[发明专利]含稻壳基多元醇的稻壳基聚氨酯胶黏剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及生物质基胶黏剂，特别涉及一种含稻壳基多元醇的稻壳基聚氨酯胶黏剂及其制备方法。

背景技术

随着石油、天然气等化石资源的不断消耗以及环境污染问题的进一步加剧，寻找一种环保、可再生的新能源已经成为科研工作者当前研究的主要任务。生物质的主要成分是纤维素、半纤维素和木质素，是一种唯一可再生的碳源，可转化成常规的固态、液态和气态燃料。多元醇是有机合成的主要原料之一，主要来源于化石资源的衍生物。生物质在一定条件下液化可以制备具有一定反应活性的生物质基多元醇，从而缓解了对化石资源的依赖，为生物质的进一步利用扩宽了道路。

我国是农业大国，是世界上最大的水稻种植国家，据资料统计，我国水稻年产近2亿吨，稻壳通常占水稻的20％，依此计算，稻壳约4000万吨。稻壳是水稻外面的一层壳，是生物质资源中的一种，将其液化制备稻壳基多元醇，然后将液化所得的稻壳基多元醇用于有机高分子的合成，从而为稻壳的综合利用提供了科学、合理的新途径。

聚氨酯胶黏剂是由多元醇和异氰酸酯在一定条件下反应制备分子链中含有氨酯基(-NHCOO-)和异氰酸酯基(-NCO)类的聚合物。由于聚氨酯胶黏剂的分子链中-NCO可以和多种含活泼氢的官能团发生反应，与被粘物之间形成界面化学键结合，对多种材料具有极强的粘附力。而且聚氨酯胶膜具有耐冲击、剥离强度高、耐超低温性、耐油和耐磨性等性能，因此，聚氨酯作为性能优异的胶黏剂在软包装、汽车、服装、制鞋和木材中得到了广泛的应用。

当前聚氨酯胶黏剂的主要原料多元醇来源于石油等化石原料，随着化石原料的耗竭，多元醇的价格不断上涨，导致聚氨酯胶黏剂的成本提高，而且所制备的聚氨酯胶黏剂不具有生物降解性。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提出一种含稻壳基多元醇的稻壳基聚氨酯胶黏剂及其制备方法,以具有可再生性的稻壳粉为原料制备多元醇，降低了聚氨酯胶黏剂的成本，而且所制备的聚氨酯胶黏剂具有生物降解性。

本发明的技术方案是：

一种稻壳基多元醇的制备方法，以浓硫酸为催化剂，在130-190℃下，将稻壳粉原料按照液固比(3-9):1加入到液化剂中反应30-150分钟，冷却后加入丙酮溶解，加入氢氧化钠调节pH到中性，减压蒸馏除去丙酮及水，得稻壳基多元醇。

在以上方案的基础上，所述的稻壳粉原料为真空干燥的粒径为60～80目的颗粒。

在以上方案的基础上，所述的液化剂为聚乙二醇与正辛醇按照质量比为(9-6):(1-4)混合的溶液。

在以上方案的基础上，所述的液化剂为聚乙二醇与正辛醇按照质量比为7:3混合的溶液；液固比为7:1；反应时间为120分钟；反应温度为150℃。

本发明的另一个目的在于公开，一种含有上述的含稻壳基多元醇的稻壳基聚氨酯胶黏剂，其特征在于，所述的稻壳基聚氨酯胶黏剂按照以下重量百分比混合而成：稻壳基多元醇5～15％，聚酯二醇30～50％，异氰酸酯15～25％，溶剂二氧六环15～25％，小分子扩链剂0.05～0.3％，二月桂酸二丁基锡0.05～0.3％，丙酮10～20％。

优选的，所述聚酯二醇为聚己二酸乙二醇酯1000、聚己二酸乙二醇酯2000、聚己二酸丁二醇酯1000或聚己二酸丁二醇酯2000。

优选的，所述异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、异氟尔酮二异氰酸酯，其异氰酸酯指数为1.1～1.6，所述异氰酸酯指数指的是NCO/OH摩尔比。

优选的，所述小分子扩链剂为三羟甲基丙烷或1,4-丁二醇和乙二胺任一种。

本发明的第三个目的在于公开一种含稻壳基多元醇的稻壳基聚氨酯胶黏剂的制备方法，所述制备方法的具体步骤为：

a.在105～110℃下将聚酯二醇真空脱水2～3小时；

b.将稻壳基多元醇溶解于二氧六环中，在超声震荡作用下溶解2～5min，加入步骤a体系中；

c.在步骤b体系中加入异氰酸酯，在催化剂二月桂酸二丁基锡作用下进行预聚反应，并加丙酮降低体系粘度，预聚反应温度为55～85℃，反应时间为2～4h；

d.在步骤c体系中加入小分子扩链剂进行扩链反应，所述扩链反应温度为55～85℃，反应时间为1～2h，制得稻壳基聚氨酯乳液。

本发明的有益效果是：

(1)本发明采用的原料为价廉、易得、可再生的稻壳，可以部分替代以石油为原料制备的多元醇，具有良好的环境效益和废弃物资源化利用效益，而且制备聚氨酯胶黏剂的工艺简单、操作方面、易于控制。