为0-29％，

聚醚多元醇Ⅰc，含量为0-29％，

聚醚多元醇Ⅰd，含量为0-29％；

所述聚醚多元醇Ⅰa以多元醇和/或多元胺为起始剂，平均官能度为2-4，数均分子量为2500-4800；所述聚醚多元醇Ia以环氧丙烷为聚合单体，环氧乙烷封端聚合而成，环氧乙烷的质量分数为21-30％，以环氧乙烷和环氧丙烷的总质量为基准计算；

所述聚醚多元醇Ⅰd，以多元胺和/或多元醇为起始剂，以环氧丙烷为聚合单体，环氧乙烷封端聚合而成，环氧乙烷的质量分数为10-20％，以环氧乙烷和环氧丙烷的总质量为基准计算，平均官能度为3-4，数均分子量为4500-6000；

Ⅱ)表面活性剂，用量为0.5-5质量份；

Ⅲ)发泡剂，用量为10-40质量份；

Ⅳ)阻燃剂，用量为10-40质量份；

Ⅴ)催化剂，用量为0.5-5质量份；

所述B组分包含异氰酸酯和/或改性异氰酸酯；

所述A组分和B组分的质量比为1:1-2；异氰酸根指数R为0.3-0.65。

2.根据权利要求1所述的聚氨酯泡沫，其特征在于，所述Ⅰ)聚醚多元醇，用量为100质量份，其包含以下组分：以Ⅰ)聚醚多元醇的总质量为基准计算，

聚醚多元醇Ⅰa，含量为71-90％，

聚醚多元醇Ⅰb，含量为5-25％，

聚醚多元醇Ⅰc，含量为1-20％，

聚醚多元醇Ⅰd，含量为1-20％；

所述聚醚多元醇Ⅰa数均分子量为2800-3500；

所述聚醚多元醇Ⅰa的起始剂选自乙二醇、丙二醇、三丙二醇、一缩二乙二醇、一缩二丙二醇、甘油、三羟甲基丙烷、多羟基烷烃的环氧烷加合物、季戊四醇、三乙醇胺、甲苯二胺、乙二胺和二乙烯三胺中的一种或多种；

