一种采用植物油酸制备硬质聚氨酯泡沫塑料的方法，由以下步骤组成：将植物油酸与环氧化剂在催化剂存在下进行环氧化反应生成环氧化植物油酸；环氧植物油酸与含活泼氢亲核剂发生环氧键开环反应生成混合羟基植物油酸；加入醇升温进行酯化反应，生成混合羟基脂肪酸单酯，即生物基多元醇；将生物基多元醇与聚醚多元醇混合，辅以催化剂、泡沫稳定剂、水，配制成组合聚醚多元醇；将组合聚醚多元醇与发泡剂混合均匀，再和异氰酸酯反应，制备出硬质聚氨酯泡沫塑料，该种泡沫塑料具有与烷烃发泡剂相容性好，成本较低等特点，是性能良好的绝热材。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于聚氨酯材料合成工艺领域，特别涉及一种硬质聚氨酯泡沫塑料的 制备方法。二
技术介绍
硬质聚氨酯泡沫塑料由于具有优异的绝热性能、良好的可塑性和加工性能， 广泛应用于家用冰箱、冰拒、建筑保温与管道等行业。它是由组合聚醚(酯)多 元醇、发泡剂和异氰酸酯在催化剂作用下通过化学反应而形成的泡沫制品。其中 聚醚(酯)多元醇是制备聚氨酯泡沫的主要原料。传统的聚醚(酯)多元醇来自于石油资源，其应用受到石油资源的有限性和 不可再生性的限制，因此，在用途和性能上可替代传统聚醚(酯)多元醇、并且 具备环保性和资源可再生性等特点的另 一类多元醇——植物油多元醇，正在被越 来越多的受到关注和应用。植物油多元醇可由植物油酸制备而来，植物油酸是一 种可再生资源，它属于不饱和脂肪酸，学名为顺式-9-十八碳烯酸，分子结构中的 双键活性较高，在一定条件下可通过环氧化反应、开环反应、酯化反应系列深加 工工序、得到多官能度的羟基化合物，即植物油多元醇，也称生物基多元醇，生 物基多元醇可作为成品使用，用于制备聚氨酯硬泡或半硬泡。植物油酸广泛存在于各种植物油中，近年来国外少数公司利用植物油如大豆 油、棕榈油为原料，开发了一系列植物油多元醇，代替石油化工资源的聚醚多元 醇。植物油又可分为食用植物油与非食用植物油，在我国，食用植物油在烹调领 域需求量高，且其供应价格也超出塑料工业可承受范围。如果发展中国家对植物 油多元醇的需求增加了，我们就得完全从欧洲、美国、巴西和澳大利亚进口；相 比之下，非食用植物油价格较低，并且资源丰富，因此选用非食用植物油制备多 元醇以替代聚醚多元醇，在塑料工业的应用前景十分广泛。基于此，我们选择了非食用植物油作为原料进行有关产品的开发研究，而且 申请人:尚未发现有相关报导。
技术实现思路
技术问题本专利技术要解决的就是现有的硬质聚氨酯泡沫塑料依赖于以石油为 原料的问题，转而采用非食用植物油中的植物油酸进行技术深加工来合成生物基 多元醇，再利用生物基多元醇替代部分聚醚多元醇制备出性能较好的硬质聚氨酯 泡沫塑料。技术方案本专利技术通过以下技术方案实现步骤a,将植物油酸与过氧化有机酸在催化剂硫酸或磷酸存在下进行环氧化 反应，过氧化有机酸的摩尔用'量是植物油酸摩尔量的0.41-0.68倍，反应温度为 40 ~ 75°C,反应时间2.5 ~ 10小时，生成环氧植物油酸；步骤b,上述生成的环氧植物油酸经除酸脱水后与含活泼氢的亲核剂在催化 剂存在下发生环氧键开环反应，所述亲核剂是醇或醇胺，亲核剂的摩尔用量是环 氧植物油酸摩尔量的0.4-1.5倍；所述催化剂是对曱苯磺酸、钛酸四丁酯、四异 