一種利用植物多元醇合成聚氨酯泡沫材料的方法
【專(zhuān)利摘要】一種利用植物多元醇合成聚氨酯泡沫材料的方法，該方法包括：粉碎篩分過(guò)的甜菜渣經(jīng)碳酸乙烯酯和乙二醇的混合試劑液化處理后得到液化產(chǎn)物，再與二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)聚合成聚氨酯硬質(zhì)泡沫阻尼材料。本發(fā)明利用可再生資源，降低了液化成本；利用微波加熱，加熱速度快；由于加入了生物質(zhì)成分具有較好的降解性。合成聚氨酯硬質(zhì)泡沫材料密度在50-120kg/m3可調(diào)，壓縮強(qiáng)度達(dá)到100-300kPa，導(dǎo)熱系數(shù)小于等于0.070w/(m℃)，產(chǎn)品具有廣闊的應(yīng)用前景，并有顯著的環(huán)境和社會(huì)效益。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種利用植物多元醇合成聚氨酯泡沬材料的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及以一種植物多元醇合成聚氨酯硬質(zhì)泡沫材料的方法，屬于高分子材料領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]在各類(lèi)聚氨酯制品中，聚氨酯泡沫是最重要的一部分，它的主要特征是多孔性，因而相對(duì)密度小，比強(qiáng)度高。聚氨酯泡沫具有優(yōu)良的物理機(jī)械性能、聲學(xué)性能、電學(xué)性能和耐化學(xué)性能，其密度大小及軟硬程度均可以隨著原料和配方的不同而改變?？梢灾苯訌膯误w原料一次加工成聚合物泡沫塑料，省去了聚合、分離、精制、擠出成粒等中間工序。聚氨酯合成時(shí)可以通過(guò)改變多元醇和異氰酸酯的化學(xué)結(jié)構(gòu)、規(guī)格、品種等調(diào)節(jié)配方組合，制出各種性能和用途的終端制品，如導(dǎo)電、導(dǎo)磁、耐高溫、耐磨、阻燃、高回彈、高密度、低密度、高吸水泡沫等材料，應(yīng)用范圍十分廣泛，特別適合家具、床具、運(yùn)輸、冷藏、建筑等使用，已經(jīng)成為不可缺少的材料之一。
[0003]以廉價(jià)易得的生物質(zhì)這種可再生能源為原料，通過(guò)一定的技術(shù)條件液化后，得到含有羥基的液態(tài)物質(zhì)，將其替代石化產(chǎn)品得到的聚醚或聚酯多元醇，合成具有各種性能的聚氨酯泡沫材料成為當(dāng)前聚氨酯工業(yè)研究的熱點(diǎn)之一。植物多元醇具有液化壓力為常壓、反應(yīng)溫度較低、反應(yīng)速度快、經(jīng)簡(jiǎn)單處理后即可用作合成聚氨酯泡沫等優(yōu)點(diǎn)。但液化催化劑濃硫酸濃度較高腐蝕設(shè)備及污染環(huán)境；液化時(shí)間較長(zhǎng)；未經(jīng)處理的液化多元醇直接合成聚氨酯泡沫的性能差等問(wèn)題。因此尋找廉價(jià)的液化劑、低濃度的液化催化劑、簡(jiǎn)單的處理方式以降低液化成本，提高聚氨酯泡沫性能是生物質(zhì)基聚氨酯泡沫工藝迫切需要解決的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種降低液化成本，合成性能良好的植物多元醇聚氨酯泡沫材料的方法。`
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明包括如下技術(shù)方案:
[0006]一種利用植物多元醇合成聚氨酯泡沫材料的方法，以榨出甜菜汁剩余的甜菜渣為原料，按以下步驟進(jìn)行:
[0007]I)將甜菜渣粉碎篩分取20-80目；