Ⅱ)表面活性剂，用量为1-1.5质量份；

Ⅲ)发泡剂，用量为20-36质量份；

Ⅳ)阻燃剂，用量为12-35质量份；

Ⅴ)催化剂，用量为1.5-2质量份；

异氰酸根指数R为0.35-0.5。

3.根据权利要求1所述的聚氨酯泡沫，其特征在于，所述聚醚多元醇Ⅰa平均官能度为3，起始剂选自甘油和/或三羟甲基丙烷；

Ⅲ)发泡剂，用量为25-35质量份；

Ⅳ)阻燃剂，用量为20-30质量份。

4.根据权利要求1所述的聚氨酯泡沫，其特征在于，

所述聚醚多元醇Ⅰb，以多元醇为起始剂，以环氧丙烷为聚合单体，平均官能度为2-4，数均分子量为300-1000；

所述聚醚多元醇Ⅰc，以多元醇和/或多元胺为起始剂，以环氧丙烷为聚合单体，环氧丙烷封端聚合而成，平均官能度为2-5，数均分子量为600-2000。

5.根据权利要求4所述的聚氨酯泡沫，其特征在于，

所述聚醚多元醇Ⅰb平均官能度为2-3，数均分子量为400-700；

所述聚醚多元醇Ⅰc平均官能度为3-4.5，数均分子量为700-1000。

6.根据权利要求4所述的聚氨酯泡沫，其特征在于，

所述聚醚多元醇Ⅰb的起始剂选自乙二醇、丙二醇、甘油、三羟甲基丙烷和季戊四醇中的一种或多种；

所述聚醚多元醇Ⅰc的起始剂选自甘油、三乙醇胺、季戊四醇、二甘醇、山梨醇和蔗糖中的一种或多种；

所述聚醚多元醇Ⅰd的起始剂选自甘油、三羟甲基丙烷、三乙醇胺、季戊四醇、二乙烯三胺和山梨醇中的一种或多种。

7.根据权利要求4所述的聚氨酯泡沫，其特征在于，

所述聚醚多元醇Ⅰb的起始剂选自乙二醇、丙二醇、甘油和三羟甲基丙烷中的一种或多种；

所述聚醚多元醇Ⅰc的起始剂选自季戊四醇、二甘醇、山梨醇和蔗糖中的一种或多种；

所述聚醚多元醇Ⅰd的起始剂选自甘油、三羟甲基丙烷和三乙醇胺中的一种或多种。

8.根据权利要求4所述的聚氨酯泡沫，其特征在于，

所述聚醚多元醇Ⅰc的起始剂选自二甘醇和山梨醇的混合物或者二甘醇和蔗糖的混合物。

9.根据权利要求1所述的聚氨酯泡沫，其特征在于，所述Ⅱ)表面活性剂包含硅氧烷类表面活性剂和/或含氟类表面活性剂。

10.根据权利要求1所述的聚氨酯泡沫，其特征在于，所述Ⅱ)表面活性剂包含有机硅氧烷共聚物表面活性剂。

11.根据权利要求1所述的聚氨酯泡沫，其特征在于，所述Ⅱ)表面活性剂包含聚硅氧烷-聚氧化烯烃类共聚物。

12.根据权利要求1所述的聚氨酯泡沫，其特征在于，所述Ⅲ)发泡剂包含低沸点烃类、水和CO₂中的一种或多种。

13.根据权利要求1所述的聚氨酯泡沫，其特征在于，所述Ⅲ)发泡剂包含丁烷、戊烷、环戊烷、水和CO₂中的至少一种。

14.根据权利要求1所述的聚氨酯泡沫，其特征在于，所述Ⅲ)发泡剂为水。

15.根据权利要求1所述的聚氨酯泡沫，其特征在于，所述Ⅳ)阻燃剂包含磷酸酯类、三聚氰胺及其盐类、含卤阻燃剂、反应型阻燃剂和无机阻燃剂中的一种或多种。

16.根据权利要求1所述的聚氨酯泡沫，其特征在于，所述Ⅳ)阻燃剂包含在-20～200℃下为液态的磷酸酯类、三聚氰胺及其盐类、含卤阻燃剂、反应型阻燃剂和无机阻燃剂中的一种或多种。

17.根据权利要求1所述的聚氨酯泡沫，其特征在于，所述Ⅳ)阻燃剂包含在含卤阻燃剂和/或-20～200℃下为液态的磷酸酯类；所述含卤阻燃剂包含三(2-氯丙基)磷酸酯、三(2-氯乙基)磷酸酯、三(2,3-二氯丙基)磷酸酯、四(2-氯乙基)二亚乙基醚二磷酸酯、四(2-氯乙基)亚乙基二磷酸酯和四(2-氯乙基)-2,2-二氯甲基-1,3-亚丙基二磷酸酯中的一种或多种；所述磷酸酯类包含甲基磷酸二甲酯和/或乙基磷酸二甲酯。

18.根据权利要求1所述的聚氨酯泡沫，其特征在于，所述Ⅴ)催化剂包括催发型催化剂和/或凝胶型催化剂，

所述催发型催化剂包含催发型胺类催化剂；

所述凝胶型催化剂包含凝胶型胺类催化剂、脒、有机金属化合物中的一种或多种。

19.根据权利要求18所述的聚氨酯泡沫，其特征在于，

所述催发型催化剂包含双(二甲基氨基乙基)醚、N,N-二甲基乙醇胺、N,N-二甲基环己胺、五甲基二亚乙基三胺、N,N-二甲基异丙基丙二胺、三乙胺、三丁基胺、N,N-二甲基氨基丙基胺、二甲基乙醇胺、N,N,N’,N’-四甲基乙二胺、N,N,N’-三甲基-N’-羟乙基双氨乙基醚和万华化学公司的KC-122中的一种或多种；

