CN115124689A - 一种医疗器械用聚氨酯泡沫包装材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种聚氨酯泡沫包装材料的制备方法，由A组分和B组分反应制备得到；其中，A组分包括聚醚多元醇a、聚醚多元醇b、聚醚多元醇c、聚醚多元醇d、水、扩链剂、有机硅匀泡剂、复合胺类催化剂和阻燃剂，B组分为异氰酸酯。本发明主要是通过对合成聚氨酯的原料具体种类及其组合进行选择，原料及组合的配比进行调控，进而使聚氨酯的反应速率更快且更稳定，安全环保，调控反应体系异氰酸酯的指数为0.6‑0.7，使材料使用过程中几乎没有无污染释放，有利于提高生产效率和减小环保成本，同时制备的聚氨酯发泡材料的密度更小阻燃性能更好，使包装材料轻量化减小运输成本，提高储存和运输的安全性。

Description

一种医疗器械用聚氨酯泡沫包装材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，具体涉及一种医疗器械用聚氨酯泡沫包装材料及其制备方法。
背景技术
随着医疗器械的发展，越来越多的精密医用和理疗设备投入到各大医院和健康养老产业中去。这些较为贵重且相对复杂的设备在运输过程中对包装的要求很高，需要轻质、减震、抗跌落性能达标并具备一定的阻燃能力。常见的包装泡沫有聚苯乙烯、聚丙烯、醋酸乙烯酯(EVA)、纸屑或木屑、聚氨酯海绵，但这些包装材料存在密度偏高、质量偏重，保证过程操作复杂等问题，尤其复杂造型的仪器设备存在包装周期长、包装操作繁琐，包装效果欠佳的问题。
包装用聚氨酯泡沫，也称超低密度聚氨酯泡沫，作为一种新型的包装材料，逐渐取代了原有的包装材料。目前它已广泛应用于电子电脑元件、光学仪器、古董、精密仪表等易碎易损品的包装。对这种包装材料的研究早在1960年代的美国国际包装协会(International Package System)和拜耳公司联合开发，并组建了Sealed Air公司，并申请了相关的包装专利，如美国专利US2,897,641、US3,190,442、US3,173,535、US3,415,364和US3,750,871。但该现有技术仍存在发泡反应速率偏慢、阻燃效果差、密度偏高、存在VOCs等环境污染物释放等问题。因此，亟需对现有技术提出改进方案。
发明内容
(一)要解决的技术问题
鉴于现有技术的上述缺点、不足，本发明提供一种聚氨酯泡沫包装材料的制备方法，该方法不仅可制备出超低密度和阻燃性能更好的聚氨酯发泡材料，且方法本身具有发泡反应速率更快且更稳定，安全环保，制备的发泡材料几乎没有大气污染物释放等优点。
(二)技术方案
为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：
第一方面，本发明提供一种聚氨酯泡沫包装材料的制备方法，其由A组分和B组分反应制备得到；其中，A组分包括聚醚多元醇a、聚醚多元醇b、聚醚多元醇c、聚醚多元醇d、水、扩链剂、有机硅匀泡剂、复合胺类催化剂和阻燃剂；其中，
聚醚多元醇a是以三羟甲基丙烷为起始剂、通过环氧丙烷开环聚合并以环氧乙烷封端的聚合产物，该聚合产物中环氧乙烷含量占24-25％，数均分子量为3000；
聚醚多元醇b是以甘油起始剂、通过环氧丙烷开环聚合并以环氧丙烷封端的聚合产物，该聚合产物的数均分子量为400；
聚醚多元醇c是三乙醇胺起始剂、通过环氧丙烷开环聚合并以环氧丙烷封端的聚合产物，该聚合产物的数均分子量为1000；
聚醚多元醇d是以甘油起始剂、通过环氧丙烷开环聚合并以环氧乙烷封端的聚合产物，该聚合产物中环氧乙烷含量占12-18％，数均分子量为6000；
所述B组分为异氰酸酯，所述异氰酸酯为异氰酸酯MDI和/或BASF的M20A，异氰酸酯MDI中NCO含量为30.0-33.0wt％，官能度为2.4-2.5；M20A的NCO含量为30.0-32.0wt％，官能度为2.6-2.7；