[0008]2)將100~160重量份的乙二醇/碳酸乙烯酯按1/11-9/1的比例配制的液化溶劑加入反應(yīng)器，并加入液化催化劑，隨后加入20重量份步驟I)制備的粉碎的甜菜渣，微波加熱至130°C _150°C，反應(yīng)40-60min，反應(yīng)結(jié)束后立即用冷水冷卻，得到液化產(chǎn)物；
[0009]3)取100重量份步驟2)獲得的液化產(chǎn)物、0.05-0.15重量份的發(fā)泡劑、0.4-0.6重量份二月桂酸二丁基錫、0.4-0.6重量份三乙醇胺、0.45-0.8重量份硅油加入紙杯中，在1100-1300r/min轉(zhuǎn)速下攪拌50_70s，再加入100重量份二苯基甲烷二異氰酸酯，以1100-1300r/min轉(zhuǎn)速攪拌至混合物出現(xiàn)乳白色，倒入不銹鋼模具中，在室溫下發(fā)泡10-360S，待發(fā)泡結(jié)束放置50-60°C下熟化4_6h，制得聚氨酯硬質(zhì)泡沫材料。[0010]如上所述的方法，優(yōu)選地，所述步驟2)中液化催化劑為4.5-5.4重量份濃度為98%的濃硫酸。
[0011] 如上所述的方法，優(yōu)選地，所述步驟3)中發(fā)泡劑是水。
[0012]本發(fā)明與現(xiàn)有合成聚氨酯泡沫相比具有如下的優(yōu)點(diǎn)和效果:
[0013]I)本發(fā)明具有較為明顯的成本優(yōu)勢(shì)。甜菜渣廉價(jià)易得，制成的聚氨酯產(chǎn)品是生物質(zhì)基高分子聚合物，易于降解，是可再生資源。另外，本發(fā)明微波液化時(shí)間較短，合成聚氨酯泡沫時(shí)催化劑用量少。因此，可降低生產(chǎn)成本。
[0014]2)依照本發(fā)明方法合成的聚氨酯產(chǎn)物，其外觀(guān)整潔、壓縮強(qiáng)度高、密度小、導(dǎo)熱系數(shù)低、生物質(zhì)材料降解性能優(yōu)良。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該聚氨酯泡沫密度在50-120kg/m3可調(diào)，壓縮強(qiáng)度達(dá)到100-300kPa，導(dǎo)熱系數(shù)小于等于0.070w/ (m°C )。
【具體實(shí)施方式】
[0015]以下通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0016]實(shí)施例1
[0017]將90克碳酸乙烯酯、30克乙二醇以及5.4克濃度為98%硫酸加入反應(yīng)容器內(nèi)，攪拌均勻，加入20克20-80目甜菜渣，微波升溫至150°C，反應(yīng)50min，取出后立即用冷水冷卻。
[0018]取100克處理后的液化產(chǎn)物于紙杯中，同時(shí)加入0.05克的水、0.5克二月桂酸二丁基錫、0.48克三乙醇胺以及0.51克硅油，在1200r/min轉(zhuǎn)速下攪拌60s，再加入100克的MDI ( 二苯基甲烷二異氰酸酯)，在1200r/min轉(zhuǎn)速下攪拌30s后迅速倒入模具中，自然發(fā)泡6min,脫模,放置50°C下熟化4h。
[0019]制得的聚氨酯泡沫密度為55kg/m3，壓縮強(qiáng)度150.2kPa，導(dǎo)熱系數(shù)0.0550W/(m°C )。
[0020]實(shí)施例2
[0021]將100克碳酸乙烯酯、20克乙二醇以及5.4克濃度為98%硫酸加入反應(yīng)容器內(nèi)，攪拌均勻，加入20克20-80目甜菜渣，微波升溫至140°C，反應(yīng)60min，取出后立即用冷水冷卻。
[0022]取出100克上述液化產(chǎn)物，同時(shí)加入0.08克的水、0.52克二月桂酸二丁基錫、0.52克三乙醇胺以及0.48克硅油，在1200r/min轉(zhuǎn)速下攪拌60s，再加入100克的MDI，在1200r/min轉(zhuǎn)速下攪拌20s后迅速倒入模具中，自然發(fā)泡30s，脫模，放置50°C下熟化3h。
