CN115819705A - 一种全水低密度包装泡沫 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种全水低密度包装泡沫，属于包装泡沫技术领域。包括由A组分与B组分，二者的质量比为1:(1.0‑1.5)。其中A组分由硅溶胶、催化剂、表面活性剂组成，其中硅溶胶占A组分总质量的90‑95%，催化剂占A组分总质量的4‑7%，表面活性剂占A组分总质量的2‑4%。B组分为异氰酸酯。本发明以异氰酸酯与水反应的产物和硅溶胶中的二氧化硅作为材料基体，以硅溶胶中的水为化学发泡剂，以硅溶胶中的纳米级二氧化硅颗粒作为异相成核剂，在保证环保性能的情况下，大大降低了材料成本。

Description

一种全水低密度包装泡沫

技术领域

本发明涉及一种全水低密度包装泡沫，特别适用于精密仪器、贵重物品、瓷器等易碎物品的减震包装领域，属于包装泡沫技术领域。

背景技术

聚氨酯材料在生活生产中应用非常广泛，同时相比于其他材料，聚氨酯是一种比较贵的材料，但是由于其出色的性能依然得到广泛应用。包装泡沫更多的使用成本低的聚苯泡沫，聚氨酯包装泡沫多数使用在一些高端的产品上，可以对要保护的对象实现360度无死角包裹。传统的聚氨酯包装泡沫多为聚醚型泡沫即使用聚醚多元醇和异氰酸酯反应作为材料基体，以水或其他低沸点物质作为发泡剂，由于聚醚多元醇和异氰酸酯都来自石油化工，价格比较高；而预成型的聚苯泡沫的密度在20kg/m³以上，包装重量大，装卸和运输都多有不便。

硅溶胶属胶体溶液，无臭、无毒，分子式可表示为 mSiO₂nH₂O。由于硅溶胶胶体粒子粒径小(10 - 20nm)，有相当大的比表面积，粒子本身无色透明，不影响被覆盖物的本色。硅溶胶粘度较低，水能渗透的地方都能渗透，因此和其它物质混合时分散性和渗透性都非常好。当硅溶胶水份蒸发时，胶体粒子牢固地附着在物体表面，粒子间形成硅氧结合，是很好的粘合剂。

目前硅溶胶的主要生产方法有：硅溶解法、离子交换法。本申请的硅溶胶也是采用下述两种工艺制成。

1、硅溶解法：采用无机或有机碱作催化剂，以单质硅与纯水反应来制备硅溶胶的方法称为硅溶解法。该法的优点是硅溶胶成品中杂质含量少，二氧化硅的胶粒粒形、粒径、黏度、ph值、密度、纯度等易控制，胶粒外形圆整均匀，结构致密，硅溶胶的稳定性较好。

2、离子交换法：离子交换法是目前研究最多、技术最成熟的工艺，通常分为下列2个步骤①活性硅酸制备②胶粒增长和浓缩；该方法需注意，成品中一般有少量的杂质存在，需进行纯化。除去杂质的有效方法是离心分离。

传统的聚氨酯包装泡沫主要原料是聚醚多元醇，合成聚醚多元醇主要原料是起始剂和环氧丙烷。常用的起始剂有甘油、蔗糖、山梨醇等，而环氧丙烷来自于石油化工，石油是不可再生资源，价格波动较大，成本也越来越高，况且我国是个少油的国家，原油主要靠进口。

使用硅溶胶型泡沫代替传统聚氨酯包装泡沫一定程度上有助于降低我国对于进口石油的依赖，降低包装行业的成本，但是现有技术中未有公开报道。

发明内容

本发明提供一种全水低密度包装泡沫，以异氰酸酯与水反应的产物和硅溶胶中的二氧化硅作为材料基体，以硅溶胶中的水为化学发泡剂，以硅溶胶中的纳米级二氧化硅颗粒作为异相成核剂，在保证环保性能的情况下，大大降低了材料成本。