在制备聚氨酯泡沫材料时，组份A和组分B的质量比为1:1.15-1.26。
其中，异氰酸酯MDI，例如为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。
根据本发明的较佳实施例，聚醚多元醇a中环氧乙烷含量占28％；聚醚多元醇d中环氧乙烷含量占15％。
环氧乙烷没有侧甲基，活性更高，环氧丙烷侧甲基存在在聚醚大分子长链中，减少多元醇结晶，比如高EO(环氧乙烷)含量的聚醚多元醇大分子往往表现出乳白状，粘度也更大一些。考虑到成品品质和活性设计聚醚多元醇分子模式和数均分子量，使用环氧乙烷和环氧丙烷调整比例使用。
根据本发明的较佳实施例，按质量份数计，A组分中含有，60-70份聚醚多元醇a、20-25份聚醚多元醇b、5-10份聚醚多元醇c、5-10份聚醚多元醇d，24-25份水、2-4份扩链剂、0.8-1.2份有机硅匀泡剂、0.8-1.5份复合胺类催化剂、12-18份阻燃剂；B组分中含有170-190份的异氰酸酯MDI与的M20A。
根据本发明的较佳实施例，按质量份数计，A组分中含有，60份聚醚多元醇a、20份聚醚多元醇b、10份聚醚多元醇c、10份聚醚多元醇d，25份水、3份扩链剂、1份有机硅匀泡剂、1.2份复合胺类催化剂、15份阻燃剂；B组分中含有180份的异氰酸酯MDI与的M20A。
根据本发明的较佳实施例，将聚醚多元醇a、聚醚多元醇b、聚醚多元醇c、聚醚多元醇d、水、扩链剂、有机硅匀泡剂、复合胺类催化剂和阻燃剂加入到带有搅拌的料桶中混合均匀形成A组分，控制A、B组分在20-30℃下，开启搅拌混合8-20秒后，注入敞口的装有待包装产品的包装箱中，待包装产品外面包裹有隔离膜，A、B在包装箱中混合反应并自由发泡，填充包装箱中的空区位置，完成对待包装产品的包装。所述隔离膜为塑料薄膜或铝箔等，使待包装产品不直接接触聚氨酯材料。
根据本发明的较佳实施例，所述扩链剂为二甘醇；所述有机硅匀泡剂为B8870或B8002或二者的组合；所述复合胺类催化剂为三乙烯二胺，双二甲氨基乙基醚(DY-BDMAEE)，双吗啉二乙基醚(DY-DMDEE)，二甲氨基乙氧基乙醇(DY-DMAEE)中的任意两种或多种的组合。
根据本发明的较佳实施例，根据A组分的羟值和B组份的NCO值，按照如下公式计算异氰酸酯指数R：
Figure BDA0003694196860000041
其中：BNCO％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；mB为B组分中相应异氰酸酯或改性异氰酸酯的质量；mH2O为水的质量；mn，其中n＝a,b,c…，为相应聚醚多元醇的质量，fn为对应聚醚多元醇的平均官能度，
Figure BDA0003694196860000042
为对应聚醚多元醇的数均分子量；mv为催化剂的质量，fv为对应每分子催化剂所含异氰酸酯反应性氢原子的个数，
Figure BDA0003694196860000043
为对应催化剂的数均分子量；
其中，R＝0.6-0.7。
第二方面，本发明提供一种聚氨酯泡沫包装材料，其采用上述任一实施例所述的制备方法制得。
(三)有益效果
本发明主要是通过对合成聚氨酯的原料具体种类及其组合进行选择，原料及组合的配比进行调控，进而使聚氨酯的反应速率更快且更稳定，安全环保，聚氨酯泡沫材料使用过程中几乎没有无污染释放，有利于提高生产效率和减小环保成本，同时制备的聚氨酯发泡材料的密度更小阻燃性能更好，使包装材料轻量化减小运输成本，提高储存和运输的安全性。此外，本发明制备的聚氨酯泡沫包装材料具有很高的压缩强度和拉伸强度，用作精密贵重的医学仪器的包装材料时，能有效发挥防护作用保护好仪器免受存储和运输过程中的损坏。
