专利名称：木素聚氨酯泡沫材料的合成方法
技术领域：
本发明涉及一种适应于多种木素原料制取木素聚氨酯泡沫材料的合成方法。
背景技术：
木素是一种生长着的资源，也是目前尚未得到大规模综合利用的潜在天然有机原料。水解、造纸工业只是利用植物原料中的纤维素，而将木素部份作为废弃物排放，这不仅是资源极大浪费，也对环境造成了严重污染。利用木素制备木素聚氨酯泡沫材料，是木素得到大规模综合利用的途径之一，同时，由于木素属天然高分子化合物，制得的材料具备生物可降解性，从而具有广阔的应用前景。目前，利用木素制备木素聚氨酯泡沫材料的方法有两种一是将木素原料直接与环氧乙烷、环氧丙烷高压缩合反应；二是将木素原料先与马来酸酐反应，再与环氧化合物反应，两种方法制得的是聚醚型木素多元醇树脂，两种反应都是固气相高压反应，设备投资大，后处理复杂，对木素原料的要求较高。故不具有实际推广应用前景。
三、技术内容技术问题本发明提供能够减小工艺设备投资且可在常压下合成的木素聚氨酯泡沫材料的方法，具有作为本发明所需原料的木素的可选择范围广的优点。
技术方案本发明是一种木素聚氨酯泡沫材料的合成方法，先将木素烘干后过不小于40目筛，再将过筛后的木素在常压、反应温度为90℃-170℃的条件下进行预活化反应得到木素多羟基化合物，其反应时间为0.5小时-3.5小时，然后将预活化的木素在常压、反应温度为120℃-280℃的条件下，与二元酸酐及二元醇进行共聚反应，得到木素多元醇聚酯，其反应时间为5小时-6小时，最后，将重量份为30-70份的木素多元醇聚酯、重量份为70-30份的聚醚、重量份为0.5-2份的硅油、重量份为10-30份的发泡剂混合并加入作为催化剂的重量份为0.05-0.15份的有机锡和重量份为1-3份的胺，搅拌均匀，最终加入异氰酸酯，并以不低于1000转/分的转速搅拌发泡。
技术效果①由于本发明所采用的工艺路线中的各步反应可在常压下进行，与现有技术的高压反应所需的设备投资相比，本发明具有工艺设备投资小的优点，本发明对木素的预活化，是将木素原料制成能与聚酯反应成均一体系的木素多羟基化合物，提高了木素原料活性，使本发明可以选择木材水解工业、造纸工业废弃物中的木素作为本发明合成木素聚氨酯泡沫的原料，或选择稀酸水解木素、浓酸木素、硫酸盐木素、碱木素、木素磺酸盐等木素作为本发明制取木素聚氨酯泡沫所需的原料，因此，本发明具有工艺合成所需木素的可选择范围广的优点。②本发明选择马来酸酐及一缩二乙二醇作为参与制取木素养多元醇树脂，可提高泡沫材料的理化性能，其密度调整范围大，理化强度高。
四、具体实施方案实施例1 一种木素聚氨酯泡沫材料的合成方法，先将水解木素烘干后过不小于40目筛，再将过筛后的木素在常压、反应温度为90℃-170℃的条件下进行预活化反应得到木素多羟基化合物，其反应时间为1.5小时-3.5小时，然后将预活化的木素在常压、反应温度为120℃-280℃的条件下，与二元酸酐及二元醇进行共聚反应，得到木素多元醇聚酯，其反应时间为5小时-6小时，最后，将重量份为30-70份的木素多元醇聚酯、重量份为70-30份的聚醚、重量份为0.5-2份的硅油、重量份为10-30份的发泡剂混合并加入作为催化剂的重量份为0.05-0.15份的有机锡和重量份为1-3份的胺，搅拌均匀，最终加入异氰酸酯，并以不低于1000转/分的转速搅拌发泡，在本实施例中，木素的预活化反应是将过筛烘干后的木素与苯酚在100℃-170℃下进行1.5小时-3.5小时的酚羟基化反应冷却后加入甲醛，再加热至80℃-95℃反应2小时-3小时，减压脱水；将预活化后的木素与马来酸酐、一缩二乙二醇共聚，得木素多元醇树脂，具体来说，本实施例是将预活化后的木素与马来酸酐、一缩二乙二醇混合加热至180℃-200℃，反应3小时-5小时，再逐渐加热至250℃-260℃，继续反应至水分小于0.5％，酸值小于5毫克KOH/克后得到木素多元醇树脂，本实施例的发泡剂采用F141b，搅拌均匀，再加入多苯基多异氰酸酯或二异氰酸酯100份搅拌发泡。
