本发明涉及包装材料包装领域，具体而言，涉及一种聚醚多元醇组合物及其制备方法和应用。
背景技术：
聚氨酯半硬泡具有质量轻、发泡倍率高、机械性能优异的特点，广泛应用于缓冲包装中，目前普遍采用发泡设备制备包装用聚氨酯泡沫，其操作方便，只需抽取聚醚多元醇组合物和多异氰酸酯在一定温度下就能发泡，且可以满足不同包装物形状的要求，能够很好的保护产品的完整性。但所用的聚醚多元醇组合物存在粘度高、流动性差的缺点，容易造成发泡设备过量负载，加速发泡设备的老化，同时高粘度发泡液对气候的敏感度较高，在温度较低的冬天组合聚醚会出现凝固现象，发泡设备无法直接抽液，需要加热软化才得以发泡，不利于现场发泡操作，反复的加热操作也会加速物料的变质，缩短使用周期。
聚氨酯半硬泡的聚醚多元醇组合物由于需要引入高粘度硬泡的聚醚多元醇，且在高水分含量下聚醚易与水分形成强烈的氢键、生成絮状物，使二者的作用力增强，体系粘度增大，流动性变差。在低温条件下使用时，发泡设备抽液泵抽液困难，既影响发泡效果，又加速了设备的老化。
技术实现要素：
本发明的第一目的在于提供一种聚醚多元醇组合物，这种聚醚多元醇组合物具有很低的粘度、优异的流动性能，在常温下就能够制备出性能良好的聚氨酯泡沫。
本发明的第二目的在于提供一种聚醚多元醇组合物的制备方法，该方法工艺简单，反应条件温和，周期短，适合大工业生产。
本发明的第三目的在于提供一种包装用的在制备聚氨酯泡沫中的应用，由这种聚醚多元醇组合物制得的聚氨酯泡沫具有超低的密度。
为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：
一种聚醚多元醇组合物，聚醚多元醇组合物的原料按重量份数计包括：
第一聚醚多元醇12-30份、第二聚醚多元醇8-20份、第三聚醚多元醇50-80份、水45-70份、发泡催化剂1-2.5份、凝胶催化剂0.5-1份、表面活性剂3-12份、硅油稳泡剂1-2份、交联剂1-3份；
其中，第一聚醚多元醇的羟值为33-37mg KOH/g；
第二聚醚多元醇的羟值为54-58mg KOH/g；
第三聚醚多元醇的羟值为156-500mg KOH/g。
一种聚醚多元醇组合物的制备方法，其包括：将聚醚多元醇组合物的原料中的组分按重量份数混合，搅拌3-5h后，静置0.8-1.2h。
一种聚醚多元醇组合物在制备聚氨酯泡沫中的应用，聚氨酯泡沫的密度为4-8kg/m3。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明提供的聚醚多元醇组合物采用三种不同结构和分子量的聚醚多元醇为原料，引入低粘度的第三聚醚多元醇，利用三种不同结构的聚醚多元醇与水分混合存在的溶解性和粘度差异，通过合理的配比使三种聚醚多元醇与水分以及其他助剂混合时不会产生增大粘度的絮状物质。水分在体系中起到类似润滑剂的效果，能够使组合料的粘度明显降低，表现出很好的流动性，可以满足不同气候条件下发泡设备的简单、方便操作。这种聚醚多元醇组合物具有很低的粘度、优异的流动性能，在常温下就能够制备出性能良好的聚氨酯泡沫，且对发泡设备的损耗小。
制备该聚醚多元醇组合物的方法，工艺简单，反应条件温和，周期短。将该聚醚多元醇组合物应用到聚氨酯泡沫的制备中，能够得到超低密度的聚氨酯泡沫，且由于该聚醚多元醇组合物粘度低、流动性好，可以满足在不同气候条件下利用发泡设备通过简单、方便的操作来制备聚氨酯泡沫。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
