[发明专利]一种秸秆催化溶剂热液化制备聚醚多元醇的方法

说明书

本发明提供了一种生物质基聚醚多元醇的制备方法，属于化工新材料及生物质高质化利用技术领域。以淀粉液化物、秸秆粉及分散剂为原料，催化溶剂热反应制备聚醚多元醇，在适当的液化反应条件下，秸秆的液化率最高达65％。所得聚醚多元醇的羟值为426.0mgKOH/g，粘度为430.5mPa·s，此种方法所用设备及操作简单，原料来源广泛、所得的聚醚多元醇适用作制备环保型硬质聚氨酯保温材料的原料。

技术领域

本发明涉及化工新材料及生物质高质化利用技术领域，具体涉及一种玉米秸秆粉催化液化制备聚醚多元醇的方法。

背景技术

聚氨酯(PU)是目前应用最广泛的高分子材料之一，它是由异氰酸酯与多元醇的缩聚反应形成的体型高聚物。由于所用的两种主要原料均来自石油,受石油来源不可再生性及产品不环保性特征的限制，来源于可再生资源的聚氨酯生产原料收到了全世界范围内的普遍关注,以来源丰富而且可生物降解的生物质作为聚氨酯的生产原料已成为研究热点及工业界的重视,玉米秸秆粉具有所有的可再生资源的特性，而且其组成成分相对简单、分子链中含有大量的羟基，是生产多元醇的的最理想的原料之一。

秸秆粉液化是将秸秆粉转化为液态多元醇的重要技术手段之一，目前主要采用催化液化法。Fei Y等以乙二醇为液化剂，浓硫酸为催化剂，在常压下对玉米秸秆进行催化液化，所得到的液化产物富含大量的羟基，可直接用于生产工农业用膜、聚氨酯树脂或聚氨酯泡沫等。王高升等以聚乙二醇复配丙三醇为液化剂，浓硫酸为催化剂，在温度160℃条件下，对玉米秸秆进行催化液化，液化率可达90％，红外光谱分析表明：液化反应同样得到了富含羟基的液化产物。Kurimoto以聚乙二醇复配甘油为液化试剂，浓硫酸为催化剂，在150℃条件下，对木材进行催化液化，结果表明当反应进行到75min时，木材完全液化，得到的液化产物的羟值为278.6～329.1mgKOH/g，黏度为0.33～31.6Pa·s。Lances F.M以各种不同的多元醇类物质为液化剂以及各种催化剂，对甘蔗渣的催化液化进行了大量的、系统化的研宄。结果表明，当以多元醇乙醇为液化溶剂对甘蔗渣进行液化时，得到的液化产物足幵发液体燃料原材料。

柴希娟等考查了纤维素在亚临界乙醇溶液中的液化过程，发现浓硫酸对纤维素的液化起到了很好的催化作用，同时，加入的甘油也促进了纤维素的液化，在反应温度为250℃，反应时间为化，浓硫酸的用量为2.5％的条件下，液化得率可以达95.7％，而且液化产物中富含羟基官能团，可直接用于制作聚氨醋发泡材料。

但是，以硫酸等液体矿物酸为催化剂的液化过程存在催化剂后处理及设备腐蚀等问题，而且，以固体酸为催化剂的液化过程存在着催化剂分离及重复使用问题。因此开发更有效的秸秆粉液化制备可降解聚醚多元醇具有更重要实际价值。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明提出了一种秸秆粉催化液化制备聚醚多元醇的方法，采用催化溶剂热法直接液化秸秆粉，再经脱水制备出聚醚多元醇，本发明的技术特点是,催化剂可作为反应组分参加反应,因此不需要通过中和或其他方式脱除催化剂；未液化的秸秆组分在分散剂的作用下均匀分散在液化产物中作为增强组分；过程工艺操作简单，所得的生物质基聚醚多元醇满足制备硬质聚氨酯保温材料的要求。为了实现上述的目的，本发明采用以下的技术方案：

一种秸秆粉催化液化制备聚醚多元醇的方法，采用催化溶剂热合成方法，将秸秆粉、液化剂、催化剂及分散剂按照比例依次加入水热反应釜中，混合均匀后，将反应釜送入带有控温装置的烘箱中，在120-180℃下反应3-9h，然后降温，将产物经减压蒸馏脱水至含水量低于0.2％，得生物质基聚醚多元醇。

所述原料为秸秆粉，如玉米秸秆粉、麦秆粉、稻秆粉，粒度600-800目；

所述的液化剂为淀粉的多元醇液化产物(羟值400mgKOH/g，粘度340cps)，秸秆粉与液化剂的液固比为3-10：1。

催化剂溶剂热反应温度为140-160℃，反应时间为4-6h。