本发明通过限定原料A组分和B组分中的异氰酸酯指数为0.6-0.7，不仅可防止自由泡出现塌泡现象，同时还进一步减少总体的甲醛释放量，将发泡材料的总甲醛释放量控制在微乎其微的范围内，减少发泡材料对产品和大气的污染。
本发明的A组分，因为水含量较高，考虑到与水的相容性，所有abcd四种聚醚多元醇都要有较高的EO含量，其中a聚醚为主体聚醚，主要是大分子长链为主，以3000分子量，纯EO聚醚，与水相容性好，在聚氨酯分子链中提供柔性链，提高泡沫的抗冲击、柔韧性和发泡效果；b组分为400分子量聚醚，充当扩链剂使用，提高配方的宽容度，增加交联网状的密度，提高一定的聚氨酯泡沫材料的机械性能；c组分为1000分子量聚醚，在配方中主要作扩链剂和调节配方相容性，提高一定的聚氨酯泡沫材料的机械强度；d组分为6000分子量聚醚，在配方设计中主要起到开孔剂作用，本配方设计不适用小分子开孔剂，这种反应性大分子的开孔剂，不影响泡沫材料性能，起到增韧和开孔的作用。
附图说明
图1为实施例1制备的聚氨酯泡沫包装材料的型腔照片。
图2为A组分中用水量对A组分稳定性以及制备的包装聚氨酯泡沫材料芯密度的影响。
图3为A组分中聚醚多元醇a的用量对A组分稳定性以及制备的包装聚氨酯泡沫材料CLD40％压缩强度的影响。
具体实施方式
本发明主要是通过对合成聚氨酯的原料种类进行选择，对原料中不同种类的物质的配比进行优化，制备出来超低密度泡沫材料，且发泡反应速率更快且更稳定，安全环保，无VOCs生成，并且发泡材料具有良好的阻燃性。
具体地，A组分包括聚醚多元醇a、聚醚多元醇b、聚醚多元醇c、聚醚多元醇d、水、扩链剂、有机硅匀泡剂、复合胺类催化剂和阻燃剂；B组分包含异氰酸酯，所述异氰酸酯具体为异氰酸酯MID和BASF的M20A的组合物。
聚醚多元醇a是以三羟甲基丙烷为起始剂、通过环氧丙烷开环聚合并以环氧乙烷封端的聚合产物，环氧乙烷含量占24-25％(优选是28％，以环氧乙烷和环氧丙烷的总质量计算)，数均分子量为3000。
聚醚多元醇a是用于生成聚氨酯的主聚醚，占比最大，也是影响A组份储存稳定性的原因。聚醚多元醇a属于高EO含量聚醚多元醇，与高水含量体系有较好的相容性，随着用量的增加，储存稳定性逐步提高，但因分子量较大，随着用量增加会相应导致CLD40％压缩强度降低，经实验证明，其用量在60-70质量份时综合效果最佳。
聚醚多元醇b是以甘油起始剂、通过环氧丙烷开环聚合并以环氧丙烷封端的聚合产物，该聚合产物的数均分子量为400。聚醚多元醇b用于生成聚氨酯的第二个主要聚醚成分，经实验证明，其用量在20-25质量份时综合效果最佳。
聚醚多元醇c是三乙醇胺起始剂、通过环氧丙烷开环聚合并以环氧丙烷封端的聚合产物，该聚合产物的数均分子量为1000。
聚醚多元醇c用于生成聚氨酯的次要聚醚成分，经实验证明，其用量在5-10质量份时综合效果最佳。
聚醚多元醇d是以甘油起始剂、通过环氧丙烷开环聚合并以环氧乙烷封端的聚合产物，该聚合产物中环氧乙烷含量占12-18％(优选是15％)，数均分子量为6000。聚醚多元醇d主要作用是降低聚氨酯材料的密度，聚醚多元醇d用于生成聚氨酯的次要聚醚成分，经实验证明，其用量在5-10质量份时综合效果最佳。
B组分中，异氰酸酯MDI中NCO含量为30.0-33.0wt％(优选是31.6wt％，)，官能度为2.4-2.5；M20A的NCO含量为30.0-32.0wt％(优选是31.0wt％)，官能度为2.6-2.7。
在制备泡沫聚氨酯材料时，组份A和组分B的质量比为1:1.15-1.26。
A组分中使用的聚醚多元醇a、聚醚多元醇b、聚醚多元醇c、聚醚多元醇d可商业购买按照比例组合得到A料来使用，或者按预定的数均分子量和环氧乙烷含量等指标进行合成。合成过程可参见下述方法：
