CN101245130A

CN101245130A - 一种可降解聚氨酯硬泡材料及其制备方法

Info

Publication number: CN101245130A
Application number: CNA2008100267197A
Authority: CN
Inventors: 洪育贤; 郑顺涛
Original assignee: JIANGMEN KELI NEW MATERIAL CO Ltd
Current assignee: JIANGMEN KELI NEW MATERIAL CO Ltd
Priority date: 2008-03-11
Filing date: 2008-03-11
Publication date: 2008-08-20
Anticipated expiration: 2028-03-11
Also published as: CN101245130B

Abstract

本发明公开了一种可降解聚氨酯硬泡材料，其是由A组份与B组份按1∶1～1∶1.1的比例配制而成，所述A组份中按A组份总重量计包含有如下重量份数的原料：植物多元醇50～100份、普通多元醇0～50份、催化剂0.3～5份、水0.5～5份、硅油匀泡剂1～4份、物理发泡剂0～30份，B组份为工业纯二苯甲烷二异氰酸酯；本发明还公开了一种上述聚氨酯硬泡材料的制备方法，该方法是先将植物多元醇与普通多元醇、催化剂、水、硅油匀泡剂、物理发泡剂按比例配成A组份，然后将A组份与B组份按1∶1～1.1的比例，经聚氨酯喷枪混合后喷出固化即可；本发明具有良好的土壤掩埋降解性能，可解决传统聚氨酯硬泡材料在使用过后会产生“白色污染”的问题。

Description

一种可降解聚氨酯硬泡材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种高分子材料，特别是一种具有良好的土壤掩埋降解性能聚氨酯硬泡材料，本发明还涉及一种该聚氨酯硬泡材料的制备方法。

背景技术

聚氨酯硬泡材料以其优良的机械性能、保温性能以及低廉的价格，在各个领域具有广泛的应用。如，在精密仪器、珍贵文物的填充封装过程中，需要将聚氨酯硬泡材料迅速成型、充满物品与箱体的空间，才能达到全方位的避震及防损；又如，在预制简易保温墙板方面，可利用聚氨酯硬泡材料优良的保温性能及可以现场成型的工艺的特点，从而无需额外的胶粘剂来粘结保温层。然而，在聚氨酯硬泡材料广泛应用的背后，则是会产生大量不可降解的“白色污染”。因为，传统的、由石化多元醇制得的聚氨酯硬泡材料，难以降解，因而要减少这种“白色污染”，只能通过回收聚氨酯硬泡的废弃物，再通过焚烧的方法来消除，而这种减少“白色污染”的方法却又会产生新的环境问题。

发明内容

本发明的第一个目的是要提供一种具有良好的土壤掩埋降解性能的聚氨酯硬泡材料。

本发明的第二个目的是要提供一种上可降解聚氨酯硬泡材料的制备方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种可降解聚氨酯硬泡材料，其特征在于其是由A组份与B组份按1∶1～1∶1.1的比例配制而成，所述A组份中按A组份总重量计包含有如下重量份数的原料：植物多元醇50～100份、普通多元醇0～50份、催化剂0.3～5份、水0.5～5份、硅油匀泡剂1～4份、物理发泡剂0～30份，其中植物多元醇是由如下重量份数的原料制备而成：小分子多元醇20～60份、长链多元醇40～80份、植物纤维10～40份、酸1～15份、碱1～15份；B组份为工业纯二苯甲烷二异氰酸酯。

其中，普通多元醇为一般市面有售的聚醚多元醇，可以选自上海高桥石化生产的聚醚多元醇、型号为聚醚835、聚醚4110、聚醚635、聚醚410、聚醚403、聚醚450的一种或多种的混合物。

催化剂可以采用三亚乙基二胺、二甲氨基乙基醚、二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、异辛酸钾、醋酸钾的一种或多种的混合物。

硅油匀泡剂和物理发泡在市场上均有销售，如硅油匀泡剂可采用GE公司生产的、牌号为NIAX L-6900、L-6915、L-6930或L-6950的硅油匀泡剂；所述物理发泡剂可采用环戊烷或二氯一氟乙烷(HCFC-141b)或1，1，1，3，3-五氟丙烷(HFC-245fa)。

其中，植物多元醇是采用如下方法制备而成的产物：将小分子多元醇、长链多元醇和酸按比例投入反应器中，搅匀升温至130～180度，再投入干燥切碎的植物纤维，保温100～180分钟，降温至110度以下，投入碱，减压至0.1～0.9个大气压，保温30～60分钟，即得到植物多元醇。

