一种发酵废渣基聚氨酯海绵及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种发酵废渣基聚氨酯海绵，其包含聚氨基甲酸酯。所述发酵废渣基聚氨酯海绵是以发酵废渣为主要原料，并添加异氰酸酯、扩链剂、催化剂、有机硅油泡沫稳定剂和发泡剂制备而成；本发明专利技术不仅多元醇成本大大下降，所合成的聚氨酯泡沫材料可生物降解，并且解决部分发酵废渣的处理难题。分发酵废渣的处理难题。

【技术实现步骤摘要】
一种发酵废渣基聚氨酯海绵及其制备方法


[0001]本专利技术属于聚氨酯海绵制备及发酵废渣资源化利用
，涉及一种发酵废渣基聚氨酯海绵及其制备方法。

技术介绍

[0002]聚氨酯(PU)是通过二异氰酸酯和聚酯/醚二醇之间反应生产的一类特殊聚合材料，由于其在硬度、延伸率、强度和模量方面的优异性能，已广泛应用于生物医学应用、建筑和建筑应用、汽车、纺织和其他一些行业。多元醇是合成聚氨酯泡沫材料两大主要原料之一，根据不同的材料要求配比不同，但用量基本都占一半以上。目前用于合成聚氨酯材料的多元醇都是由化石能源原料生产，而化石能源为不可再生资源，为了聚氨酯行业的可持续性发展，减少化石资源的消耗，需尽快开发出新型的生物基原料用于聚氨酯的生产。
[0003]生物基聚氨酯泡沫的研究方向主要是利用生物基多元醇来部分或者是完全替代石油基多元醇。在聚氨酯泡沫材料领域，对生物质的利用研究主要集中在木质纤维素、植物油脂、淀粉等农林业废弃物。主要的利用方式有两种：(1)将生物质粉碎成粉末，用作聚氨酯泡沫材填料；(2)将生物质液化成分子链段上带有多个羟基的生物基多元醇，用作后续聚氨酯泡沫材料生产的多元醇原料。但是这两种方式多元醇替代量较低，液化等方法复杂。
[0004]因此，目前亟需研究开发一种成本低廉、多元醇替代量高、操作方法简单的生物基原料用于聚氨酯海绵生产。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术中的不足，提供一种发酵废渣基聚氨酯海绵，发酵废渣基聚氨酯海绵是以发酵废渣为主要原料制得，其成本较低，性能较好。
[0006]本专利技术还提供了一种上述发酵废渣基聚氨酯海绵的制备方法，该方法以发酵废渣为主要原料合成发酵废渣基的聚氨酯海绵，不仅多元醇成本大大下降，所合成的聚氨酯泡沫材料可生物降解，并且解决部分发酵废渣的处理难题。
[0007]为此，本专利技术第一方面提供了一种发酵废渣基聚氨酯海绵，其包含聚氨基甲酸酯。
[0008]具体地，所述发酵废渣基聚氨酯海绵是以发酵废渣为主要原料，并添加异氰酸酯、扩链剂、催化剂、有机硅油泡沫稳定剂和发泡剂制备而成。
[0009]试验结果表明，所述发酵废渣基聚氨酯海绵的拉伸强度为0.09
‑
0.53MPa，断裂伸长率为37.5％
‑
99.4％，密度为0.1062
‑
0.1277g/cm3，孔隙率为95.25％
‑
96.46％，吸水倍数为679.8％
‑
847.3％。
[0010]本专利技术第二方面提供了一种本专利技术第一方面所述的发酵废渣基的聚氨酯海绵的制备方法，其包括：将组分a与组分b搅拌混合后发生聚合反应形成发酵废渣基聚氨酯海绵步骤；
[0011]其中，所述组分a为含有能与异氰酸酯反应的基团的混合物，其包括发酵废渣、扩链剂、泡沫稳定剂、催化剂和发泡剂；组分b为异氰酸酯。
[0012]本专利技术中，所述发酵废渣是通过对淀粉和/或木质纤维素进行微生物发酵并提取有用产物后剩余的废渣；优选地，所述发酵废渣包括柠檬酸渣、头孢菌渣和酒糟废渣中的一种或几种，进一步优选地，所述发酵废渣为柠檬酸渣和/或酒糟。
[0013]在本专利技术的一些实施例中，组分a与组分b的重量比为1～3，优选为1.2～2.5，进一步优选为1.5～2.0。
[0014]在本专利技术的另一些优选的实施例中，所述组分a以其总重量计包括：
[0015]组分a1，发酵废渣40wt％
‑
65wt％；
[0016]组分a2，扩链剂25wt％
‑
50wt％；
[0017]组分a3，泡沫稳定剂2wt％
‑
10wt％；
[0018]组分a4，催化剂2wt％
‑
6wt％；以及
[0019]组分a5，发泡剂0.1wt％
‑
1wt％。
[0020]在本专利技术的又一些实施例中，所述发酵废渣的羟基值为100
‑
500mg KOH/g，优选为150
‑
400mg KOH/g。
[0021]本专利技术中，所述催化剂为锡类催化剂和/或胺类催化剂，所述催化剂包括辛酸亚锡、二月桂酸二丁基锡、三乙烯二胺、三乙胺、双(二甲胺基乙基)醚和三乙醇胺中的一种或几种。
