CN103275332A - 一种玉米芯木质素及应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及玉米芯再利用技术领域，特别涉及一种玉米芯木质素：将从玉米芯中分离出半纤维素和纤维素得到的玉米芯黑液，过滤，调节滤液pH至2.5-4.5，析出木质素，冷却至室温，离心，洗涤干燥，得到玉米芯木质素。玉米芯木质素在制备聚氨酯泡沫中的应用。得到的木质素的纯度高，较好的保留了天然木质素的化学活性，比其他种类的木质素更适合作为多元醇替代聚醚多元醇，制备聚氨酯硬泡；不仅降低了聚氨酯的生产成本，还能变废为宝，实现资源化，可降低石油化工原料的用量，有利于社会和经济的可持续发展；所制备的聚氨酯硬泡性能可与常规聚氨酯硬泡的性能相媲美，甚至优于后者，有效的降低了生产成本，提高了产品的竞争力。

Description

一种玉米芯木质素及应用

技术领域    

本发明涉及玉米芯再利用技术领域，特别涉及一种玉米芯木质素，还涉及玉米芯木质素的应用。

背景技术   

随着人类对资源和环境等问题的认识不断深入，天然高分子生物材料的可再生和可降解性，使其受到越来越多的重视。木质素属于天然高分子生物材料，与纤维素、半纤维素组成植物秸秆的基本骨架，在生产过程中，作为废弃物而被分离出来。废弃物的资源化，可以减少废弃物对环境的污染，给当代科学技术带来了新的挑战，也成为当代经济和社会发展的重大课题。

多元醇是合成聚氨酯材料的主要原料之一。聚氨酯硬泡具有绝热效果好、重量轻、比强度大、耐化学品优良及隔音效果好等特点，已作为一种绝热保温材料广泛应用于冰箱、冰柜及建筑领域。然而由于石油资源的日益枯竭，以及供给的不可靠性，严重影响了聚氨酯工业的发展。因此寻找环境友好和绿色的原材料，对聚氨酯工业健康可持续的发展尤为重要。

传统木质素是从造纸废水中经酸析获得的，包括木质素磺酸盐（木钠、木钙等）和碱木质素，均经过了高温蒸煮过程，破坏了木质素活性，导致其很难直接应用，只能进行改性之后再利用。

发明内容   

为了解决以上生物质木质素应用受到局限的问题，本发明提供了一种从玉米芯制纤维素、半纤维素后得到的黑液中制备得到的玉米芯木质素，玉米芯制纤维素、半纤维素条件温和，对木质素结果破坏小，得到的木质素活性高。

本发明还提供了玉米芯木质素的应用。以玉米芯木质素为原料，提供了一种玉米芯木质素替代部分聚醚多元醇，与异氰酸酯进行混合发泡制备聚氨酯硬泡的方法，使废弃木质素能够被资源化，且降低了生产成本，为生产绿色环保可降解的聚氨酯材料打下了基础。

本发明是通过以下措施实现的：

一种玉米芯木质素，是通过以下步骤得到的：

将从玉米芯中分离出半纤维素和纤维素得到的玉米芯黑液，过滤，调节滤液pH至2.5-4.5，析出木质素，冷却至室温，离心，用水洗涤滤饼至pH为6.5-7.0、电导率1000μs/cm以下，取出滤饼，干燥，得到玉米芯木质素。