本实施方式提供一种聚醚多元醇组合物，该聚醚多元醇组合物的原料按重量份数计包括：
第一聚醚多元醇12-30份、第二聚醚多元醇8-20份、第三聚醚多元醇50-80份、水45-70份、发泡催化剂1-2.5份、凝胶催化剂0.5-1份、表面活性剂3-12份、硅油稳泡剂1-2份、交联剂1-3份。
在本发明较佳的实施例中，该聚醚多元醇组合物的原料按重量份数计包括：第一聚醚多元醇18-24份、第二聚醚多元醇12-16份、第三聚醚多元醇60-70份、水50-60份、发泡催化剂1.5-2份、凝胶催化剂0.6-0.9份、表面活性剂6-9份、硅油稳泡剂1.2-1.8份、交联剂1.5-2.5份。更为优选地，该聚醚多元醇组合物的原料按重量份数计包括：第一聚醚多元醇21份、第二聚醚多元醇14份、第三聚醚多元醇65份、水53份、发泡催化剂1.8份、凝胶催化剂0.7份、表面活性剂8份、硅油稳泡剂1.4份、交联剂2份。
其中，第一聚醚多元醇的羟值为33-37mg KOH/g；
第二聚醚多元醇的羟值为54-58mg KOH/g；
第三聚醚多元醇的羟值为156-500mg KOH/g。
在本发明中，羟值是指1g样品中的羟基所相当的氢氧化钾的毫克数，以mgKOH/g表示。羟值是聚合物羟基含量的量度，可以直接反映出聚合物的分子量的大小，即聚合物的羟值越小，其分子量越大，聚合物的粘度也就越大。
这种聚醚多元醇组合物采用三种不同结构和分子量的聚醚多元醇为原料，引入低粘度的第三聚醚多元醇，利用三种不同结构的聚醚多元醇与水分混合存在的溶解性和粘度差异，通过合理的配比使三种聚醚多元醇与水分以及其他助剂混合时不会产生增大粘度的絮状物质，水分在体系中起到类似润滑剂的效果，能够使组合料的粘度明显降低，在25℃下的粘度为140-350mPa·s，表现出很好的流动性，可以满足不同气候条件下发泡设备的简单、方便操作。此外，这种聚醚多元醇组合物可用来制备包装用的聚氨酯泡沫。
这种聚醚多元醇组合物具有很低的粘度和优异的流动性能，在常温下就能够制备出性能良好的聚氨酯泡沫，成功解决了目前超低密度全水发泡体系中水分含量过大造成组合料溶解性能差、粘度增加较快的问题，该组合发泡液的粘度不会随着气候中温度变化而出现明显的增大，液体在常温下就能够制备出性能良好的聚氨酯包装泡沫。
在本发明较佳的实施例中，第一聚醚多元醇的分子量为5000-6000，在23-27℃下的粘度为700-900mPa·s，优选地，在25℃下的粘度为800mPa·s。第一聚醚多元醇的分子量较大，粘度也较大，在聚醚多元醇组合物的原料中，第一聚醚多元醇的重量份为12-30份，从而在一定程度上降低聚醚多元醇组合物的粘度。
进一步优选地，第一聚醚多元醇是以甘油为起始剂，以环氧丙烷和环氧乙烷为聚合单体聚合得到。更为优选地，第一聚醚多元醇为聚醚多元醇330N和/或聚醚多元醇3600。
在本发明较佳的实施例中，第二聚醚多元醇的分子量为3000-3700，在23-27℃下的粘度为400-500mPa·s，优选地，在25℃下的粘度为450mPa·s。第二聚醚多元醇的分子量适中，粘度也适中，在聚醚多元醇组合物的原料中，第二聚醚多元醇的重量份仅为8-20份，从而通过与第一聚醚多元醇和第三聚醚多元醇的配比，在一定程度上降低聚醚多元醇组合物的粘度。