一种低成本的包装泡沫，其特殊之处在于包括由A组分与B组分，二者的质量比为1:(1.0-1.5) ；

所述A组分由硅溶胶、催化剂、表面活性剂组成，其中硅溶胶占A组分总质量的90-95%，催化剂占A 组分总质量的4-7%，表面活性剂占A组分总质量的2-4%。

所述B组分为异氰酸酯。

优选的，所述硅溶胶为碱性硅溶胶，其中二氧化硅的浓度为30-40%；

优选的，所述催化剂为反应型催化剂；

优选的，所述催化剂为迈途高新材料集团生产的牌号为EF-100的催化剂、赢创特种化学（上海）有限公司生产的NE310、DABCO-T中的一种或者多种混合；

优选的，所述表面活性剂采用赢创特种化学（上海）有限公司生产的牌号为B8863Z的表面活性剂；

所述异氰酸酯为万华化学生产的PM-200、亨斯曼生产的5005、日本三井生产的M200中的任意一种。

本发明的一种全水低密度包装泡沫是采用硅溶胶和异氰酸酯生产的包装泡沫，本发明体系中没有添加型物理阻燃剂和其他增塑剂，从而得到了比较低的气味测试值和甲醛释放量以及苯类物质含量。本发明体系中不需要使用常规聚醚多元醇或者聚酯多元醇，使A组分成本得以大幅降低。本发明中使用的硅溶胶为碱性硅溶胶，浓度为30-40%，硅溶胶中的纳米级二氧化硅作为异相成核剂与表面活性剂一起作用于泡沫的泡孔，反应完成后纳米级二氧化硅颗粒分散在泡沫基体中，为泡沫物理性能提供支撑，硅溶胶中的水作为化学发泡剂与PM-200反应生成二氧化碳。

本发明中，硅溶胶中的水作为化学发泡剂，在催化剂的作用下，异氰酸酯与水反应生成二氧化碳，硅溶胶中的纳米级二氧化硅作为异相成核剂，与表面活性剂一起作用于泡孔的形成，使生成的二氧化碳以微小气泡的形式存在于体系中，由于表面活性剂的存在减少了气泡的并泡现象，随着反应的进行，体系粘度越来越大，最后在各种因素综合作用下泡孔会打开，气泡变成一个开孔的类似蜂窝的结构，反应完成后二氧化硅分散在泡沫基体（泡孔壁）中为泡沫物理性能提供支撑；使用高压无气喷涂设备喷出后密度9－11kg/m³，气味等级（80℃）为3，甲醛释放量≤10mg/kg， 苯系物（苯、甲苯、二甲苯、苯乙烯）低于检出限。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

本实施例的一种全水体系低密度包装泡沫，由A组分与B组分聚合而成，A组分和B组分按照1：1.1的重量比例生产的泡沫，A、B组分的具体成分、用量如下：

实施例2

本实施例的A、B组分的具体成分、用量如下：

上述实施例1、2与现有的传统聚氨酯包装泡沫所达到的密度、气味、甲醛释放量及苯系物含量四个性能指标如下：

上述实施例1、2的性能指标是按照下述测试标准得到的：

气味等级测试标准：VDA270:1992，

苯类物质测试标准：VDA277:1995，

甲醛释放量测试标准：VDA275:1994。

使用上述A组分与B组分按照质量比1:1.1混合搅拌，制作泡沫制品。

实施例1与2，改变催化剂用量 ，催化剂从4份增加用量到到7份，表面活性剂不变，硅溶胶从94份减少到91份，泡沫密度从9.4增加到10.6，其它环保性能基本不变。实施例1和2的A组分单价在9000-10000元/吨，传统聚醚型包装泡沫A组分单价在15000元/吨左右，成本明显降低。

上述实施例的A组分使用硅溶胶后，泡沫性能与传统聚氨酯包装泡沫性能基本一致，密度接近于传统聚氨酯包装泡沫小于聚苯泡沫，这样使用很少重量的泡沫就能对要包装的物品起到很好的保护作用，更方便装卸和搬运；环保性能优于传统聚氨酯包装泡沫，而成本大大降低，同时也降低了对从业人群及使用者的危害。而在环保性能方面，硅溶胶做的泡沫更是优于传统聚氨酯包装泡沫，由于不使用聚醚，这样就大幅减少了聚醚中的杂质像苯、甲醛等挥发性有机物。

Claims (6)

1.一种全水低密度包装泡沫，其特征在于包括由A组分与B组分，二者的质量比为1:(1.0-1.5)

所述A组分由硅溶胶、催化剂、表面活性剂组成，其中硅溶胶占A组分总质量的90-95%，催化剂占A 组分总质量的4-7%，表面活性剂占A组分总质量的2-4%：

所述B组分为异氰酸酯。

2.按照权利要求1所述的一种全水低密度包装泡沫，其特征在于所述硅溶胶为碱性硅溶胶，其中二氧化硅的浓度为30-40%。

3.按照权利要求1所述的一种全水低密度包装泡沫，其特征在于所述催化剂为反应型催化剂。

4.按照权利要求1或3所述的一种全水低密度包装泡沫，其特征在于所述催化剂为迈途高新材料集团生产的牌号为EF-100的催化剂、赢创特种化学（上海）有限公司生产的NE310、DABCO-T中的一种或者多种混合。

5.按照权利要求1所述的一种全水低密度包装泡沫，其特征在于所述表面活性剂采用赢创特种化学（上海）有限公司生产的牌号为B8863Z的表面活性剂。

6.按照权利要求1所述的一种全水低密度包装泡沫，其特征在于所述异氰酸酯为万华化学生产的PM-200、亨斯曼生产的5005、日本三井生产的M200中的任意一种。