一种废旧聚氨酯降解制备的保温材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种木质素和废旧聚氨酯降解制备的保温材料及其制备方法，本方法首先将从造纸废液中提取的木质素进行碱化处理,然后将旧聚氨酯弹性体与碱化处理后的木质素共混体系进行降解回收后再利用,回收过程中无三废排放，绿色环保。制备出性能优异的硬质聚氨酯保温产品，压缩强度高，弹性好、热稳定性和保温等性能良好。本发明专利技术废旧聚氨酯弹性回收利用率接近100％，大大降低了聚氨酯硬质泡沫产品的成本，也为废旧聚氨酯弹性体回收制备多元醇的应用开辟了新的实用的途径，同时本发明专利技术利用木质素优良的结构改性聚氨酯回收料的性能，为从造纸废液中提取的木质素的利用开辟了新途径。纸废液中提取的木质素的利用开辟了新途径。纸废液中提取的木质素的利用开辟了新途径。

【技术实现步骤摘要】
一种废旧聚氨酯降解制备的保温材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于化工材料回收及再利用领域，尤其涉及一种木质素和废旧聚氨酯降解制备的保温材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]自1937年拜耳教授发现了多异氰酸酯与多元醇加聚反应可制得聚氨酯，并以此为基础进行工业化应用开始，聚氨酯产品越来越受到人们的关注。随着科技的进步，聚氨酯产品已经越来越深入人们的生活。因为聚氨酯有优越的物理、化学性能，而被广泛应用汽车制造、交通运输、土木建筑、轻工、纺织、机电、石油化工、航空航天、水利等许多领域。而且还开发出很多新型的聚氨酯产品。
[0003]聚氨酯工业发展非常迅速，世界上聚氨酯的消费量基本上每十年翻一番。近年来，随着亚太地区聚氨酯需求的快速增长，全球聚氨酯生产中心已转移至亚太地区特别是中国。 2018年我国聚氨酯市场呈现稳定的增长态势，行业未来发展状况较为乐观。
[0004]聚氨酯材料是一类形态多样的多用途合成树脂，它的产品有很多种形式，包括泡沫塑料、弹性体、涂料、胶黏剂、纤维、合成革防水材料等。其中聚氨酯泡沫是聚氨酯合成产品中最大的品种，其总产量约占聚氨酯产品的60％。是现代塑料工业中发展最快的品种之一。聚氨酯泡沫根据其硬度可分为聚氨酯软泡、硬泡、半硬泡三类。塑料聚氨酯软泡主要用于家具、汽车等的填充。聚氨酯硬泡主要用于家电、墙体、管道等的保温隔热领域。半硬泡主要用于制作仪表板等产品。
[0005]聚氨酯产品种类多，应用范围很广，但是由于聚氨酯属于有机化合物，在比较高的温度下容易被氧化，变性，例如石油输气管的保温层在高温条件下会大幅度的缩短使用寿命。再有装配有聚氨酯弹性体齿轮的机件不宜长时间、大功率工作。聚氨酯耐热性差的缺点限制了聚氨酯的应用。这强迫人们去寻找一种可在高温条件替代聚氨酯的物质或者通过改性的方式来提高聚氨酯的耐热性。
[0006]聚氨酯弹性体的大量生产及广泛应用带来了大量聚氨酯废弃物(包括生产中的边角料和使用老化的各类聚氨酯材料)。我国每年可回收的聚氨酯弹性体废料可达300万吨以上，但由于聚氨酯弹性体废料回收方法和利用技术的缺陷，聚氨酯弹性体回收方面的经济效益较差，再加上人们对环保的意识比较淡薄，导致聚氨酯废弹性体料回收量很少，大量的固体聚氨酯弹性体废旧材料仅仅被简单处理丢弃，严重破坏了环境。
[0007]木质素是一种广泛存在于植物中的丰富而可再生的生物材料。就总量而言是自然界中存在仅次于纤维素的第二大量的天然有机物。
[0008]木质素的结构中既有碳链又有苯环，碳链上有羟基、醛基、酮基、羧基或烯键，苯环上有羟基、甲氧基等，是一种大有用处的资源。
[0009]工业木质素是造纸工业的副产物，它存在于制浆造纸工业的造纸废液中。我国造纸废水量很大，占全国工业废水量的30％。制浆造纸废液中含有大量的木质素，至今较少得到充分有效利用，在聚氨酯降解应用领域更是空白，如不加以回收利用，随黑液直接排入纳
污水体，不仅浪费资源，而且造成严重的环境污染危害。因此不论从环保还是从资源利用的角度上考虑，都必须重视木质素的开发利用。
[0010]现在社会是人与自然的社会，追求的是可持续发展，在追求高新的同时也要注意环保，注意资源的合理利用。
[0011]木质素的结构中有大量苯环存在,苯环上含有酚羟基、醇羟基和羧基等活性基团，而且其结构复杂,还含有其他活性基团，如果以木质素降解产品代替多元醇，将木质素接入获得的再生聚氨酯多元醇，再利用后泡沫体系中会在很大程度上优化聚氨酯的泡沫结构和增强其力学性能。
[0012]聚氨酯弹性体本身是高分子聚合物有很大的社会价值和经济价值虽然现在人们对聚氨酯废弃物的处理方法有很多种，包括能源法，物理法，和化学法。但到目前尚未见有文献及专利报道一种经济环保又有效利用聚氨酯弹性体废弃物资源的有效方法。迫于环境压力以及当下自然资源的紧缺，对聚氨酯弹性体废弃物合理有效的回收利用的方法和渠道的开发迫在眉睫。