优选地，第二聚醚多元醇是以甘油为起始剂，以环氧丙烷为聚合单体聚合得到。第二聚醚多元醇为聚醚多元醇551C和/或聚醚多元醇455S。
在本发明较佳的实施例中，第三聚醚多元醇为多官能度聚醚多元醇，第三聚醚多元醇的分子量为500-1000，在23-27℃下的粘度为200-350mPa·s，优选地，在25℃下的粘度为275mPa·s。第三聚醚多元醇的分子量较低，粘度小，在聚醚多元醇组合物的原料中，第三聚醚多元醇的重量份为50-80份，在聚醚多元醇组合物的原料中的比重较大，且此聚醚多元醇具有很好的水溶性，从而能够降低聚醚多元醇组合物的粘度。更为优选地，第三聚醚多元醇为聚醚多元醇3350、YD4550、Pluracol 1016、CP450、Poly-G-70-600、HS-100的一种或多种。
在本发明较佳的实施例中，硅油稳泡剂为Si-C键耐水解硅油，在23-27℃下的黏度为300-400mPa·s，优选地，在25℃下的黏度为350mPa·s。更为优选地，硅油稳泡剂在4％的水溶液中的pH值为5.0-8，优选pH值为6.5。进一步的，硅油稳泡剂为DC5933、SI2106、B81110中的一种或多种。硅油稳泡剂在聚氨酯泡沫中起到降低发泡体系混合物料的表面张力，以此来改善各组分的混溶性、调整气泡的大小，控制泡孔结构，以提高发泡的稳定性，防止塌泡。
在本发明较佳的实施例中，发泡催化剂为双(二甲氨基乙基)醚。双(二甲氨基乙基)醚是重要的胺类催化剂之一。双(二甲氨基乙基)醚对发泡反应有极高催化活性和选择性，纯品活性很高。
在本发明较佳的实施例中，凝胶催化剂为三乙烯二胺。三乙烯二胺广泛用于聚氨酯泡沫的加工中，是聚合物的起使剂，具有很高的催化活性。在本发明较佳的实施例中，表面活性剂为异构十三醇聚氧乙烯醚。
本实施方式还提供一种的聚醚多元醇组合物的制备方法，其包括：将聚醚多元醇组合物的原料中的组分按重量份数混合，搅拌3-5h后，静置0.8-1.2h。优选地，搅拌时间为4h，静置1h。制备该聚醚多元醇组合物的方法，工艺简单，反应条件温和，周期短。
本实施方式还提供一种的聚醚多元醇组合物在制备聚氨酯泡沫中的应用，其制备的聚氨酯泡沫的密度为4-8kg/m3。将该聚醚多元醇组合物应用到聚氨酯泡沫的制备中，能够得到超低密度的聚氨酯泡沫，且由于该聚醚多元醇组合物粘度低、流动性好，可以满足在不同气候条件下利用发泡设备通过简单、方便的操作来制备聚氨酯泡沫。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述：
实施例1
本实施例提供一种聚醚多元醇组合物，该聚醚多元醇组合物的原料按重量份数计包括：
第一聚醚多元醇12份、第二聚醚多元醇8份、第三聚醚多元醇80份、水70份、发泡催化剂2.5份、凝胶催化剂0.5份、表面活性剂3份、硅油稳泡剂2份、交联剂3份；
其中，第一聚醚多元醇的羟值为33-37mg KOH/g；第二聚醚多元醇的羟值为54mg KOH/g；第三聚醚多元醇的羟值为500mg KOH/g。
这种聚醚多元醇组合物的制备方法为：将聚醚多元醇组合物的原料中的组分按重量份数混合，搅拌3h后，静置1.2h。
