一种环保型包装材料的制备方法

摘要

本发明涉及一种环保型包装材料的制备方法，先由二苯基甲烷二异氰酸酯、高活性聚醚多元醇、醋酸钾的乙二醇溶液制备得到A组分，之后由高活性聚醚多元醇、苯酐聚酯多元醇、环戊烷、水、泡沫稳定剂、二甲基环己胺、五甲基二亚乙基三胺制备得到B组分，A组分和B组分反应后得到包装材料，所得到的包装材料兼顾机械强度和缓冲性能。

权利要求

1.一种环保型包装材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：（1）A组分的制备：将二苯基甲烷二异氰酸酯60-100质量份、高活性聚醚多元醇10-50质量份、醋酸钾的乙二醇溶液0.5-2质量份于70-90℃反应2-4小时，之后升温至100-120℃，继续反应1-3小时，获得A组分；

（2）B组分的制备：分别取高活性聚醚多元醇30-60质量份、苯酐聚酯多元醇10-30质量份、环戊烷1-10质量份、水1-10质量份、泡沫稳定剂0.5-4质量份、二甲基环己胺0.1-2质量份、五甲基二亚乙基三胺0.1-2质量份，置于搅拌釜内搅拌10-60min，获得B组分；

（3）包装材料的制备：按照A组分：B组分为0.8-1.0：1.0-1.2的质量比例称取A组分和B组分，混合搅拌后自由发泡，获得包装材料；

所述B组分中的苯酐聚酯多元醇为相对分子量5000-6000的苯酐聚酯三元醇；

所述B组分中的泡沫稳定剂为美国GE Toshiba silicone公司的L-6988和L-3415。

2.根据权利要求1所述的环保型包装材料的制备方法，其特征在于：所述A组分中的高活性聚醚多元醇为相对分子量6000-8000的环氧丙烷-环氧乙烷共聚醚三醇，伯羟基含量

70%-90%。

3.根据权利要求1所述的环保型包装材料的制备方法，其特征在于：L-6988和L-3415的加入比例为1:2至2:1。

4.根据权利要求1所述的环保型包装材料的制备方法，其特征在于：所述B组分中的高活性聚醚多元醇为相对分子量6000-8000的环氧丙烷-环氧乙烷共聚醚三醇，伯羟基含量

70%-90%。

5.根据权利要求1所述的环保型包装材料的制备方法，其特征在于：A组分中二苯基甲烷二异氰酸酯80-90质量份、高活性聚醚多元醇20-40质量份。

6.根据权利要求1所述的环保型包装材料的制备方法，其特征在于：B组分中高活性聚醚多元醇50-60质量份、苯酐聚酯多元醇10-20质量份。

7.根据权利要求1所述的环保型包装材料的制备方法，其特征在于：B组分中环戊烷5-

10质量份，水2-5质量份。

8.根据权利要求1所述的环保型包装材料的制备方法，其特征在于：步骤（2）中搅拌时间为30-60min。

说明书

一种环保型包装材料的制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及包装材料领域，特别涉及一种环保性能好，兼顾机械强度和缓冲性能的包装材料的制备方法。

背景技术

[0002] 仪器、设备在运输过程中，为防止其发生损坏，往往需要使用具有缓冲作用的包装材料。较常用的包装材料有金属、纸张、发泡聚苯乙烯塑料、聚氨酯塑料等。金属包装成本高，质量重，缓冲性能不好，如果仪器、设备自身和其相撞，由于其缺乏缓冲韧性，同样会对仪器、设备造成破坏。纸张类包装材料强度不够，另外，纸质包装将浪费大量的纸张，而纸张的制作原料主要是木材，所以，过多使用纸质包装自然导致大量木材被砍伐，不利于环境保护和水土保持。采用模塑或拼装的聚苯乙烯，模具费用成本高；拼接的聚苯乙烯机械性能较差，受冲击很容易破碎，另外，聚苯乙烯在使用过程中往往会有单体苯乙烯析出，对人体健康不利，抛弃后易产生白色污染。

[0003] 聚氨酯包装材料缓冲性能好，但是传统的聚氨酯材料采用TDI作为原料，TDI气味重，对人体呼吸道有刺激。采用的发泡剂如CFC-11也对环境有害，不利于环保。

[0004] 此外，随着特种仪器、设备在运输过程中的要求越来越高，传统的聚氨酯包装材料在承载能力、机械强度方面有所不足。

[0005] 例如CN104774304 B公开了一种环保型高缓冲性聚氨酯包装材料，该包装材料由组合聚醚原料及多亚甲基多苯基异氰酸酯混合制成，其中组合聚醚原料由以下成分按配比组成：聚醚三元醇40～45份，聚醚二元醇30～40份，扩链剂3～8份，泡沫稳定剂2～5份，水20～30份，二甲胺基乙基醚0  .3～0  .6份，三乙烯二胺 0  .3～0  .5份；多亚甲基多苯基异氰酸酯与组合聚醚原料的比例为0 .8～1  .0：1。虽然其最终得到的聚氨酯包装材料缓冲性能不错，但是承载能力、机械强度仍需要进一步提高。

