[发明专利]一种废弃油脂基多元醇的合成方法及其应用

说明书

本发明提供一种废弃生物油合成环境友好，可再生的生物油基多元醇的方法，首先采用多孔碳基固体酸催化废弃生物油脂与甲醇甲酯化，得到甘油和脂肪酸甲酯，然后，将脂肪酸甲酯进行聚合，形成聚脂肪酸甲酯网络，氧化钡固体碱催化甘油聚合，形成聚甘油，控制合适甘油聚合度，最后，继续在氧化钡固体碱催化下加入聚脂肪酸甲酯进行酯交换，将聚脂肪链引入到聚甘油分子，控制合适交换度，制备废弃生物油脂基多元醇。本发明的优点：(1)以废弃油脂为原料，降低了原料成本，避免废弃油脂的污染问题；(2)所得多元醇的生物降解性好，可自降解；(3)反应过程基本没有工业三废排放；(4)所得生物基多元醇分子结构和羟值均可调；(5)用途广泛。

技术领域

本发明涉及有机化学合成技术领域，特别是一种废弃油脂基多元醇的合成方法及其作为传统石油基聚醚多元醇或者聚酯多元醇的绿色替代者的应用。

背景技术

聚氨酯材料性能优异，用途广泛，制品种类繁多，是世界第6大合成材料。近年来，我国逐渐成为世界上聚氨酯发展最快的市场中心，研究开发、生产、应用等各方面均取得较快发展。传统聚氨酯用多元醇一般为高官能度、高羟值(低分子量)的聚氧化烯烃类多元醇，即“聚醚多元醇”。聚醚多元醇通常是由高官能度的小分子醇类或胺类起始剂，在催化剂作用下，与环氧丙烷(PO)、环氧乙烷(EO)等开环聚合制备，合成原料大都来源于石油，2012年我国的石油的净进口量高达2.84亿吨，对外石油依存度不断提高,使得石油供应安全成为不容回避的问题。另外，石油基聚氨酯硬泡产品在自然状态下较难降解，成为白色污染来源。因此，寻找绿色可再生的多元醇材料便成为目前多元醇行业发展的一个重要方向。生物油的甘油三脂肪酸酯结构具有较好的疏水性，制备的聚氨酯材料具有良好的物化性能，尤其在耐水解性和热稳定性方面。国外在植物油多元醇开发上取得了较大成功。美国Urethane Soy Systems公司开发的大豆油多元醇应用范围几乎与石油基多元醇相同，年生产能力可达20万t，可用于模塑卡车扶手等软质及高回弹部件，并广泛应用于屋顶、外墙及建筑硬泡领域。巴斯夫公司开发了含31％蓖麻油的植物油多元醇Lupranol Balance 50可用于生产褥垫和家具用软泡。拜耳公司用小分子醇和植物油进行反应，制备了不同官能度、不同羟值的植物油多元醇产品，在冰箱和硬泡保温墙体领域已大规模使用。马来西亚Maskimi Polyol公司利用本土棕榈油开发了多种植物油多元醇，已成功应用于聚氨酯硬泡领域。我国植物油多元醇技术起步较晚，2000年后才开始探索植物油多元醇相关产品和技术，还处于不成熟的阶段。2011年我国食用油总消费量达到2765万吨，其中自给率只有38.1％，粮油安全已成为我国目前需要关注的问题，因此，将食用油直接用于大规模工业生产不太现实。另一方面，大量食用油消费产生的餐饮废油一直是令人头疼的问题。餐饮废油污染严重，含油废水经常导致排污管网堵塞，给环卫工作带来难度；废油脂若直接流向江河会恶化水体，对环境生态极为不利。因此，有效利用这些废弃油脂就显得尤为重要。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述现有技术的不足而提供一种废弃油脂基多元醇的合成方法。上述一种环境友好的，可再生的生物基多元醇的绿色合成方法，该方法以废弃油脂为原料，实现了变废为宝，所得多元醇产品生物降解性好，制备过程采用非均相催化，工业三废排放小，产品结构和羟值可调，应用范围广，环境的影响水平低。

为了实现上述目的，本发明所设计的一种废弃油脂基多元醇的合成方法，其采用多孔碳基固体酸催化废弃生物油脂与甲醇甲酯化，得到甘油和脂肪酸甲酯，然后，将脂肪酸甲酯进行聚合，形成聚脂肪酸甲酯网络，氧化钡固体碱催化甘油聚合，形成聚甘油，控制合适甘油聚合度，最后，继续在氧化钡固体碱催化下加入聚脂肪酸甲酯进行酯交换，将聚脂肪链引入到聚甘油分子，控制合适交换度，制备废弃生物油脂基多元醇。上述合成方法的具体操作步骤如下：

步骤一，废弃油脂的预处理过程；

首选，将废弃油脂加热到60℃后，进行砂芯过滤，除去其中的泥土、食物残渣、洗涤剂杂质，接着，采用减压110℃蒸馏的方式，除去油脂中的水分，最后，加入酸性白土进行吸附脱色，即得处理后的废弃油脂；