[发明专利]一种以油菜秸秆为原料的聚醚多元醇的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种以油菜秸秆为原料的聚醚多元醇的制备方法，属于高分子化学研究领域。

背景技术

聚醚多元醇是生产聚氨酯材料的最重要原料之一，其主要品种有三类：一种是以多元醇或有机胺为起始剂通过与氧化丙烯或氧化乙烯开环聚合而形成的聚合物，称为聚醚多元醇(简称为PPG)；另一种改性接枝聚醚多元醇，是以PPG为基础，然后用乙烯基单体在多元醇中经本体聚合反应而制得，称为聚合物多元醇(简称为POP)，常与PPG配合使用；第三种是由四氢呋喃开环聚合的多元醇，该多元醇一般由环氧丙烷、环氧乙烷、丙二醇、丙三醇、蔗糖和山梨糖醇之类作为起始物。以上三种聚醚多元醇均系石油化工的下游产品。

众所周知，石化资源是不可再生资源，其数量日渐枯竭且价格居高不下，这不仅极大限制聚氨酯材料的健康发展，还因难以在自然界降解而不可避免带来的环境污染问题。

随着社会发展和科技进步、以及人们环境保护意识的增强，一些研究工作者开始积极探索以生物质资源为原料制备聚醚多元醇的研究。

目前已有一些采用如大豆油、菜籽油等植物油为基础原料合成聚醚多元醇的研究报道[修玉英, 卢彬, 罗钟瑜，大豆油多元醇的制备及其在聚氨酯硬泡中的应用，应用化工, 2008, 37(4): 416-418；文春俊，利用菜籽油制备的生物基多元醇工艺及在聚氨酯泡沫中的应用，南京理工大学硕士学位论文, 2011]，能够在一定程度上缓解能源危机问题。

众所周知，油菜秸秆系最常见的农林废弃物之一。通常情况下，大部分油菜秸秆被就地直接焚烧，在燃烧过程中生成大量烟雾而形成雾霾，不仅严重污染环境，还在全国多地引发多起车祸。另外，还有少部分油菜秸秆被用来制备生物柴油，但其产生的附加值极低，必须国家给予专项补助资金扶持。由此可见，现有的油菜秸秆回收再利用技术附加值低，造成了资源的大量浪费。

从分子组成来看，油菜秸秆的主要化学成分是纤维素（含量25%~30%）、半纤维素（含量15%~20%）和木质素（含量20%~30%），三者共同特点是分子结构中富含羟基，而羟基则是聚醚多元醇制备所需的基础活性基团。

由于上述以大豆油、菜籽油等植物油为基础原料合成聚醚多元醇的方法存在操作复杂、需要对原料进行改性、副反应多等技术问题，本发明正是为了解决该技术问题而提出的一种以油菜秸秆为原料的聚醚多元醇的制备方法，目前尚未见到有关利用油菜秸秆制备生物质聚醚多元醇的研究报道。因而迫切需要发展以油菜秸秆为原料的聚醚多元醇的制备方法。

发明内容

本发明目的是提供一种以油菜秸秆为原料的聚醚多元醇的制备方法，该制备方法由于以油菜秸秆为原料，因此具有工艺简单、无需对原料进行改性、操作安全、绿色环保、成本低廉等优点。进一步，由于以油菜秸秆为原料，从而解决油菜秸秆焚烧带来的严重环境污染问题，同时也克服了油菜秸秆回收再利用产品附加值低的技术难题，进而提供一种将废弃油菜秸秆变废为宝，制备成高附加值的聚醚多元醇。

本发明的技术原理

油菜秸秆是一种宝贵的生物资源。从分子组成来看，油菜秸秆的主要化学成分是纤维素（含量25%~30%）、半纤维素（含量15%~20%）和木质素（含量20%~30%），三者共同特点是分子结构中富含羟基。理论上预示，其经液化活化处理后可在其分子结构上引入高活性反应基团，进而制备出生物质聚醚多元醇。

本发明的技术方案

    一种以油菜秸秆为原料的聚醚多元醇的制备方法，具体包括如下步骤：

（1）、将油菜秸秆粉碎至30~120目，并于温度100~120℃下烘烤1~3 h，得秸秆粉；

（2）、按照100:1~5的质量比，将液化剂和催化剂依次加入到容器中，边搅拌边升温至100~150℃，得到混合液；

所述的液化剂为丙三醇、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、乙二醇和分子量200~1000 g/mol的聚乙二醇中的一种或两种以上的混合物，优选分子量为丙三醇和分子量400 g/mol的聚乙二醇按质量比3:1~9组成的混合物；

所述的催化剂为硫酸、盐酸、磷酸或草酸，优选硫酸；

（3）、按照液化剂和秸秆粉质量比为4~8:1，将步骤（1）所得秸秆粉加入到步骤（2）所得混合液中，继续升温至120~170℃反应60~180 min，再自然降至室温，得到反应液；

秸秆粉的用量，按质量比计算，秸秆粉：步骤（2）所得混合液中的液化剂为1:4-8；