实施例2 一种木素聚氨酯泡沫材料的合成方法，先将水解木素烘干后过不小于40目筛，再将过筛后的木素在常压、反应温度90℃-95℃的条件下进行预活化反应得到木素多羟基化合物，其反应时间0.5小时-3.5小时，然后将预活化的木素在常压、反应温度为120℃-280℃的条件下，与二元酸酐及二元醇进行共聚反应，得到木素多元醇聚酯，其反应时间为5小时-6小时，最后，将重量份为30-70份的木素多元醇聚酯、重量份为70-30份的聚醚、重量份为0.5-2份的硅油、重量份为10-30份的发泡剂混合并加入作为催化剂的重量份为0.05-0.15份的有机锡和重量份为1-3份的胺，搅拌均匀，最终加入异氰酸酯，并以不低于1000转/分的转速搅拌发泡，在本实施例中，木素的预活化反应是将过筛烘干后的木素、甲醛、烧碱和水混合加热至90℃-95℃，反应0.5小时-3.5小时，再加入酚醛预聚体并加热至80℃-90℃，反应2小时-3小时后脱水至含水率小于10％，而酚醛预聚体的制法是将苯酚和甲醛混合加热至80℃-95℃反应2小时-3小时，待其分层后，其下层树脂即为酚醛预聚体，木素与二元酸酐及二元醇进行的共聚反应是将预活化后的木素与马来酸酐、一缩二乙二醇共聚，得木素多元醇树脂，而本实施例则选择将预活化后的木素与马来酸酐、一缩二乙二醇混合加热至180℃-200℃，反应3小时-5小时，再逐渐加热至250℃-260℃，继续反应至水分小于0.5％，酸值小于5毫克KOH/克，本实施例的发泡剂采用F141b，搅拌均匀，再加入多苯基多异氰酸酯或二异氰酸酯100份搅拌发泡。
实施例3 一种木素聚氨酯泡沫材料的合成方法，先将碱木素烘干后过不小于40目筛，再将过筛后的木素在常压、反应温度为90℃-170℃的条件下进行预活化反应得到木素多羟基化合物，其反应时间为1.5小时-3.5小时，然后将预活化的木素在常压、反应温度为120℃-280℃的条件下，与二元酸酐及二元醇进行共聚反应，得到木素多元醇聚酯，其反应时间为5小时-6小时，最后，将重量份为30-70份的木素多元醇聚酯、重量份为70-30份的聚醚、重量份为0.5-2份的硅油、重量份为10-30份的发泡剂混合并加入作为催化剂的重量份为0.05-0.15份的有机锡和重量份为1-3份的胺，搅拌均匀，最终加入异氰酸酯，并以不低于1000转/分的转速搅拌发泡，在本实施例中，木素的预活化反应是将过筛烘干后的木素与苯酚在100℃-170℃下进行1.5小时-3.5小时的酚羟基化反应冷却后加入甲醛，再加热至80℃-95℃反应2小时-3小时，减压脱水；木素多元醇树脂的获得是将预活化后的木素与马来酸酐、丙二醇混合加热至180℃-200℃，反应3小时-5小时，再逐渐加热至250℃-260℃，继续反应至水分小于0.5％，酸值小于5毫克KOH/克后得到木素多元醇树脂，本实施例的发泡剂采用F141b，搅拌均匀，再加入多苯基多异氰酸酯或二异氰酸酯100份搅拌发泡。
实施例4 一种木素聚氨酯泡沫材料的合成方法，先将碱木素烘干后过不小于40目筛，再将过筛后的木素在常压、反应温度为90℃-95℃的条件下进行预活化反应得到木素多羟基化合物，其反应时间为0.5小时-3.5小时，然后将预活化的木素在常压、反应温度为120℃-280℃的条件下，与二元酸酐及二元醇进行共聚反应，得到木素多元醇聚酯，其反应时间为5小时-6小时，最后，将重量份为30-70份的木素多元醇聚酯、重量份为70-30份的聚醚、重量份为0.5-2份的硅油、重量份为10-30份的发泡剂混合并加入作为催化剂的重量份为0.05-0.15份的有机锡和重量份为1-3份的胺，搅拌均匀，最终加入异氰酸酯，并以不低于1000转/分的转速搅拌发泡，在本实施例中，木素的预活化反应是将过筛烘干后的木素、甲醛、烧碱和水混合加热至80℃-95℃，反应0.5小时-3小时，再加入酚醛预聚体并加热至80℃-95℃，反应2小时-3小时后脱水至含水率小于10％，而酚醛预聚体的制法是将苯酚和甲醛混合加热至80℃-95℃反应2小时-3小时，待其分层后，其下层树脂即为酚醛预聚体，上述木素与二元酸酐及二元醇进行的共聚反应是将预活化后的木素与苯酐、乙二醇共聚，得木素多元醇树脂，具体来说是将预活化后的木素与苯酐、乙二醇混合加热至180℃-200℃，反应3小时-5小时，再逐渐加热至250℃-260℃，继续反应至水分小于0.5％，酸值小于5毫克KOH/克，本实施例的发泡剂采用F141b，搅拌均匀，再加入多苯基多异氰酸酯或二异氰酸酯100份搅拌发泡。