[0013]聚氨酯弹性体是由多元醇上的羟基和二苯基甲烷二异氰酸酯上的异氰酸酯基反应产生交联的网络结构，属于化学反应，所有的化学反应都不可能进行到底，都存在着反应的可逆和动态平衡。因此可以找寻一个环境让聚氨酯弹性体进行可逆反应生成反应物质或者由反应物或产物生成的附加产物，然后再利用该生成物再次制备聚氨酯弹性体产品或用作其他。
[0014]为了尽可能的体现聚氨酯弹性体废料的经济环境的价值，最好是将废料处理后再次制备成聚氨酯弹性体产品，采用物理回收法，将聚氨酯弹性体废料粉碎后当做填料。但采用此法只能制得低档的聚氨酯弹性体产品，未能充分发挥聚氨酯废料的价值。
[0015]专利文献(CN101469050 A)中提到一种废弃硬质聚氨酯泡沫经破碎后在完全在聚醚型多元醇做醇解剂的条件下降解成液体低聚物，并不是聚氨酯弹性体降解，得到降解产物之后，该专利说该降解产物可以用来发泡制备聚氨酯硬质泡沫，可是并未有提及发泡的详细方法和数据说明,强度等指标没有达到有益效果的泡沫制品。专利文献(CN102924747 A) 中提出采用新型官能化醇解剂在高温及催化剂条件下通过醇解剂分子中羟基对氨酯键进行醇交换引起聚氨酯降解生成分子量更小的聚氨酯丙烯酸酯树脂，将这种树脂应用于光固化涂料中。该专利在操作时加入的助剂比较多，操作相对繁琐。废料降解产物不是全部转化为有用产物。而且还要对聚氨酯废料进行初步的处理，污染环境。专利文献(CN103627024 A)中也提出了一种在超高温条件下利用小分子醇的蒸汽和高热对废旧聚氨酯降解回收制得小分子的酸、醇、低聚物及其他产物的方法。该专利提出的方法需要在很高温度下进行，反应时间相对较长，整个工艺的过程要消耗大量的能量。而且未能够完全分解。虽然最终产物可以得到小分子物质，但要达到废料的应用还要进行后续的分离提纯过程，未能直接利用降解产物，不仅造成降解产物回收成本增高，而且分离提纯废液污染环境。在专利 (CN103374145 A)中提出利用小分子醇作降解剂，加入催化剂，在惰性气体保护下降解回收聚氨酯弹性体。该专利在降解过程中加入了盐类物质作催化剂，这导致在使用降解料时还需对其进行后续繁琐的除盐处理工作，增加了废料处理工序，污染环境，加大了生产成本，而且该专利的降解料有分层现象，降解料利用率不高，这在很大程度上限制聚氨酯回收的经济价值。专利文献(CN101696261 A)中提到一种木质素聚氨酯及其制备方法是将改性后
的木质素溶解于多元醇并与异氰酸酯反应制备聚氨酯泡沫，属于对聚氨酯发泡过程的物理改性，并不涉及聚氨酯降解范畴，而对于聚氨酯降解体系中应用木质素纤维尚未见相关文献报道。聚氨酯弹性体降解材料制备保温材料缺陷是发泡强度低，使用受限制，产物回收利用率低。在专利(CN104672414 A)中提到一种废旧聚氨酯弹性体制备聚氨酯保温材料的方法，其废旧聚氨酯弹性体利用率未达到100％，造成资源浪费。

技术实现思路

[0016]为了克服以上缺陷本专利技术提出采用利木质素的芳杂环结构改善发泡材料的泡孔的强度，提高发聚氨酯弹性体降本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种木质素和废旧聚氨酯降解制备的保温材料，其特征在于，通过提取造纸黑夜的木质素、聚醚基废旧聚氨酯弹性体混合其他助剂制备而成。2.一种木质素和废旧聚氨酯降解制备的保温材料的制备方法，制备如权利要求1所述的木质素和废旧聚氨酯降解制备的保温材料，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：提取造纸黑夜中的木质素；步骤2：对木质素液也进行改进，获得木质素的改性液；步骤3：将聚醚基废旧聚氨酯弹性体、所述木质素的改性液与和扩链交联剂混合，在100
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200℃密闭条件下持续搅拌，反应制备聚醚型多元醇降解液A；步骤4：将聚酯基废旧聚氨酯弹性体、所述木质素的改性液和扩链交联剂混合，在120
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200℃密闭条件下持续搅拌，反应制备聚酯型多元醇降解液B；步骤5：将所述多元醇降解液A、多元醇降解液B、物理发泡剂、催化剂、稳泡剂和水以一定比例均匀混合得A组分料；步骤6：以异氰酸酯等为B组分料，将A组分料与B组分料以一定比例搅拌使均匀混合；步骤7：将A、B组分混合物注入模具中熟化成型制得硬质聚氨酯保温产品。3.根据权利要求2所述的木质素和废旧聚氨酯降解制备的保温材料的制备方法，其特征在于，在步骤1中，所述木质素的提取具体包括：取适当造纸黑液，酸化处理，析出木质素，过滤，洗涤，干燥以及粉碎。4.根据权利要求2所述的木质素和废旧聚氨酯降解制备的保温材料的制备方法，其特征在于，在步骤2中，向所述木质素液中加入多元醇、碱性催化剂以及木质素改性剂，100