用这种聚醚多元醇组合物来制备聚氨酯泡沫的方法为：将聚醚多元醇组合物与异氰酸酯在发泡设备上抽料混合，将混合后的液体加热至55℃使二者混合后自由发泡，即得。
实施例2
本实施例提供一种聚醚多元醇组合物，该聚醚多元醇组合物的原料按重量份数计包括：
第一聚醚多元醇18份、第二聚醚多元醇12份、第三聚醚多元醇70份、水60份、双(二甲氨基乙基)醚2份、三乙烯二胺0.6份、异构十三醇聚氧乙烯醚9份、硅油稳泡剂1.8份、交联剂1.5份。
其中，第一聚醚多元醇的羟值为34mg KOH/g；第二聚醚多元醇的羟值为55mg KOH/g；第三聚醚多元醇的羟值为400mg KOH/g。
这种聚醚多元醇组合物的制备方法为：将聚醚多元醇组合物的原料中的组分按重量份数混合，搅拌5h后，静置0.8h。
实施例3
本实施例提供一种聚醚多元醇组合物，该聚醚多元醇组合物的原料按重量份数计包括：
第一聚醚多元醇21份、第二聚醚多元醇14份、第三聚醚多元醇65份、水53份、双(二甲氨基乙基)醚1.8份、三乙烯二胺0.7份、异构十三醇聚氧乙烯醚8份、硅油稳泡剂1.4份、交联剂2份。
其中，第一聚醚多元醇的羟值为35mg KOH/g；第二聚醚多元醇的羟值为56mg KOH/g；第三聚醚多元醇的羟值为300mg KOH/g；硅油稳泡剂在25℃下的黏度为350mPa·s。
这种聚醚多元醇组合物的制备方法为：将聚醚多元醇组合物的原料中的组分按重量份数混合，搅拌4h后，静置1h。
实施例4
本实施例提供一种聚醚多元醇组合物，该聚醚多元醇组合物的原料按重量份数计包括：
第一聚醚多元醇24份、第二聚醚多元醇16份、第三聚醚多元醇60份、水50份、双(二甲氨基乙基)醚1.5份、三乙烯二胺0.9份、异构十三醇聚氧乙烯醚6份、硅油稳泡剂1.2份、交联剂2.5份。
其中，第一聚醚多元醇的羟值为36mg KOH/g；第二聚醚多元醇的羟值为57mg KOH/g；第三聚醚多元醇的羟值为220mg KOH/g。硅油稳泡剂在25℃下的黏度为400mPa·s。
这种聚醚多元醇组合物的制备方法与实施例3基本一致。
实施例5
本实施例提供一种聚醚多元醇组合物，该聚醚多元醇组合物的原料按重量份数计包括：
第一聚醚多元醇30份、第二聚醚多元醇20份、第三聚醚多元醇50份、水45份、双(二甲氨基乙基)醚1份、三乙烯二胺1份、异构十三醇聚氧乙烯醚12份、硅油稳泡剂1份、交联剂1份；
其中，第一聚醚多元醇的羟值为37mg KOH/g；第二聚醚多元醇的羟值为58mg KOH/g；第三聚醚多元醇的羟值为156mg KOH/g；硅油稳泡剂在25℃下的黏度为300mPa·s。
这种聚醚多元醇组合物的制备方法与实施例3基本一致。
实施例6
本实施例提供一种聚醚多元醇组合物，该聚醚多元醇组合物的原料按重量份数计包括：
第一聚醚多元醇24份、第二聚醚多元醇16份、第三聚醚多元醇60份、水70份、双(二甲氨基乙基)醚1.5份、三乙烯二胺0.75份、异构十三醇聚氧乙烯醚10份、硅油稳泡剂1.8份、交联剂1.5份。
其中，第一聚醚多元醇的羟值为33mg KOH/g，分子量为5500，在25℃下粘度为800mPa·s；第二聚醚多元醇的羟值为56mg KOH/g，分子量为3350，在25℃下粘度为450mPa·s；第三聚醚多元醇的羟值为380mg KOH/g，分子量为750，在25℃下粘度为220mPa·s。
这种聚醚多元醇组合物的制备方法与实施例3基本一致。