丙基钛酸酯或氯化铁中的一种、或几种的混合物，催化剂的用量是环氧化植物油 酸和亲核剂质量总和的0.1~1%,反应温度为60~170°C,反应时间1-12小 时，生成混合羟基植物油酸；步骤c，向上述生成的含有混合羟基植物油酸的体系中加入醇，直接以上述 开环反应中的催化剂催化，进行酯化反应，醇的加入量与混合羟基植物油酸的摩 尔比为0.8-2.3: 1,反应温度为100~280°C，反应时间3 ~ 15小时，生成生物 基多元醇；步骤d,上述生成的生物基多元醇经过脱水处理后，与聚醚多元醇混合，两 者的质量配比为生物基多元醇50~90%、聚醚多元醇10~50%;同时加入催 化剂、泡沫稳定剂、水，所述催化剂是胺类催化剂或锡类催化剂，所述泡沫稳定 剂是硅-氧或硅-碳型表面活性剂，催化剂、泡沫稳定剂、水的加入量分别占上 述生物基多元醇和聚醚多元醇总质量的0.1 ~ 10%、 0.5 ~ 5% 、 0.1 ~2%,配制成 组合聚醚多元醇；步骤e,将上述配制而成的组合聚醚多元醇与发泡剂混合均勻，再和异氰酸 酯反应，反应体系中的异氰酸酯与组合聚醚多元醇的NCO/OH的当量比为1.0 ~ 3.0,发泡剂的加入量占组合聚醚多元醇质量的10~38%,制得硬质聚氨酯泡沫 塑料。其中，步骤a中过氧化有机酸是过氧曱酸、过氧乙酸、过氧苯曱酸或过氧烷 基对苯曱酸，过氧化有机酸也可通过以下方式获得以过量的双氧水作为氧化剂，并以硫酸或磷酸作为催化剂，与有机酸反应生成过氧化有机酸，所述有机酸 是甲酸、乙酸、苯曱酸或烷基对苯曱酸，其摩尔用量是植物油酸摩尔量的0.41-0.68倍；双氧水的摩尔用量是植物油酸摩尔量的2.1-3.1倍；催化剂的质量占植 物油M量的0.1 ~ 1%。步骤b中，作为亲核剂的醇是丙三醇、二甘醇、乙二醇、丙二醇或l, 4-丁 二醇，醇胺是三异丙醇胺、三乙醇胺、甲基二乙醇胺或甲基二异丙醇胺，混合幾 基植物油酸在进行开环反应前进行的除酸脱水工序采用如下两种方法之一(1) .碱洗—水洗工艺用0.2~2%的氢氧化钠溶液中和过量的酸，再用软水洗 涤；最后用减压蒸馏的方法除水，(2) .水洗工艺直接用软水洗涤3-5次，软水用量为粗品的50- 100%;最 后用减压蒸馏的方法除水，上述碱洗与水洗的温度为60~90°C,减压蒸馏时的真空度为80kPa~100 kPa，温度为60~ 120°C。步骤c中，醇是丙三醇、二甘醇、乙二醇、丙二醇或l, 4-丁二醇。步骤d中，脱水方法为减压蒸馏，减压蒸馏时的真空度为80 kPa~ 100 kPa, 温度为110~130°C;胺类催化剂是N，N-二甲基环己胺、三亚乙基二胺、二甲基 千胺、三乙醇胺、异丙醇胺、五曱基-二乙烯三胺或季胺盐中的一种、或几种的混 合物，锡类催化剂是二月桂酸二正丁基锡。步骤e中，异氰酸酯是曱苯二异氰酸酯、二苯基二异氰酸酯或多次曱基多苯 基多异氰酸酯，异氰酸酯与组合聚醚的NCO/OH的当量比的范围是1.05-1.2, 发泡剂是二氯一氟乙烷(HCFC-141b)、环戊烷、五氟丙烷(HFC-245fa)或五 氟丁烷(HFC-365mfc)。本专利技术所涉及的化学反应原理如下1、环氧化反应 <formula>formula see original document page 6</formula>2、开环反应:<formula>formula see original document page 7</formula>3、酯化反应(以加入丙三醇进行酯化为例)<formula>formula see original document page 7</formula>这里R"OH为丙三醇。