[发明专利]基于液化木质素磺酸钙多元醇的聚氨酯泡沫材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于泡沫材料的制备，涉及一种基于液化木质素磺酸钙多元醇的聚氨酯泡沫材料的制备方法。特别适用于减震等用途的包装材料用聚氨酯泡沫材料的制备。

背景技术

近年来，由于石油资源的短缺及人工高分子材料对环境造成的危害持续加大，天然高分子材料的开发利用成为该领域的热点。进入21世纪以来，关于纤维素、木质素、壳聚糖、魔芋葡甘聚糖等生物质材料的功能化应用的报道层出不穷。在众多生物质材料中，木质素是自然界丰富的可再生天然高分子之一，其在自然界中的量仅次于纤维素，约为6×10¹⁴ t/a。目前，工业木质素主要源于造纸工业废液，据统计我国每年约产生1000万t的木质素。木质素在自然界中产量大、价格低，但利用率低，一直是科研工作者研究的重点。木质素化学稳定性高，科研人员的研究精力往往专注于其精细化改性过程。但是，木质素是以苯丙烷为骨架天然多芳环大分子网状化合物，其结构本身活性位置少，以致具有反应程度低、速度慢、条件苛刻等特点，至今没有被大规模应用。

聚氨酯由于其独特的性能和广泛应用性已成为世界六大合成高分子材料之一。合成聚氨酯材料的主要原料是多元醇和异氰酸酯，其中多元醇可分为聚酯多元醇和聚醚多元醇。随着当今化石资源缺乏的加剧以及人们对环境保护意识的增强，由人工高分子生产的不具有降解性能的发泡材料已经不能满足当今社会的要求，人们转而需要一种天然的、环保的、可降解的、取之不尽的材料以生产发泡材料。天然可降解的木质素分子虽然含有酚羟基和醇羟基，与异氰酸酯具有一定的反应能力，但由于木质素与异氰酸酯不互溶，若直接反应，进行程度低，远远达不到聚氨酯材料的要求。现有技术中，有研究人员通过木质素的化学改性、木质素溶解于多元醇或者有机体系，得到木质素基聚氨酯泡沫材料。但是，前者虽然最终能得到木质素基泡沫材料，但由于木质素本身反应活性低、化学改性程度不高，使得木质素没有从根本意义上具有与异氰酸酯反应的活性。而后者只是将木质素与多元醇通过仅有的物理互溶而实现将木质素以填充的形式存在于聚氨酯泡沫材料中，木质素没有真正参与到化学反应中。同时，上述改性方法有时涉及到有机溶剂的使用，其引起的环境和成本问题都大大地限制了木质素在聚氨酯泡沫材料上的进一步应用。

发明内容

本发明的目的旨在克服现有技术中的不足，提供一种基于液化木质素磺酸钙多元醇的聚氨酯泡沫材料的制备方法。从而一种绿色清洁、废弃物利用多、成本低、可降解、完全满足聚氨酯泡沫技术要求的基于液化木质素磺酸钙多元醇的聚氨酯泡沫材料的制备方法。

本发明的内容是：一种基于液化木质素磺酸钙多元醇的聚氨酯泡沫材料的制备方法，其特征是包括下列步骤：

a、将100重量份聚醚多元醇加入到高压反应釜中，再加入5～100重量份木质素磺酸钙，在温度150～190℃、压力1～3MPa的条件下，进行液化反应1～5小时，得到液化木质素多元醇；

b、将100重量份液化木质素多元醇依次与2.5～5重量份发泡剂水、0.8～1.2重量份泡沫稳定剂、0.2～0.6重量份催化剂三乙烯二胺（成都科龙化工试剂厂生产）混合搅拌1～5分钟，再加入0.3～0.5重量份的催化剂辛酸亚锡（成都科龙化工试剂厂生产），搅拌10～60秒，得到A组分；

c、取粗二苯基甲烷-4，4′-二异氰酸酯（即MDI，全称是多亚甲基多异氰酸酯，日本三井化学株式会社生产）作为B组分，按A组分：B组分为0.95～1.1：1的重量配比将A组分与B组分通过高压发泡机混合反应发泡、再熟化2～10天（即发泡后，放置2～10天以充分反应，并使发泡材料充分定形），即制得聚氨酯泡沫材料。

采用本发明制得的聚氨酯泡沫产品的表观密度和压缩强度分别为9～10KG/m³和13.7～15kPa。

本发明的内容中：步骤a中所述聚醚多元醇可以是GR-4110G（上海高桥石化公司化工三厂生产）、TSU-450L（天津石化三厂生产）、ZS-4110IV（金陵石化化工二厂生产）中的一种。

本发明的内容中：步骤b中所述泡沫稳定剂可以是德国高施米特公司生产Tegostab B8404，也可以是现有技术中的其它泡沫稳定剂。

本发明的内容中：步骤a中所述木质素磺酸钙是亚硫酸盐制浆法造纸的副产物（新沂市飞皇化工有限公司提供）。

本发明的内容中：步骤c中所述高压发泡机可以是成都东日机械有限公司制造的H10/20-DD型高压发泡机，也可以现有技术中的其它高压发泡机。

采用本发明，液化木质素多元醇的测试如下：