实施例7
本实施例提供一种聚醚多元醇组合物，该聚醚多元醇组合物的原料按重量份数计包括：
第一聚醚多元醇18份、第二聚醚多元醇12份、第三聚醚多元醇70份、水45份、双(二甲氨基乙基)醚1.2份、三乙烯二胺0.75份、异构十三醇聚氧乙烯醚8份、硅油稳泡剂1.5份、交联剂1.5份。
其中，第一聚醚多元醇的羟值为33mg KOH/g，分子量为5000，在25℃下粘度为700mPa·s；第二聚醚多元醇的羟值为56mg KOH/g，分子量为3000，在25℃下粘度为400mPa·s；第三聚醚多元醇的羟值为380mg KOH/g，分子量为500，在25℃下粘度为200mPa·s。
这种聚醚多元醇组合物的制备方法与实施例3基本一致。
实施例8
本实施例提供一种聚醚多元醇组合物，该聚醚多元醇组合物的原料按重量份数计包括：
第一聚醚多元醇12份、第二聚醚多元醇8份、第三聚醚多元醇80份、水50份、双(二甲氨基乙基)醚1份、三乙烯二胺0.5份、异构十三醇聚氧乙烯醚6份、硅油稳泡剂1份、交联剂1.5份。
其中，其中，第一聚醚多元醇的羟值为33mg KOH/g，分子量为6000，在25℃下粘度为900mPa·s；第二聚醚多元醇的羟值为56mg KOH/g，分子量为3700，在25℃下粘度为500mPa·s；第三聚醚多元醇的羟值为380mg KOH/g，分子量为1000，在25℃下粘度为350mPa·s。
这种聚醚多元醇组合物的制备方法与实施例3基本一致。
对比例1
本对比例提供一种聚醚多元醇组合物，该聚醚多元醇组合物的原料按重量份数计包括：
第一聚醚多元醇51份、第二聚醚多元醇44份、第三聚醚多元醇5份、水53份、双(二甲氨基乙基)醚1.8份、三乙烯二胺0.7份、异构十三醇聚氧乙烯醚8份、硅油稳泡剂1.4份、交联剂2份。
其中，第一聚醚多元醇的羟值为35mg KOH/g；第二聚醚多元醇的羟值为56mg KOH/g；第三聚醚多元醇的羟值为300mg KOH/g；硅油稳泡剂在25℃下的黏度为350mPa·s。
这种聚醚多元醇组合物的制备方法与实施例3基本一致。
对比例2
本对比例提供一种聚醚多元醇组合物，该聚醚多元醇组合物的原料按重量份数计包括：
第一聚醚多元醇35份、第二聚醚多元醇20份、第三聚醚多元醇45份、水53份、双(二甲氨基乙基)醚1.8份、三乙烯二胺0.7份、异构十三醇聚氧乙烯醚8份、硅油稳泡剂1.4份、交联剂2份。
其中，第一聚醚多元醇的羟值为35mg KOH/g；第二聚醚多元醇的羟值为56mg KOH/g；第三聚醚多元醇的羟值为300mg KOH/g；硅油稳泡剂在25℃下的黏度为350mPa·s。
这种聚醚多元醇组合物的制备方法与实施例3基本一致。
对比例3
本对比例提供一种聚醚多元醇组合物，该聚醚多元醇组合物的原料按重量份数计包括：
第一聚醚多元醇10份、第二聚醚多元醇5份、第三聚醚多元醇85份、水53份、双(二甲氨基乙基)醚1.8份、三乙烯二胺0.7份、异构十三醇聚氧乙烯醚8份、硅油稳泡剂1.4份、交联剂2份。
其中，第一聚醚多元醇的羟值为35mg KOH/g；第二聚醚多元醇的羟值为56mg KOH/g；第三聚醚多元醇的羟值为300mg KOH/g；硅油稳泡剂在25℃下的黏度为350mPa·s。
这种聚醚多元醇组合物的制备方法与实施例4基本一致。
实验例
