[发明专利]一种以稻壳为原料的聚氨酯泡沫塑料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚氨酯泡沫塑料及其制备方法，特别涉及一种以稻壳为原料的聚氨酯泡沫塑料及其制备方法。

背景技术

自20世纪80年代以来，能源、材料与环境已成为具有时代特征的三大问题。聚氨酯泡沫（polyurethane foam，简称PUF）塑料由于具有质轻、隔热、隔音、减振等优异性能，因此被广泛用作保温隔热及缓冲包装材料。20世纪50年代以来，随着石油工业和化学工业的快速发展，丰富了聚氨酯工业的原料来源，并大大促进了聚氨酯工业的发展。然而，随着社会的进步和发展，作为世界经济发展重要支柱的石油资源将日渐枯竭，这使聚氨酯工业的原材料的来源受到了限制。此外，石油化工产品难以降解，炼制和生产过程污染严重。近年来随着人们的环境保护意识的增强，人们开始寻求石油替代品以减少对日渐枯竭的石油产品的依赖性，因此，开发新能源、新材料，从源头上减少和消除污染已成为必然。因此，绿色环保型聚氨酯材料成了各国研究开发的热点。

我国是世界上最大的稻谷生产国，大米的年产量约占全球总产量的1/3，在稻谷的加工生产中会产生大量的稻壳，由于稻壳的堆积密度小（约120kg/m³），运输成本高，同时其外壳坚硬，营养价值低，因此，大量的稻壳被当作废物丢弃或通过燃烧的方式进行处理，这不仅会对环境造成污染，还存在火灾隐患，同时，也浪费了巨大的资源。因此，稻壳的综合利用已成为一个重要的问题。稻壳中含有大量的木质素、纤维素等多羟基成分，理论上可代替石化多元醇作为制备聚氨酯材料的原料，通过有效的开发利用，其不仅可以为聚氨酯工业提供廉价的原料，减少聚氨酯工业对石油产品的依赖性，降低成本，而且还可以提高资源的利用效率，避免环境污染，缓解人类当前面临的能源和环境危机。

在利用稻壳作为原料制备聚氨酯材料的研究方面，西北大学的董绮功课题组将稻壳直接添加到聚氨酯的原料中，制备了稻壳填充型聚氨酯泡沫塑料；此外，2008年8月27日，中华人民共和国知识产权局公开的中国专利申请200810064284.5中公开了一种方法，该方法将一定长度的作物秸秆先放在成型机的成型模具内，然后向模具内浇入聚氨酯泡沫的原料，通过发泡定型并制备作物秸秆-聚氨酯泡沫复合材料。上述方法利用稻壳或作物秸秆等废弃物作为填充材料，在一定程度上降低了聚氨酯泡沫的成本，但稻壳或作物秸秆本身不参与聚氨酯泡沫的反应，要形成聚氨酯泡沫仍然会大量地消耗石油化工原料。因此，需要寻找新的方法，以从根本上降低聚氨酯泡沫对石油产品的依赖性，同时，有效提高稻壳或作物秸秆的利用率。

发明内容

本发明的目的是提供一种以稻壳代替石化原料制作聚氨酯泡沫塑料的配方及制备方法，以克服现有聚氨酯泡沫塑料对石化原料的依赖，同时提高稻壳的利用率。

为实现该目的，本发明通过以下方案予以实现：

本发明的以稻壳为原料代替石化原料制作的聚氨酯泡沫塑料，其配方组成的质量份数比为：

稻壳：100～190份

异氰酸酯：100～150份

扩链交联剂：0.5～5份

泡沫稳定剂：2～5份

催化剂：0.01～3份

发泡剂：0～10份

所述的稻壳为稻壳液化物及稻壳粉。

所述的稻壳液化物是由质量份数比为15～50份稻壳粉、70～90份聚乙二醇、5～15份乙二醇、5～15份丙三醇、1～5份浓硫酸以及0.1～0.5份乳化剂通过液化反应制成。

所述的稻壳粉为膨化稻壳粉或普通稻壳粉，稻壳粉的粒径为20～200目；所述的聚乙二醇的分子量为200～1000；所述的浓硫酸的用量为2～3份，其浓度为98%；所述的乳化剂为吐温-80，也可以是司班-80或其它性能类似乳化剂，或者是二者的混合物。

所述的异氰酸酯为多苯基多次甲基多异氰酸酯（PAPI）、4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）、多元醇改性4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯、碳化二亚胺改性4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯，甲苯二异氰酸酯（TDI）中的一种或以上。

所述的扩链交联剂为乙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、丙三醇、三羟甲基丙烷、二乙醇胺、三乙醇胺中的一种或以上，优选乙二醇、丙三醇或三乙醇胺。

所述的泡沫稳定剂为硅油类泡沫稳定剂。

所述的催化剂为辛酸亚锡、二月桂酸二丁基锡、三乙烯二胺、三乙胺、二乙烯三胺、二甲基苄胺、三乙醇胺、二乙醇胺、乙醇胺、双-（2-甲基乙基）醚、N,N′-二甲基吡啶、吡啶中的一种或以上。