权利要求
1.一种木素聚氨酯泡沫材料的合成方法，其特征在于先将木素烘干后过不小于40目筛，再将过筛后的木素在常压、反应温度为90℃-170℃的条件下进行预活化反应得到木素多羟基化合物，其反应时间为0.5小时-3.5小时，然后将预活化的木素在常压、反应温度为120℃-280℃的条件下，与二元酸酐及二元醇进行共聚反应，得到木素多元醇聚酯，其反应时间为5小时-6小时，最后，将重量份为30-70份的木素多元醇聚酯、重量份为70-30份的聚醚、重量份为0.5-2份的硅油、重量份为10-30份的发泡剂混合并加入作为催化剂的重量份为0.05-0.15份的有机锡和重量份为1-3份的胺，搅拌均匀，最终加入异氰酸酯，并以不低于1000转/分的转速搅拌发泡。
2.根据权利要求1所述的木素聚氨酯泡沫材料的合成方法，其特征在于木素的预活化反应是将过筛烘干后的木素与苯酚在100℃-170℃下进行1.5小时-3.5小时的酚羟基化反应冷却后加入甲醛，再加热至80℃-95℃反应2小时-3小时，减压脱水。
3.根据权利要求2所述的木素聚氨酯泡沫材料的合成方法，其特征在于将预活化后的木素与马来酸酐、一缩二乙二醇共聚，得木素多元醇树脂。
4.根据权利要求3所述的木素聚氨酯泡沫材料的合成方法，其特征在于将预活化后的木素与马来酸酐、一缩二乙二醇混合加热至180℃-200℃，反应3小时-5小时，再逐渐加热至250℃-260℃，继续反应至水分小于0.5％，酸值小于5毫克KOH/克。
5.根据权利要求1所述的木素聚氨酯泡沫材料的合成方法，其特征在于木素的预活化反应是将过筛烘干后的木素、甲醛、烧碱和水混合加热至90℃-95℃，反应0.5小时-3小时，再加入酚醛预聚体并加热至80℃-95℃，反应2小时-3小时后脱水至含水率小于10％。
6.根据权利要求5所述的木素聚氨酯泡沫材料的合成方法，其特征在于酚醛预聚体的制法是将苯酚和甲醛混合加热至80℃-95℃反应2小时-3小时，待其分层后，其下层树脂即为酚醛预聚体。
7.根据权利要求5或6所述的木素聚氨酯泡沫材料的合成方法，其特征在于将预活化后的木素与马来酸酐、一缩二乙二醇共聚，得木素多元醇树脂。
8.根据权利要求7所述的木素聚氨酯泡沫材料的合成方法，其特征在于将预活化后的木素与马来酸酐、一缩二乙二醇混合加热至180℃-200℃，反应3小时-5小时，再逐渐加热至250℃-260℃，继续反应至水分小于0.5％，酸值小于5毫克KOH/克。
全文摘要
木素聚氨酯泡沫材料的合成方法，先将木素烘干后过不小于40目筛，再将其在常压、反应温度为90℃－170℃的条件下进行预活化反应得木素多羟基化合物，反应时间为0.5－3.5小时，然后将预活化的木素在常压、反应温度为120－280℃的条件下，与二元酸酐及二元醇进行共聚，得木素多元醇聚酯，反应时间为5－6小时，最后，将重量份为30－70份的木素多元醇聚酯、重量份为70－30份的聚醚、重量份为0.5－2份的硅油、重量份为10－30份的发泡剂混合并加入作为催化剂的重量份为0.05－0.15份的有机锡和重量份为1－3份的胺，搅拌均匀，最终加入异氰酸酯，并以不低于1000转/分的转速搅拌发泡。本发明可常压合成。
文档编号C08G18/64GK1462760SQ03131649
公开日2003年12月24日 申请日期2003年5月30日 优先权日2003年5月30日
发明者卫民, 严立楠, 蒋剑春 申请人:中国林业科学研究院林产化学工业研究所