[发明专利]一种制备二氧化硅/木质素型聚氨酯泡沫材料的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备二氧化硅／木质素型聚氨酯泡沫材料的方法，具体涉及利用稻壳制备木质素／二氧化硅复合物，之后通过一步发泡工艺合成二氧化硅／木质素型聚氨酯泡沫材料的方法。 

背景技术

聚氨酯发泡材料是以聚醚多元醇和异氰酸酯为反应物，发泡剂、催化剂和泡沫稳定剂等存在的情况下经缩聚发泡等过程制成的。随着经济快速发展，人们对材料的环保性能的要求也越来越高，利用天然高分子的物质来取代一部分聚醚多元醇越来越引起了大家的关注^[80]。聚氨酯因其优良的物理性能和机械性能，广泛的应用在生活的各个领域。木质素是一种天然高分子材料，因其结构中富含大量的醇羟基和酚羟基，木质素的醇羟基理论上可以完全取代聚醚多元醇来和异氰酸酯进行缩合反应，但是因其木质素的活性的限制，不可能完全取代聚醚多元醇制成聚氨酯发泡材料，所以只能部分取代聚醚多元醇生成木质素型的聚氨酯。此方法不仅降低了原料的成本，而且木质素的添加提高聚氨酯材料的机械性能和物理性能。 

稻壳是稻谷加工的副产品，我国稻壳资源相当丰富，但利用程度较低，大部分作为废物丢弃或作低级燃料用。因此，国内外对稻壳的处理和利用都引起高度关注，如何充分地对稻壳加以利用，成为一个相当大的问题。稻壳具有灰分高、不易燃烧等特点，限制了其应用。至今为止，稻壳的利用主要集中在利用稻壳中的硅质或碳质制备高性能材料。对于在高分子复合材料中的应用比较少见。因此探讨一条如何更加有效的利用稻壳在高分子复合材料方面的应用，对于推动我国农产品的深加工，变废为宝，减少环境污染等问题都有着重要的意义。 

无机／有机复合材料是高分子材料研究中的一支新秀，它的出现带来了材料领域的重大的变革。聚合物与硅土通过溶胶凝胶法有机的结合在一起制备出一系列的二氧化硅／聚合物的复合材料。稻壳中木质素和二氧化硅的含量大约都在20％。利用稻壳中的木质素和二氧化硅，采用溶胶-凝胶原位合成出一种新型的Lignin／SiO₂纳米复合物。将这种原位合成的 Lignin／SiO₂纳米复合粒子改性后填充到聚甲基丙烯酸甲酯PMMA、酚醛树脂PF、聚氨酯PU聚合物基质中可以形成多种功能性的复合材料。其复合材料具有增强，增韧，易分散性等方面均有不同程度的增加、提高或改善。 

发明内容

为实现本发明所提供的技术方案是： 

1.碱液化稻壳分离实验研究 

首先，将稻壳与浓度为5％的氢氧化钠溶液放入带有搅拌装置的500mL的三口瓶中，稻壳和溶液的质量比为1：12混合，在常压煮沸反应8h，过滤分离稻壳的残渣和滤液，滤渣用去离子水洗至中性，在120℃烘干留作碳化的原料。 

2.采用溶胶-凝胶法原位制备稻壳基木质素／二氧化硅复合材料 

将稻壳分离的滤液放入带有搅拌装置的500mL的三口瓶中，接触温度为130℃，用0.5mol／L H₂SO₄溶液对滤液进行滴定，一边搅拌一边滴定，在130℃下反应8h以便形成溶胶体系，溶液的pH达到7～4，沉淀出一系列木质素和二氧化硅质量比例不同的复合物，然后固液分离。固体反复用去离子水洗至中性，120℃干燥，即可得到均匀的lignin／SiO₂凝胶复合材料。 

3.将lignin／SiO₂复合物溶解的聚醚多元醇中，依次加入催化剂，发泡剂，泡沫稳定剂，混合均匀，再加入异氰酸酯，不断搅拌，直至混合液体出现乳白现象，停止搅拌，开始发泡，即可制备lignin／SiO₂型聚氨酯发泡材料。 

为更好理解本发明，下面结合实施例对本发明做进一步地详细说明，但是本发明要求保护的范围并不局限于实施例表示的范围。 

实施例1： 

1.碱液化稻壳分离实验研究 

首先，将稻壳与浓度为5％的氢氧化钠溶液放入带有搅拌装置的500mL的三口瓶中，稻壳和溶液的质量比为1：12混合，在常压煮沸反应8h，过滤分离稻壳的残渣和滤液，滤渣用去离子水洗至中性，在120℃烘干留作碳化的原料。 

2.采用溶胶-凝胶法原位制备稻壳基木质素／二氧化硅复合材料