一种油菜秸秆基聚氨酯硬泡材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种油菜秸秆基聚氨酯硬泡材料及制备方法，所述油菜秸秆基聚氨酯硬泡材料包含A和B两种组分，质量比为1:1~1.6；其中A组分按重量份数计算由20~40份油菜秸秆基聚醚多元醇、10~15份阻燃剂、1~5份发泡催化剂、0.5~1.0份泡沫稳定剂、1~3份发泡剂和1~3份水混合而成，B组分为PAPI异氰酸酯。其制备方法是将油菜秸秆基聚醚多元醇与阻燃剂等原料混合成A组分，然后加入B组分，室温下搅拌5~20s，倒入发泡模具中发泡，即得密度36.5~38.4kg/m3，压缩强度176~185kPa，极限氧指数26~29%的油菜秸秆基聚氨酯硬泡材料。可用于建筑外墙保温、冰箱、冷藏箱等领域。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种油菜秸杆基聚氨酯硬泡材料及其制备方法，属于高分子材料领域。
技术介绍
阻燃聚氨酯硬泡材料具有阻燃性、密度小、导热系数低、隔热保温性好、隔音、防震等特点，被广泛应用于冰箱、冷库、喷涂、热力管线、建筑等领域，特别是在建筑外墙保温材料方面。随着国家对建筑节能保温行业的重视，阻燃聚氨酯硬泡材料的消费量日益增加。 制备聚氨酯硬泡材料的原料有多元醇(聚醚多元醇、聚酯多元醇)、黑料及催化剂、发泡剂、稳定剂等，其中多元醇是制备聚氨酯硬泡材料的主要原料。通常，该多元醇主要来自环氧丙烷、环氧乙烷以及丙二醇、丙三醇、蔗糖和山梨糖醇等石油化工的下游产品。由于石化资源是不可再生资源，其数量日渐枯竭，且价格居高不下，这不仅极大限制聚氨酯材料的健康发展，还因难以在自然界降解而不可避免带来的环境污染问题。采用生物质资源制备聚氨酯硬泡材料，不仅能使大量废弃的生物质资源增值转化，还能减少对石化资源产品的依赖性、降低生产成本，同时制备的聚氨酯硬泡材料还具有生物降解性，在一定程度上减少白色污染、保护环境。 王洪喜先将杉木粉和毛竹粉在低相对分子质量多元醇中液化，制备植物聚醚酯多元醇，再将其与聚醚多元醇、聚酯多元醇、催化剂、发泡剂等组成发泡基料，最后将发泡基料与异氰酸酯和助剂混合反应制备植物聚氨酯硬泡。所制备的聚氨酯硬泡材料具有较好的生物降解性和较高的机械强度[中国专利号:201310400327.3]。 李栋等制备了一种含有植物油渣的生物质基聚氨酯泡沫。先将玉米芯或稻草在低相对分子质量多元醇中液化得到液化产物，再将液化产物与催化剂、泡沫稳定剂及菜籽油渣或大豆油渣混合均匀，最后加入异氰酸酯反应，得到生物质基聚氨酯泡沫[中国专利号201110324683.2]。 田春蓉等采用稻壳为原料制备了聚氨酯泡沫塑料，该专利技术的聚氨酯泡沫塑料具有较好的保温隔热性能及可降解性能[中国专利号201210110735.0]。 敖日格勒等公开了一种木质素聚氨酯的制备方法。先将氢氧化钠抽提分离的木质素用有机溶剂溶解，除去残渣后用水沉淀，再用环氧化物(环氧乙烷、环氧丙烷、环氧氯丙烷)进行改性。最后将所得的改性木质素溶于醇类，与异氰酸酯等原料复配得到聚氨酯材料[中国专利号 200910193436.6]。 众所周知，油菜秸杆是最常见的农林废弃物，是一种宝贵的生物资源。从分子组成来看，油菜秸杆的主要化学成分是纤维素(含量259Γ309Ο、半纤维素(含量159Γ209Ο和木质素(含量209Γ309Ο，三者共同特点是分子结构中富含羟基。理论上其经液化活化处理后可代替石油聚醚或聚酯多元醇，用于制备聚氨酯硬泡材料。但目前尚未见到有关利用油菜秸杆制备生物质阻燃聚氨酯硬泡材料的研究报道。 由于上述的以木粉、植物油渣、稻壳、木质素等生物质为基础原料合成的聚氨酯泡沫还存在阻燃性能差、应用受限制等技术问题，而本专利技术正是为了解决该技术问题而提出的一种油菜秸杆基聚氨酯硬泡材料及制备方法。因而迫切需要发展以油菜秸杆为原料，制备生物质阻燃聚氨酯硬泡材料技术。
技术实现思路