[0006] CN104448187 B公开了一种聚氨酯包装材料，其由改性木粉、多异氰酸酯、聚酯多元醇、聚醚多元醇、泡孔稳定剂、OP-10乳化剂、水及催化剂制备而成。其中，改性木粉制备方法较为复杂，还需要加入葡聚糖酶等，并且最终制品的承载能力、机械强度仍显不足。

[0007] CN104497263 B公开了一种纳米改性聚氨酯包装材料，由改性石墨烯、聚醚多元醇、聚酯多元醇、泡孔稳定剂、甘油、水、环戊烷、三乙烯二胺( 33％水溶液 )、辛酸亚锡制备成白料组合料，再和多异氰酸酯混合、加热发泡而成。采用的石墨烯成本较高，并且需要进行化学改性处理。该发明中采用的聚醚是普通的聚醚，活性不高，其和水的互溶性较差，泡沫熟化慢。采用的辛酸亚锡催化剂经实际测试，发现并不适合与水搭配。另外，聚酯、聚醚均选择了高羟值的，虽然有利于提高强度和承载能力，但是相应的缓冲性能会变差。

发明内容

[0008] 本发明的目的主要在于避免现有包装材料技术中的不足，提供一种环保性能好，兼顾机械强度和缓冲性能的包装材料及其制备方法。

[0009] 本发明的包装材料通过以下技术方案实现：

[0010] 包装材料由环保型包装材料发泡组合料制备得到，所述组合料由A组分和B组分组成，其中，A组分由二苯基甲烷二异氰酸酯60-100质量份、高活性聚醚多元醇10-50质量份、醋酸钾的乙二醇溶液0.5-2质量份组成，B组分由高活性聚醚多元醇30-60质量份、苯酐聚酯多元醇10-30质量份、环戊烷1-10质量份，水1-10质量份，泡沫稳定剂0.5-4质量份、二甲基环己胺0.1-2质量份，五甲基二亚乙基三胺0.1-2质量份组成。

[0011] 所述A组分中的高活性聚醚多元醇为相对分子量6000-8000的环氧丙烷-环氧乙烷共聚醚三醇，伯羟基含量70%-90%。

[0012] 所述B组分中的苯酐聚酯多元醇为相对分子量5000-6000的苯酐聚酯三元醇。

[0013] 所述B组分中的泡沫稳定剂为美国GE Toshiba silicone公司的L-6988和L-3415。L-6988和L-3415的加入比例为1:2至2:1。

[0014] 所述B组分中的高活性聚醚多元醇为相对分子量6000-8000的环氧丙烷-环氧乙烷共聚醚三醇，伯羟基含量70%-90%。

[0015] 进一步的，A组分中二苯基甲烷二异氰酸酯为80-90质量份、高活性聚醚多元醇为20-40质量份。

[0016] 进一步的，B组分中高活性聚醚多元醇为50-60质量份、苯酐聚酯多元醇为10-20质量份。

[0017] 进一步的，B组分中环戊烷5-10质量份，水2-5质量份。

[0018] 进一步的，A组分和B组分的质量比例为0.8-1.0：1.0-1.2，优选0.9-1.0：1.0-1.1。

[0019] 本发明的包装材料的制备方法，其包括以下步骤：

[0020] （1）A组分的制备：将二苯基甲烷二异氰酸酯60-100质量份、高活性聚醚多元醇10-50质量份、醋酸钾的乙二醇溶液0.5-2质量份于70-90℃反应 2-4小时，之后升温至 100-
120℃，继续反应1-3小时，获得A组分；

[0021] （2）B组分的制备：分别取高活性聚醚多元醇30-60质量份、苯酐聚酯多元醇10-30质量份、环戊烷1-10质量份、水1-10质量份、泡沫稳定剂0.5-4质量份、二甲基环己胺0.1-2质量份、五甲基二亚乙基三胺0.1-2质量份，置于搅拌釜内搅拌10-60min，获得B组分；

[0022] （3）包装材料的制备：按照A组分：B组分为0.8-1.0：1.0-1.2的质量比例称取A组分和B组分，混合搅拌后自由发泡，获得包装材料。

[0023] 有益效果：

[0024] 1、针对包装材料机械强度不足的问题，A组分并没有采用普通聚氨酯包装材料使用的单一异氰酸酯，而是用过量的异氰酸酯与高活性聚醚反应，在常规的70-90℃的基础上，进一步升高温度，通过反应，产生足够量的脲键，提高了最终产品的机械强度。

