[发明专利]一种纤维素基聚氨酯硬泡制备方法

说明书

本发明公开了一种纤维素基聚氨酯硬泡制备方法，具体涉及新材料技术领域，本发明制备的所述的纤维素基聚氨酯硬泡的原料中含有纤维素基聚醚多元醇。本发明的纤维素基聚氨酯硬泡，采用纤维素基聚醚多元醇原料，可降低聚氨酯硬泡成本，提高聚氨酯硬泡品质，并实现了木质纤维素的高效利用，在聚氨酯硬泡领域中有良好的应用前景，符合绿色化学的理念。

技术领域

本发明属新材料技术领域，具体涉及一种纤维素基聚氨酯硬泡制备方法。

背景技术

聚氨酯硬质泡沫由硬泡聚醚多元醇(硬泡组合聚醚，又称白料)，与多亚甲基多苯基多异氰酸酯(PAPI)或二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)(又称黑料)反应制得。按组合聚醚种类分为氟体系硬泡聚醚多元醇、环戊烷体系硬泡聚醚多元醇、全水体系硬泡聚醚多元醇。按照使用领域分为仿木聚醚、家电聚醚、管道聚醚、板材聚醚等。其中仿木聚醚主要用于仿木材产品，家电聚醚主要用于冰箱、冷柜等家用电器保温，管道聚醚主要用于石油、供热管道的保温，板材聚醚主要用于制备冷库外墙保温板产品。

聚醚多元醇(PPG)是聚氨酯泡沫的主要原料之一，由起始剂(具有活泼氢基团的化合物)与环氧化合物(环氧乙烷、环氧丙烷)经过加成聚合反应制得。通过加入活泼氢基团数目不同的起始剂得到聚醚多元醇的官能度有很大不同，在聚氨酯制品的实际应用中，通常会加入几种不同官能度的聚醚多元醇混合使用。

张猛等以羟甲基松香和丙三醇(羟甲基松香质量占40～100％)为起始化合物，以KOH为催化剂，与环氧丙烷和环氧乙烷进行嵌段缩聚反应，对反应产物进行提纯得到颜色由棕色到黄色的不同羟甲基松香含量和不同环氧链节的新型松香聚醚多元醇，对性能进行了测试，能够满足制备硬质聚氨酯泡沫塑料的粘度和羟值要求，并以多元醇、异氰酸酯，发泡剂(水、HCFC-141b)、表面活性剂、催化剂及其它助剂等为原料，采用一步法制备具有良好性能的新型松香硬质聚氨酯泡沫塑料。

纤维素是地球上丰富的自然资源，以生物基聚醚代替或部分代替不可再生的石油基聚醚发泡，在引领聚氨酯工业向绿色、环保、可持续发展方向上，具有重大意义。尚未见使用以纤维素为原料制备聚醚多元醇并用于聚氨酯制备的报道。

发明内容

发明目的：针对现有技术中存在的不足，本发明的目的是提供一种纤维素基聚氨酯硬泡的制备方法，以木质纤维素制备纤维素基聚醚多元醇进而制备聚氨酯硬质泡沫，以期实现木质纤维素的综合利用，降低聚氨酯对石油消耗品的依赖。

技术方案：为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

一种纤维素基聚氨酯硬泡制备方法，以包含有聚醚多元醇、催化剂、泡沫稳定剂、发泡剂的混合物为白料，以多亚甲基多苯基多异氰酸酯(PAPI)或二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)为黑料，将黑料与白料混合，搅拌反应直至泡沫熟化；其中，在聚醚多元醇中含有纤维素基聚醚多元醇，所述的纤维素基聚醚多元醇，以木质纤维素和甘油为复合起始剂，在溶剂、碱金属催化剂作用下，与环氧丙烷进行嵌段或无规共聚而制得。

纤维素是由葡萄糖组成的大分子多糖，其中每个葡萄糖残基环均含有3个羟基，是一种多羟基化合物，可用作硬泡聚醚多元醇的起始剂。同时纤维素是天然高分子碳水化合物，来源广泛，本身无毒性，以此为原料合成的聚醚多元醇，为聚氨酯硬质泡沫生产提供了一种可持续性的原料。

聚氨酯发泡的主要原料包括异氰酸酯、多元醇化合物、助剂。多元醇主要包括聚酯和聚醚两大类。目前，发泡工艺较为普遍的采用“一步法”工艺，将各种物料一次性加入后，搅拌均匀，使之发泡。反应方程式如下：

R-NCO+R^/-OH→RNHCOOR^/ (1)

2R-NCO+H₂O→RNHCONHR+CO₂↑ (2)