[发明专利]一种淀粉基聚氨酯硬泡保温材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子和天然高分子材料领域，涉及一种由淀粉液化产物制备聚氨酯硬质泡沫材料的方法。

背景技术

随着石油资源的日益枯竭，各种源自于石油的高分子单体的供应受到越来越大的限制，作为聚氨酯工业的主要原料聚醚多元醇的价格连年暴涨，严重影响了聚氨酯行业的健康发展。据统计，目前聚氨酯的年产量已经超过1000万吨，然而，随着大量的石油基的聚氨酯材料的大量使用，给环境照成了严重的污染，带来空前的压力，面对这种能源核原料的紧张局面，以及“白色污染”日益加剧的环境问题，人们纷纷把目光投向了生物质这种天然的高分子材料的高效率利用上来。这样不仅可以有效的利用可再生资源，缓解环境压力，同时也能够达到降低成本的目的。可谓一举多得。

淀粉是天然高分子材料之一，分子中α—D—葡萄糖单体通过α—D—1,4糖苷键链接而成链状分子，其平均聚合度DB为930，平均分子质量为2400g/mol,平均链长25（以AGU个数为单位），含有大量高反应活性的羟基。通过催化液化反应适度降解后，得到产物中含有丰富的羟基基团，羟值260—500mgKOH/g，可以替代石油基聚醚作为原料与异氰酸酯反应合成聚氨酯泡沫材料，并且这种聚氨酯材料可生物降解。

聚氨酯(PU，polyurethane)，是一种高分子材料，因其具有优异的力学强度、高弹性、耐磨性、润滑性、耐疲劳性、生物相容性等特殊性能近年来备受材料领域里人们的持续关注。1936年，奥托·拜耳(OttoBayer)首次合成以来，广泛的应用于国民经济的各个领域，在交通运输、冶金、建筑、轻工及复合材料等领域发挥着重要作用。

目前，聚氨酯材料生产多以石油化工产品为原料，由于石油原料这种不可再生资源的日渐枯竭，价格持续上涨，生物质原料作为替代原料日益受到人们的关注，可以在不影响粮食安全的前提下，为工业生产提供充足的原料基础和保障。生物质聚醚多元醇的制备已经有了Cargill公司不同天然油、陶氏公司使用大豆、巴斯夫公司使用蓖麻油等为原料生产的，并用于软泡聚氨酯的生产。

发明内容

为了解决已有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种以淀粉为原料，通过催化液化方法制液化产物聚醚多元醇，继而和异氰酸酯反应聚合，制备性能可与现有石油基聚醚相互媲美的聚氨酯泡沫保温材料的方法。

本发明是采用如下的技术方案实现的。一种淀粉基聚氨酯硬泡沫保温材料的制备方法，包括以下步骤和条件：

（1）按照液化溶剂：液化催化剂：淀粉的重量份数比为600份：10-20份：50-10份，把液化溶剂、液化催化剂加入反应器中，开始加热并搅拌，反应温度升至150^oC—160^oC，加入淀粉，反应时间为50min-90min，液化反应结束后，冷却至室温取出，离心除去液化催化剂，得到淀粉液化产物；

所述液化溶剂是丙三醇和聚乙二醇200按照重量份比为1份：1-10份的比例混和的溶剂；

所述液化催化剂为甲磺酸、碳磺酸和焦油树脂磺酸中的一种；

（2）按照淀粉液化产物：混合多元醇：发泡剂：发泡催化剂：表面活性剂：抗氧剂：异氰酸酯的重量份比为80-90份：0-100份：1-3份：0.3-0.8份：7-11份：15-20份：150-200份，把淀粉液化产物、混合多元醇、发泡剂、发泡催化剂、表面活性剂和抗氧剂加入到反应器并混合均匀后，在温度为10-50^oC条件下，加入异氰酸酯，以7000-9000r/min速度搅拌10—50s后倒入模具中反应发泡，之后在室温放置24h—72h，使其充分熟化成型、脱模，得到淀粉基聚氨酯硬泡沫保温材料；

所述混合多元醇为N210聚醚多元醇、330N聚醚多元醇、4110聚醚多元醇和二乙二醇丁醚卡必醇中的两种或多种；

发泡剂为水；

发泡催化剂由胺类催化剂和金属类催化剂按照质量为1:0.5-5的比例组合而成，所述胺类催化剂选自N,N—二甲基环己胺、三乙醇胺、三乙胺和双(二甲氨基乙基)醚的一种，金属类催化剂选自辛酸亚锡、醋酸钾和二月桂酸二丁基锡中的一种；

表面活性剂选自甲基硅油、吐温—80、L580和吐温—60中的一种或者两种；

抗氧剂选自受阻酚1135、亚磷酸类3032和亚磷酸类3010中的一种；

异氰酸酯选自多亚甲基多苯基异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯或4,4`-二苯基甲烷二异氰酸酯，优先选择4,4`-二苯基甲烷二异氰酸酯。