[0025] 2、高活性聚醚相较于普通聚醚，反应活性更高，与水互溶性更好，并且采用较高分子量的聚醚，非常有利于兼顾包装材料的缓冲性能。苯酐聚酯多元醇的加入也是为了保证材料的强度，其分子量的选择是综合考虑强度、缓冲性能后进行精心筛选出来的。

[0026] 3、单独用水作为发泡剂，虽然环保性更好，但是产品太脆，实际使用时的应用范围非常容易受到限制。本发明采用水和环戊烷混合发泡剂，水和环戊烷都是环保型催化剂，并且组合使用还克服了脆性。

[0027] 4、泡沫稳定剂组合使用美国GE Toshiba silicone的L-6988和L-3415，能够较好的与反应体系配合，使得泡孔结构、性能达到最优，良品率高。当替换为其他泡沫稳定剂如AK8801、AK8802等时，性能就会变差，发现泡沫有收缩现象，废品率高。

[0028] 5、叔胺类催化剂相对于锡类催化剂而言，与含水发泡剂兼容性更好，本发明组合使用二甲基环己胺和五甲基二亚乙基三胺，相较于常用的三亚乙基二胺、双二甲氨基乙基醚等催化剂来说，减少了闭孔现象，改善了收缩性，泡孔结构优良，最终产品性能好。

具体实施方式

[0029] 以下结合具体实施例对本发明做进一步详细说明。应理解，这些实施例是用于说明本发明的基本原理、主要特征和优点，而本发明不受以下实施例的范围限制。实施例中采用的实施条件可以根据具体要求做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。

[0030] 实施例1

[0031] 一种环保型包装材料，其制备过程为：

[0032] （1）A组分的制备：将二苯基甲烷二异氰酸酯80质量份、相对分子量8000的环氧丙烷-环氧乙烷共聚醚三醇（伯羟基含量70%）20质量份、醋酸钾的乙二醇溶液1质量份于85℃反应 3小时，之后升温至 110℃，继续反应2小时，获得A组分；

[0033] （2）B组分的制备：分别取相对分子量8000的环氧丙烷-环氧乙烷共聚醚三醇（伯羟基含量70%）60质量份、相对分子量5000的苯酐聚酯三元醇10质量份、环戊烷5质量份、水5质量份、L-6988 1质量份和L-3415 2质量份、二甲基环己胺1质量份、五甲基二亚乙基三胺1质量份，置于搅拌釜内搅拌30min，获得B组分；

[0034] （3）包装材料的制备：按照A组分：B组分为0.9：1.0的质量比例称取A组分和B组分，混合搅拌后自由发泡，获得包装材料。

[0035] 性能记录于表1。

[0036] 实施例2

[0037] 一种环保型包装材料，其制备过程为：

[0038] （1）A组分的制备：将二苯基甲烷二异氰酸酯90质量份、相对分子量6000的环氧丙烷-环氧乙烷共聚醚三醇（伯羟基含量80%）30质量份、醋酸钾的乙二醇溶液1质量份于85℃反应 3小时，之后升温至 110℃，继续反应2小时，获得A组分；

[0039] （2）B组分的制备：分别取相对分子量6000的环氧丙烷-环氧乙烷共聚醚三醇（伯羟基含量80%）60质量份、相对分子量6000的苯酐聚酯三元醇20质量份、环戊烷8质量份、水2质量份、L-6988 1质量份和L-3415 2质量份、二甲基环己胺1质量份、五甲基二亚乙基三胺1质量份，置于搅拌釜内搅拌30min，获得B组分；

[0040] （3）包装材料的制备：按照A组分：B组分为1.0：1.0的质量比例称取A组分和B组分，混合搅拌后自由发泡，获得包装材料。

[0041] 性能记录于表1。

[0042] 实施例3

[0043] 一种环保型包装材料，其制备过程为：

[0044] （1）A组分的制备：将二苯基甲烷二异氰酸酯80质量份、相对分子量6000的环氧丙烷-环氧乙烷共聚醚三醇（伯羟基含量80%）20质量份、醋酸钾的乙二醇溶液1质量份于85℃反应 3小时，之后升温至 110℃，继续反应2小时，获得A组分；

[0045] （2）B组分的制备：分别取相对分子量6000的环氧丙烷-环氧乙烷共聚醚三醇（伯羟基含量80%）50质量份、相对分子量6000的苯酐聚酯三元醇20质量份、环戊烷10质量份、水2质量份、L-6988 1质量份和L-3415 2质量份、二甲基环己胺1质量份、五甲基二亚乙基三胺1质量份，置于搅拌釜内搅拌30min，获得B组分；

