CN102532457A - 一种利用玉米芯和工业辣椒废渣合成可降解聚氨酯的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了属于可降解聚氨酯制备技术领域的一种利用玉米芯和工业辣椒废渣合成可降解聚氨酯的方法。在玉米芯和辣椒废渣中加入液化剂分别液化得到两种生物质的液化产物，将其按比例混合后与PAPI反应合成聚氨酯泡沫，其综合性质较单一生物质原料合成的聚氨酯泡沫有了较大幅度的提高。本发明利用废弃的生物质为原料合成可降解的聚氨酯材料，为工厂生产节约成本的同时，较少了环境的污染和石油资源的压力，也为废弃生物质废渣提供了有效的利用途径。

Description

一种利用玉米芯和工业辣椒废渣合成可降解聚氨酯的方法
技术领域
本发明属于可降解聚氨酯制备技术领域，具体涉及一种利用玉米芯和工业辣椒废渣合成可降解聚氨酯的方法。
背景技术
玉米芯是用玉米棒破碎得到的粉末，玉米芯含有丰富的纤维素、半纤维素、木质素，因而具有广泛的应用前景，中国玉米芯产量巨大，而应用领域却十分有限，大量被废弃。我国辣椒种植面积在蔬菜产业中仅次于白菜排在第二位，随着辣椒工业的快速迅猛发展，大量的辣椒工业废渣被废弃，至今还没有找到一条有效的途径。
聚氨酯泡沫材料因其多孔性使得其相对密度小，比强度高而被大量应用于包装、建筑、交通运输等领域，工业常规生产聚氨酯泡沫塑料是利用多元醇和异氰酸酯这两种石油提取物在一定条件下合成制得的，而在石油这种不可再生资源日益枯竭以及可以预期的未来即将消耗殆尽，必将严重阻碍聚氨酯泡沫材料的发展，寻找低成本易得的替代物是解决这一问题的有效途径。
玉米芯的液化产物代替多元醇合成的聚氨酯泡沫材料具有压缩强度大，硬度大，密度小等优点，但具有泡孔粗大，颜色深，有异味等缺点；辣椒工业废渣的液化产物代替多元醇合成的聚氨酯泡沫材料具有泡孔细腻，颜色较浅，无异味，压缩强度和硬度在很大范围内可调等优点，但具有密度较大等缺点。利用玉米芯和辣椒工业废渣的液化产物混合合成的聚氨酯泡沫在适当控制条件下具有压缩强度大，硬度大，密度小，泡孔细腻，无异味等优点，通过控制两种液化产物的比例可以得到符合不同要求的目标产物。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用玉米芯和工业辣椒废渣合成可降解聚氨酯的方法。
一种利用玉米芯和工业辣椒废渣合成可降解聚氨酯的方法，按照如下步骤进行：
(1)玉米芯液化产物的制取
取玉米芯粉碎筛取20-80目的部分，90-120℃干燥至衡重，制成玉米芯粉末；
取以下重量份数的原料：
玉米芯粉末        25份
多元醇液化剂      80-120份
浓硫酸            3-5份
将多元醇液化剂和浓硫酸在三口烧瓶中混合均匀，在油浴锅中加热至140-180℃，100-200r/min搅拌，再加入玉米芯粉末反应30-90min，迅速冷却至室温得到玉米芯的液化产物；
(2)工业辣椒废渣液化产物的制取
取工业辣椒废渣粉碎筛取20-80目的部分，90-120℃干燥至衡重，制成辣椒废渣粉末；
取以下重量份数的原料：
辣椒废渣粉末        25份
多元醇液化剂        80-120份
浓硫酸              3-5份
将多元醇液化剂和催化剂在三口烧瓶中混合均匀，在油浴锅中加热至140-180℃，100-200r/min搅拌，再加入辣椒废渣粉末反应30-90min，迅速冷却至室温得到辣椒废渣的液化产物；
(3)合成聚氨酯泡沫材料
取如下重量份数的原料：
Figure BDA0000134668220000031
将上述物料混合于搅拌容器中，在室温下以1200-1400转/分搅拌15-25s后倒于模具中，自然发泡15-60s，于室温下保存12-36h，使其充分熟化成型。
所述稳定剂为甲基硅油。
所述多元醇液化剂为重量比为(4-5)∶1的聚乙二醇-400和丙三醇的混合液。
所述浓硫酸的质量浓度为98％。
根据上述方法所得到的聚氨酯泡沫材料，其密度为60-165kg/m3，压缩强度为400-1400kPa，导热系数小于等于0.046w/(m℃)。
本发明的有益效果：
(1)原料采用廉价易得的农业生产中大量废弃的玉米芯，和工业生产中的辣椒废渣，有效地降低了成本的同时，给这两种工农业废料提供了有效的利用途径。