[0023]制得的聚氨酯泡沫密度為70kg/m3，壓縮強(qiáng)度200.20kPa,導(dǎo)熱系數(shù)0.0632W/(m°C )。
[0024]實(shí)施例3
[0025]將12克碳酸乙烯酯、108克乙二醇以及5.4克濃度為98%硫酸加入反應(yīng)容器內(nèi)，攪拌均勻，加入20克20-80目甜菜渣，微波升溫至140°C，反應(yīng)60min，取出后立即用冷水冷卻。
[0026]取出100克上述液化產(chǎn)物，同時(shí)加入0.06克的水、0.54克二月桂酸二丁基錫、0.48克三乙醇胺以及0.53克硅油，在1200r/min轉(zhuǎn)速下攪拌60s，再加入100克的MDI，在1200r/min轉(zhuǎn)速下攪拌60s后迅速倒入模具中，自然發(fā)泡5min,脫模,放置55°C下熟化3h。[0027]制得的聚氨酯硬質(zhì)泡沫密度為85kg/m3，壓縮強(qiáng)度255.23kPa，導(dǎo)熱系數(shù)0.0320W/(m°C )。
[0028]實(shí)施例4
[0029]將110克碳酸乙烯酯、10克乙二醇以及5.4克濃度為98%硫酸加入反應(yīng)容器內(nèi)，攪拌均勻，加入20克20-80目甜菜洛，微波升溫至150°C，反應(yīng)40min，取出后立即用冷水冷卻。
[0030]取出100克上述液化產(chǎn)物，同時(shí)加入0.1克的水、0.46克二月桂酸二丁基錫、0.52克三乙醇胺以及0.50克硅油，在1200r/min轉(zhuǎn)速下攪拌60s，再加入100克的MDI，在1200r/min轉(zhuǎn)速下攪拌70s后迅速倒入模具中，自然發(fā)泡30s，脫模，放置60°C下熟化2h。
[0031]制得的聚氨酯硬質(zhì)泡沫密度為115.70kg/m3，壓縮強(qiáng)度290.45kPa，導(dǎo)熱系數(shù)
0.0523W/ (m°C )。
[0032]以上實(shí)施方式僅用于說(shuō)明本發(fā)明，而并非對(duì)本發(fā)明的限制，有關(guān)【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變化和變型，因此所有等同的技術(shù)方案也屬于本發(fā)明的范疇，本發(fā)明的專(zhuān)利保護(hù)范圍應(yīng)由權(quán)利要求限定。
【權(quán)利要求】
1.一種利用植物多元醇合成聚氨酯泡沫材料的方法，其特征在于，以榨出甜菜汁剩余的甜菜渣為原料，按以下步驟進(jìn)行: 1)將甜菜渣粉碎篩分取20-80目； 2)將100~160重量份的乙二醇/碳酸乙烯酯按1/11-9/1的比例配制的液化溶劑加入反應(yīng)器，并加入液化催化劑，隨后加入20重量份步驟I)制備的粉碎的甜菜渣，微波加熱至130°C _150°C，反應(yīng)40-60min，反應(yīng)結(jié)束后立即用冷水冷卻，得到液化產(chǎn)物； 3)取100重量份步驟2)獲得的液化產(chǎn)物、0.05-0.15重量份的發(fā)泡劑、0.4-0.6重量份二月桂酸二丁基錫、0.4-0.6重量份三乙醇胺、0.45-0.8重量份硅油加入紙杯中，在1100-1300r/min轉(zhuǎn)速下攪拌50-70s，再加入100重量份二苯基甲烷二異氰酸酯，以1100-1300r/min轉(zhuǎn)速攪拌至混合物出現(xiàn)乳白色，倒入不銹鋼模具中，在室溫下發(fā)泡10-360S，待發(fā)泡結(jié)束放置50-60°C下熟化4_6h，制得聚氨酯硬質(zhì)泡沫材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟2)中液化催化劑為4.5-5.4重量份濃度為98%的濃硫酸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述步驟3)中發(fā)泡劑是水。