本发明提供的植物多元醇为棕黑色，粘度为300～1200mPa.s，羟值为250～500mKOH/g，官能度为2.5～4.0，基本满足制备聚氨酯硬泡材料的要求。

其中，小分子多元醇可以采用乙二醇、1，2-乙二醇、1，3-丙二醇、丙三醇、1，2-丙二醇、1，4-丁二醇、1，3-丁二醇的一种或多种的混合物。

长链多元醇可以选自聚合分子量200～2000的聚乙二醇、聚酯二醇的一种或多种的混合物。

植物纤维可以选自包含植物纤维的农业废弃物，包括稻草、麦草、秸秆、蔗渣、芦苇、木薯杆、谷壳、木屑、竹粉等。

酸可以选自：硫酸、磷酸、盐酸、草酸、醋酸、对甲苯磺酸的一种或多种的混合物。

碱可以采用氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸氨、碳酸氢氨、尿素、三乙醇胺、二乙醇胺、三乙基四胺、二乙基三胺的一种或多种的混合物。

本发明提供的上述可降解聚氨酯硬泡材料的制备方法是首先制备植物多元醇：将小分子多元醇、长链多元醇和酸按比例投入反应器中，搅匀升温至130～180度，再投入干燥切碎的植物纤维，保温100～180分钟，降温至110度以下，投入碱，减压至0.1～0.9个大气压，保温30～60分钟，得到植物多元醇，再将植物多元醇与普通多元醇、催化剂、水、硅油匀泡剂、物理发泡剂按比例配成A组份，然后将A组份与B组份按1∶1～1.1的比例，经聚氨酯喷枪混合后喷出，于目标表面或模具腔体，发泡成型固化，即制得可降解聚氨酯硬泡材料。

本发明的有益效果是：实践证明，本发明的可降解聚氨酯硬泡材料，具有良好的土壤掩埋降解性能，其掩埋在土壤中3个月失重率已达12％，6个月后则达20％，远高于对比样品(传统的、由石化多元醇制得的聚氨酯硬泡材料)的3个月0.3％及6个月的0.6％。而放置于通风干燥的室内环境的目标样品，6个月的失重率小于0.1％，因而可解决传统聚氨酯硬泡材料在使用过后会产生“白色污染”的问题。

下面结合实施例对本发明进一步说明。

具体实施方式

实施例一：植物多元醇的制备

向反应中加入60g 1，2-乙二醇，40g聚乙二醇600，3g硫酸，搅拌均匀，升温至135度，加入干燥切碎的麦草10g，反应100分钟后，降温至90度投入2g碳酸钠，减压至0.8个大气压，保温30分钟，冷却出料。所得植物多元醇羟值为400mgKOH/g，粘度为450mPa.s。

实施例二：可降解聚氨酯硬泡材料的制备

取实例一所得植物多元醇90g，加入10g聚醚4110，2g二月桂酸二丁基锡，4g水，2g硅油匀泡剂L-6915，混合均匀得A组份。另取工业级二苯甲烷二异氰酸酯110g为B组份。A、B组份经聚氨酯喷枪混合后喷出，反应固化，得可降解聚氨酯硬泡材料。该材料的基本属性如下：密度：21Kg/m³；压缩强度：13Kpa。可用于一次性的填充包装材料。

该材料的土壤掩埋降解性如下：3个月失重率为12％，6个月为20％。而如果放置于通风干燥的室内环境下，则6个月的失重率小于0.1％。

实施例三：植物多元醇的制备

向反应中加入20g 1，2-丙二醇，80g聚乙二醇200，12g草酸，搅拌均匀，升温至145度，加入干燥切碎的蔗渣30g，反应150分钟后，降温至100度，投入6g三乙醇胺，减压至0.5个大气压，保温45分钟，冷却出料。所得植物多元醇羟值为450mgKOH/g，粘度为600mPa.s。

实施例四：可降解聚氨酯硬泡材料的制备

取实施例三所得植物多元醇100g，2g醋酸钾，1g水，2g硅油匀泡剂L-6900，15g发泡剂二氯一氟乙烷，混合均匀得A组份。另取工业级二苯甲烷二异氰酸酯120g为B组份。A、B组份经聚氨酯喷枪混合后喷出，反应固化，得可降解聚氨酯硬泡材料。该材料的基本属性如下：密度：40Kg/m³；压缩强度：50Kpa。

实施例五：植物多元醇的制备

向反应中加入40g 1，4-丁二醇，60g聚己二酸乙二醇酯二醇(1500分子量)，8g磷酸，搅拌均匀，升温至165度，加入干燥切碎的竹粉25g，反应120分钟后，降温至110度，投入8g三乙基四胺，减压至0.3个大气压，保温60分钟，冷却出料。所得植物多元醇羟值为300mgKOH/g，粘度为850mPa.s。

实施例六：可降解聚氨酯硬泡材料的制备

取实例五所得植物多元醇80g，加入20g聚醚635，2g三亚乙基二胺，0.8g水，2g硅油匀泡剂L-6930，10g发泡剂1，1，1，3，3-五氟丙烷，混合均匀得A组份。另取工业级二苯甲烷二异氰酸酯120g为B组份。A、B组份经聚氨酯喷枪混合后喷出，反应固化，得可降解聚氨酯硬泡材料。该材料的基本属性如下：密度：50Kg/m³；压缩强度：80Kpa。