本专利技术的目的之一在于为了解决上述阻燃性能差、应用受限制等技术问题而提供一种油菜秸杆基聚氨酯硬泡材料，该油菜秸杆基聚氨酯硬泡材料低成本、附加值高。 本专利技术的目的之二在于提供上述的一种油菜秸杆基聚氨酯硬泡材料的制备方法，该制备方法以油菜秸杆基聚醚多元醇为基础原料，因此具有操作安全、绿色环保、成本低廉等优点。 本专利技术的技术方案一种油菜秸杆基聚氨酯硬泡材料，由A和B两种组分组成，按质量比计算，A组分:B组分为 1: f 1.6 ；其中A组分按重量份数计算，其组成及含量如下: 油菜秸杆基聚醚多元醇2(Γ40份 阻燃剂1(Γ15份 发泡催化剂I飞份 泡沫稳定剂0.5^1.0份发泡剂f 3份水Γ3份所述的阻燃剂为甲基磷酸二甲酯(DMMP )、三(2-氯丙基)磷酸酯(TCPP )、三(2-氯乙基)磷酸酯、三溴辛戊醇、三聚氰胺、氢氧化铝、氢氧化镁、聚磷酸胺中的一种或两种以上的混合物；所述的发泡催化剂为三乙烯二胺、三乙胺、二乙烯三胺、三乙醇胺、二乙醇胺、乙醇胺、N, N-二甲基环己烷、四甲基乙二胺、二甲基乙醇胺中的一种或两种以上的混合物；所述的泡沫稳定剂为娃油、娃碳型稳定剂或娃油和娃碳型稳定剂的混合；所述的发泡剂为HCFC-141b、环戊烷、甲酸甲酯、F-ll、HFC-245fa中的一种或两种以上的混合物；其中B组分为PAPI异氰酸酯。 上述的一种油菜秸杆基聚氨酯硬泡材料的制备方法，具体包括以下步骤:(1)、按照1:25的质量比，将硫酸和液化剂(所述的液化剂由丙三醇和分子量400g/mo I的聚乙二醇按质量比为1:4的比例混合而成)依次加入容器中，在3000 rpm搅拌速度下升温至140°C，得到混合液；然后按液化剂和秸杆粉的质量比为7:1，向混合液中加入粒径为15微米的秸杆粉，升温至160°C反应120min，所得反应液自然降至室温后，用氢氧化钾调pH为7，常压过滤，所得滤液在真空度-0.1 MPa下减压蒸馏2h，即得油菜秸杆基聚醚多元醇；(2)、将步骤(I)所得油菜秸杆基聚醚多元醇加入到高速混合机中，再加入阻燃剂、发泡催化剂、泡沫稳定剂、发泡剂和水，以200(T3000 rpm/min搅拌速度下高速混合3(T60 min后，得到A组分； (3)、将B组分加入到A组分中，快速搅拌5?20s，倒入聚四氟乙烯模具中固化2(T100 s,在室温下继续固化48 h，即得油菜秸杆基聚氨酯硬泡材料。 上述所得油菜秸杆基聚氨酯硬泡材料，其密度为36.5^38.4 kg/m3，极限氧指数为26?29%，压缩强度为176?185 kPa。 本专利技术的有益成果本专利技术的油菜秸杆基聚氨酯硬泡材料，由于采用了添加阻燃剂并以废弃油菜秸杆为基础原料的技术方案，因此在阻燃性和生物降解性方面，具有了比现有技术更好的技术效果。 进一步，本专利技术的油菜秸杆基聚氨酯硬泡材料，系以废弃油菜秸杆为基础原料所制备的油菜秸杆基生物质聚醚多元醇，其与异氰酸酯进一步反应后获得生物质阻燃聚氨酯硬泡材料。因无需使用传统的昂贵的石油基聚醚多元醇，从而极大降低了生产成本，为低成本聚氨酯硬泡材料的生产提供了一种全新的技术途径。 进一步，采用本专利技术方法所制备的油菜秸杆基阻燃聚氨酯硬泡材料，还具有生物降解特性，由此克服了传统石油基聚氨酯硬泡材料在自然界中降解困难的严重缺陷。 综上所述，本专利技术的一种油菜秸杆基阻燃聚氨酯硬泡材料，其极限氧指数为26?29%，密度为36.5?38.4 kg/m3，压缩强度为176?185 kPa。因此其具有高阻燃性、优异力学性能和可生物降解特性，更进一步，其制备方法具有工艺简单、操作方便、制备过程环保、生产成本低等特点。 【具体实施方式】 下面通过实施例对本专利技术进一步详细描述，但并不限制本专利技术。 