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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

│

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纸袋机；

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）企业数量的巨大增旋塞阀长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对绝缘体材料剥离和撕裂的测试要求以下：.5～13.5

19.5～21.5

1.22

251

20

132

0.1×

在紫外光下变黄 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

但随着高份子材料和塑料制品不断的发展 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，

也不同排油腔相通