根据目标产物的相对分子质量理论计算起始剂(如甘油、三羟甲基丙烷、三乙醇胺等)、催化剂(如KOH)、聚合单体(环氧乙烷和环氧丙烷)的用量，催化剂的用量为总投料量的0.1-1.0％，采取分步投料法。首先将起始剂和催化剂投入到反应釜中，抽真空，通氮气置换三次后，按照所需环氧乙烷和环氧丙烷含量计算摩尔比(如环氧乙烷/环氧丙烷＝1:4，环氧乙烷含量约为15％)后得出所需环氧乙烷和环氧丙烷投料质量，先加料聚合单体总量40％，反应釜加热85-120℃，釜内压力0.1-0.8MPa，当釜内温度超过120℃时需停止加料，待温度在合适范围内再继续投料，反应1h后再加30％，1h后再加入30％，待釜内压力降至负压后，最后投入总单体质量5％的环氧乙烷封端(若聚合单体为仅有环氧丙烷，则不需要加入环氧乙烷)，待反应完成后，加入磷酸中和KOH，水洗后，抽真空脱水处理，得到无色透明粘稠液体，测试羟值和相对分子质量验证为目标产物。
A组分中，还包括水、扩链剂、有机硅匀泡剂、复合胺类催化剂、阻燃剂。其中，水作为发泡剂使用，水通过与异氰酸酯中-NCO基团反应释放出CO2气体实现发泡作用，制得聚氨酯发泡材料，随着水量的增加，聚氨酯泡沫材料的密度会逐渐降低，最后达到一个趋于平衡的状态。当100质量份聚醚多元醇中，水的用量为25-30质量份时，聚氨酯自由泡芯密度达到趋近于平衡的最小值，但水用量在25份以上后，对原料储存稳定性有较大的影响，不利于A组分的稳定储存。这是由于体系中水的极性大，当含量增加到一定程度就会更容易导致体系的分层现象。当液体原料分层后，水相和聚醚相所含的物质组分会发生明显区别，导致成分不均一，尤其在水相中分散的催化剂、阻燃剂等存在一定的水解现象，导致A组份储存天数被大大缩短。
所述扩链剂为二元醇、二元胺、乙醇胺、二甘醇(即二乙二醇)等，优选是二甘醇(英国壳牌公司)。聚氨酯扩链剂是指含两个官能团的化合物，通过扩链反应生成线型高分子。二甘醇能使聚氨酯反应体系迅速地进行扩链和交联。
所述有机硅匀泡剂为B8870、B8002(德国赢创公司)中的一种或两种的组合。B8870、B8002是一种特殊表面活性剂。具有低密度全水发泡、稳定性高等优点。
所述复合胺类催化剂为三乙烯二胺，双二甲氨基乙基醚(DY-BDMAEE)，双吗啉二乙基醚(DY-DMDEE)，二甲氨基乙氧基乙醇(DY-DMAEE)中的任两种或多种的组合。
所述阻燃剂为无卤阻燃剂，例如，硅烷偶联剂改性的氢氧化镁、氢氧化铝、红磷、可膨胀石墨、聚磷酸铵、有机磷酸锆中的一种或几种；或者，所述阻燃剂为LF-11(江苏雅克公司)。
为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合具体实施例和实验检测结果，对本发明作详细描述。
实施例1
本实施例提供一种聚氨酯泡沫包装材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)配制A组分：按重量份计，将60份聚醚多元醇a、20份聚醚多元醇b、10份聚醚多元醇c和10份聚醚多元醇d加入到25份水中搅拌均匀。其中，聚醚多元醇a、b、c和d分别如下：
聚醚多元醇a：三羟甲基丙烷起始剂，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3000；
聚醚多元醇b：甘油起始剂，环氧丙烷开环聚合，环氧丙烷封端，数均分子量400；
聚醚多元醇c：三乙醇胺起始剂，环氧丙烷开环聚合，环氧丙烷封端，数均分子量1000；
聚醚多元醇d：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。
当聚醚多元醇与水混合均匀后，再加入3份二甘醇(英国壳牌公司)、0.5份有机硅匀泡剂B8870(德国赢创公司)、0.5份有机硅匀泡剂B8002(德国赢创公司)、0.6份三乙烯二胺催化剂、0.6份双吗啉二乙基醚(DY-DMDEE)催化剂、15份LF-11阻燃剂(江苏雅克公司)，再次充分搅拌至均匀，静置无析出物，制得A料。
