[发明专利]一种聚氨酯泡沫塑料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于材料技术领域，具体涉及一种聚氨酯泡沫塑料及其制备方法。

背景技术

近一个世纪以来，随着全世界范围内工业化的迅速发展，人类的生产、生活日益改善，在工业化的进程中，石油，这种不可再生资源，是人类生产和生活最重要的化工原料，可谓功不可没。但是由于在使用过程中以及最终废弃物大量CO₂的排放，导致了全球变暖、沙尘暴、干旱、洪涝灾害等一系列的问题，直接威胁到了人类的生存，因此开发环境友好材料和使用可再生资源，保护地球这颗人类赖以生存的星球就成为全世界所有国家和民族的共同责任和义务。

2，3-丁二醇是一种无色无味的化学液体，可由可再生的生物质资源为原料通过克雷伯氏菌发酵等生物转化技术生产，摆脱了对石油的过分依赖，有利于减少CO₂排放以及地球环境的保护，已经引起越来越广泛的关注和使用，例如利用其较高的沸点和低的凝固点，可用来制备丁二烯和用作防冻剂。但是当它用作聚合单体，虽然同它的同分异构体1，4-丁二醇一样，具有两个羟基，但这两个羟基均为仲羟基，反应活性很低，在缩聚反应过程中，很难与二元酸反应得到较高分子量、具有实用价值的酯化产品。U.S.Pat.No.4600768中指出对于二羧酸与2，3-丁二醇制备的产品还没有报导过，主要是由于缺乏一种合适的制备方法。U.S.Pat.No.2502686利用苯二甲酸和2，3-丁二醇制备了一种低分子量(1000～3000)的聚酯，这种低分子量使得它们不能被用来制备成型部件，例如薄膜和薄片。U.S.Pat.No.3714126将2，3-丁二醇作为PET的改性剂，但是最多只加到了8％。

聚氨酯泡沫塑料由于其较高的机械强度、比强度、优良的绝热和隔音性能，具有非常广泛的应用领域，如各种绝热保温以及夹心支持的材料等。合成这种塑料一个主要原料是多元醇化合物，分子中含有两个或两个以上的羟基，较为常用的是分子量为数百至数千含有羟基的脂肪族聚醚或聚酯多元醇。其中的聚酯多元醇，通常由二元酸与过量的多元醇反应而成，最常用的多元醇包括乙二醇、1，4-丁二醇、一缩二乙二醇等(赵德仁，张慰盛，高聚物合成工艺学，化学工业出版社，1997，P150。)。而以2，3-丁二醇作为多元醇的主要成分合成聚氨酯泡沫塑料目前为止还未见报导。

发明内容

本发明的目的是提供一种聚氨酯泡沫塑料，该塑料具有较好的耐化学性、耐温性，以及高的机械强度、比强度和优良的绝热隔音性能，具有很广泛的应用范围，如绝热保温与夹心支持材料，以及防震缓冲的部件等。

本发明的另一个目的是提供一种上述聚氨酯泡沫塑料的制备方法，该方法选用高效的聚酯催化剂，有效的利用2，3-丁二醇制备了可用于生产聚氨酯泡沫塑料的聚酯多元醇。

本发明的技术方案如下：

本发明提供了一种聚氨酯泡沫塑料，该塑料具有如下的重复结构单元：

其中：R选自

R′具有如下的重复结构单元：

R₁选自

R₂选自

n＝1～1000，m＝1～100，o＝2～11，p＝2～13；

所述的R₁与R₂可相同也可不同。

本发明还提供了一种上述聚氨酯泡沫塑料的制备方法，该方法包括以下步骤：

将单体a、单体b、2，3-丁二醇及第一催化剂按照一定比例加入到装有搅拌装置和冷凝装置的烧瓶中，抽真空、充氮气除去反应装置中的氧气，保证酯交换和/或酯化反应在氮气条件下进行，加热至反应混合物完全熔化/溶解成均相体系后，控制反应温度为170～230℃，在搅拌、冷凝条件下进行反应，直至酯交换及酯化反应的副产物达到理论计算量的92％以上(理论计算量为单体a的摩尔量的两倍)；

加入第二催化剂，在240～280℃下抽真空至小于500Pa，搅拌0.5～6h，停止反应，得到聚酯多元醇；

将得到的聚酯多元醇、异氰酸酯、第三催化剂、发泡剂、泡沫稳定剂以及开孔剂按照一定的比例加入混合器，在10～20s内高速搅拌混合均匀，立即倒入80℃模具内经过12h发泡成型，即得产品聚氨酯泡沫塑料；