CN101186559B - 一种玉米秸秆多元醇的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种玉米秸秆多元醇的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：(1)取如下质量份的物质：有机溶剂100份、玉米秸秆30～120份、催化剂1～8份，将有机溶剂和催化剂混合均匀；(2)然后保持混合液90～200℃下，分步加入玉米秸秆，加完后再反应60～180min，冷却即得。本发明的方法可以提高多元醇产物中玉米秸秆降解产物的含量，充分利用了废弃的玉米秸秆。该多元醇中玉米秸秆降解产物的含量为20～65％，其羟值为150～780mgKOH/g；而且可以通过调整生产工艺和原料配比得到不同含量玉米秸秆降解产物和不同性能指标的多元醇，所得的玉米秸秆多元醇可直接用于合成聚氨酯泡沫塑料。

Description

一种玉米秸秆多元醇的制备方法

技术领域

本发明属植物生物质综合利用领域，具体涉及一种玉米秸秆多元醇的制备方法。

背景技术

植物生物质是指经光合作用合成的一大有机物的总称。随着化石能源的日益衰竭，植物生物质作为自然界中极其丰富的可再生资源，对其进行回收利用日益引起人们的兴趣。然而，生物质主要由纤维素、半纤维素和木质素组成，具有不熔不溶的特点，难以再加工重复利用。因为植物生物质分子链上含有大量的羟基，可取代石油化工多元醇化合物用于合成聚氨酯的原料，减少对石油资源的依赖性，但由于其结晶结构和三维空间网状结构，使分子链上的羟基失去反应活性。

公开号为“CN 1915947”，名称为“利用植物纤维生产多元醇的方法”的中国专利申请公开了一种利用废弃的玉米、小麦、大豆的外皮等植物纤维制备多元醇的方法，将植物纤维水解后所得的水溶液经过氢化反应、氢解反应、分离等步骤，最后得到单一成分的多元醇。此方法主要是通过对玉米、小麦、大豆的外皮等植物纤维的水解产物的一系列反应和分离得到单一多元醇，但是植物纤维的利用率低，而且整个反应体系为水溶液，其生产工艺和产物分离过程复杂。

发明内容

本发明的目的是提供一种以玉米秸秆为原料，能降低溶剂的用量，提高多元醇产品中玉米秸秆降解产物的含量以及提高玉米秸秆的利用率的制备玉米秸秆多元醇的方法。

为达到上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种玉米秸秆多元醇的制备方法，包括以下步骤：

(1)取如下质量份的物质：有机溶剂100份、玉米秸秆30～120份、催化剂1～8份，将有机溶剂和催化剂混合均匀；

(2)然后保持混合液90～200℃下，分步加入玉米秸秆，加完后再反应60～180min，冷却即得。

所述玉米秸秆优选为粉末状干燥的玉米秸秆。

所述分步加入时每次加入间隔时间为10～60min，分2～7次加完。

所述分步加入时每次加入间隔时间优选为20～40min，优选分2～4次加完。

所述有机溶剂包括碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、乙二醇、二甘醇、聚乙二醇、丙三醇、γ-丁内酯中的一种或几种的混合物。

所述聚乙二醇优选分子量为100～1000的聚乙二醇。

所述催化剂包括盐酸、硫酸、磷酸、乙二酸、硝酸和氢氧化钠中的一种或几种的混合物。

本发明的制备方法，在加料和反应过程中为了使反应物混合均匀，接触更充分，最好保持搅拌，搅拌只要能达到上述目标即可，速率在300～2000rpm范围内的搅拌均可达到此目标。

与现有技术相比，本发明具有以下优点和有益效果：

(1)由于玉米秸秆比重小，在反应过程中，玉米秸秆难以一次性加入，为了降低溶剂的用量，充分利用废弃的玉米秸秆资源，本发明采用了分步加料的方法，即在反应过程中通过分步加入玉米秸秆，在一定温度和催化剂的作用下通过化学反应，使大量的玉米秸秆逐步溶解在溶剂中形成均相的多元醇体系。

(2)本发明方法制备玉米秸秆多元醇，根据实际要求，可以通过调整反应工艺和配比，得到不同含量玉米秸秆降解产物和不能性能指标的多元醇产品，其玉米秸秆降解产物的含量为20～65％、粘度为600～2850mPa·S、羟值为150～780mg KOH/g，可用作合成不同性能的聚氨酯泡沫塑料。

(3)本发明所提供的玉米秸秆多元醇的制备方法是以废弃的玉米秸秆为原料，通过分步加料法，提高了多元醇产品中玉米秸秆降解产物的含量，不仅充分利用了废弃的玉米秸秆资源，而且降低了生产成本；其生产工艺简单，所得的多元醇产品不需真空脱水和产物分离等后处理工艺，即可全部取代石油化工多元醇，直接用于合成聚氨酯泡沫塑料，减缓了对石油化工多元醇产品的依赖性。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明进一步说明，但本发明并不仅限于这些例子。