所述的玉米芯木质素，调节滤液pH使用的是质量分数为2-30%的硫酸溶液或盐酸溶液。

所述的玉米芯木质素，为了加快沉析过程，可以将滤液升温至30-70℃再调节pH。

所述的玉米芯木质素在制备聚氨酯泡沫中的应用。

聚氨酯泡沫原料重量配比如下：

多元醇              100份，

玉米芯木质素    5-30份，

催化剂              0.1-2份，

发泡剂              0.1-30份，         

泡沫稳定剂        1-2.5份，

异氰酸酯            120-170份。

所述的多元醇为聚乙二醇 200、聚乙二醇 400、聚乙二醇600、聚醚多元醇 4110和聚醚多元醇 635中的一种以上。

所述的催化剂为三亚乙基二胺、三乙醇胺和二月桂酸二丁基锡中的一种以上。

所述的发泡剂为水、环戊烷、正戊烷、异戊烷和HCFC-141b中的一种以上。

所述的泡沫稳定剂为硅油、二甲基硅油中的一种以上。

所述的异氰酸酯为PM-200、5005、MR-200、44V20、PAPI-135C、M20S等多亚甲基多苯基多异氰酸酯。

制备方法的具体工艺为：

将木质素、多元醇与催化剂、发泡剂、泡沫稳定剂等在室温下用电动搅拌机搅拌混合均匀，作为A组分，将作为B组分的异氰酸酯倒入A组分中，在电动搅拌机下快速搅拌均匀，倒入预热至40-50℃的模具中，进行发泡。

本发明的有益效果：

（1）得到的玉米芯木质素，纯度高，重均分子量低于3000，又较好的保留了天然木质素的化学活性，比其他种类的木质素更适合作为多元醇替代聚醚多元醇，制备聚氨酯硬泡；

（2）玉米芯木质素作为一种副产品，制造成本较低，用其制备聚氨酯硬泡，不仅降低了聚氨酯的生产成本，还能变废为宝，实现资源化，可降低石油化工原料的用量，有利于社会和经济的可持续发展；

（3）玉米芯木质素的添加量，可以根据对聚氨酯硬泡性能的需要决定，一般可在5-30%之间，所制备的聚氨酯硬泡性能可与常规聚氨酯硬泡的性能相媲美，甚至优于后者，有效的降低了生产成本，提高了产品的竞争力。

具体实施方式

为了更好的理解本发明，下面结合具体实施例来进一步说明。

实施例1：玉米芯木质素的获得

将从玉米芯中分离出半纤维素和纤维素得到的玉米芯黑液，过滤，调节滤液pH至2.5-4.5，析出木质素，冷却至室温，离心，用水洗涤滤饼至pH为6.5-7.0、电导率1000μs/cm以下，取出滤饼，干燥，得到玉米芯木质素。

调节滤液pH使用的为质量分数为2-15%的硫酸溶液或盐酸溶液。

为了加快沉析过程，可以将滤液升温至30-70℃再调节pH。

实施例2：

一种聚氨酯硬泡的制备方法：

聚乙二醇 400        100份

玉米芯木质素        5份

三亚乙基二胺        2份

水                      0.1份

HCFC-141B          23份         

二甲基硅油           2份

PM-200                170份

将上述原料配方中除PM-200的其他原料，在电动搅拌机搅拌下混合均匀后，向其中加入PM-200，在电动搅拌机下快速搅拌均匀，倒入预热至40-50℃的模具中，进行发泡，得到聚氨酯硬泡。所得样品的导热系数为0.0215w/m·k(25℃)，闭孔率为91.2%，抗压强度为205.43Kpa。

实施例3：

原料：

聚乙二醇 600         100份

玉米芯木质素         10份

三亚乙基二胺         2份

环戊烷                  30份

硅油                     2份

5005                     150份

将上述原料配方中除5005的其他原料，在电动搅拌机搅拌下混合均匀后，向其中加入5005，在电动搅拌机下快速搅拌均匀，倒入预热至40-50℃的模具中，进行发泡，得到聚氨酯硬泡。所得样品的导热系数为0.0223w/m·k(25℃)，闭孔率为90.8%，抗压强度为200.19Kpa。

