一种改性木质素聚氨酯及其制备方法
【专利说明】
[0001](一)
技术领域
本发明涉及高分子化学领域，特别涉及一种改性木质素聚氨酯及其制备方法。
[0002](二)
【背景技术】
由于人类面临能源和环境危机愈发紧张的局面，天然高分子日益受到重视。木质素是广泛存在于植物体中的一种天然高聚物，是一种非常丰富的可再生资源。木质素的分子结构中存在着芳香基、酚羟基、醇羟基、碳基共扼双键等活性基团，因此可以进行很多化学反应，从而应用在后续化工产品当中。
[0003]聚氨酯泡沫塑料由异氰酸酯和多元醇经聚合发泡制成，按其硬度分为软质和硬质。生产聚氨酯的多元醇主要来源于石化产品。在制备硬质聚氨酯泡沫过程中，由于木质素中含有较多的可反应的羟基，因此可利用木质素取代部分这类多元醇。然而木质素及其衍生物是刚性较强的网状高聚物，同时，它的极性也与其他用来制备聚氨酯硬泡的多元醇差别较大，因此两者相容性不好。制备聚氨酯泡沫的过程中，木质素常以大分子颗粒形式分散在多元醇当中，导致反应性能的下降以及泡孔的不均匀，于是要想在聚氨酯中大量使用木质素，就必须解决好木质素的溶解问题。目前，聚氨酯硬质泡沫塑料广泛用于建筑、交通运输、冰箱冰柜、石油化工管道、航空军用等诸方面做隔热材料和结构材料，然而，对于内墙保温、隔音材料，建筑夹心板材，汽车顶棚喷涂材料、包装材料、填充材料等领域，由于对其保温、隔音效果的要求更高，然而目前的聚氨酯产品多以保温为主要功能，难以兼顾隔音效果O
[0004](三)
【发明内容】
本发明为了弥补现有技术的不足，提供了一种改性木质素聚氨酯及其制备方法。
[0005]本发明是通过如下技术方案实现的:
一种改性木质素聚氨酯的制备方法，其特征在于:包括以下步骤:(1)改性木质素的制备:将木质素原料100-200质量份用有机溶剂溶解后，加入0.5-3质量份固体氢氧化钠，再加入10-30质量份的环氧丙烷，再加入100-200质量份多元醇持续搅拌在除氧和密闭状态下加热至100-150°C，并在此温度下反应l_2h ;然后冷却至室温，蒸发掉溶剂从而得到木质素多元醇；
(2)组合聚醚的制备:将上述木质素多元醇100-150质量份，聚醚多元醇50-100质量份，表面活性剂0.06-0.15质量份，水1.5-2质量份，发泡催化剂0.03-0.05质量份，1-3质量份胺类催化剂，0.05-0.2质量份锡类催化剂混合搅拌均匀，得到组合聚醚；
(3)聚氨酯的制备:将上述组合聚醚100质量份，废橡胶粉10-20质量份，搅拌混合后Ih后，再向其中加入异氰酸酯60?150质量份，进行发泡，制得改性木质素聚氨酯。
[0006]其中，步骤(I)中所述多元醇包括乙二醇、丙三醇、1，4_ 丁二醇中的一种或几种的组合。
[0007]其中，步骤(I)中所述有机溶剂包括丙酮，DMF，丙酮和DMF按体积比1:1混合的有机溶剂。
[0008]其中，步骤(I)中所述木质素为高沸醇木质素、酶解木质素、热裂解木质素、乙酸木质素、过氧乙酸木质素或过氧酸木质素中的一种或几种的组合。
[0009]其中，步骤(2)中，发泡催化剂为五甲基二乙稀三胺，胺类催化剂为三乙烯二胺、三乙胺、四甲基二乙烯二胺、二甲基环己胺、二乙醇胺、三乙醇胺、二乙烯乙二醇胺以及异丙醇胺中的一种或几种；所述有机锡类催化剂是辛酸亚锡、二丁基二月桂酸锡、二(十二烷基硫)二丁基锡、单丁基氧化锡及二丁基氧化锡中的一种或几种。
[0010]其中，步骤(3)中所述废橡胶粉为800-1000目。
[0011]其中，步骤(3)中所述异氰酸酯是甲苯二异氰酸酯、二苯甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯及异佛尔酮二异氰酸酯中的一种或几种。
[0012]
