[发明专利]一种利用小桐子油制备的聚氨酯泡沫塑料

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种利用小桐子油制备的聚氨酯泡沫塑料，属有机合成材料领域。

背景技术

随着聚氨酯泡沫塑料应用领域的扩大，以及世界经济的快速发展，全球对聚氨酯泡沫塑料的需求量在迅速增长。聚氨酯泡沫塑料主要原料是异氰酸酯、多元醇、发泡剂、泡沫稳定剂、催化剂、阻燃剂。多元醇主要是用石油聚醚多元醇为原料，而石油资源为不可再生资源，随着工业的发展石油资源日趋紧张，石油聚醚多元醇的价格也在不断的增长。同时，近年来人们的环境保护意识在不断增强，对以可再生的天然资源为原料制备的聚氨酯泡沫塑料已成为各国研究开发的热点。

目前，国内外制备生物基多元醇的工艺，通常是采用先醇解后加成的工艺，或是采用通过水解、皂化、加氢、环氧化以及胺化工艺。前一种工艺虽简单，但制备出的产品有效官能度太低，不能满足聚氨酯泡沫的应用性能的要求；后一种工艺太繁琐，原料利用率不高。此外，公开的专利文献都是采用大豆油、菜籽油、棉籽油等可食用油脂，我国是资源相当匮乏的国家，不鼓励与民争食。

小桐子为大戟科麻疯树属植物，在我国资源丰富，耐干旱贫瘠，能生长在除变性土以外的一切土质中，且生长快速。小桐子的最高含油量为60％，超过油菜籽和大豆等常见的油料作物。小桐子油与菜籽油、大豆油、棉籽油等的脂肪酸组成相似，并且小桐子油的脂肪酸组成简单且高度集中，主要集中在C_16:0、C_18:0、C_18:1、C_18:2，这4种脂肪酸的含量占总脂肪酸含量的96％以上，且不饱和脂肪酸C_18:1、C_18:2的含量很高，占到脂肪酸总含量的74％～80％。小桐子油不具有食用价值，我们选用小桐子油可以避免与民争食，同时它是可再生的资源，栽种简单，便于推广。

采用小桐子油为原料制备的聚氨酯泡沫塑料，国内外目前尚无报道。

发明内容

本发明是针对以上所述问题，同时结合我国的实际情况，选用小桐子油为原料，采用环氧化、开环、醇解等工艺，制备出生物基多元醇，替代部分石油聚醚多元醇，制备聚氨酯泡沫塑料。此种多元醇制备的聚氨酯泡沫塑料可应用于冰箱、冷柜、管道保温、板材、垫材、建筑、太阳能、室内装潢等领域。

本发明采用以下技术方案：

1)将小桐子油在催化剂存在下加入环氧化剂进行环氧化反应，生成环氧小桐子油；

2)将生成的环氧小桐子油与含活泼氢的开环剂发生环氧键开环反应，生成混合羟基脂肪酸甘油脂；

3)加入醇解剂醇或醇胺升温进行醇解反应，生成混合羟基脂肪酸酯，即生物基多元醇；

4)将所生成的生物基多元醇在催化剂存在下与氧化烯烃进行加成反应，生成较高分子量的生物基多元醇；

5)以上述生物基多元醇、聚醚(酯)多元醇为基础原料，辅以催化剂、泡沫稳定剂、水配制成组合料；

6)将组合料与发泡剂混合均匀，再和异氰酸酯反应进行发泡，即可制备出聚氨酯泡沫塑料。

采用本发明具有以下几个优点：

1、所使用的原料为可再生能源，且原料来源丰富，同时不具有食用价值，不与民争食；

2、采用小桐子油制备生物基多元醇替代石油聚醚的替代率高，性能与石油聚醚多元醇相当；

3、生物基聚氨酯泡沫的生物降解性能较好；

4、采用小桐子油制备的生物基多元醇制备的聚氨酯泡沫塑料应用范围相当广泛。

本发明的化学反应原理如下：

1、环氧化反应：

有机酸以甲酸为例。

2、开环反应

这里R’-H，指开环剂。如权利要求所述的醇、醇胺

3、醇解反应(以加入丙三醇进行醇解为例)：

这里，R”OH指丙三醇。

上述环氧化反应中，温度控制在30～70℃之间，反应时间2.5～12小时。

上述环氧化反应中，采用过氧有机酸作为环氧化剂，采用硫酸或磷酸为催化剂，环氧化反应的进行可采用如下两种方法：

第一种方法是直接加入过氧有机酸与小桐子油进行反应，生成环氧小桐子油；

第二种方法是先通过双氧水与有机酸反应，制备出过氧有机酸，再与小桐子油进行环氧化反应，生成环氧小桐子油。