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟: 將90重量份碳酸乙烯酯、30重量份乙二醇以及5.4重量份濃度為98%硫酸加入反應(yīng)容器內(nèi)，攪拌均勻，加入20重量份20-80目甜菜洛，微波升溫至150°C，反應(yīng)50min，取出后立即用冷水冷卻； 取100重量份處理后的液化產(chǎn)物于紙杯中，同時(shí)加入0.05重量份的水、0.5重量份二月桂酸二丁基錫、0.48重量份三乙醇胺以及0.51重量份硅油，在1200r/min轉(zhuǎn)速下攪拌60s，再加入100重量份的二苯基甲烷二異氰酸酯，在1200r/min轉(zhuǎn)速下攪拌30s后迅速倒入模具中，自然發(fā)泡6min，脫模，放置50°C下熟化4h。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟: 將100重量份碳酸乙烯酯、20重量份乙二醇以及5.4重量份濃度為98%硫酸加入反應(yīng)容器內(nèi)，攪拌均勻，加入20重量份20-80目甜菜渣，微波升溫至140°C，反應(yīng)60min，取出后立即用冷水冷卻； 取出100重量份上述液化產(chǎn)物，同時(shí)加入0.08重量份的水、0.52重量份二月桂酸二丁基錫、0.52重量份三乙醇胺以及0.48重量份硅油，在1200r/min轉(zhuǎn)速下攪拌60s，再加入100重量份的MDI，在1200r/min轉(zhuǎn)速下攪拌20s后迅速倒入模具中，自然發(fā)泡30s，脫模，放置50°C下熟化3h。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟: 將12重量份碳酸乙烯酯、108重量份乙二醇以及5.4重量份濃度為98%硫酸加入反應(yīng)容器內(nèi)，攪拌均勻，加入20重量份20-80目甜菜渣，微波升溫至140°C，反應(yīng)60min，取出后立即用冷水冷卻； 取出100重量份上述液化產(chǎn)物，同時(shí)加入0.06重量份的水、0.54重量份二月桂酸二丁基錫、0.48重量份三乙醇胺以及0.53重量份硅油，在1200r/min轉(zhuǎn)速下攪拌60s，再加入100重量份的MDI，在1200r/min轉(zhuǎn)速下攪拌60s后迅速倒入模具中，自然發(fā)泡5min，脫模，放置55°C下熟化3h。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟:將110重量份碳酸乙烯酯、10重量份乙二醇以及5.4重量份濃度為98%硫酸加入反應(yīng)容器內(nèi)，攪拌均勻，加入20重量份20-80目甜菜渣，微波升溫至150°C，反應(yīng)40min，取出后立即用冷水冷卻； 取出100重量份上述液化產(chǎn)物，同時(shí)加入0.1重量份的水、0.46重量份二月桂酸二丁基錫、0.52重量 份三乙醇胺以及0.50重量份硅油，在1200r/min轉(zhuǎn)速下攪拌60s，再加入100重量份的MDI，在1200r/min轉(zhuǎn)速下攪拌70s后迅速倒入模具中，自然發(fā)泡30s，脫模，放置60°C下熟化2h。
【文檔編號(hào)】C08J9/08GK103601866SQ201310627389
【公開(kāi)日】2014年2月26日 申請(qǐng)日期:2013年11月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月26日
【發(fā)明者】程艷玲, 于水波, 張恩祥, 華威, 趙有璽, 李若慧 申請(qǐng)人:北京聯(lián)合大學(xué)生物化學(xué)工程學(xué)院