有益效果本专利技术采用非食用植物油中的植物油酸进行技术深加工合成生物基多元醇， 再利用生物基多元醇替代部分聚瞇多元醇制备出性能较好的硬质聚氨酯泡沫塑料。首先，作为主要原料的非食用植物油具有廉价易得，购买方便、可再生等特 点，其应用节约了聚醚(酯)多元醇等石油资源，使本专利技术最终得到的塑料产品 成为优化生态的绿色环保产品。其次，作为中间产品的生物基多元醇与传统聚醚(酯)多元醇相比，具有官 能度可调节性强，分子量分布窄，反应活性高，可制备高官能度的产品等优点； 同时，本专利技术中合成该生物基多元醇的工艺具有集合性强，对环境污染小，产品 得率较高的优点。再次，以生物基多元醇作为中间产品，与聚醚多元醇混合而制备的硬质聚氨 酯泡沫塑料的方法与传统的制备方法相比，具有与烷烃发泡剂相容性良好，成本 较低等特本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种采用植物油酸制备硬质聚氨酯泡沫塑料的方法，其特征在于制备步骤为： ａ．将植物油酸与过氧化有机酸在催化剂硫酸或磷酸存在下进行环氧化反应，过氧化有机酸的摩尔用量是植物油酸摩尔量的０．４１～０．６８倍，反应温度为４０～７５℃，反应时间２．５～１０小时，生成环氧植物油酸； ｂ．上述生成的环氧植物油酸经除酸脱水后与含活泼氢的亲核剂在催化剂存在下发生环氧键开环反应，所述亲核剂是醇或醇胺，亲核剂的摩尔用量是环氧植物油酸摩尔量的０．４～１．５倍；所述催化剂是对甲苯磺酸、钛酸四丁酯、四异丙基钛酸酯或氯化铁中的一种、或几种的混合物，催化剂的用量是环氧化植物油酸和亲核剂质量总和的０．１～１％，反应温度为６０～１７０℃，反应时间１～１２小时，生成混合羟基植物油酸； ｃ．向上述生成的含有混合羟基植物油酸的体系中加入醇，直接以上述开环反应中的催化剂催化，进行酯化反应，醇的加入量与混合羟基植物油酸的摩尔比为０．８～２．３∶１，反应温度为１００～２８０℃，反应时间３～１５小时，生成生物基多元醇； ｄ．上述生成的生物基多元醇经过脱水处理后，与聚醚多元醇混合，两者的质量配比为：生物基多元醇５０～９０％、聚醚多元醇１０～５０％；同时加入催化剂、泡沫稳定剂、水，所述催化剂是胺类催化剂或锡类催化剂，所述泡沫稳定剂是硅－氧或硅－碳型表面活性剂，催化剂、泡沫稳定剂、水的加入量分别占上述生物基多元醇和聚醚多元醇总质量的０．１～１０％、０．５～５％、０．１～２％，配制成组合聚醚多元醇； ｅ．将上述配制而成的组合聚醚多元醇与发泡剂混合均匀，再和异氰酸酯反应，反应体系中的异氰酸酯与组合聚醚多元醇的ＮＣＯ／ＯＨ的当量比为１．０～３．０，发泡剂的加入量占组合聚醚多元醇质量的１０～３８％，制得硬质聚氨酯泡沫塑料。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：林中祥，陈文婷，付云涛，
申请(专利权)人：南京林业大学，
类型：发明
国别省市：84[中国|南京]
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