(2)配制B组分：按重量份计，将100份异氰酸酯MDI(NCO含量为31.6wt％，官能度为2.4-2.5)和80份BASF的M20A(NCO含量为31.0wt％，官能度为2.6-2.7)混合均匀，得到B组分。
(3)注料发泡反应，完成包装：
将待包装的仪器产品等放入一个包装箱内，该包装箱与仪器产品之间具有空隙，在仪器产品外部包裹有塑料薄膜或铝箔等隔离膜。然后控制A、B组分(A组分与B组分质量比1:1.24)在20-25℃下，开启高压注射机搅拌混合10后，迅速注入敞口的包装箱中，让A、B组分反应物自由发泡、填充，产生的聚氨酯发泡材料填满包装箱内壁与仪器产品之间的全部空隙，完成对仪器产品的包装。A、B组分的混合物以21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。如图1所示为包装完成后，聚氨酯发泡材料依照仪器产品的外部轮廓所形成的型腔，表面自由泡不收缩、泡孔均匀，表面光滑，型腔棱角分明形状规则，其包装和稳固被包装产品的效果十分理想。
按照下表1的标准测试聚氨酯泡沫材料的性能。
表1聚氨酯泡沫材料性能测试标准
性能 测试标准
芯密度/kg·m<sup>-3</sup> ISO845
压缩强度/KPa ISO14125
拉伸强度/KPa ISO14125
甲醛释放量/mg·kg<sup>-1</sup> VDA277
总碳散发量/μgC·g<sup>-1</sup> VDA277
气味23/40/80/℃ VDA270
雾化检测/mg DIN75201B
经测，本实施例的聚氨酯泡沫包装材料的物理机械性能如下表2：
表2：
Figure BDA0003694196860000091
Figure BDA0003694196860000101
异氰酸酯指数R为0.6时，甲醛释放量为1.24mg·kg-1，总碳散发量为12.86μgC·g-1，气味23/40/80/℃为2.5/3.0/3.0，雾化检测为未检出。
异氰酸酯指数R由不同质量比对应的A组份的羟值和B组份NCO值所决定，其计算方法为：
Figure BDA0003694196860000102
其中：BNCO％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；mB为B组分中相应异氰酸酯或改性异氰酸酯的质量；mH2O为水的质量；mn，其中n＝a,b,c…，为相应聚醚多元醇的质量，fn为对应聚醚多元醇的平均官能度，
Figure BDA0003694196860000103
为对应聚醚多元醇的数均分子量；mv为催化剂的质量，fv为对应每分子催化剂所含异氰酸酯反应性氢原子的个数，
Figure BDA0003694196860000104
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。
实施例2
本实施例中，A组分的成分按重量份数计，包含70份聚醚多元醇a、20份聚醚多元醇b、5份聚醚多元醇c，5份聚醚多元醇d和25份水。A组分的其他组成与实施例1相同。同样控制异氰酸酯指数R＝0.6。
将A组分和B组分控制料温20-25℃，高压注射机混合后浇注在预先铺设好薄膜的纸箱中，以21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。
经测，本实施例的聚氨酯泡沫包装材料的物理机械性能如下表3：
表3
Figure BDA0003694196860000105
对比例1
改变A组分中的水用量，使每100质量份的总聚醚(聚醚多元醇a、b、c、d)对应添加5、10、15、20、25、30、35质量份的水。在B组分保持与实施例1相同的情况下，制备的包装聚氨酯泡沫材料芯密度变化曲线如图2。
