[发明专利]一种甘蔗渣液化制备阻燃聚醚多元醇的方法

说明书

本发明提供了一种由甘蔗渣液化制备聚醚多元醇的方法，此技术属于化工新材料及生物质高质化利用技术领域。首先将甘蔗渣经机械力化学膨化，然后以苯酚、二甘醇和甘油（2：5：3）混合物为液化剂，磷酸硼为催化剂，通过催化溶剂热反应进行液化来制备聚醚多元醇，在适当的液化条件下，原料的液化率达到99.0%，得到羟值为420.0~450.0mgKOH/g，粘度为430.5~862.0mPa·ｓ，含水量为0.2%~0.3%的聚醚多元醇且制备的聚氨酯硬泡的性能满足聚氨酯硬泡复合保温板的行业标准（JG/T314—2012）的要求。并且泡沫能达到离火自熄。此种方法所用设备及工艺简单，原料来源广泛，是甘蔗渣高质化利用的可行途径。

技术领域

本发明属于高分子技术领域，涉及化工新材料及生物质高质化利用技术领域，具体涉及一种利用膨化甘蔗渣液化制备阻燃聚醚多元醇的制备方法。

背景技术

近年来聚氨酯(PU)高分子材料对石油资源的消耗以及废弃聚氨酯(PU)高分子材料对环境所造成的危害已引起世界范围的高度重视，而利用丰富的天然废弃植物原料代替日益枯竭的石油资源来合成可生物降解的高分子材料正是解决这一环保问题的有效途径之一。

甘蔗渣是制糖后的废弃物，主要成分含量有：木质素18-22%、纤维素40-50%、半纤维素25-30%、蛋白质2.5%、粗灰分2.5%、果胶质1.5%，脂肪、糖分1.5-2.5%）。由于其纤维短，木质素含量高，因而除少部分用于制浆造纸外大部分，被废弃或烧掉。随着生物质炼制技术的发展, 甘蔗渣可以用于高附加值化学品和材料的生产。另一方面，聚氨酯由于其卓越的隔热性能、机械性能、声学性能和电学性能等，因此被广泛应用性于国民经济发展的各个领域且已成为世界六大合成高分子材料之一，其原料主要是聚醚多元醇。液化是一种将甘蔗渣转化成为化工原料的有效方法,甘蔗渣液化成生物质基聚醚多元醇, 含有大量的活性羟基, 可用于替代石油基聚醚多元醇生产聚氨酯。而且其组成成分相对简单，是生产生物质聚醚多元醇的理想原料之一。

戈进杰等考查了甘蔗渣在辅助液化剂丙三醇的液化作用，利用浓硫酸为液化剂，在反应温度为170°Ｃ，反应时间为1h，浓硫酸的用量为6%的条件下，液化率可以达96％，而且液化产物可直接用于制作聚氨酯发泡材料。（戈进杰, 吴睿, 邓葆力, et al. 基于甘蔗渣的生物降解材料研究(Ⅰ)甘蔗渣的液化反应和聚醚酯多元醇的制备[J]. 高分子材料科学与工程, 2003(2):194-198.）

Hairong Zhang等人以浓硫酸为催化剂对甘蔗渣进行液化，在不同温度和不同时间下甘蔗渣液化的反应动力学。很好的分析了在液化过程甘蔗渣中蔗渣、纤维素和半纤维素含量变化的过程，解释了缓慢的液化过程可能是纤维素中结晶相的分解。在实验数据的基础上，建立了液化动力学模型，结果表明，表观反应速率常数与液化温度成正比。木质素、纤维素和甘蔗渣的液化活化能分别为:木质素的30.51 kJ·mol−1、纤维素的72.83 kJ·mol−1和甘蔗渣的67.09 kJ·mol−1生物质液化是一个高吸热反应的过程。（Zhang H , Li Q ,Peng F , et al. Kinetic study on the liquefaction of bagasse in polyhydricalcohols based on the cell wall component of the liquefied residue[J].Iranian Polymer Journal, 2020.）

目前液化技术与本体阻燃剂还未开发，且由传统液化工艺制备的聚醚多元醇经发泡后，所得的聚氨酯材料都不具备阻燃性。

以浓硫酸等液体矿物酸为催化剂的液甘蔗渣的液化过程存在催化剂后处理及设备腐蚀和实过程安全等问题。因此开发更有效的甘蔗渣液化制备可降解聚醚多元醇具有更重要实际价值。