环保型包装用聚氨酯泡沫 - 中国泡沫行业淘汰ODS行动网.DOC

环保型包装用聚氨酯泡沫 路华飞 （廊坊聚氨酯配料中心 河北廊坊065001） 摘 要：采用普通聚醚多元醇等原料，研制了全水发泡超低密度聚氨酯泡沫塑料体系，对制备过程的有关因素进行了讨论。它具有低成本，主要用于包装。聚氨酯泡沫作为一种新型的包装材料，已广泛应用于有关领域。 关键词：全水发泡；包装材料；聚氨酯泡沫塑料；低密度 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，它取代了原有的碎纸、棉絮等包装材料。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1970年代的美国国际包装协会（International Package System）就开始研制并获成功。然而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。自蒙特利尔协议生效后人们便开始了对原有发泡剂的替代工作。于是有了HCFC-141b、戊烷、CO2（全水发泡）等CFC-11的代用品。然而只有全水发泡才具有真正意义上的环保性能。本文主要介绍了低成本的全水发泡包装泡沫的研制。 1 实验部分 1.1 原材料及设备仪器 多次甲基多苯基多异氰酸酯PAPI（工业级，进口或国产均可）；高活性聚醚三元醇（羟值56mgKOH/g，国内各大聚醚厂均能采购到）；4110（羟值410～430mgKOH/g，国内各大聚醚厂均能采购到）；泡沫稳定剂（进口）；催化剂1（国产）；催化剂2（国产）；扩链剂（二甘醇、乙二醇等）；乳化剂（北京某化工厂）。 电动搅拌器、秒表、烧杯、发泡箱、电子天平、粘度计、离心机、万能实验机。 1.2 组合聚醚及泡沫的制备 在烧杯中依次称量聚醚、泡沫稳定剂、扩链剂、催化剂、水，混合搅拌，静置片刻。 取一试管组合原液放入离心机中高速（5000 r/min）旋转数分钟后，取出观察，无明显分层现象。 根据组合聚醚配方和用量，称取一定量的PAPI，将组合聚醚和PAPI混合搅拌4～6 s，倒入简易发泡模具中发泡，记录其乳白时间、拉丝时间、上升时间、不粘时间等数据。泡沫熟化24 h以后，测定其物理性能。 1.3 典型的配方 低成本环保型聚氨酯包装泡沫的典型配方及性能如下： 组合聚醚配方（质量份）： 聚醚三元醇 60～70份 普通4110聚醚 40～30份 泡沫稳定剂 2～3份 水 25～30份 催化剂1 0.2～0.3份 催化剂2 0.3～0.5份 乳化剂 2～3份 扩链剂 5～6份 PAPI指数 0.75～0.9 2 结果与讨论 2.1 原料体系的选用 2.1.1 聚醚的选用 本工作所选用的聚醚多元醇均为低价格、易采购的聚醚多元醇，不需另外加工合成专用聚醚，它们与水都有较好的相溶性。组合后，粘度较低，易于现场施工。同时，我们经过反复试验，成功选用了北京某化工厂的乳化剂。加入该乳化剂2～3份后，使得组合聚醚混合均匀，长时间存放无分层现象。普通硬泡体系所用的4110聚醚能使泡沫的强度增大，回弹值提高，泡沫壁的承载力增强，而使泡沫不易收缩。另外大家都知道，在全水发泡体系中，较多的水与异氰酸酯的NCO反应，生成聚脲，而这种脲的大量聚集就会导致泡沫的脆性增大。而采用高活性聚醚，在反应中会快速与NCO反应干扰脲的生成与聚集，从而使泡沫的脆性大大降低。 2.1.2 催化剂的选择 催化剂的选择在本配方中非常重要。在选择过程中应该注意几个问题。一是在全水发泡体系中，由于大量水的存在，所以贮存稳定性较差的锡类、胺类催化剂不能使用。二是要考虑发泡反应与凝胶反应的平衡问题。三是全水发泡体系发泡时会放出大量的热量，必须及时移走。选择催化剂时应充分考虑以上问题。否则就会对泡沫性能和组合原液的稳定性造成很大的影响。此外在催化剂的选择上还应考虑其经济性。 2.1.3 泡沫稳定剂的选用 在对泡沫稳定剂的选用过程中，我们曾遇到较大的困难，在如此高水量的体系中，普通的非水解型（Si—C）稳定剂会很快失去效用。通过我们大量实验，并且与国内外泡沫稳定剂生产厂家的沟通与协作。最终选用了同外某公司的泡沫稳定剂。但其用量也较大，一般为聚醚总量的2％～3％，只有在这个范围内才能保证泡沫的尺寸性能，又能使组合聚醚稳定存放较长时间。 2.2 发泡参数及泡沫性能