由图2可以得出，当水含量在25-30质量份时，聚氨酯自由泡芯密度达到趋近于平衡的最小值，但是水含量在25份以上后，对原料的储存稳定性有较大的影响，因为体系中水的极性大，当含量增加到一定程度就会更容易导致体系的分层现象。分层后，水相和聚醚相所含的物质成分产生明显区别，尤其是一些在水相中分散的催化剂、阻燃剂存在一定的水解现象，会导致A组份储存失效天数大大缩短。
因此，优选100质量份的聚醚多元醇对应添加25质量份水时，既可以得到最小的聚氨酯泡沫材料芯密度，又可以包装A组分的储存稳定性。
对比例2
本实施例是在实施例1基础上，改变A组分中聚醚多元醇a的用量，测试聚醚多元醇a对A组份储存稳定性和聚氨酯泡沫材料CLD40％压缩强度的影响。测试结果如图3所示。聚醚多元醇a是主聚醚，占比最大，是影响A组份的储存稳定性的主要原因。聚醚多元醇a环氧乙烷含量约28％，数均分子量3000，属于高EO含量聚醚多元醇，与高水含量体系有较好的相容性，随着用量的增加，储存稳定性逐步提高(图3中的储存分层时间曲线)。如但因分子量较大，随着聚醚多元醇a的用量增加会相应导致CLD40％压缩强度降低。综合考虑A组分出储存稳定性和聚氨酯泡沫材料CLD40％压缩强度，A组分中聚醚多元醇a的用量为60-70份质量份(总聚醚多元醇为100质量份)时综合效果最佳。
对比例3
本实施例是在实施例1基础上改变A、B组分的组成、配比及原料的冠能度，使A、B组分的混合体系的异氰酸酯指数R，使R分别为0.5、0.6、0.7、0.8、0.9。测试不同异氰酸酯指数对应的聚氨酯泡沫材料的环保性能如下表4。表4：
Figure BDA0003694196860000111
Figure BDA0003694196860000121
由上表可知，随着R值的增加，甲醛释放量不断降低，总碳散发量有逐步增加的趋势，但总体的甲醛释放量都比较小，分析数据可知异氰酸酯指数宜控制在0.6-0.7之间，更优选是0.6-0.65；此时甲醛释放量最低。在R值0.90时，自由泡会出现塌泡现象，这是由于在高水含量体系中，总水量25份水中，有部分水是在反应过程中因A/B组份反应放出大量的热而导致部分水是蒸发成水蒸气的形式，部分充当了物理发泡剂。因此，在计算异氰酸酯指数R值时存在假象，虽然R仅是0.90，但在反应体系中异氰酸酯依然属于过量的，由此导致聚氨酯的交联度不够、不足以支撑自由泡体而出现塌泡现象。
实施例3
本实施例是在实施例1的基础上，将A组分调整为：64份聚醚多元醇a、20多元醇b、8份聚醚多元醇c、8份聚醚多元醇d，25份水。A组分的其他组成与实施例1相同。同样控制异氰酸酯指数R＝0.65。
经测，本实施例的聚氨酯泡沫包装材料的物理机械性能如下表5：
表5：
Figure BDA0003694196860000122
实施例4
本实施例是在实施例1的基础上，将A组分调整为：68份聚醚多元醇a、20多元醇b、6份聚醚多元醇c、6份聚醚多元醇d，25份水。A组分的其他组成与实施例1相同。同样控制异氰酸酯指数R＝0.65。
经测，本实施例的聚氨酯泡沫包装材料的物理机械性能如下表6：
表6：
Figure BDA0003694196860000123
Figure BDA0003694196860000131
对比例4
本实施例是在实施例1的基础上，将A组分调整为：80份聚醚多元醇a、20多元醇b，25份水。A组分的其他组成与实施例1相同。组分B，控制异氰酸酯指数R＝0.6。经测，本实施例的聚氨酯泡沫包装材料的物理机械性能如下表7：
表7：
Figure BDA0003694196860000132
由实施例1-4、对比例4比较发现，当A组分中的100份聚醚多元醇由80份聚醚多元醇a和20份聚醚多元醇b两种组成时(不使用聚醚多元醇c和d)，制备的聚氨酯泡沫材料的CLD40％压缩强度下降明显，拉伸强度也减小了。因此，聚醚多元醇c和d有利于提高聚氨酯泡沫材料的机械性能。
对比例5
