[发明专利]利用微波辅助液化油菜秸秆制备生物基聚醚多元醇的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用微波辅助液化油菜秸秆制备生物基聚醚多元醇的方法，属于 高分子化学技术领域。

背景技术

多元醇系聚氨酯合成之关键原料，主要来源于石化产品。面对石化资源日益枯竭 的严酷现实，近年来，人们积极开展通过生物原料特别是废弃植物纤维合成多元醇的研究 工作。这是因为植物纤维多为农林废弃物，具有资源丰富和可再生特点，不会产生与人、畜 争粮油的局面，尤为适合我国这类负粮油国家。从分子组成上看，植物纤维的主要成分是纤 维素、半纤维素和木质素，其分子结构中均含有大量羟基。而羟基正是合成多元醇所必须的 功能基团，经过适宜液化降解处理后，能够用来合成生物基聚醚多元醇。戈进杰等利用植物 纤维常压液化的方法，具体是在聚乙二醇-丙三醇混合物中，以硫酸、盐酸或磷酸等无机强 酸或中强酸为催化剂，对植物纤维进行常压液化，发现植物纤维中的纤维素和半纤维素降 解成低分子碳水化合物、糖醛酸和低级脂肪酸等，而木质素主要降解成低分子酚类，也有部 分木质素的侧链发生氧化反应生成羧酸[生物降解高分子材料及其应用.北京:化学工业出 版社,2003]。卢婷婷等以聚乙二醇400(PEG-400)和丙三醇为混合液化剂，在150℃下对竹材 废料进行液化150min，得到富含活性基团的液化产物，其残渣率低至5％，但却存在反应时 间长，成本高等不足[化工新型材料,2014,10:97-101]。王高升等以PEG-400和丙三醇为混 合液化剂，在160℃下对玉米秸秆进行液化30min，得到玉米秸秆液化产物，其残渣率高达 10％，因而产率过低，造成资源的极大浪费[生物质化学工程,2007,1(1):14-18]。综上可 知，现有的植物纤维液化技术不同程度存在残渣率高、生产成本较高等问题。

众所周知，菜籽油是我国重要食用油品种之一，油菜在我国甘肃、陕西、四川、河 南、安徽、上海、云南、福建、广东等多省市广泛种植，由此产生大量的废弃油菜秸秆。通常情 况下，绝大部分油菜秸秆是被就地直接焚烧，严重污染环境，造成极大浪费。仅有极少部分 油菜秸秆被用来制备生物柴油，但却存在附加值低、成本高等诸多问题。油菜秸秆的这种植 物纤维分子结构中同样含有丰富的纤维素、半纤维素和木质素等，满足合成生物质基多元 醇的结构要求。据我们所知，目前尚未见到有关利用油菜秸秆合成生物质基聚醚多元醇的 研究报道。基于上述背景，开发一种合成方法简单、液化时间短、产率高、成本低廉的油菜秸 秆基聚醚多元醇具有重要意义。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种利用微波辅助液化油菜秸 秆制备生物基聚醚多元醇的方法。该方法工艺简单、液化时间短、残渣率低、产率高，成本低 廉。

本发明的技术方案具体介绍如下。

本发明提供一种利用微波辅助液化油菜秸秆制备生物基聚醚多元醇的方法，其特 征在于，首先将油菜秸秆粉碎后于水中分散，得到油菜秸秆的分散液；接着利用微波对油菜 秸秆分散液进行处理，处理后，过滤、烘干；最后将烘干处理后的油菜秸秆在液化剂和催化 剂作用下液化反应，再后处理制备得到生物基聚醚多元醇；其中：微波功率在120～700W之 间，微波处理时间在60～300s之间。

本发明中，油菜秸秆和水的质量比在1：5-1：15之间。

本发明中，粉碎后的油菜秸秆在50～150目之间。

本发明中，所述液化剂选自聚乙二醇、丙三醇、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯或乙二醇 中的一种或几种；所述催化剂选自硫酸、盐酸、磷酸或草酸中任一种。

本发明中，油菜秸秆、液化剂和催化剂的质量比为(1～5)：(4～40)：(0.04～2)。

本发明中，液化反应时，反应温度为120～160℃，反应时间为40～80min。

本发明中，后处理通过先调节反应液的pH值至中性，再减压蒸馏实现。

和现有技术相比，本发明的有益成果如下：

本发明选择废弃油菜秸秆为生物基多元醇合成基础原料，利用其分子结构中大量 纤维素、半纤维素、木质素等富羟基化合物的液化降解，合成出生物基聚醚多元醇。因无需 使用昂贵的传统石化原料，极大降低了聚醚多元醇的生产成本。