[发明专利]聚乳酸基可降解聚氨酯泡沫的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于聚乳酸基可降解聚氨酯泡沫的制备方法。

背景技术

在高分子材料中，聚氨酯（PU）材料以性能优越而得到广泛应用，其产量和用途与日剧增。其中，尤以聚氨酯泡沫塑料的发展最快、产量最大、用途最广。随着聚氨酯泡沫材料产量与消耗量的增加，聚氨酯泡沫材料的边废料也相应增加，由此带来的环境污染问题从而变得突出。聚氨酯泡沫材料的边废料来源主要有两个方面：一是生产与制备聚氨酯泡沫过程中产生的废品与边皮料，另外一个是使用后报废的各种聚氨酯泡沫塑料。一般软质泡沫塑料密度为20-30 kg/m³，硬质泡沫塑料密度为30-40 kg/m³，可见泡沫废料的占地面积大；另外，聚氨酯泡沫废料都是立体交联结构的聚合物固体，不能像橡胶废料一样回收处理。因此，对于环保型可降解聚氨酯泡沫材料的需求日益迫切。许多科学家致力于新型可降解聚氨酯泡沫材料开发的研究。其中，较为成功的是将可生物降解的聚乳酸（PLA）引入聚氨酯体系，制备可降解聚氨酯材料，如US 6784273、US 5147897、EP 2067804、CN 101885826 A、CN 101519527A及CN 102174179 A等。但由于PLA自身的脆性及难加工性等特点，PLA在聚氨酯发泡方面的应用尚是难题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是目前聚氨酯材料不能降解且聚乳酸性质较脆在聚氨酯发泡工艺上难以应用，提供一种新的聚乳酸基可降解聚氨酯泡沫的制备方法。该方法得到的聚氨酯泡沫不仅具有生物降解性而且热性能也得到了提高。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：聚乳酸基可降解聚氨酯泡沫的制备方法，包括以下步骤：

a) 环氧丙烷聚醚三元醇和丙交酯在真空条件和催化剂存在下反应生成环氧丙烷聚醚聚乳酸嵌段共聚物；

b) 在以选自含锡化合物或胺中的至少一种为催化剂，在水、泡沫稳定剂存在下，使步骤a)制得的环氧丙烷聚醚聚乳酸嵌段共聚物和异氰酸酯反应，或者使环氧丙烷聚醚三元醇、步骤a)制得的环氧丙烷聚醚聚乳酸嵌段共聚物和异氰酸酯反应，得到所述的聚乳酸基可降解聚氨酯泡沫。

上述技术方案中，步骤a)所述反应的反应温度优选为100～200 ℃；反应时间为36～72h。

上述技术方案中，步骤a)所述的催化剂优选自辛酸亚锡、二水合氯化亚锡、氯化亚锡或氧化亚锡中的一种。

上述技术方案中，步骤a)所述的催化剂的用量优选为反应物总重的0.09～0.15wt%。

上述技术方案中，步骤a)所述环氧丙烷聚醚三元醇与丙交酯的摩尔比优选为10:1～0.5:1。

上述技术方案中，步骤b)中环氧丙烷聚醚聚乳酸嵌段共聚物与环氧丙烷聚醚三元醇的质量比优选为1:1~1:10。

上述技术方案中，步骤b)中所述含锡化合物优选自辛酸亚锡或二月桂酸二丁基锡中的至少一种。

上述技术方案中，步骤b)中所述含锡化合物的用量优选为反应混合物总重量的0.05～0.5%。

上述技术方案中，所述丙交酯优选为左旋丙交酯和外消旋丙交酯中的至少一种。

上述技术方案中，步骤b)中所述的异氰酸酯优选自甲苯二异氰酸酯、二苯甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯及多亚甲基苯基异氰酸酯中的至少一种。其用量优选为理论值的1～3倍。

上述技术方案中，所述步骤b)制备该材料采用的胺优选自三乙烯二胺-缩丙二醇、三乙烯二胺、三乙醇胺及三乙胺中的至少一种；其用量优选为总重量的0.01～2%。

上述技术方案中，步骤b)所述的泡沫稳定剂选自本领域常用的那些，例如优选自硅油B8110、B8002、L5309、8325、L530及B4900中的至少一种；其用量优选为总重量的0.01～2%。

上述技术方案中，上述技术方案中所述环氧丙烷聚醚三元醇的数均分子量优选为500～5000。

本发明采用共聚改性的方法在聚乳酸链上引入柔性的分子链，使得聚乳酸大分子链的规整度下降，提高聚乳酸的韧性，得到具有不同降解性能的聚氨酯泡沫，拓宽了聚乳酸材料的可降解性能的应用范围。采用本发明的方法制备得到的聚氨酯泡沫，其玻璃化转变温度-31.8～-39.5℃，在80℃、10 wt/vol%的NaOH水溶液中降解25～50 h网络结构瓦解，失重率达到11.7～20 wt%，取得了较好的技术效果。

下面通过实施例对本发明作进一步的阐述。

具体实施方式

【实施例1】