专利名称：以树皮为原料的聚氨酯高弹性材料及其制备的制作方法
技术领域：
本发明属高分子材料技术领域，是一种以树皮为原料的生物降解型聚氨酯高弹性材料及其制备现今车用坐垫聚氨酯泡沫通常分为两种聚醚型和聚酯型。聚醚型采用环氧丙烷或环氧乙烷为主链的聚醚链为主要原料与异氰酸酯反应，形成以聚醚链为主体，通过氨酯键交联的低交联度弹性泡沫体。但由于长链中存在着过多的醚键，使泡沫的质地偏软，压缩强度和回弹性能都不佳。为了改善这些缺点，人们在聚醚的起始剂上下了许多工夫，例如用甲苯二胺，双酚A等含有苯环或有较多共轭键的π体系作为起始剂来提高泡沫压缩强度，但由于起始剂在泡沫材料中的含量百分比不足10％，所以对聚氨酯的压缩性能改善效果至微，近年来人们一直在寻求新的扩连剂。聚酯型的聚氨酯材料直接利用多元醇与多元酸形成的聚酯链为长链，因而引入较多的双键，使材料整体的压缩强度大大提高，但是材料的回弹性又因为缺少醚键而下降，另外，聚酯型材料的密度较大，所以生产成本高，产品价格昂贵，只适合于特殊领域的使用。而且，这种聚氨酯泡沫废弃后，不能生物降解，回收处理，焚烧会产生氰化物气体，造成空气污染；掩埋又难以分解，使土质劣化。因此，其废弃物对环境造成严重污染。
针对上述问题，人们正致力于开发新一代聚氨酯泡沫材料，并希望达到以下要求1.具有性能范围的拓宽性较高的压缩强度，压缩比和优良的回弹率以满足不同用途的要求。
2.具有市场竞争力原料选择上的经济性和尽可能小的密度以降低生产成本。
3.符合可持续发展要求生产工艺和生产过程以及产品废弃后对环境不造成危害，可生物降解，即属绿色材料。
本发明的目的在于提供一种压缩强度高，生产成本低且可生物降解，避免环境污染的聚氨酯高弹性材料及其制备工艺。
通常的聚氨酯一般由多元醇与二异氰酸酯合成。经研究发现，我国广泛种植的黑荆树树皮含有丰富的单宁，含量为50％，而以单宁为原料合成的聚氨酯(称单宁聚氨酯)具有较好的降解性能。本发明直接以黑荆树树皮为原料与二异氰酸酯合成聚氨酯，我们称为树皮聚氨酯材料。经分析检测，这种聚氨酯材料可以获得较高的压缩强度，成本又低廉。由于树皮中含有纤维素和木纤维素，比纯粹的单宁聚氨酯材料显示出更好的微生物分解性。通过红外光谱分析得知，在树皮聚氨酯弹性材料中，树皮成分优于其他成分被微生物分解。换言之，树皮成分不但在聚氨酯中作为交联点提高了聚氨酯的强度，而且作为微生物的分解对象，使聚氨酯更易于降解。
本发明提出的树皮聚氨酯材料的制备工艺如下将黑荆树皮捣碎，在一个单位重量(例如1000克)聚酯或工业纯聚醚环氧丙烷中加入10-30％重量百分比的树皮混合物，在反应釜中搅拌均匀并溶解后，在10-25｀C条件下让其膨化，然后依次加入聚酯或聚醚量为0.02-0.06％的胺类，0.1-0.4％的有机金属锡类催化剂，0.1-0.4％的工业纯硅油和0.4-0.8％作为发泡剂的水，搅拌均匀，然后加入聚酯或聚醚量为40-50％的工业纯二异氰酸酯(TDI)进行反应，至有气泡产生时倒入经过预热的模具内，放入烘箱，在50-80｀C条件下固化10-15分钟，即得所需树皮聚氨酯高弹性材料。
用上述树皮聚氨酯材料制作车用坐垫，经对比测定，回弹率和压缩强度都获得满意效果。测试按GB标准进行，选取本发明三种不同配比的材料与中国南京IVEC0汽车公司的汽车坐垫，德国BENZ汽车公司的汽车坐垫和中国易初摩托车公司的摩托车坐垫做比较，其性能指标列表如下几种车用坐垫主要性能指标比较
从上表中可以看出本发明提出的树皮聚氨酯材料的的性能指标良好，是比较理想的车用坐垫材料。其生产成本上与其它聚氨酯材料比较，由于使用了树皮，树皮的采集运输成本费较低，比用多元醇合成聚氨酯材料的成本降低15-20％。更重要的是，这种材料具有良好的微生物分解性，避免了废弃物对环境的污染，有利于推向产业化。
实施例1合成条件聚醚环氧丙烷采用N33050g，TDI20g，二乙醇胺0.25g，锡催化剂0.16g，水0.2m1(含7.5％胺催化剂)，硅油1g，BK15g，性能指标回弹率52％密 度51kg/m3压缩强度6.4Kpa(25％)，8.6Kpa(45％)，31.4Kpa(65％)实施例2合成条件聚醚环氧丙烷采用N33050g，TDI20g，二乙醇胺0.25g，锡催化剂0.16g，水0.2m1(含7.5％胺催化剂)，硅油1g，BK10g，CU15g性能指标回弹率45％密 度51Kg/m3压缩强度4.4Kpa(25％)，7.0Kpa(45％)，27.8Kpa(65％)实施例3合成条件聚醚环氧丙烷采用N33050g，TDI20g，二乙醇胺0.25g，锡催化剂0.16g，水0.2m1(含7.5％胺催化剂)，硅油1g，BK5g，CU20g性能指标回弹率44％密 度50Kg/m3压缩强度2.8Kpa(25％)，4.6Kpa(45％)，18.2Kpa(65％)
权利要求
1.一种聚氨酯高弹性材料，其特征在于以黑荆树皮为原料与二异氰酸酯聚合而成。
2.一种聚氨酯高弹性材料的制备工艺，以黑荆树皮为原料将其捣碎，其特征在于在一个重量单位的工业纯聚醚环氧丙烷中加入10-30％重量百分比的树皮混合物，在反应釜中搅拌溶解，在10-25｀C条件下让其膨化，然后依次加入聚酯或聚醚量为0.02-0.06％的胺类，0.1-0.4％的有机金属锡类催化剂，0.1-0.4％的工业纯硅油和0.4-0.8％作为发泡剂的水，搅拌均匀，然后加入聚酯量为40-50％的工业纯二异氰酸酯(TDI)进行反应，至有气泡产生时倒入经过预热的模具内，放入烘箱，在50-80｀C条件下固化10-15分钟。
全文摘要
本发明属高分子材料技术领域,是一种以黑荆树皮为原料的聚氨酯材料。该材料制备工艺简单,生产过程无污染。产品废弃后可生物降解,对环境不造成损害。材料的压缩强度,回弹性能较好,可广泛用作汽车、摩托车等使用的坐垫材料。与通常的聚氨酯相比,生产成本可降低20%左右,具有广阔的应用前景,并有显著的经济效益和社会环境效益。
文档编号C08L97/02GK1191875SQ98110709
公开日1998年9月2日 申请日期1998年3月10日 优先权日1998年3月10日
发明者戈进杰 申请人:复旦大学