[0046] （3）包装材料的制备：按照A组分：B组分为1.0：1.1的质量比例称取A组分和B组分，混合搅拌后自由发泡，获得包装材料。

[0047] 对比例1

[0048] 一种环保型包装材料，其制备过程为：

[0049] （1）A组分的制备：将二苯基甲烷二异氰酸酯90质量份、相对分子量500的环氧丙烷聚醚三醇30质量份、醋酸钾的乙二醇溶液1质量份于85℃反应 3小时，之后升温至 110℃，继续反应2小时，获得A组分；

[0050] （2）B组分的制备：分别取相对分子量500的环氧丙烷聚醚三醇60质量份、相对分子量600的苯酐聚酯三元醇20质量份、环戊烷8质量份、水2质量份、L-6988 1质量份和L-3415 2质量份、二甲基环己胺1质量份、五甲基二亚乙基三胺1质量份，置于搅拌釜内搅拌30min，获得B组分；

[0051] （3）包装材料的制备：按照A组分：B组分为1.0：1.0的质量比例称取A组分和B组分，混合搅拌后自由发泡，获得包装材料。

[0052] 性能记录于表1。

[0053] 对比例2

[0054] 一种环保型包装材料，其制备过程为：

[0055] （1）A组分的制备：将二苯基甲烷二异氰酸酯90质量份、相对分子量6000的环氧丙烷-环氧乙烷共聚醚三醇（伯羟基含量80%）30质量份、辛酸亚锡1质量份于85℃反应 5小时获得A组分；

[0056] （2）B组分的制备：分别取相对分子量6000的环氧丙烷-环氧乙烷共聚醚三醇（伯羟基含量80%）60质量份、相对分子量6000的苯酐聚酯三元醇20质量份、环戊烷8质量份、水2质量份、L-6988 1质量份和L-3415 2质量份、二甲基环己胺1质量份、五甲基二亚乙基三胺1质量份，置于搅拌釜内搅拌30min，获得B组分；

[0057] （3）包装材料的制备：按照A组分：B组分为1.0：1.0的质量比例称取A组分和B组分，混合搅拌后自由发泡，获得包装材料。

[0058] 性能记录于表1。

[0059] 对比例3

[0060] 一种环保型包装材料，其制备过程为：

[0061] （1）A组分的制备：将二苯基甲烷二异氰酸酯90质量份、相对分子量6000的环氧丙烷-环氧乙烷共聚醚三醇（伯羟基含量80%）30质量份、醋酸钾的乙二醇溶液1质量份于85℃反应 3小时，之后升温至 110℃，继续反应2小时，获得A组分；

[0062] （2）B组分的制备：分别取相对分子量6000的环氧丙烷-环氧乙烷共聚醚三醇（伯羟基含量80%）60质量份、相对分子量6000的苯酐聚酯三元醇20质量份、环戊烷8质量份、水2质量份、L-6988 1质量份和L-3415 2质量份、辛酸亚锡、33%三乙烯二胺溶液1质量份，置于搅拌釜内搅拌30min，获得B组分；

[0063] （3）包装材料的制备：按照A组分：B组分为1.0：1.0的质量比例称取A组分和B组分，混合搅拌后自由发泡，获得包装材料。

[0064] 性能记录于表1。

[0065] 对比例4

[0066] 一种环保型包装材料，其制备过程为：

[0067] （1）A组分的制备：将二苯基甲烷二异氰酸酯90质量份、相对分子量6000的环氧丙烷-环氧乙烷共聚醚三醇（伯羟基含量80%）30质量份、醋酸钾的乙二醇溶液1质量份于85℃反应 3小时，之后升温至 110℃，继续反应2小时，获得A组分；

[0068] （2）B组分的制备：分别取相对分子量6000的环氧丙烷-环氧乙烷共聚醚三醇（伯羟基含量80%）60质量份、相对分子量6000的苯酐聚酯三元醇20质量份、环戊烷8质量份、水2质量份、AK8802 3质量份、二甲基环己胺1质量份、五甲基二亚乙基三胺1质量份，置于搅拌釜内搅拌30min，获得B组分；

[0069] （3）包装材料的制备：按照A组分：B组分为1.0：1.0的质量比例称取A组分和B组分，混合搅拌后自由发泡，获得包装材料。

[0070] 性能记录于表1。

[0071] 表1 环保型包装材料性能测试结果

[0072]性能测试 乳白时间(S) 发泡时间(S) 压缩强度（MPa） 压缩50%后复原率 泡沫是否有收缩现象实施例1 3.0 23 2.55 96% 无
实施例2 3.5 25 2.68 94% 无
实施例3 2.8 20 2.72 91% 无
比较例1 2.7 21 2.79 67% 无
比较例2 3.2 25 1.47 95% 无
比较例3 3.3 22 2.11 92% 有
比较例4 3.0 24 2.17 95% 有

[0073] 以上对本发明做了详尽的描述，实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，其目的在于让熟悉此领域技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。