所述凝胶型催化剂包含三亚乙基二胺、1,8-二氮杂二环[5.4.0]十一碳-7-烯、2,3-二甲基-3,4,5,6-四氢嘧啶、有机锡化合物、有机羧酸的铋盐、2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚、N,N-二甲基-N',N'-二(2-羟丙基)-1,3-丙二胺、N-(3-二甲氨基丙基)-N,N-二异丙醇胺、万华化学公司的KC-100、KC-101中的一种或多种。

20.根据权利要求18所述的聚氨酯泡沫，其特征在于，

所述催发型催化剂包含双(二甲氨基乙基)醚、N,N-二甲基乙醇胺、N,N-二甲基环己胺、五甲基二亚乙基三胺、N,N-二甲基异丙基丙二胺、N,N,N’-三甲基-N’-羟乙基双氨乙基醚和万华化学公司的KC-122中的一种或多种；

所述凝胶型催化剂包含2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚、三亚乙基二胺、二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、二乙酸二丁基锡、N-(3-二甲氨基丙基)-N,N-二异丙醇胺、万华化学公司的KC-100和KC-101的一种或多种。

21.根据权利要求1所述的聚氨酯泡沫，其特征在于，所述Ⅴ)催化剂包含至少一种催发型催化剂和至少一种凝胶型催化剂，所述催发型催化剂的质量占所述Ⅴ)催化剂总质量的10～50％。

22.根据权利要求1所述的聚氨酯泡沫，其特征在于，所述B组分的异氰酸酯和/或改性异氰酸酯中的NCO基团的质量分数为25-33％，以异氰酸酯和/或改性异氰酸酯的质量为基准计算。

23.根据权利要求22所述的聚氨酯泡沫，其特征在于，所述B组分的异氰酸酯和/或改性异氰酸酯中的NCO基团的质量分数为29-32％，以异氰酸酯和/或改性异氰酸酯的质量为基准计算。

24.根据权利要求22所述的聚氨酯泡沫，其特征在于，所述B组分中异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯和/或多亚甲基多苯基异氰酸酯；所述改性异氰酸酯选自含有氨基甲酸酯基团、脲基甲酸酯基团、脲基团、缩二脲基团、碳化二亚胺基团和脲酮亚胺基团的多异氰酸酯中的一种或多种。

25.根据权利要求22所述的聚氨酯泡沫，其特征在于，所述B组分中异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯，所述二苯基甲烷二异氰酸酯包括2,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯、2,2’-二苯基甲烷二异氰酸酯和4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯的一种或多种。

26.根据权利要求22所述的聚氨酯泡沫，其特征在于，所述B组分包含万华化学公司的PM-130、PM-300、W8215、W8212、W8214、W8018和W8019的一种或多种。

27.一种制备权利要求1-26中任一项所述聚氨酯泡沫的方法，包含以下步骤：

a)将所述Ⅰ)聚醚多元醇、Ⅱ)表面活性剂、Ⅲ)发泡剂、Ⅳ)阻燃剂和Ⅴ)催化剂均匀混合形成A组分；

b)控制A组分和B组分在-20～50℃，将A组分和B组分均匀混合进行发泡反应，发泡反应结束即得所述聚氨酯泡沫。

28.根据权利要求27所述的方法，其特征在于，所述步骤b)的反应温度为10～40℃。

29.根据权利要求27所述的方法，其特征在于，所述步骤b)的反应温度为20～30℃。

30.一种根据权利要求1-26任一项所述的聚氨酯泡沫或权利要求27所述的方法制备的聚氨酯泡沫的用途，其特征在于，所述聚氨酯泡沫用做包装填充材料。