下面结合粘度测试和发泡测试对本发明实施例提供的聚醚多元醇组合物的性能进行评价。
一、粘度测试：
采用NDJ-8S数显旋转粘度计进行测试，选用2号转子，转速设置为60r/min，25℃下测试，1min后读取数据，实施例1-8及对比例1-3中聚醚多元醇组合物的粘度如表1所示。
二、发泡测试：
将实施例1-8以及对比例1-3中的聚醚多元醇组合物(白料)分别与异氰酸酯(黑料)在发泡设备上抽料混合发泡：
(1)在环境温度为25-30℃的情况下，白料抽液管流量设置为52mL/s，黑料抽液管流量设置为50mL/s，分别抽取白料和黑料后混合，将料液加热至55℃使白料和黑料混合后自由发泡，读取发泡设备显示的白料抽液泵的压力，如表1所示。
(2)在环境温度为3-10℃的情况下，白料抽液管流量设置为52mL/s，黑料抽液管流量设置为50mL/s，分别抽取白料和黑料后将液体加热至55℃使白料和黑料混合后自由发泡，读取发泡设备显示的白料抽液泵的压力，如表1所示。
表1.聚醚多元醇组合物的性能参数
由表1可知：
与市售的聚醚多元醇组合物的粘度(958mPa·s)及白料抽液泵的压力(分别为39Kg和74Kg)相比，本发明实施例1-8中提供的聚醚多元醇组合物的粘度(141-348mPa·s)远小于市售的聚醚多元醇组合物的粘度；本发明实施例1-8中提供的聚醚多元醇组合物在环境温度为25-30℃下对白料抽液泵的压力(12-17Kg)，以及在环境温度为3-10℃下对白料抽液泵的压力(21-32Kg)，均远小于市售的聚醚多元醇组合物对白料抽液泵的压力。由此可知，本本发明实施例1-8中提供的聚醚多元醇组合物的粘度底、流动性好，对发泡设备的压力小，且在低温下无需额外加热白料即可实现正常发泡。
本发明实施例1-8中提供的聚醚多元醇组合物的粘度与对比例1的区别在于第三聚醚多元醇的有无，由表1可知，对比例1的粘度(970mPa·s)以及白料抽液泵的压力(分别为40Kg和79Kg)远大于本发明实施例1-8中提供的聚醚多元醇组合物，由此说明在聚醚多元醇组合物中引入羟值为156-500mg KOH/g的第三聚醚多元醇，对其粘度有显著的改善作用。
本发明实施例1-8中提供的聚醚多元醇组合物的粘度与对比例2和3的区别在于第一聚醚多元醇、第二聚醚多元醇和第三聚醚多元醇这三种组分的比例不同。由表1可知，对比例2的粘度(846mPa·s)以及白料抽液泵的压力(分别为36Kg和63Kg)远大于本发明实施例1-8中提供的聚醚多元醇组合物。而对比例1的粘度(127mPa·s)以及白料抽液泵的压力(分别为11Kg和20Kg)稍小于本发明实施例1-8中提供的聚醚多元醇组合物，然而由于其粘度过低，不利于发泡工艺的正常进行。由此说明，本发明中三种不同结构的聚醚多元醇的比例对于改善聚醚多元醇组合物的粘度至关重要。
综上所述，这种聚醚多元醇组合物具有很低的粘度、优异的流动性能，能够使组合料的粘度明显降低，表现出很好的流动性，可以满足不同气候条件下发泡设备的简单、方便操作。
尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明，然而应意识到，在不背离本发明的精神和范围的情况下可以作出许多其它的更改和修改。因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本发明范围内的所有这些变化和修改。