一种高弹生物聚氨酯泡沫的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种超弹生物聚氨酯泡沫的制备方法。将低共熔溶剂制备木质素和二甲基亚砜按照一定的质量比混合，后水浴超声混合均匀制备木质素溶解液；将聚乙二醇200和聚乙二醇400按照一定的体积比进行混合，制备混合聚乙二醇溶液；将木质素溶解液、混合聚乙二醇溶液、去离子水、二月桂酸二丁基锡、三乙烯二胺和稳泡剂混合制备组分A溶液；将组分A溶液和六亚甲基二异氰酸酯混合，采用一步法制备工艺得到高弹性生物基泡沫。本发明专利技术的生物聚氨酯泡沫，具有高弹和高生物替代量，应用于包装缓冲材料，获得了一种绿色环保、安全无毒绿色可降解的聚氨酯泡沫材料。氨酯泡沫材料。氨酯泡沫材料。

【技术实现步骤摘要】
一种高弹生物聚氨酯泡沫的制备方法


[0001]本专利技术涉及了一种木质素制备生物质聚氨酯泡沫的方法，尤其是涉及了一种高弹生物聚氨酯泡沫的制备方法。

技术介绍

[0002]聚氨酯泡沫具有优异的机械性能，耐磨性能，声学性能，电性能和抗老化性能，良好的化学性能和物理性能使其在缓冲材料，储能材料，包装材料以及医疗材料有这广泛的应用，在国家建设材料方面有举足轻重的意义。但是随着石化能源的消耗和环境污染问题的严峻，绿色可降解的聚氨酯泡沫逐渐成为了研究热点。木质素广泛存在于木本植物、草本植物以及所有的维管植物等木质化植物的细胞中，起到强化植物组织的作用。同时木质素作为自然界第三大有机资源，广泛应用于造纸工业，以及做为能源进行燃烧，没有得到充分利用。木质素也是一种绿色环保可再生、来源丰富、价格低廉、蕴含量仅的天然高分子化合物，如果加以利用，可以大大减少聚氨酯泡沫的成本以及对环境的损害。木质素中含有很多的功能性官能团，如酚羟基，醇氧基，甲氧基等活性基团。使得木质素作为生物反应原料，替代石油基资源做为聚氨酯泡沫原料的一部分，与异氰酸酯反应制备生物聚氨酯泡沫。
[0003]目前，大部分生物聚氨酯泡沫中的木质素原料都是商业脱碱木质素和有机改性木质素，这些木质素存在反应活性低，木质素改性程序复杂，环保性能差和制备聚氨酯泡沫机械性能低的问题。如中国专利CN201510026963.3一种将甲醇有机溶剂型木质素在碱溶液条件下与二乙醇胺或二乙烯三胺混合均匀，缓慢滴加甲醛水溶液，反应制得木质素胺基多元醇或木质素胺，再以邻苯二酚为催化剂，用环氧氯丙烷嫁接甘油，反应制备得到木质素胺基多元醇
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甘油或者木质素胺
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甘油；将木质素胺基多元醇
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甘油或木质素胺
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甘油与有机溶剂多元醇混合，再采用聚氨酯泡沫的发泡工艺制备得到保温型生物基基聚氨酯泡沫的方法。如中国专利CN202011465445.9所述的生物聚氨酯泡沫，由A组分和B组分按质量比1:1.0～1.5混合制成；以质量百分数计，A组分由以下原料组成：木质素30～60％，聚己内酯20～30％，聚醚多元醇10～20％，交联剂3～5％，匀泡剂A1～2％，匀泡剂B1～2％，水0.5～10％，催化剂0.3～1.5％，填料0～20％；B组分为异佛尔酮二异氰酸酯，制备一种生物聚氨酯泡沫。如专利CN201510624881.9将木质素、液化试剂、催化剂和表面活性剂混合均匀，130～180℃、搅拌条件下反应30～120min，反应结束后，自然冷却，得到木质素液化多元醇；将制得的木质素液化多元醇与聚醚多元醇的混合，再按照制聚氨酯泡沫的发泡工艺制备得到生物基聚氨酯泡沫。
[0004]木质素的酚羟基含量更高，活性更高，同时相对分子质量较小能更好的替代石油基资源参与聚氨酯泡沫的反应。不同分子量的聚乙二醇混合配比，使得聚氨酯泡沫具有更好的机械性能，兼顾高分子的柔性和低分子的刚性，与木质素的相容性更好，制备出超弹性，绿色环保，可生物降解的，化学和热稳定性好的生物聚氨酯泡沫。