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200℃密闭条件下反应1
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5小时，制得木质素的改性液；其中，所述木质素为0.5份、1份、1.5份、2份、2.5份或3份；所述多元醇为100份；碱性催化剂为0.5份、1份、1.5份、2份、2.5份或3份；木质素改性剂为0.5份、1份、1.5份或2份；其中，一份的含量为1g。5.根据权利要求4所述的木质素和废旧聚氨酯降解制备的保温材料的制备方法，其特征在于：所述多元醇为1，4
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丁二醇、1,5
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戊二醇、1,6
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己二醇、1,8
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辛二醇、1,9
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壬二醇、乙二醇、1，3
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丙二醇、二乙二醇、三乙二醇、三丙二醇、1，2
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丙二醇、戊二醇、GR
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635C、GR
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4110A、GR
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4110G、GR
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450A、GR
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649、PBA
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1000、PEG
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200、GR
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8340A、GR
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835G、GRA
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6360和PEDA
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1500中的一种或几种。6.根据权利要求4所述的木质素和废旧聚氨酯降解制备的保温材料的制备方法，其特征在于:所述碱性催化剂为氢氧化锂、氢氧化钡、氢氧化钾、氢氧化镁和氢氧化铯中的一种或几种。7.根据权利要求4所述的木质素和废旧聚氨酯降解制备的保温材料的制备方法，其特征在于：所述木质素改性剂为马来酸酐、环氧乙烷、环氧丙烷和环氧氯丙烷中的一种或几种。8.根据权利要求2所述的木质素和废旧聚氨酯降解制备的保温材料的制备方法，其特征在于：所述步骤3中扩链交联剂为三羟甲基丙烷、二乙基甲苯二胺(DET—DA)、二甲硫基甲苯二胺、二甘醇(DEG)、三甘醇、蔗糖、葡萄糖、二乙氨基乙醇(DEAE)甘油、异山梨醇、葡萄糖、MOCA、新戊二醇(NPG)、蔗糖和酸酐中的一种或几种。9.根据权利要求2所述的木质素和废旧聚氨酯降解制备的保温材料的制备方法，其特
征在于，所述步骤4中扩链交联剂为甘油、异山梨醇、1,6
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己二醇、MOCA、三羟甲基丙烷、二乙基甲苯二胺(DET—DA)、二甲硫基甲苯二胺、二甘醇(DEG)、三甘醇、新戊二醇(NPG)、蔗糖、葡萄糖和二乙氨基乙醇(DEAE)中的一种或几种...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵朝阳，顾晓华，齐文斌，董雨磊，刘思雯，吕士伟，
申请(专利权)人：上海鹤城高分子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：