[发明专利]一种生物质基聚酯多元醇的制备方法及用途

说明书

本发明采用高效催化技术，催化开环环氧大豆油制备生物质基聚酯多元醇，属于化工材料生物质高效利用技术领域。以环氧大豆油为原料，乙二醇为开环剂，衣康酸为催化剂，在带有搅拌装置、控温装置的反应釜中恒温120~150℃反应2~4h制得生物质基聚酯多元醇。所得生物基聚醚多元醇羟值为360.5‑420.1mgKOH/g、含水率为0.15~0.25%，生物质基聚酯多元醇产品收率高达99.2%。由开环产物制备泡沫的压缩强度可达250~320kPa、表观密度为40.0~60.0kg/m³，尺寸收缩率1.53%，导热系数0.024W/m·K，整体综合性能与优于石油基聚氨酯硬质保温板国家标准（GB10800—1989、GBT8813‑2008、GBT6343‑2009）的指标要求，并且材料具有优良的降解性能。

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,具体涉及一种生物质基聚酯多元醇的制备方法。

背景技术

聚氨酯是由多异氰酸酯和二羟基或者多羟基化合物反应得到的、在主链上含有重复氨基甲酸酯基团的大分子化合物的统称。近年来，随着石油资源的日益紧缺，作为合成聚氨酯主要原料之一的聚醚多元醇，出现了价格爆涨的状况。并且由于传统聚氨酯原料完全来自石油工业，制品废弃后难以降解和回收处理，给环境造成严重污染。为了缓解对日渐枯竭的石油资源的过度依赖，同时减小传统聚氨酯废弃后对环境的污染，将可再生的天然植物多元醇用于聚氨酯工业，开发可降解的生物质聚氨酯材料己成为国内外研究的热点。大豆油是一种可再生天然资源,已成为极其重要的工业原料，大豆油中含有酯基和环氧基，是生产生物基聚酯多元醇的的最理想的原料之一。

环氧大豆油的开环是生产多元醇的重要途径,李彦涛等以环氧大豆油为原料, 以甲醇为开环试剂制得大豆油多元醇。反应过程中, 通过控制反应时间, 可以得到所需羟基值 (80～170mgKOH/g) 的豆油醇，将豆油醇部分替代传统的聚醚多元醇添加到配方中, 经发泡制得聚氨酯软质泡沫塑料, 并对其进行各项力学性能分析,该产品拉伸强度可达0.1MPa以上, 断裂伸长率可达150%以上。。

赵成山等以大豆油、冰乙酸和过氧化氢为原料,硫酸为催化剂,合成了不同环氧值的环氧大豆油。再由合成的环氧大豆油与二乙醇胺在四氟硼酸作催化剂的条件下,通过开环加成反应制备了羟基值分别为261mgKOH/g、285mgKOH/g、312mgKOH/g、340mgKOH/g的4种大豆多元醇。

穆海平等以环氧大豆油和甲醇为原料,以丙酮为溶剂,通过开环加成反应合成植物油多元醇。在反应温度140℃，反应时间16h条件下，产物多元醇的羟基值为177.4mgKOH/g。

综合现有的多元醇制备技术,以甲醇及二乙醇胺开环的大豆油基多元醇一般都具有生物毒性，在应用领域则被限制，而本发明中采用乙二醇作为开环剂，乙二醇常温下不具有挥发性且无生物毒性，催化剂则采用衣康酸这种生物质有机酸，因此本产品在实际生产中具有广泛的应用领域及较好的利用价值。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明提出了一种开环环氧大豆油制备生物质基聚酯多元醇的方法，本发明的技术特点是，过程工艺操作简单，所得的生物质基聚酯多元醇原料来自于植物，环保无毒，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：一种生物质基聚酯多元醇的方法，制备步骤如下：向带有搅拌装置、控温装置的不锈钢反应釜中加入一定质量的生物质原料,然后向其中加入原料质量的10~50%的开环剂和原料质量和开环剂总质量0.5~0.8%的催化剂，混合均匀后在120~150℃下反应2~4 h，即得生物质基聚酯多元醇。

所述原料为环氧大豆油。

所述开环剂为乙二醇、丙三醇等具有活泼氢原子的小分子多元醇，优选为乙二醇。

所述开环剂用量原料质量的10~50%，优选为35~40%。

所述的催化剂为衣康酸。