本发明还可采用其它的原料制备，如普通多元醇还可采用聚醚835、聚醚410、聚醚403、聚醚450，催化剂还可以采用二甲氨基乙基醚、辛酸亚锡、异辛酸钾的一种或多种的混合物，硅油匀泡剂还可采用GE公司生产的、牌号为NIAX L-6950的硅油匀泡剂；物理发泡剂还可采用环戊烷物理发泡剂，小分子多元醇还可以采用乙二醇、1，3-丙二醇、丙三醇、1，3-丁二醇的一种或多种的混合物，长链多元醇可以选自聚合分子量200～2000的聚酯二醇的一种或多种的混合物，植物纤维可以选自包含植物纤维的农业废弃物，包括稻草、秸秆、芦苇、木薯杆、谷壳、木屑等，酸还可以采用磷酸、盐酸、醋酸、对甲苯磺酸的一种或多种的混合物，碱还可以采用氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸氨、碳酸氢氨、尿素、二乙醇胺、三乙基四胺、二乙基三胺的一种或多种的混合物等等，只要是依本发明的保护范围所作的均等变化与修饰，均应仍属本发明涵盖的范围内。

Claims

1.一种可降解聚氨酯硬泡材料，其特征在于其是由A组份与B组份按1∶1～1∶1.1的比例配制而成，所述A组份中按A组份总重量计包含有如下重量份数的原料：植物多元醇50～100份、普通多元醇0～50份、催化剂0.3～5份、水0.5～5份、硅油匀泡剂1～4份、物理发泡剂0～30份，其中植物多元醇是由如下重量份数的原料制备而成：小分子多元醇20～60份、长链多元醇40～80份、植物纤维10～40份、酸1～15份、碱1～15份；B组份为工业纯二苯甲烷二异氰酸酯。

2.根据权利要求1所述的一种可降解聚氨酯硬泡材料，其特征在于植物多元醇是采用如下方法制备而成的产物：将小分子多元醇、长链多元醇和酸按比例投入反应器中，搅匀升温至130～180度，再投入干燥切碎的植物纤维，保温100～180分钟，降温至110度以下，投入碱，减压至0.1～0.9个大气压，保温30～60分钟，即得到植物多元醇。

3.根据权利要求1或2所述的一种可降解聚氨酯硬泡材料，其特征在于所述植物纤维是从稻草、麦草、秸秆、蔗渣、芦苇、木薯杆、谷壳、木屑或竹粉中提取的纤维。

4.根据权利要求1或2所述的一种可降解聚氨酯硬泡材料，其特征在于普通多元醇为市场上销售的聚醚多元醇；硅油匀泡剂为GE公司生产的、牌号为NIAX L-6900、L-6915、L-6930或L-6950的硅油匀泡剂；所述物理发泡剂为环戊烷或二氯一氟乙烷或1，1，1，3，3-五氟丙烷。

5.根据权利要求1或2所述的一种可降解聚氨酯硬泡材料，其特征

在于所述小分子多元醇为乙二醇、1，2-乙二醇、1，3-丙二醇、丙三醇、1，2-丙二醇、1，4-丁二醇、1，3-丁二醇中的一种或多种的混合物。

6.根据权利要求1或2所述的一种可降解聚氨酯硬泡材料，其特征在于所述长链多元醇为聚合分子量为200～1000的聚乙二醇、聚酯二醇的一种或多种的混合物。

7.根据权利要求1或2所述的一种可降解聚氨酯硬泡材料，其特征在于所述的酸为硫酸、磷酸、盐酸、草酸、醋酸、对甲苯磺酸的一种或多种的混合物。

8.根据权利要求1或2所述的一种可降解聚氨酯硬泡材料，其特征在于所述的碱为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸氨、碳酸氢氨、尿素、三乙醇胺、二乙醇胺、三乙基四胺、二乙基三胺的一种或多种的混合物。

9.根据权利要求1或2所述的一种可降解聚氨酯硬泡材料，其特征在于所述的催化剂为三亚乙基二胺、二甲氨基乙基醚、二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、异辛酸钾、醋酸钾的一种或多种的混合物。

10.一种制备如权利要求1所述可降解聚氨酯硬泡材料的方法，其特征在于：首先制备植物多元醇：将小分子多元醇、长链多元醇和酸按比例投入反应器中，搅匀升温至130～180度，再投入干燥切碎的植物纤维，保温100～180分钟，降温至110度以下，投入碱，减压至0.1～0.9个大气压，保温30～60分钟，得到植物多元醇，再将植物多元醇与普通多元醇、催化剂、水、硅油匀泡剂、物理发泡剂按比例配成A组份，然后将A组份与B组份按1∶1～1.1的比例，经聚氨酯喷枪混合后喷出，于目标表面或模具腔体，发泡成型固化，即制得可降解聚氨酯硬泡材料。