技术实现思路

[0005]为了解决
技术介绍
中存在的问题，本专利技术提供了一种超弹生物聚氨酯泡沫的制备方法，用低共熔溶剂木质素为原料与双重分子量的聚乙二醇制备方法克服了目前生物基原料活性低，参与反应不充分，同时制备的生物聚氨酯泡沫强度差，相容性不好等问题。
[0006]本专利技术获得的生物聚氨酯泡沫，具有高弹和高生物替代量，应用于包装缓冲材料，是一种绿色环保、安全无毒绿色可降解的聚氨酯泡沫材料。
[0007]本专利技术所采用的技术方案是：
[0008]1)制备木质素溶解体系：将低共熔溶剂制备木质素和二甲基亚砜按照一定的质量比混合，然后水浴超声混合均匀制备木质素溶解液；
[0009]2)制备不同分子量聚乙二醇混合体系：将聚乙二醇200和聚乙二醇400按照一定的体积比进行混合，制备混合聚乙二醇溶液；
[0010]3)制备组分A体系：将步骤1)的木质素溶解液、步骤2)的混合聚乙二醇溶液、去离子水、二月桂酸二丁基锡、三乙烯二胺和稳泡剂混合制备组分A溶液；
[0011]4)制备聚氨酯泡沫流程：将步骤(3)中的组分A溶液和六亚甲基二异氰酸酯混合，采用一步法制备工艺得到高弹性生物基泡沫。
[0012]所述步骤1)中，低共熔溶剂制备木质素和二甲基亚砜的质量比为1：1.0—3.0。
[0013]本专利技术在步骤1)中，所述的低共熔溶剂制备木质素是将木质素原料和低共熔溶剂通过超声辅助分离过滤提纯方式得到的。
[0014]所述步骤1)中，所述低共熔溶剂制备木质素是如下方法制备得到的：
[0015]1.1)首先将氢键受体和氢键供体按照质量比1：1.0—1.4在80—120℃的温度搅拌加热2h形成低共熔溶剂，低共熔溶剂是绿色环保的原料；
[0016]1.2)然后按照木质素原料和低共熔溶剂的质量比为1：20—40加入木质素原料混合，在油浴条件下加热0.5
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1.0h获得预解聚溶液；
[0017]1.3)接着再将预解聚溶液放到超声剥离器下进行水浴超声得到解聚溶液，能够增强活性；
[0018]1.4)最后通过抽滤过滤洗涤干燥的依次操作得到低共熔溶剂制备木质素。
[0019]所述的氢键供体为草酸、苹果酸、柠檬酸、丁二酸、乳酸、甲酸、丁二酸中的至少一种，其中草酸、乳酸、丁二酸的效果最佳；
[0020]所述的氢键受体为氯化胆碱、脯氨酸、甘氨酸、甜菜碱、卡机三甲基氯化铵中的至少一种，其中氯化胆碱、甘氨酸的效果最佳；
[0021]所述的木质素原料为竹粉、木粉、麦麸、可可、草莓、大豆、西葫芦、甘蔗、阔叶木、马尾松中的至少一种。木质素原料优选的是竹粉、木粉。
[0022]所述步骤1.4)中，抽滤过滤洗涤干燥的依次操作具体为：
[0023]1.4.1)将制备好的解聚溶液加入乙醇，进行涡流震荡得到初步解聚木质素溶液；
[0024]1.4.2)将初步解聚木质素溶液放到的直径大小范围为2—9mm目的布式漏斗进行粗滤，过滤时间大概为1个小时左右，得到初步粗滤溶液；
[0025]1.4.3)将初步粗滤溶液中加入400ml纯水，放在1L左右的烧杯中然后静置6h；
[0026]1.4.4)取静置后的初步粗滤溶液，倒入放有孔径大小为100—200um的砂芯漏斗进行再次过滤，去上层沉淀，用乙醇水溶液反复洗涤干燥得到低共熔溶剂制备木质素。
[0027]所述步骤1.4.1)中，乙醇与解聚溶液的质量配比为42:79。
[0028]所述步骤1.4.1)中的乙醇与步骤1.4.3)中的纯水的体积比V＝1:4左右。
[0029]所述的干燥方式包括鼓风烘箱干燥，真空烘箱干燥，冷冻干燥。
[0030]所述的水浴超声的超声波功率为50—95w(40kHz)，超声的时间为0.5h—6h，超声的温度为60℃—100℃。
[0031]所述的步骤2)中，聚乙二醇200和聚乙二醇400按本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超弹生物聚氨酯泡沫的制备方法，其特征在于，方法包括以下步骤：1)制备木质素溶解体系：将低共熔溶剂制备木质素和二甲基亚砜按照一定的质量比混合，然后水浴超声混合均匀制备木质素溶解液；2)制备不同分子量聚乙二醇混合体系：将聚乙二醇200和聚乙二醇400按照一定的体积比进行混合，制备混合聚乙二醇溶液；3)制备组分A体系：将步骤1)的木质素溶解液、步骤2)的混合聚乙二醇溶液、去离子水、二月桂酸二丁基锡、三乙烯二胺和稳泡剂混合制备组分A溶液；4)制备聚氨酯泡沫流程：将步骤(3)中的组分A溶液和六亚甲基二异氰酸酯混合，采用一步法制备工艺得到高弹性生物基泡沫。2.根据权利要求1所述的一种超弹生物聚氨酯泡沫的制备方法，其特征在于：所述步骤1)中，低共熔溶剂制备木质素和二甲基亚砜的质量比为1：1.0—3.0。3.根据权利要求1所述的一种超弹生物聚氨酯泡沫的制备方法，其特征在于：所述步骤1)中，所述低共熔溶剂制备木质素是如下方法制备得到的：1.1)首先将氢键受体和氢键供体按照质量比1：1.0—1.4在80—120℃的温度搅拌加热2h形成低共熔溶剂；1.2)然后按照木质素原料和低共熔溶剂的质量比为1：20—40加入木质素原料混合，在油浴条件下加热获得预解聚溶液；1.3)接着再将预解聚溶液放到超声剥离器下进行水浴超声得到解聚溶液；1.4)最后通过抽滤过滤洗涤干燥的操作得到低共熔溶剂制备木质素。4.根据权利要求3所述的一种超弹生物聚氨酯泡沫的制备方法，其特征在于：所述的氢键供体为草酸、苹果酸、柠檬酸、丁二酸、乳酸、甲酸、丁二酸中的至少一种，其中草酸、乳酸、丁二酸的效果最佳；所述的氢键受体为氯化胆碱、脯氨酸、甘氨酸、甜菜碱、卡机三甲基氯化铵中的至少一种，其中氯化胆碱、甘氨酸的效果最佳；所述的木质素原料为竹粉、木粉、麦麸、可可、草莓、大豆、西葫芦、甘蔗、...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘琳，陈阳柳，姚菊明，
申请(专利权)人：浙江理工大学，
类型：发明
国别省市：