[0022]本专利技术中，所述扩链剂(也称为增强剂)包括二元醇、三元醇和聚醚多元醇中的一种或几种；优选地，所述扩链剂为三元醇和/或聚醚多元醇；进一步优选为丙三醇和/或聚乙二醇。
[0023]在本专利技术的一些具体实施例中，所述泡沫稳定剂为聚氨酯软泡硅油；优选地，所述泡沫稳定剂包括聚氨酯软泡硅油L
‑
580、L
‑
600、B8110和B8080中的一种或几种，优选为聚氨酯软泡硅油L
‑
580。
[0024]本专利技术中，所述发泡剂为水。
[0025]在本专利技术的一些实施例中，所述组分b包括六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、甲苯二异氰酸酯(TDI)和异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)中的一种或几种，优选为HDI，或HDI和TDI，或HDI和MDI50；进一步优选地，所述异氰酸酯的异氰酸酯指数选用范围为0.6
‑
1.2。
[0026]在本专利技术的一些实施例中，所述搅拌的转速为200
‑
800r/min，所述搅拌的时间为10
‑
90s，优选为20
‑
80s，进一步优选为30
‑
60s，更进一步优选为30s。
[0027]根据本专利技术的一些具体的实施方式，将组分a与组分b搅拌混合后发生聚合反应形成发酵废渣基聚氨酯海绵步骤包括：
[0028]步骤M，将组分a与组分b搅拌混合后，迅速倒入模具自由发泡，形成发酵废渣基聚氨酯海绵粗品；
[0029]步骤N，对发酵废渣基聚氨酯海绵粗品进行固化，获得发酵废渣基聚氨酯海绵体成品。
[0030]在本专利技术的一些实施例中，所述固化的温度为20
‑
50℃，优选为25
‑
40℃；和/或，所述固化的时间为12
‑
24h。
[0031]本专利技术与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0032](1)本专利技术生物基材料发酵废渣是通过对淀粉、木质纤维素等原料，经微生物发酵
提取有用产物后剩下的废渣。
[0033](2)本专利技术利用生物发酵技术替代液化等预处理方法，可代替50％以上石油基多元醇，不仅达到了资源化重新利用，还可以有效的缓解石油资源枯竭问题。
具体实施方式
[0034]在详细描述本专利技术前，应当理解本专利技术不限于描述的具体实施方式。还应当理解，本文中使用的术语仅为了描述具体实施方式，而并不表示限制性的。
[0035]除非另有定义，本文中使用的所有术语与本专利技术所属领域的普通技术人本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种发酵废渣基聚氨酯海绵，其包含聚氨基甲酸酯。2.根据权利要求1所述的发酵废渣基聚氨酯海绵，其特征在于，所述发酵废渣基聚氨酯海绵是以发酵废渣为主要原料，并添加异氰酸酯、扩链剂、催化剂、有机硅油泡沫稳定剂和发泡剂制备而成。3.一种如权利要求1或2所述的发酵废渣基聚氨酯海绵的制备方法，其包括：将组分a与组分b搅拌混合后发生聚合反应形成发酵废渣基聚氨酯海绵步骤；其中，所述组分a为含有能与异氰酸酯反应的基团的混合物，其包括发酵废渣、扩链剂、泡沫稳定剂、催化剂和发泡剂；组分b为异氰酸酯。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述发酵废渣是通过对淀粉和/或木质纤维素进行微生物发酵并提取有用产物后剩余的废渣；优选地，所述发酵废渣包括柠檬酸渣、头孢菌渣和酒糟废渣中的一种或几种，进一步优选地，所述发酵废渣为柠檬酸渣和/或酒糟；更进一步优选地，所述发酵废渣的羟基值为100
‑
500mg KOH/g，优选为150
‑
400mg KOH/g。5.根据权利要求3或4所述的制备方法，其特征在于，组分a与组分b的重量比为1～3，优选为1.2～2.5；优选地；所述组分a以其总重量计包括：组分a1，发酵废渣40wt％
‑
65wt％；组分a2，扩链剂25wt％
‑
50wt％；组分a3，泡沫稳定剂2wt％
‑
10wt％；组分a4，催化剂2wt％
‑
6wt％；以及组分a5，发泡剂0.1wt％
‑
1wt％。6.根据权利要求3
‑
5中任意一项所述的制备方法，其特征在于，所述催化剂为锡类催化剂和/或胺类催化剂；优选...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏海佳，谭成峰，刘骥翔，刘紫薇，朱志豪，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
国别省市：