[发明专利]一种生物质基聚氨酯泡沫材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于化工技术领域，特别涉及一种利用不同种类木质素改进生物质基聚氨酯泡沫材料的方法，具体来说是一种生物质基聚氨酯泡沫材料的制备方法。

背景技术

聚氨酯材料因其良好的物理和化学性能，被广泛应用于汽车、家具、建筑和包装等领域。聚氨酯自工业化以来发展非常迅速，目前年产量已超过1000万吨。然而，传统的聚氨酯材料很难降解，大量的聚氨酯废弃后形成“白色污染”，对环境造成巨大的压力，而且制造聚氨酯的主要原料——聚醚或聚酯多元醇，主要来自石化原料，随着石油资源的短缺和石油价格的居高不下，严重制约了聚氨酯材料的发展。因此，在聚氨酯材料的生产中应重视聚氨酯再生技术，绿色技术和循环利用技术。聚氨酯原料再生技术是指利用植物提取生物质多元醇原料，这样不仅可以有效地利用农业资源，同时也能达到降低成本的目的。

凡是可以提供羟基的物质都可以用来改变聚氨酯的结构和特性，采用可降解的物质制备的聚氨酯材料是可以降解的。天然纤维素分子链上存在大量高反应活性的羟基，具有多种化学反应性能，对其进行改性可以制得能满足各种不同生产生活需要的生物降解塑料。生物质资源经液化处理后可以变成具有高反应活性的液体物质，该物质含有大量的羟基，在聚氨酯领域有很大的应用潜力。

Seunghwan Lee等人(Seunghwan Lee，2000，77：2901-2907)利用聚乙二醇-400和甘油的混合体系液化玉米麸，利用这种液化产物可以成功的制备出聚氨酯泡沫材料，液化产物的羟值和粘度适合制备泡沫，合成产物的力学特性与市售聚氨酯泡沫具有可比性。戈进杰等人(戈进杰，1999，38(4)：418-427)以树皮为原料合成了环保型聚氨酯硬泡保温隔热材料，发现溶解于聚醚多元醇的树皮不但使合成的聚氨酯材料具有了生物降解性，而且能够改善合成材料的部分主要性能。但是，以单纯的生物质液化产物为主要原料合成的聚氨酯泡沫的颜色呈现纯黑色，泡孔粗大且不均匀，泡沫较脆，抗压性相对较差，不能够用于生活和生产中。

木质素是存在于植物纤维中的一种芳香族高分子化合物，其含量可占植物纤维总量的50％，其组成与性质比较复杂，并具有极强的活性，在土壤中能够转化成腐殖质。另外，它含有一定量的甲氧基，并有某些特性反应。随着人类对环境污染和资源危机等问题的认识不断深入，天然高分子多具有的可再生、可降解等性质日益受到重视。废弃物的资源化与可再生资源的利用是当代经济与社会发展的重大课题，也是对当代科学技术提出的新要求。在自然界中，木质素的储量仅次于纤维素，且每年都以500亿吨的速度再生。制浆造纸工业每年要从植物中分离出大约1.4亿吨纤维素，同时得到5000万吨左右的木质素副产品，但是迄今为止，超过95％的木质素仍以“黑液”直接排入江河或浓缩后烧掉，很少得到有效利用。化石资源的日益枯竭、木质素的丰富储量、木质素科学的飞速发展决定木质素的经济效益的可持续发展性。木质素成本低，木质素及其衍生物具有多种功能性，可以作为分散剂、吸附剂/解吸剂、石油回助剂、乳化沥青剂等使用。Kim JW等人研究了煤与木质素的共液化，得到与煤单独液化相比，煤与木质素共液化得到的液化产物产品质量得到改善，液相产物中低分子量的戊烷可溶物有了增加。

本发明利用生物质与工业粗木质素按比例混合物液化，并联系造纸黑液的利用，得到有价值的产品。本项技术可以减少聚氨酯生产过程中石油产品的使用，缓解石油资源供给的压力，更重要的是，可以显著的改善单纯生物质基聚氨酯泡沫的各项性能，使其能够与现有的石油基聚氨酯泡沫相媲美，能够扩大生物质基聚氨酯泡沫的使用范围，具有非常好的实用价值、市场价值与环保价值。

发明内容

本发明的目的是提供一种由生物质原料和工业粗木质素为主要原料，以从造纸黑液中提取出的木质素磺酸盐为合成助剂改善聚氨酯泡沫材料性能的工艺方法。