(2)传统的生物质基聚氨酯泡沫都是采用单一生物质液化产物来替代多元醇与多亚甲基多苯基异氰酸酯(PAPI)混合进行发泡，本发明首次将两种废弃生物质的液化产物相混合制得一种性能优良的聚氨酯泡沫，即玉米芯和辣椒废渣分别液化后混合发泡，有效提高了各项性能，使压缩强度，密度，导热系数等参数相比于单独一种液化产物合成的聚氨酯材料浮动范围更大，仅通过原料的配比一定程度上控制产物的性质，避免使用化学试剂和反应条件的控制来调节产物性质所增加的成本。
(3)在一定的条件下合成的产物同时具有两种物质分别合成聚氨酯材料所具备的优点，即泡孔细腻，外观整洁，颜色较浅，压缩强度高，密度小，导热系数低。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步说明。
以下实施例中所用聚乙二醇-400为广东省化学试剂工程技术研发中心生产，平均分子量370-460；丙三醇为北京化工厂生产，分子量为92.09；浓硫酸为西陇化工股份有限公司生产，质量浓度为98％；二月桂酸二丁基锡为北京益利精细化工有限公司生产，分子量为631.55；PAPI(多亚甲基多苯基异氰酸酯)由烟台万华聚氨酯有限公司；异氰酸根含量为30.5％～32.0％；三乙胺为广东汕头西陇化工厂生产，分子量为101.19。
实施例1
一种利用玉米芯和工业辣椒废渣合成可降解聚氨酯的方法，按照如下步骤进行：
(1)、玉米芯液化产物的制取
取玉米芯粉碎筛取20-80目的部分，90-120摄氏度干燥至衡重，制成玉米芯粉末；
(2)取以下重量份数的原料：
Figure BDA0000134668220000041
将聚乙二醇-400、丙三醇、浓硫酸混合均匀于三口烧瓶，在油浴锅中加热至160摄氏度，100r/min搅拌，再加入玉米芯粉末反应60min，迅速冷却至室温得到玉米芯的液化产物。
(2)、工业辣椒废渣液化产物的制取
取工业辣椒废渣粉碎筛取20-80目的部分，90-120摄氏度干燥至衡重，制成辣椒废渣粉末；
取以下重量份数的原料：
Figure BDA0000134668220000051
将聚乙二醇-400、丙三醇、浓硫酸混合均匀于三口烧瓶，在油浴锅中加热至160摄氏度，100r/min搅拌，再加入玉米芯粉末反应90min，迅速冷却至室温得到玉米芯的液化产物。
3、合成聚氨酯泡沫材料
取如下质量份数的原料：
Figure BDA0000134668220000052
将上述物料混合于搅拌容器中，在室温下以1400转/分搅拌20s后倒于模具中，自然发泡60s，于室温下保存24h，使其充分熟化成型。
按照上述方法制得的聚氨酯泡沫材料的密度为159.644kg/m3，压缩强度为1204.00kPa，导热系数为0.04032w/(m℃)
实施例2
一种利用玉米芯和工业辣椒废渣合成可降解聚氨酯的方法，按照如下步骤进行：
(1)、玉米芯液化产物的制取
取玉米芯粉碎筛取20-80目的部分，90-120摄氏度干燥至衡重，制得玉米芯粉末。
取以下重量份数的原料：
将聚乙二醇-400、丙三醇、浓硫酸混合均匀于三口烧瓶，在油浴锅中加热至160摄氏度，100r/min搅拌，再加入玉米芯粉末反应60min，迅速冷却至室温得到玉米芯的液化产物。
(2)、工业辣椒废渣液化产物的制取
取工业辣椒废渣粉碎筛取20-80目的部分，90-120摄氏度干燥至衡重，制成辣椒废渣粉末；
取以下重量份数的原料：
Figure BDA0000134668220000062
将聚乙二醇-400、丙三醇、浓硫酸混合均匀于三口烧瓶在油浴锅中加热至160摄氏度，100r/min搅拌，再加入玉米芯粉末反应60min，迅速冷却至室温得到玉米芯的液化产物。
3、合成聚氨酯泡沫材料
取如下质量份数的原料：
Figure BDA0000134668220000071
将上述物料混合于搅拌容器中，在室温下以1400转/分搅拌20s后倒于模具中，自然发泡60s，于室温下保存24h，使其充分熟化成型。
按照上述方法制得的聚氨酯泡沫材料的密度为70.37kg/m3，压缩强度为369.45kPa，导热系数为0.03509w/(m℃)
实施例3
一种利用玉米芯和工业辣椒废渣合成可降解聚氨酯的方法，按照如下步骤进行：
(1)、玉米芯液化产物的制取
取玉米芯粉碎筛取20-80目的部分，90-120摄氏度干燥至衡重，制得玉米芯粉末；
取以下重量份数的原料：
Figure BDA0000134668220000072
将聚乙二醇-400、丙三醇、浓硫酸混合均匀于三口烧瓶，在油浴锅中加热至145摄氏度，100r/min搅拌，再加入玉米芯粉末反应60min，迅速冷却至室温得到玉米芯的液化产物。
