第四章其他塑料包装材料的生产技术五十九

第四章　其他塑料包装材料的生产技术（五十九）

5 什么是聚氨酯泡沫塑料？聚氨酯泡沫塑料的原料和助剂性能如何？

答：（1）聚氨酯泡沫塑料的种类

①定义：聚氨酯是聚氨基甲酸酯的简称。凡是在高分子主链上含有许多重复的

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－NH－C基团的高分子化合物通称为聚氨基甲酸酯。它是由含有羟基的聚醚树脂或聚酯树脂与

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0－

异氰酸酯反应生成的，并由异氰酸酯与水反应生成的CO2气体发泡或用低沸点氟碳化合物为发泡剂，依靠化学反应时放出的热量而挥发发泡，生成聚氨酯泡沫塑料。

②聚氨酯泡沫塑料的分类：

a.按使用的原料不同，可分为聚酯型聚氨酯泡沫塑料和聚醚型聚氨酯泡沫塑料；

b.按分子的结构来分：当使用的异氰酸酯和多元醇均为两个官能团时，反应生成的是线形结构的聚合物。若其中之一或两种，部分或全部具有三个或三个以上官能团时，反应生成的是体形结构的聚合物；

c.按性能来发，有硬质、半硬质和软质三种聚氨酯泡沫塑料；

d.按生产方法来分，有一步法和二步法（又叫预聚法）两种。

（2）生产聚氨酯泡沫塑料的原料和助剂

①二异氰酸酯：使用得最多的是甲苯二异氰酸酯（TDI），它有2，4和2，6两种异构件。2，4异构体：2，4异构件之比，称为异构比，异构比越高，则发气与凝固反应进行得越快，泡沫就趋向于闭孔结构，相反，则趋向于开孔结构。TDI多合用在软质泡沫的生产中。如果使用二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）和多苯基多次甲基多异氰酸酯（PAPI）或者使用TDI低聚物，由于官能团数目大于2，因此，可生产立体结构的硬质聚氨酯泡沫塑料。

上述异氰酸酯，由于螶氰酸酯基团直接同苯环相连接，形成醌型结构，容易氧化变黄。为克服这个缺点，开发了脂肪族异氰酸酯，如：六次甲基二异氰酸酯（HEI，OCN－（CH2）6－NCO）

CH2-NCO

│

、苯二甲撑二异氰酸酯XDI、◇等，其中的－CH2－破坏了醌电子结构的形成，为此，这种结

│

CH2-NCO

构对光、对稳定。各种异氰酸酯（XDI）的物理性能见表4－12、表4－13、表4－14。

表4－12 甲苯二异氰酸酯的物理性能 外 观 无色或淡黄色有刺激嗅味的物理性能 纯度/%

酸度（以HCI计）/%

凝固点/℃ TDI-65

TDI-80

TDI-100

相对密度

沸点（0.1MPa）/℃

蒸汽压（1.33Pa）/℃

闪点（开杯）/℃

空气中有害限度

其他 99.5以上

0.003±0.001

3.5～5.5

11.5～13.5

19.5～21.5

1.22

251

20

132

0.1×

在紫外光下变黄创新团体准备规范上市 表4－13 二苯基甲烷二异氰酸酯和多苯基多次甲基多异氰酸酯的物理性能

物 性 精MDI 液体MDI PAPI 粗MDI 外观

纯度/%

NC0含量/%

胺当量

酸度（HCI计）/%

粘度（25℃下）／/×Pa·s

相对密度

引火点/℃ 白色/淡黄色固体

99.6～99.8

－

－

0.02～0.003

－

－

－ 淡黄色低粘液体

－

29.2

144

0.05

30

1.22

－ 褐色透明液体

－

31.5

133.5

－

250

1.2

218 褐色透明液体

－

31.5

133.5

0.10

200

1.2

218 表4－14 苯二撑二异氰酸酯（XDI）的物理性能

成 分 （略） 外观

熔点/℃

密度（20℃）/（g/cm3）

沸点（6mmHg）/℃

粘度（20℃下）×Pa·s

表面张力（30℃下）/（N/cm）

引火点（开杯）/℃

溶解性 无色透明有刺激性嗅味的

7.5～12.5

1.202

151

3.6

37.4×

185

苯、甲苯、丙酮、醋酸乙酯、氯仿、四氯化碳、乙醚、易溶、难溶于正丁烷、环乙烷、石油醚 ②末端带有羟基的聚酯或聚醚树脂：这是端羟基的聚醚或聚酯树脂，用于软质的是官能团少的（一般是2～3）、羟值比较低（40～6mg0KOH/g）、相对分子质量比较大（2000～4000）的聚酯或聚醚。硬质泡沫使用官能团在3～8、羟值在400～600mgKOH/g、相对分子质量比较低的聚醚或聚酯。阻燃聚氨酯可使用含卤素的聚酯或聚醚多元醇，或者在配方中添加阻燃剂。

a.聚醚多元醇树脂：端或侧带有羟基的聚醚树脂是环氧二烷、环氧丙烷等环氧化物以多羟基化合物为起始剂，开环均聚或共聚反应合成的树脂，相对分子质量不超过1万。表4－15是聚醚醇起始剂与官能团。

表4－15 聚醚多元醇的起始剂与官能团

名 称 相对分子质量 官能团 名 称 相对分子质量 官能团 丙二醇

甘油

三羟基丙烷

季戊四醇

乙二胺 76

92

134

136

60 2

3

3

4

4 木糖醇

二乙烯三胺

山梨醇

蔗糖

152

103

182

342

5

5

6

8

上述材料应注意以下几点：第一，环氧乙烷和环氧丙烷可以看成是有高度反应能力的1，2－乙二醇的内醚化合物，它是在KOH或NaOH催化剂下同表4－16中的起始剂聚合反应的；第二，脂肪族醚键易受氧、热作用而生成醛、醚、酯。因此，聚醚多元醇可通过加入烷基苯酚类、吩噻嗪类或芳香胺类稳定剂来防止氧化；第三，聚醚醇中，“聚氨酯级”的不能有痕量NAOH那样的碱性盐催化剂存在，因为它能使异氰酸酯形成三聚体、缩二脲和脲基甲对塑料造粒机系统燃煤炉的改造已成为亟待解决的重要课题酸酯，因此，反应后必须中和至微酸性，但酸度过大会抑制对异氰酸酯的反应。

b.饱和聚酯多元醇树脂：同聚醚醇相比，

通过引入全钒液流电池储能技术