[发明专利]一种由粗甘油生物基多元醇制备的阻燃聚氨酯保温材料及其制备方法

说明书

本发明属于工农废物再利用领域，具体涉及一种由粗甘油生物基多元醇制备的阻燃聚氨酯保温材料，由质量比为1∶2~5的生物基多元醇与聚醚多元醇混合，并加入阻燃剂、发泡剂、催化剂混合物、硅油、PMDI制得；所述生物基多元醇由以下组分及质量比构成，秸秆∶粗甘油∶碱催化剂∶脂肪酸=1∶5~20∶0.05~2∶0.5~8。本发明以来源广泛的粗甘油和秸秆作为主要原料，采用简便的工艺合成出低成本生物基多元醇，进一步制备出具有良好阻燃保温性能的聚氨酯材料。

技术领域

本发明属于工农废物再利用领域，具体涉及一种由粗甘油生物基多元醇制备阻燃聚氨酯保温材料及其制备方法。

背景技术

聚氨酯是由多元醇（聚醚或聚酯）与异氰酸酯缩聚而成的高分子材料。随着人们对资源与环境问题的日益重视，为了减少化石资源的过度使用，开发可替代石油基多元醇的生物基多元醇备受关注。粗甘油作为生物质能源—生物柴油加工产生的副产物，是一种具有广泛应用潜力的新型生物质资源。此外，秸秆也是我国数量巨大的一类农业生物质资源。将这些生物质资源用于生物基多元醇的制备，对生物基聚氨酯材料的开发与应用具有十分重要的意义。

粗甘油通常需要精制后才能作为多元醇合成原料。专利10139205 A公开了一种利用生物柴油副产物粗甘油与氧化烯烃反应制备聚醚多元醇的方法，该方法中需要将粗甘油需行精制，然后与石油基原料合成多元醇。专利CN101186559A和CN101186560A公布了利用秸秆为原料制备多元醇的方法，采用有机溶剂（如甘油/乙二醇），硫酸为催化剂，通过将秸秆液化得到多元醇。上述方法所用的溶剂价格较高，使用的甘油均需要精制后才能应用。本发明提出直接使用无需精制的粗甘油作为溶剂进行秸秆液化，液化产物通过进一步与工业脂肪酸合成出生物基多元醇，并应用于阻燃聚氨酯保温材料的制备。该发明所需的生物质原料来源广泛，无需提纯精制，合成工艺简单，有效降低了生物基多元醇的制备成本，所制备的阻燃聚氨酯保温材料性能良好。

发明内容

本发明的目的在于提供一种由粗甘油生物基多元醇制备的阻燃聚氨酯保温材料，同时提供其制备方法是本发明的又一目的。该方法以来源广泛的粗甘油和秸秆作为主要原料，采用简便的工艺合成出低成本生物基多元醇，进一步制备出具有良好阻燃保温性能的聚氨酯材料，为实现发明目的，本发明采用以下技术方案：

一种由粗甘油生物基多元醇制备的阻燃聚氨酯保温材料，由质量比为1∶2~5的生物基多元醇与聚醚多元醇混合，并加入阻燃剂、发泡剂、催化剂混合物、硅油、PMDI制得；所述生物基多元醇由以下组分及质量比构成，秸秆∶粗甘油∶碱催化剂∶脂肪酸=1∶5~20∶0.05~2∶0.5~8。

所述秸秆为小麦秸秆或玉米秸秆。

所述粗甘油为生物柴油生产过程中产生的未提炼粗甘油。

所述碱催化剂为氢氧化钠或氢氧化钾。

所述脂肪酸为工业级脂肪酸。

所述聚醚多元醇为聚醚4110。

所述阻燃剂、发泡剂、催化剂混合物、硅油的加入量分别为多元醇总质量的20~30%、20~40%、1~4%、1~4%，PMDI的加入量根据异氰酸酯指数1.2计。

所述阻燃剂为甲基磷酸二甲酯与膨胀石墨混合物，甲基磷酸二甲酯与膨胀石墨的质量比为1∶0.5~2。

所述的发泡剂为HCFC-141b，所述的催化剂由质量比为1∶1~3三乙烯二胺和二丁基锡二月桂酸酯组成，所述硅油为AK8805，所述PMDI为粗二苯基甲烷-4，4二异氰酸酯。

一种由粗甘油生物基多元醇制备的阻燃聚氨酯保温材料的制备方法，包括以下步骤：

S1、按配比将粗甘油与秸秆混合均匀后，加入碱催化剂，在180~240 ℃下加热搅拌1~5 h，然后加入脂肪酸继续反应2~10 h，减压蒸馏去除副产物水后，得到液化生物基多元醇;