实施例中所用的玉米秸秆呈粉末状，其粒径为20～80目，使用前烘干；所用的溶剂碳酸乙烯酯、乙二醇、聚乙二醇、甘油及催化剂硫酸均由市场购得，其中聚乙二醇的分子量为400。

实施例1

将80g聚乙二醇、20g丙三醇和3g硫酸加入装有机械搅拌和冷凝管的三口烧瓶中，搅拌使其混合均匀。油浴预热至150℃；然后在搅拌状态下加入20g玉米秸秆，恒温反应30min后再加入10g玉米秸秆，继续反应120min后将三口烧瓶置于冰水混合液中冷却终止反应，得到含有22.6％玉米秸秆降解产物的多元醇，其粘度为900～1680mPa·S，羟值为245～410mg KOH/g。

实施例2

首先将80g聚乙二醇、20g丙三醇和3g硫酸加入装有机械搅拌和冷凝管的三口烧瓶中，搅拌使其混合均匀，并油浴预热至160℃；然后在搅拌状态下加入20g玉米秸秆，恒温反应30min后再加入20g玉米秸秆，继续反应120min后将三口烧瓶置于冰水混合液中冷却终止反应，得到含有28.0％玉米秸秆降解产物的多元醇，其粘度为1350～1920mPa·S，羟值为220～385mg KOH/g。

实施例3

首先将80g聚乙二醇、20g丙三醇和4.5g硫酸加入装有机械搅拌和冷凝管的三口烧瓶中，搅拌使其混合均匀，并油浴预热至160℃；然后在搅拌状态下加入20g玉米秸秆，恒温反应30min后再加入20g玉米秸秆，继续反应30min后再加入10g玉米秸秆，再继续反应100min后将三口烧瓶置于冰水混合液中冷却终止反应，得到含有32.4％玉米秸秆降解产物的多元醇，其粘度为1580～2200mPa·S，羟值为190～360mg KOH/g。

实施例4

首先将80g碳酸乙烯酯、20g乙二醇和3g硫酸加入装有机械搅拌和冷凝管的三口烧瓶中，搅拌使其混合均匀，并油浴预热至130℃；然后在搅拌状态下加入20g玉米秸秆，恒温反应20min后再加入20g玉米秸秆，继续反应80min后将三口烧瓶置于冰水混合液中冷却终止反应，得到含有28.0％玉米秸秆降解产物的多元醇，其粘度为720～1050mPa·S，羟值为475～660mg KOH/g。

实施例5

首先将80g碳酸乙烯酯、20g乙二醇和3g硫酸加入装有机械搅拌和冷凝管的三口烧瓶中，搅拌使其混合均匀，并油浴预热至150℃；然后在搅拌状态下加入30g玉米秸秆，恒温反应30min后再加入20g玉米秸秆，继续反应30min后再加入20g玉米秸秆，再继续反应100min后将三口烧瓶置于冰水混合液中冷却终止反应，得到含有40.5％玉米秸秆降解产物的多元醇，其粘度为950～1680mPa·S，羟值为295～480mg KOH/g。

实施例6

首先将100g碳酸乙烯酯和3g硫酸加入装有机械搅拌和冷凝管的三口烧瓶中，搅拌使其混合均匀，并油浴预热至150℃；然后在搅拌状态下加入30g玉米秸秆，恒温反应30min后再加入30g玉米秸秆，继续反应30min后再加入30g玉米秸秆，再继续反应120min后将三口烧瓶置于冰水混合液中冷却终止反应，得到含有46.6％玉米秸秆降解产物的多元醇，其粘度为1820～2350mPa·S，羟值为180～365mg KOH/g。

Claims (4)

1.一种玉米秸秆多元醇的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)取如下质量份的物质：有机溶剂100份、玉米秸秆30～120份、催化剂1～8份，将有机溶剂和催化剂混合均匀；

所述有机溶剂为碳酸乙烯酯与乙二醇的混合物，或者碳酸丙烯酯与乙二醇的混合物；所述催化剂为盐酸、硫酸、磷酸、乙二酸、硝酸中的一种或几种的混合物，或者氢氧化钠。

(2)然后保持混合液90～200℃下，分步加入玉米秸秆，加完后再反应60～180min，冷却即得。

2.根据权利要求1所述的一种玉米秸秆多元醇的制备方法，其特征在于，所述玉米秸秆为粉末状干燥的玉米秸秆。

3.根据权利要求1所述的一种玉米秸秆多元醇的制备方法，其特征在于，所述分步加入时每次加入间隔时间为10～60min，分2～7次加完。

4.根据权利要求3所述的一种玉米秸秆多元醇的制备方法，其特征在于，所述分步加入时每次加入间隔时间为20～40min，分2～4次加完。