本实施例是在实施例1的基础上，将A组分调整为：0份聚醚多元醇a、30多元醇b，30份聚醚多元醇c，40份聚醚多元醇d和25份水(不含聚醚多元醇a)。A组分的其他组成与实施例1相同。组分B，控制异氰酸酯指数R＝0.6。经测，本实施例的聚氨酯泡沫包装材料的物理机械性能如下表8：
表8：
Figure BDA0003694196860000133
由实施例1-4、对比例5比较发现，当A组分中的100份聚醚多元醇由30多元醇b，30份聚醚多元醇c，40份聚醚多元醇d三种组成时(不使用聚醚多元醇a)，会导致自由泡出现塌泡现象，导致性能不可测得。
综上所见，本发明的聚氨酯泡沫材料通过选用聚醚多元醇a(占总聚醚多元醇60-70％)，搭配三种聚醚多元醇b、c、d有利于提高泡沫材料的机械性能，水用量25份，再辅助以适量的有机硅匀泡剂和催化剂，控制异氰酸酯指数为0.60-0.65，可制备聚氨酯包装泡沫的芯密度为7.4-7.8Kg/m3，拉伸强度为36.5-36.9KPa，压缩强度CLD40％为18.9-19.3KPa。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种聚氨酯泡沫包装材料的制备方法，其特征在于，由A组分和B组分反应制备得到；其中，A组分包括聚醚多元醇a、聚醚多元醇b、聚醚多元醇c、聚醚多元醇d、水、扩链剂、有机硅匀泡剂、复合胺类催化剂和阻燃剂；其中，
聚醚多元醇a是以三羟甲基丙烷为起始剂、通过环氧丙烷开环聚合并以环氧乙烷封端的聚合产物，该聚合产物中环氧乙烷含量占24-25％，数均分子量为3000；
聚醚多元醇b是以甘油起始剂、通过环氧丙烷开环聚合并以环氧丙烷封端的聚合产物，该聚合产物的数均分子量为400；
聚醚多元醇c是三乙醇胺起始剂、通过环氧丙烷开环聚合并以环氧丙烷封端的聚合产物，该聚合产物的数均分子量为1000；
聚醚多元醇d是以甘油起始剂、通过环氧丙烷开环聚合并以环氧乙烷封端的聚合产物，该聚合产物中环氧乙烷含量占12-18％，数均分子量为6000；
所述B组分为异氰酸酯，所述异氰酸酯为异氰酸酯MDI和/或BASF的M20A，异氰酸酯MDI中NCO含量为30.0-33.0wt％，官能度为2.4-2.5；M20A的NCO含量为30.0-32.0wt％，官能度为2.6-2.7；
组份A和组分B的质量比为1:1.15-1.26。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，异氰酸酯MDI为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。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，聚醚多元醇a中环氧乙烷含量占28％；聚醚多元醇d中环氧乙烷含量占15％。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，按质量份数计，A组分中含有，60-70份聚醚多元醇a、20-25份聚醚多元醇b、5-10份聚醚多元醇c、5-10份聚醚多元醇d，24-25份水、2-4份扩链剂、0.8-1.2份有机硅匀泡剂、0.8-1.5份复合胺类催化剂、12-18份阻燃剂；B组分中含有170-190份的异氰酸酯MDI与的M20A。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，按质量份数计，A组分中含有，60份聚醚多元醇a、20份聚醚多元醇b、10份聚醚多元醇c、10份聚醚多元醇d，25份水、3份扩链剂、1份有机硅匀泡剂、1.2份复合胺类催化剂、15份阻燃剂；B组分中含有180份的异氰酸酯MDI与的M20A。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，制备过程为：将聚醚多元醇a、聚醚多元醇b、聚醚多元醇c、聚醚多元醇d、水、扩链剂、有机硅匀泡剂、复合胺类催化剂和阻燃剂加入到带有搅拌的料桶中混合均匀形成A组分，控制A、B组分在20-30℃下，开启搅拌混合8-20秒后，注入敞口的装有待包装产品的包装箱中，待包装产品外面包裹有隔离膜，A、B在包装箱中混合反应并自由发泡，填充包装箱中的空区位置，完成对待包装产品的包装。