实施例1一种油菜秸杆基聚氨酯硬泡材料，由A、B两种组分组成，按质量比计算，A组分:B组分为 1: 1.5 ；其中A组分按重量份数计算，其组成及含量如下: 油菜秸杆基聚醚多元醇23份阻燃剂12份 发泡催化剂1.6份 泡沫稳定剂0.7份发泡剂2份水1.5份所述的阻燃剂为甲基磷酸本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种油菜秸秆基聚氨酯硬泡材料，其特征在于所述的油菜秸秆基聚氨酯硬泡材料由A和B两种组分组成，按质量比计算，A组分：B组分为1:1~1.6；其中A组分按重量份数计算，其组成及含量如下：油菜秸秆基聚醚多元醇           20~40份阻燃剂                         10~15份发泡催化剂                     1~5份泡沫稳定剂                     0.5~1.0份发泡剂                         1~3份水                             1~3份        所述的阻燃剂为甲基磷酸二甲酯、三（2‑氯丙基）磷酸酯、三（2‑氯乙基）磷酸酯、三溴辛戊醇、三聚氰胺、氢氧化铝、氢氧化镁、聚磷酸胺中的一种或两种以上的混合物；所述的发泡催化剂为三乙烯二胺、三乙胺、二乙烯三胺、三乙醇胺、二乙醇胺、乙醇胺、N, N‑二甲基环己烷、四甲基乙二胺、二甲基乙醇胺中的一种或两种以上的混合物；所述的泡沫稳定剂为硅油、硅碳型稳定剂或硅油和硅碳型稳定剂的混合；所述的发泡剂为HCFC‑141b、环戊烷、甲酸甲酯、F‑11、HFC‑245fa中的一种或两种以上的混合物；所述的B组分为PAPI异氰酸酯。...

【技术特征摘要】
1.一种油菜秸杆基聚氨酯硬泡材料，其特征在于所述的油菜秸杆基聚氨酯硬泡材料由八和8两种组分组成，按质量比计算，八组分:8组分为1: 1^1.6 ； 其中纟组分按重量份数计算，其组成及含量如下: 油菜秸杆基聚醚多元醇20?40份 阻燃剂10?15份 发泡催化剂广5份 泡沫稳定剂0.5^1.0份发泡剂广3份水广3份 所述的阻燃剂为甲基磷酸二甲酯、三(2-氯丙基)磷酸酯、三(2-氯乙基)磷酸酯、三溴辛戊醇、三聚氰胺、氢氧化铝、氢氧化镁、聚磷酸胺中的一种或两种以上的混合物； 所述的发泡催化剂为三乙烯二胺、三乙胺、二乙烯三胺、三乙醇胺、二乙醇胺、乙醇胺、队^ 二甲基环己烷、四甲基乙二胺、二甲基乙醇胺中的一种或两种以上的混合物； 所述的泡沫稳定剂为娃油、娃碳型稳定剂或娃油和娃碳型稳定剂的混合； 所述的发泡剂为此?中的一种或两种以上的混合物； 所述的8组分为？八?I异氰酸酯。2.如权利要求1所述的一种油菜秸杆基聚氨酯硬泡材料，其特征在于按质量比计算，八组分:8组分为1:1.3?1.6 ； 其中纟组分按重量份数计算，其组成及含量如下: 油菜秸杆基聚醚多元醇23份 阻燃剂12?15份 发泡催化剂广2份 泡沫稳定剂0.7^1.0份 发泡剂2?2.6份水1?2.5份 所述的阻燃剂为甲基磷酸二甲酯、三(2-氯丙基)磷酸酯、三(2-氯乙基)磷酸酯中的一种或两种以上的混合物； 所述的发泡催化剂为三乙烯二胺、队^ 二甲基环己烷、二甲基乙醇胺中的一种或两种以上的混合物； 所述的发泡剂为此?014113、环戊烷、册0245?中的一种或两种以上的混合物。3.如权利要求2所述的一种油菜秸杆基聚氨酯硬泡材料，其特征在于按质量比计算，八组分:8组分为1: 1.5； 其中纟组分按重量份数计算，其组成及含量如下: 油菜秸杆基聚醚多元醇23份阻燃剂12份 发泡催化剂1.6份 泡沫稳定剂0.7份发泡剂2份水1.5份 所述的阻燃剂为甲基磷酸二甲酯； 所述的发泡催化剂为三乙烯二胺； 所述的泡沫稳定剂为硅油； 所述的发泡剂为此?01416。4.如权利要求2所述的一种油菜秸杆基聚氨酯硬泡材料，其特征在于按质量比计算，八组分:8组分为1: 1.4 ； 其中纟组分按重量份数计算，其组成及含量如下: 油菜秸杆基聚醚多元醇23份阻燃剂15份发泡催化剂1份 泡沫稳定剂0.8份发泡剂2.6份水2.5份 所述的阻燃剂为三(2-氯乙基)磷酸酯； ...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑康生，贾润萍，张进，闻震宇，魏路，
申请(专利权)人：上海应用技术学院，
类型：发明
国别省市：上海;31