[发明专利]一种可降解聚氨酯半硬泡材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高分子材料，特别是一种具有良好的土壤掩埋降解性能的聚氨酯半硬泡 材料；本发明还涉及一种该聚氨酯半硬泡材料的制备方法。

背景技术

聚氨酯半硬质泡沫塑料(简称半硬泡)是聚氨酯的几大品种之一。它是一种性能介于聚氨 酯软泡与硬泡之间的泡沫，具有质轻、抗老化、耐油、耐酸碱等优异性.尤其是它本身所具 有较高的压缩负荷值、较高的密度，其交联密度远高于软泡而仅次于硬泡和较好能量吸收性 能，这些特点决定它广泛地应用于工业防震轻冲材料及运输包装材料上，如用于汽车保险杠 填充物，精密仪器的包装。

传统的由聚醚多元醇制得的聚氨酯泡沫材料，难以降解，随着人们环境保护意识的增强， 绿色环保型聚氨酯材料成为各国研究开发的热点，可生物降解型聚氨酯是其中的一个重要分 支，而制备的关键是研制可生物降解型低聚多元醇，通过这些低聚多元醇与异氰酸酯之间的 反应，将可被微生物分解的分子链引入到聚氨酯材料中。聚醚碳酸酯多元醇是指分子主链中 含有重复的碳酸酯基和链端为羟基的一类聚合物，能在生物体内经水解、醇解等反应，逐渐 降解成中性的二元醇(酚)和二氧化碳，与异氰酸酯反应得到的聚氨酯材料与传统的多元醇 所合成的聚氨酯材料相比，具有优良的力学性能、耐水解性、耐热性、耐氧化性、耐磨性和 较好的可生物降解性，

此外，无异氰酸酯或较少异氰酸酯聚氨酯泡沫材料合成技术不仅具有绿色环保，而且能 降低成本，成为聚氨酯行业发展的重点和方向。

发明内容

技术问题：本发明的第一个目的是要提供一种具有良好土壤掩埋降解性能的聚氨酯半硬 泡材料。

本发明的第二个目的是要提供一种上述可降解聚氨酯半硬泡材料的制备方法，降低异氰 酸酯用量。

技术方案：本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种可降解聚氨酯半硬泡材料，其特征在于其是由A组份和B组份按2∶1～3∶1的比例 配置而成，所述A组份含有如下质量分数的原料：多元醇100份、催化剂1～3份、物理发泡 剂3～10份、有机硅匀泡剂0.5～1份；B组份为工业纯二苯甲烷二异氰酸酯。

所述的催化剂是环己胺、三乙胺等胺类物质；物理发泡剂为环戊烷；匀泡剂为有机硅。

其中，多元醇是聚醚碳酸酯多元醇，采用如下方法制备而成：在氮气环境中，将甘油与碳 酸乙烯酯按1∶5～30的比例加入反应中，升温至40～50℃，在搅拌下加入原料总质量1～4％ 的离子液体催化剂三甲胺盐酸氯化锌[Me₃NH]Cl-(ZnCl₂)_0.50和盐酸N-甲基咪唑 [Mim]Cl-(SnCl₂)_0.50，混合物在140～160℃下反应10～15h，得到聚醚碳酸酯多元醇。

本发明提供的聚醚碳酸酯多元醇为淡黄色透明液体，碳酸酯基含量为40～50g％，数均分 子量为1000～1200g/mol，羟值为200～300mgKOH/g，官能度为3，粘度为1000～1200mPa·s， 基本满足制备聚氨酯半硬泡的要求。

本发明提供的上述可降解聚氨酯半硬泡材料的制备方法是首先制备聚醚碳酸酯多元醇：在 氮气环境中，将甘油与碳酸乙烯酯按1∶5～30的比例加入反应中，升温至40～50℃，在搅 拌下加入定量离子液体催化剂，混合物在140～160℃下反应10～15h，得到聚醚碳酸酯多元 醇，再将聚醚碳酸酯多元醇与催化剂、物理发泡剂、硅油匀泡剂按比例配成A组份，然后将 A组份和B组份按2∶1～3∶1的比例，经聚氨酯喷枪混合后喷出，与目标表面或模具腔体发 泡成型固化，即制得可降解聚氨酯半硬泡材料。

有益效果：实验证明，本发明的可降解聚氨酯半硬泡材料，具有良好土壤掩埋降解性能， 其掩埋在土壤中一个月失重分数达1～3％，两个月达4～6％及三个月达7～8％。远高于对 比样品(普通蔗糖、丙二醇聚醚制得的聚氨酯泡沫材料)的一个月0.4％，两个月达0.6％及 三个月达1％，因而可解决传统聚氨酯硬泡材料“白色污染”的问题。而且合成此种可降解 聚氨酯半硬泡材料所需二苯甲烷二异氰酸酯的用量占原料总质量的25％～34％，远低于对比 样品的用量，大大降低了合成成本，有利于保护环境。

具体实施方式