(2)、工业辣椒废渣液化产物的制取
取工业辣椒废渣粉碎筛取20-80目的部分，90-120摄氏度干燥至衡重，制得辣椒废渣粉末；
取以下重量份数的原料：
Figure BDA0000134668220000081
将聚乙二醇-400、丙三醇、浓硫酸混合均匀于三口烧瓶，在油浴锅中加热至145摄氏度，100r/min搅拌，再加入玉米芯粉末反应60min，迅速冷却至室温得到玉米芯的液化产物。
(3)、合成聚氨酯泡沫材料
取如下质量份数的原料：
Figure BDA0000134668220000082
将上述物料混合于搅拌容器中，在室温下以1400转/分搅拌20s后倒于模具中，自然发泡60s，于室温下保存24h，使其充分熟化成型。
按照上述方法制得的聚氨酯泡沫材料的密度为89.670kg/m3，压缩强度为487.85kPa，导热系数为0.03718w/(m℃)
实施例4
一种利用玉米芯和工业辣椒废渣合成可降解聚氨酯的方法，按照如下步骤进行：
(1)玉米芯液化产物的制取
取玉米芯粉碎筛取20-80目的部分，90-120摄氏度干燥至衡重，制得玉米芯粉末；
取以下重量份数的原料：
Figure BDA0000134668220000091
将聚乙二醇-400、丙三醇、浓硫酸混合均匀于三口烧瓶，在油浴锅中加热至170摄氏度，100r/min搅拌，再加入玉米芯粉末反应60min，迅速冷却至室温得到玉米芯的液化产物。
(2)、工业辣椒废渣液化产物的制取
取工业辣椒废渣粉碎筛取20-80目的部分，90-120摄氏度干燥至衡重，制得辣椒废渣粉末；
取以下重量份数的原料：
Figure BDA0000134668220000092
将聚乙二醇-400、丙三醇、浓硫酸混合均匀于三口烧瓶，在油浴锅中加热至170摄氏度，100r/min搅拌，再加入玉米芯粉末反应60min，迅速冷却至室温得到玉米芯的液化产物。
(3)、合成聚氨酯泡沫材料
取如下质量份数的原料：
Figure BDA0000134668220000101
将上述物料混合于搅拌容器中，在室温下以1400转/分搅拌20s后倒于模具中，自然发泡60s，于室温下保存24h，使其充分熟化成型。
按照上述方法制得的聚氨酯泡沫材料的密度为101.2603kg/m3，压缩强度为610.729kPa，导热系数为0.04049w/(m℃)

Claims (4)

1.一种利用玉米芯和工业辣椒废渣合成可降解聚氨酯的方法，其特征在于，按照如下步骤进行：
(1)玉米芯液化产物的制取
取玉米芯粉碎筛取20-80目的部分，90-120℃干燥至衡重，制成玉米芯粉末；
取以下重量份数的原料：
玉米芯粉末        25份
多元醇液化剂      80-120份
浓硫酸            3-5份
将多元醇液化剂和浓硫酸在三口烧瓶中混合均匀，在油浴锅中加热至140-180℃，100-200r/min搅拌，再加入玉米芯粉末反应30-90min，迅速冷却至室温得到玉米芯的液化产物；
(2)工业辣椒废渣液化产物的制取
取工业辣椒废渣粉碎筛取20-80目的部分，90-120℃干燥至衡重，制成辣椒废渣粉末；
取以下重量份数的原料：
辣椒废渣粉末      25份
多元醇液化剂      80-120份
浓硫酸            3-5份
将多元醇液化剂和催化剂在三口烧瓶中混合均匀，在油浴锅中加热至140-180℃，100-200r/min搅拌，再加入辣椒废渣粉末反应30-90min，迅速冷却至室温得到辣椒废渣的液化产物；
(3)合成聚氨酯泡沫材料
取如下重量份数的原料：
将上述物料混合于搅拌容器中，在室温下以1200-1400转/分搅拌15-25s后倒于模具中，自然发泡15-60s，于室温下保存12-36h，使其充分熟化成型。
2.根据权利要求1所述一种利用玉米芯和工业辣椒废渣合成可降解聚氨酯的方法，其特征在于，所述稳定剂为甲基硅油。
3.根据权利要求1所述一种利用玉米芯和工业辣椒废渣合成可降解聚氨酯的方法，其特征在于，所述多元醇液化剂为重量比为(4-5)∶1的聚乙二醇-400和丙三醇的混合液。
4.根据权利要求1所述一种利用玉米芯和工业辣椒废渣合成可降解聚氨酯的方法，其特征在于，所述浓硫酸的质量浓度为98％。
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