7.根据权利要求1-6任一项所述的制备方法，其特征在于，所述扩链剂为二甘醇；所述有机硅匀泡剂为B8870或B8002或二者的组合；所述复合胺类催化剂为三乙烯二胺、双二甲氨基乙基醚、双吗啉二乙基醚、二甲氨基乙氧基乙醇中的任意两种或多种的组合。
8.根据权利要求1-6任一项所述的制备方法，其特征在于，根据A组分的羟值和B组份的NCO值，按照如下公式计算异氰酸酯指数R：
Figure FDA0003694196850000021
其中：BNCO％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；mB为B组分中相应异氰酸酯或改性异氰酸酯的质量；mH2O为水的质量；mn，其中n＝a,b,c…，为相应聚醚多元醇的质量，fn为对应聚醚多元醇的平均官能度，
Figure FDA0003694196850000022
为对应聚醚多元醇的数均分子量；mv为催化剂的质量，fv为对应每分子催化剂所含异氰酸酯反应性氢原子的个数，
Figure FDA0003694196850000023
为对应催化剂的数均分子量；
其中，R＝0.6-0.7。
9.一种聚氨酯泡沫包装材料，其采用权利要求1-6任一项所述的制备方法制得。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115819709A (zh) * 2023-01-28 2023-03-21 廊坊华宇创新科技有限公司 一种半硬质聚氨酯组合聚醚、制备方法及应用

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103910854A (zh) * 2013-01-05 2014-07-09 万华化学（北京）有限公司 一种低密度阻燃半硬质聚氨酯泡沫及其制备方法
CN107857865A (zh) * 2017-11-20 2018-03-30 郑州精益达汽车零部件有限公司 一种汽车座椅用全水环保阻燃型胀气记忆聚氨酯泡沫及其制备方法
CN107915821A (zh) * 2016-10-10 2018-04-17 万华化学（北京）有限公司 一种聚氨酯泡沫及其制备方法和用途

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103910854A (zh) * 2013-01-05 2014-07-09 万华化学（北京）有限公司 一种低密度阻燃半硬质聚氨酯泡沫及其制备方法
CN107915821A (zh) * 2016-10-10 2018-04-17 万华化学（北京）有限公司 一种聚氨酯泡沫及其制备方法和用途
CN107857865A (zh) * 2017-11-20 2018-03-30 郑州精益达汽车零部件有限公司 一种汽车座椅用全水环保阻燃型胀气记忆聚氨酯泡沫及其制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
汪多仁编著: "《合成树脂与工程塑料生产技术》", 中国轻工业出版社, pages: 245 - 246 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115819709A (zh) * 2023-01-28 2023-03-21 廊坊华宇创新科技有限公司 一种半硬质聚氨酯组合聚醚、制备方法及应用

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