一种豆粕聚氨酯泡沫塑料的制备方法技术

一种豆粕聚氨酯泡沫塑料的制备方法，步骤为：1)加入质子化试剂和催化剂，加热至回流，加入环氧大豆油，于60-80℃反应，降至室温，调至中性，加水萃取，分液，下层为多羟基固化剂；2)加入豆粕和无水乙醇搅拌，再加入碱性溶液，升温至45-80℃反应；降至室温，加入还原剂；调至中性，蒸干后得活化豆粕粉；3)加入步骤2制备的活化豆粕和多元醇搅拌，再加入硅油、催化剂、金属氧化物及步骤1中所制的多羟基固化剂搅拌；加入异氰酸酯和发泡剂搅拌发泡，固化成型后即得豆粕聚氨酯泡沫塑料。本发明专利技术能解决现有聚氨酯泡沫成本高、依赖石油及豆粕资源利用率低的问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种生物基聚氨酯泡沫塑料的制备方法，尤其涉及一种利用农产品副产物-豆柏制备高闭孔率保温用豆柏聚氨酯泡沫塑料的制备方法。
技术介绍
我国是农业大国，大豆产量居世界第四，丰富的产量为基于大豆开发新产品提供了原料基础。豆柏是大豆经过提取豆油后得到的一种副产品，约占大豆的70-80%。据统计，2008年我国年产豆柏达3123万吨，但长期以来，约占85%的豆柏均用于动物饲料、肥料等低附加值产品，严重浪费资源。豆柏本身含有丰富的蛋白质(40-50% )和多糖(30-40% )， 其中的活性基团(胺基、羧基、羟基、巯基)能部分地取代多元醇，而多元醇是聚氨酯泡沫合成的重要组分。因此，豆柏可部分取代昂贵的多元醇而成为聚氨酯泡沫合成的原料。聚氨酯泡沫是一类性能优异、高附加值的高分子材料，具有高绝热、抗水性好、粘结力强、耐候性好等优点，在目前已知的保温材料中，聚氨酯泡沫为最好的绝热材料之一，因而广泛应用于冰箱、冰柜、冷库、管道、墙体等保温材料。目前，每年所生产的聚氨酯泡沫中约75%用于保温领域。然而聚氨酯的大量使用在改善着人们生活的同时，对日益枯竭的石油资源消耗和其废弃物对环境所造成的负面影响也正在引起人们的高度关注。如不可降解、依赖石油、回收利用困难、成本高等。利用生物质为原料，经改性后替代部分多元醇制备生物质聚氨酯为解决此类缺陷的有效途径。目前在植物油多元醇的制备上已有较大的突破，这方面的专利包括CN101186694、CN101230020、US2010311992、EP2250205 等，但却存在制备工艺复杂、成本高，所制备的聚氨酯泡沫导热系数高等缺陷；利用其他生物质资源制备聚氨酯泡沫亦有报道，如淀粉、木质素、纤维素、单宁、糖等，这方面的专利包括CN1288904、CN1543478、CN1958636、CN101362818、CN1421473、CN1076933、CN1190103 等，但均在如下缺陷泡沫导热系数高，隔热性差；能引入的生物质含量低，成本降低有限。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种豆柏聚氨酯泡沫塑料的制备方法，以期能解决现有聚氨酯泡沫成本高、依赖石油及豆柏资源利用率低的问题。为实现上述目的，本专利技术提供的豆柏聚氨酯泡沫塑料的制备方法，包括如下步骤I)多羟基固化剂的合成加入质子化试剂和催化剂，加热至回流，加入环氧大豆油，于60-80°C反应，降至室温，调至中性，加水萃取，分液，下层为多羟基固化剂；2)活化豆柏的制备加入豆柏和无水乙醇搅拌，再加入碱性溶液，升温至45_80°C反应；降至室温，加入还原剂；调至中性，蒸干后得活化豆柏粉；3)聚氨酯泡沫塑料的制备加入步骤2制备的活化豆柏和多元醇搅拌，再加入硅油、催化剂、金属氧化物及步骤I所制的多羟基固化剂搅拌，加入异氰酸酯和发泡剂搅拌进行发泡，固化成型后即得豆柏聚氨酯泡沫塑料；其中步骤I中质子化试剂的加入量为环氧大S·油用量的1-1. 5倍；步骤I中催化剂的加入量为环氧大豆油用量的1% -5% Wt ;步骤2中无水乙醇的加入量为豆柏用量的1-1. 2倍；步骤2中碱性溶液的加入量为豆柏用量的1% -3% Wt ;步骤2中还原剂的加入量为豆柏用量的1% -3% Wt ;步骤3中各组分的重量分数为多元醇100份；活化豆柏50-100份；多羟基固化剂2-10份；催化剂O. 1-10份；娃油O. 1-10份；金属氧化物O. 1-10份；发泡剂1-10份；异氰酸酯50-120份。