本发明依靠分散于发泡体系中的木质素来增加聚氨酯的强度，同时可以得到适中的开孔率。木质素是具有网状结构的、含有苯环等刚硬基团的高分子化合物，在聚氨酯硬泡中可以增加泡沫的强度。相对于由普通聚醚多元醇制备的硬泡(聚醚多元醇在其中充当软段)，这种木质素基聚氨酯泡沫材料在拉伸强度、抗压强度等方面表现更好。同时，在体系中加入废橡胶粉增加了材料的弹性，在实际应用中适合的用途更加广泛。
[0013]本发明的有益效果是:通过在发泡配方中添加改性木质素，增加了聚氨酯的强度，同时增加了聚氨酯的隔音效果。改善了木质素在反应体系中的溶解性，同时避免了溶剂在聚合发泡工艺中的不良影响。相对于传统方法所制备的泡沫材料，本发明制得的木质素基硬泡材料具有更优良的抗压强度、拉伸强度、弯曲强度和冲击强度。
[0014](四)【具体实施方式】下述实施例中:
隔音效果按GBJ118/88《民用建筑隔声设计规范》检测。
[0015]开孔率按GB/T 10799/2008《硬质泡沫塑料开孔和闭孔体积百分率的测定》测定。
[0016]压缩强度按GB/T 88132008《硬质泡沫塑料压缩性能的测定》测试。
[0017]实施例1:
包括以下步骤:
(1)改性木质素的制备:将木质素原料100质量份用丙酮溶解后，加入0.5质量份固体氢氧化钠，再加入10质量份的环氧丙烷，再加入100质量份多元醇持续搅拌在除氧和密闭状态下加热至100-150°c，并在此温度下反应l_2h ;然后冷却至室温，蒸发掉溶剂从而得到木质素多元醇；
(2)组合聚醚的制备:将上述木质素多元醇100质量份，聚醚多元醇50质量份，表面活性剂0.06质量份，水1.5质量份，发泡催化剂0.03质量份，1.5质量份二甲基环己胺，0.05质量份二丁基二月桂酸锡混合搅拌均匀，得到组合聚醚；
(3)聚氨酯的制备:将上述组合聚醚100质量份，废橡胶粉10质量份，搅拌混合后Ih后，再向其中加入甲苯二异氰酸酯60质量份，进行发泡，制得改性木质素聚氨酯。
[0018]该聚氨酯泡沫的抗压强度为0.58MPa ;拉伸强度为0.47MPa ;冲击强度为1.218kJ/m2 ;弯曲强度为1.528MPa ;隔音效果为36DB ;开孔率为20%。
[0019]实施例2:
包括以下步骤:
(I)改性木质素的制备:将木质素原料200质量份用DMF溶解后，加入2.5质量份固体氢氧化钠，再加入30质量份的环氧丙烷，再加入200质量份多元醇持续搅拌在除氧和密闭状态下加热至100-150°C，并在此温度下反应l_2h ;然后冷却至室温，蒸发掉溶剂从而得到木质素多元醇；
(2)组合聚醚的制备:将上述木质素多元醇150质量份，聚醚多元醇100质量份，非水解型表面活性剂0.15质量份，水2质量份，发泡催化剂0.05质量份，3质量份三乙醇胺，0.2质量份单丁基氧化锡混合搅拌均匀，得到组合聚醚；
(3)聚氨酯的制备:将上述组合聚醚100质量份，废橡胶粉20质量份，搅拌混合后Ih后，再向其中加入异佛尔酮二异氰酸酯150质量份，进行发泡，制得改性木质素聚氨酯。
[0020]该聚氨酯泡沫的抗压强度为0.54MPa ;拉伸强度为0.50MPa ;冲击强度为1.307kJ/m2 ;弯曲强度为1.604MPa ;隔音效果为35DB ;开孔率为28%。
[0021]实施例3:
包括以下步骤:(I)改性木质素的制备:将木质素原料120质量份用DMF溶解后，加入2.8质量份固体氢氧化钠，再加入22质量份的环氧丙烷，再加入130质量份多元醇持续搅拌在除氧和密闭状态下加热至100-150°C，并在此温度下反应l_2h ;然后冷却至室温，蒸发掉溶剂从而得到木质素多元醇；
(2)组合聚醚的制备:将上述木质素多元醇140质量份，聚醚多元醇80质量份，非水解型表面活性剂0.1质量份，水1.5质量份，发泡催化剂0.05质量份，2质量份二甲基环己胺，1.5质量份二丁基二月桂酸锡混合搅拌均匀，得到组合聚醚；
