[发明专利]一种可降解聚氨酯发泡材料及其制备方法

说明书

本申请涉及聚氨酯材料技术领域，具体公开了一种可降解聚氨酯发泡材料及其制备方法。可降解聚氨酯发泡材料由以下重量份的原料制成：植物油基多元醇120‑160份，异氰酸酯20‑40份，发泡剂6‑10份，催化剂2‑6份，过硫酸盐8‑12份，纳米氧化铁8‑12份,制备方法为：（1）将催化剂、植物油基多元醇、异氰酸酯以及发泡剂混合，在60‑100℃的条件下加热3‑5h，得到预聚物；（2）在预聚物中加入过硫酸盐和纳米氧化铁，在40‑60℃下加热1‑2h，得到可降解聚氨酯发泡材料。本申请的纳米氧化铁和过硫酸盐能够结合土壤中的腐殖酸，并在腐殖酸的参与下对聚氨酯发泡材料进行分解，从而提高了聚氨酯发泡材料的降解速率。

技术领域

本申请涉及聚氨酯材料技术领域，更具体地说，它涉及一种可降解聚氨酯发泡材料及其制备方法。

背景技术

聚氨酯发泡材料是聚氨酯化工体系中的重要产品，由于其具有生产成本低、制造工艺简单、可塑性强、密度小、力学性能优异等特点，因此被广泛用于外墙保温、包装、汽车零部件制造等诸多工业生产环节中。近年来，由于环境污染问题日益严峻，因此可降解聚氨酯发泡材料已成为材料研究领域的热点。

公告号为CN104672417B的中国专利公开了一种可生物降解自阻燃聚氨酯发泡材料的制备方法，包括以下步骤：(1)植物油的前处理；(2)植物油基多元醇的制备；(3)聚氯乙烯基多元醇的制备；(4)将催化剂、植物油基多元醇、聚氯乙烯基多元醇、二异氰酸酯及有机小分子扩链剂按质量比为0.5～1:35～40:35～40:15～25:3～5混合，60～90℃条件下反应3～8h，得到可生物降解的自阻燃聚氨酯发泡材料。通过将植物油基多元醇作为聚氨酯发泡材料的原料之一，使得聚氨酯发泡材料能够被微生物分解，从而加快了聚氨酯发泡材料的自然降解速率。

针对上述中的相关技术，发明人认为，相关技术中以植物油基多元醇为原料之一制备聚氨酯发泡材料，虽然使聚氨酯发泡材料具有了可降解性，但是聚氨酯发泡材料属于高分子化合物，而微生物对高分子化合物的分解能力较差，因此容易对聚氨酯发泡材料的降解速率造成限制。

发明内容

相关技术中，微生物难以直接分解聚氨酯发泡材料，容易对聚氨酯发泡材料的降解速率造成限制，为了改善这一缺陷，本申请提供一种可降解聚氨酯发泡材料及其制备方法。

第一方面，本申请提供一种可降解聚氨酯发泡材料，采用如下的技术方案：

一种可降解聚氨酯发泡材料，由以下重量份的原料制成：植物油基多元醇120-160份，异氰酸酯20-40份，发泡剂6-10份，催化剂2-6份，过硫酸盐8-12份，纳米氧化铁8-12份。

通过采用上述技术方案，本申请与相关技术相比，增大了植物油基多元醇的占比，增加了聚氨酯发泡材料中的可降解链段的含量，有助于提高聚氨酯发泡材料的降解效率。当聚氨酯发泡材料被废弃并埋入土壤后，聚氨酯发泡材料吸收土壤中的水分，水分在迁移时将土壤中的腐殖酸输送到聚氨酯发泡材料中。腐殖酸将纳米氧化铁中的三价铁还原为二价铁，同时过硫酸盐吸水活化。活化的过硫酸盐和二价铁共同作用，对聚氨酯发泡材料的分子链进行破坏，从而释放了聚氨酯发泡材料的可降解链段。可降解链段容易被微生物分解，因此有助于提高聚氨酯发泡材料的自然降解速率，减少聚氨酯发泡材料对环境的负面影响。

此外，本申请的聚氨酯发泡材料在正常使用过程中接触的水分较少，过硫酸盐难以活化，而三价铁在未接触腐殖酸的情况下不容易转化为二价铁，因此聚氨酯发泡材料在正常使用过程中不易发生降解，从而降低了可降解链段对聚氨酯发泡材料使用寿命的影响程度。

优选的，所述可降解聚氨酯发泡材料由如下重量份的组分制成：植物油基多元醇130-150份，异氰酸酯25-35份，发泡剂7-9份，催化剂3-5份，过硫酸盐9-11份，纳米氧化铁9-11份。

通过采用上述技术方案，优化了聚氨酯发泡材料的配比，加快了聚氨酯发泡材料的自然降解速率。