所述的制备方法，其中步骤I所述质子化试剂为甲醇、乙醇、异丙醇、水、丁醇中的一种或几种混合物。所述的制备方法，其中步骤I所用催化剂为甲酸、乙酸、氟硼酸、磷酸、乳酸、亚硫酸或碳酸中的一种或几种混合物。所述的制备方法，其中步骤2所用豆柏为大豆柏、脱脂棉籽柏、脱脂菜柏、脱脂蓖麻籽柏、脱脂花生柏及所有其他脱脂杂柏中的一种或几种混合物，经粉碎处理，粒度> 100目。所述的制备方法，其中步骤2所用碱性溶液为K0H、Na0H、Ba(OH)2中的一种或几种混合的浓度为50% wt的水溶液。所述的制备方法，其中步骤2所用还原剂为硫化钠、亚硫酸钠、巯基乙醇、硼氢化钠、硫酸亚铁、氢化铝锂、二硫苏糖醇、次亚磷酸钠、连二亚硫酸钠、甲基次硫酸氢钠中的一种或几种混合物。所述制备方法，其中步骤3所用多元醇为聚酯多元醇、聚醚多元醇、聚丁二烯多元醇、聚己内酯多元醇、聚碳酸酯多元醇、植物油多元醇、松香酯多元醇、蓖麻油中的一种或几种混合物；所用多元醇的轻值彡80mgK0H/g,粘度彡IOOOmPa. S。所述制备方法，其中步骤3所用催化剂为由叔胺类催化剂和有机金属盐类催化剂组成的复合催化剂；其中叔胺类催化剂为N，N-二甲基环己胺、三乙胺、三亚乙基二胺、N-甲基吗啉、N-乙基吗啉、N，N- 二甲基乙醇胺、三乙醇胺、N，N- 二乙基哌嗪、四甲基丁二胺中的一种或几种混合物；有机金属盐类催化剂为辛酸亚锡、二月桂酸二丁基锡、异辛酸钾、二乙酸二丁基锡、油酸钾中的一种或几种混合物。、所述的制备方法，其中步骤3所用金属氧化物为氧化锌。所述的制备方法，其中步骤3所用发泡剂为水、环戊烷、正戊烷、异戊烷、1，1，1，3，3-五氟丙烷、I，1,1,3,3-五氟丁烷或1，1，1，2_四氟乙烷中的一种或几种混合物。所述的制备方法，其中步骤3所用异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、二苯甲烷二异氰酸酯、多亚甲基多苯基多异氰酸酯、奈二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯中的一种或几种混合物。与现有技术相比，本专利技术有如下优点I)本专利技术采用独特的豆柏活化工艺，促使豆柏中主要成分-蛋白暴露其活性基团，利用碱、还原剂共同作用，并辅于疏水性基团诱导处理，实现蛋白高效活化的目的。以碱和还原剂来实现蛋白质的活化已有报道，但其活化程度有限，而且所需要的活化时间较长。本专利技术在此基础上，采用含有疏水性基团的溶剂，避免蛋白质的凝胶，实现豆柏原料的高效分散；而且该疏水性基团还能浸入蛋白分子内部，进一步破坏其分子结构，从而实现蛋白质的高效、快速活化。2)本专利技术在泡沫配方中引入多羟基固化剂和金属氧化物，实现泡沫高交联密度、均匀密实泡孔的目的。多羟基固化剂由于含有多个官能团，在泡沫的制备过程中能形成致密的交联网络，除了能提高泡沫的强度外，还能提高泡沫的尺寸稳定性。金属氧化物能调节泡孔的结构，促使泡沫形成小而密的泡孔，并抑制发泡过程中开孔的速率，形成闭孔、密实、均匀的泡孔结构。3)本专利技术采用农产品副产物-豆柏制备聚氨酯泡沫，具有成本低，来源广，可再生等特点；通过对豆柏的改性及泡沫配方、工艺的改进及优化，可制备低密度、高强度、低导热系数、高尺寸稳定性的保温用聚氨酯泡沫，原料成本低，制备工艺简单，为绿色环保生物基聚氨酯泡沫；能有效地降低聚氨酯泡沫的生产成本，实现豆柏的高效利用及高附加值产品的开发，有效缓解当前豆柏利用率低、产品过剩的问题，同时能解决通用聚氨酯泡沫不可降解、成本高、依耐石油等缺陷。具体实施例方式本专利技术采用豆柏为原料，经活化改性，促使豆柏参与泡沫的形成反应，提高泡沫中豆柏的加入量(可达泡沫总量的30%)，并在泡沫配方中引入多羟基固化剂和金属氧化物，提高泡沫的交联密度，改善泡沫的泡孔结构，实现高强度、高闭孔率泡沫的制备。能有效地降低聚氨酯泡本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：万晓波，张新志，穆有炳，杨雪岗，宫瑞英，张英伟，钟枢，
申请(专利权)人：中国科学院青岛生物能源与过程研究所，北京旭阳化工技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：