[发明专利]一种复合植物油基聚氨酯泡沫材料的制备方法

说明书

本发明涉及一种复合植物油基聚氨酯泡沫材料的制备方法，属于聚氨酯泡沫材料技术领域。本发明以芝麻油、环氧大豆油为原料，制备植物油多元醇，再添加氢化蓖麻油，制备一种复合植物油基聚氨酯泡沫材料，同时添加二苯基甲烷二异氰酸酯为原料，二苯基甲烷二异氰酸酯的反应活性高，可以减少催化剂用量，从而降低了聚氨酯泡沫的有害挥发性有机物的含量，提高了聚氨酯泡沫的安全性，并且二苯基甲烷二异氰酸酯的蒸汽压低，在储存、运输和生产过程中都很方便，提高了生产过程的安全性，降低了聚氨酯泡沫在生产过程中的危险系数，以二苯基甲烷二异氰酸酯为原料制备的聚氨酯泡沫具有工艺技术安全、环保性能良好的优点。

技术领域

本发明涉及一种复合植物油基聚氨酯泡沫材料的制备方法，属于聚氨酯泡沫材料技术领域。

背景技术

聚氨酯（PU）全称为聚氨基甲酸酯，是指在聚合物高分子链段上存在重叠的氨基甲酸酯基团的一类高聚物，一般是由二元或者是多元异氰酸酯与二元或者是多元醇通过聚合反应而得。由于两种主要原料的官能团数可以调整，因此可以得到不同分子结构的PU：当异氰酸酯和多元醇均为二官能度时，制得的PU为线型结构的高聚物；而当其中之一或者是两种原料，全部或者是只有部分具有两个以上的活性官能团时，制得的PU则为立体型结构的高聚物。PU的分子结构决定着其性能，因此PU广泛应用于涂料、塑料、胶黏剂和弹性体等。近年来，PU在这些领域的应用发展迅速，尤其是聚氨酯泡沫塑料、水性聚氨酯涂料、聚氨酯弹性体发展特别迅速。

泡沫塑料是PU材料的主要产品之一。聚氨酯泡沫具有多孔、低密度、强度大等特征，因此物理机械性能好、热导率低，从而广泛应用于建筑保温、保冷材料。聚氨酯泡沫材料的密度和机械强度可以通过改变原料种类及反应配方进行调整，以满足人类社会发展的要求。此外，由于聚氨酯泡沫材料是从原料直接反应加工成成品的，省去了复杂的中间工序，为其快速发展提供了便利，尤其是在家具、交通运输、建筑保温保冷等行业，已经成为重要的支撑材料之一。随着聚氨酯泡沫材料的开发，又逐步在农业、三废治理、节能、国防军事等领域得到了新的发展。

多元醇是合成聚氨酯泡沫材料两大主要原料之一，用量约为总物料量的二分之一。多元醇多以石油或者是煤为原料经过复杂的工艺制得，而我国是一个贫油国，绝大部分的石油资源都依赖于进口，由于近年来化石能源的过度使用，我国的环境已经面临着巨大的压力，为了减少化石资源的消耗，使PU行业更具环保性和可持续性，开发生物基原料用于聚氨酯的生产变的非常重要，生物质在PU行业的应用已逐渐成为研究热点。

目前，生物基聚氨酯泡沫的研究方向主要是利用生物基多元醇来部分或者是完全替代石油基多元醇。在聚氨酯泡沫材料领域，对生物质的利用研究主要集中在淀粉、植物油、木质素、木材和农作物废弃物等，主要有两种方式：（1）将生物质通过一系列的反应制成分子链段上带有多个羟基的液化多元醇，用作后续聚氨酯泡沫材料生产的多元醇原料；（2）将生物质粉碎成粉末，用作聚氨酯泡沫材料的改性填料。

植物油基多元醇与石油基多元醇相比，具有以下优点：（1）植物油量大价格稳定。近几年全球各种油料作物产量不断增加，植物油储量非常丰富，价格上也比较稳定，虽会受气候条件的影响有稍微震荡，但在全球化经济条件下，影响并不是很明显。（2）植物油基多元醇制备工艺较简单。植物油只需要经过前期的环氧化反应和后期的羟基化反应就能得到符合条件的产品。（3）植物油基多元醇生产过程更环保。植物油基多元醇的生产过程所消耗的能源比较低，碳排放量也大大降低。对生产过程进行初步环境分析，与石油基、煤炭基多元醇作对比显示，生产植物油基多元醇过程中的总耗能量减少23%，不可再生资源消耗量减少61%，减少温室气体输出量36%，有非常显著的环境和经济效益。

木质素是一种无定型的、分子结构中含有丰富羟基的芳香醇高聚物，在木本植株中储量丰富，达到25%，在自然界有机物储量中排第二位。由于木质素中含有丰富的羟基，可以用来跟异氰酸酯反应制备PU材料，能够实现PU原料来源的可持续性，因此吸引众多科研工作者对其在PU行业的高效利用进行研究。