(3)聚氨酯的制备:将上述组合聚醚100质量份，废橡胶粉12质量份，搅拌混合后Ih后，再向其中加入甲苯二异氰酸酯120质量份，进行发泡，制得改性木质素聚氨酯。
[0022]该聚氨酯泡沫的抗压强度为0.57MPa ;拉伸强度为0.54MPa ;冲击强度为1.327kJ/m2 ;弯曲强度为1.594MPa ;隔音效果为38DB ;开孔率为30%。
【主权项】
1.一种改性木质素聚氨酯的制备方法，其特征在于:包括以下步骤:(1)改性木质素的制备:将木质素原料100-200质量份用有机溶剂溶解后，加入0.5-3质量份固体氢氧化钠，再加入10-30质量份的环氧丙烷，再加入100-200质量份多元醇持续搅拌在除氧和密闭状态下加热至100-150°C，并在此温度下反应l_2h ;然后冷却至室温，蒸发掉溶剂从而得到木质素多元醇； (2)组合聚醚的制备:将上述木质素多元醇100-150质量份，聚醚多元醇50-100质量份，表面活性剂0.06-0.15质量份，水1.5-2质量份，发泡催化剂0.03-0.05质量份，1-3质量份胺类催化剂，0.05-0.2质量份锡类催化剂混合搅拌均匀，得到组合聚醚； (3)聚氨酯的制备:将上述组合聚醚100质量份，废橡胶粉10-20质量份，搅拌混合后Ih后，再向其中加入异氰酸酯60-150质量份，进行发泡，制得改性木质素聚氨酯。2.根据权利要求1所述的改性木质素聚氨酯的制备方法，其特征在于:步骤(I)中所述多元醇包括乙二醇、丙三醇、1，4_ 丁二醇中的一种或几种的组合。3.根据权利要求1所述的改性木质素聚氨酯的制备方法，其特征在于:步骤(I)中所述有机溶剂包括丙酮，DMF,丙酮和DMF按体积比1:1混合的有机溶剂。4.根据权利要求1所述的改性木质素聚氨酯的制备方法，其特征在于:步骤(I)中所述木质素为高沸醇木质素、酶解木质素、热裂解木质素、乙酸木质素、过氧乙酸木质素或过氧酸木质素中的一种或几种的组合。5.根据权利要求1所述的改性木质素聚氨酯的制备方法，其特征在于:步骤(2)中所述胺类催化剂为三乙烯二胺、三乙胺、四甲基二乙烯二胺、二甲基环己胺、二乙醇胺、三乙醇胺、二乙烯乙二醇胺以及异丙醇胺中的一种或几种；所述有机锡类催化剂是辛酸亚锡、二丁基二月桂酸锡、二(十二烷基硫)二丁基锡、单丁基氧化锡及二丁基氧化锡中的一种或几种。6.根据权利要求1所述的改性木质素聚氨酯的制备方法，其特征在于:步骤(3)中所述废橡胶粉为800-1000目。7.根据权利要求1所述的改性木质素聚氨酯的制备方法，其特征在于:步骤(3)中所述异氰酸酯是甲苯二异氰酸酯、二苯甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯及异佛尔酮二异氰酸酯中的一种或几种。
【专利摘要】本发明涉及高分子化学领域，特别涉及一种改性木质素聚氨酯及其制备方法。该改性木质素聚氨酯的制备方法包括：（1）将木质素原料用有机溶剂溶解后，加入固体氢氧化钠，再加入环氧丙烷，再加入多元醇持续搅拌，蒸发掉溶剂从而得到木质素多元醇；（2）将上述木质素多元醇，聚醚多元醇，表面活性剂，水，发泡催化剂，胺类催化剂，锡类催化剂混合搅拌均匀，得到组合聚醚；将上述组合聚醚，废橡胶粉，搅拌混合后，再向其中加入异氰酸酯，进行发泡，制得改性木质素聚氨酯。本发明通过在发泡配方中添加改性木质素，增加了聚氨酯的强度，同时增加了聚氨酯的隔音效果，具有更优良的抗压强度、拉伸强度、弯曲强度和冲击强度。
【IPC分类】C08J9/08, C08L75/04, C08G18/48, C08G18/64, C08L21/00, C08H7/00
【公开号】CN105131560
【申请号】CN201510422056
【发明人】王英波
【申请人】济南骄泰信息技术有限公司
【公开日】2015年12月9日
【申请日】2015年7月17日