实施例4：

聚醚多元醇 4110       65份

聚醚多元醇 635        35份

玉米芯木质素          15份

三亚乙基二胺          1.5份 

二月桂酸二丁基锡    0.1份

异戊烷                    28份       

硅油                       2.5份

MR-200                  120份

将上述原料配方中除MR-200的其他原料，在电动搅拌机搅拌下混合均匀后，向其中加入MR-200，在电动搅拌机下快速搅拌均匀，倒入预热至40-50℃的模具中，进行发泡，得到聚氨酯硬泡。所得样品的导热系数为0.0221w/m·k(25℃)，闭孔率为92.3%，抗压强度为210.03Kpa。

实施例5：

聚乙二醇 400           100份

玉米芯木质素           20份

三乙醇胺                 2.0份

正戊烷                   25份     

硅油                      1份

二甲基硅油             1.3份

44V20                    140份

将上述原料配方中除44V20 的其他原料，在电动搅拌机搅拌下混合均匀后，向其中加入44V20，在电动搅拌机下快速搅拌均匀，倒入预热至40-50℃的模具中，进行发泡，得到聚氨酯硬泡。所得样品的导热系数为0.0220w/m·k(25℃)，闭孔率为94.1%，抗压强度为218.32Kpa。

实施例6：

聚乙二醇 400           100份

玉米芯木质素           25份

二月桂酸二丁基锡     0.3份

异戊烷                    30份     

二甲基硅油              2.5份

PAPI-135C               160份

将上述原料配方中除PAPI-135C的其他原料，在电动搅拌机搅拌下混合均匀后，向其中加入PAPI-135C，在电动搅拌机下，在电动搅拌机下快速搅拌均匀，倒入预热至40-50℃的模具中，进行发泡，得到聚氨酯硬泡。所得样品的导热系数为0.0231w/m·k(25℃)，闭孔率为91.4%，抗压强度为209.37Kpa。

实施例7：

聚醚多元醇4110        100份

玉米芯木质素            30份

二月桂酸二丁基锡       0.1份

三亚乙基二胺             1.7份

环戊烷                      30份     

硅油                        2.5份

M20S                      160份

将上述原料配方中除M20S的其他原料，在电动搅拌机搅拌下混合均匀后，向其中加入M20S，在电动搅拌机下，在电动搅拌机下快速搅拌均匀，倒入预热至40-50℃的模具中，进行发泡，得到聚氨酯硬泡。所得样品的导热系数为0.0217w/m·k(25℃)，闭孔率为92.3%，抗压强度为213.49Kpa。

对比实施例：

从造纸黑液中按照实施例1的方法得到木质素，将得到的木质素按照实施例7的原料重量配比制备聚氨酯硬泡，所得产品的性能指标为导热系数为0.0257w/m·k(25℃)，闭孔率为89.3%，抗压强度为190.32Kpa。

Claims (10)

1.一种玉米芯木质素，其特征是通过以下步骤得到的：

将从玉米芯中分离出半纤维素和纤维素得到的玉米芯黑液，过滤，调节滤液pH至2.5-4.5，析出木质素，冷却至室温，离心，用水洗涤滤饼至pH为6.5-7.0、电导率1000μs/cm以下，取出滤饼，干燥，得到玉米芯木质素。

2.根据权利要求1所述的玉米芯木质素，其特征是调节滤液pH使用的是质量分数为2-30%

的硫酸溶液或盐酸溶液。

3.根据权利要求1所述的玉米芯木质素，其特征是滤液升温至30-80℃再调节pH。

4.一种权利要求1-3中任一项所述的玉米芯木质素在制备聚氨酯泡沫中的应用。

5.根据权利要求4所述的应用，其特征是聚氨酯泡沫原料重量配比如下：

多元醇              100份，

玉米芯木质素        5-30份，

催化剂              0.1-2份，

发泡剂              0.1-30份，         

泡沫稳定剂          1-2.5份，

异氰酸酯            120-170份。

6.根据权利要求5所述的应用，其特征是所述的多元醇为聚乙二醇 200、聚乙二醇 400、聚乙二醇600、聚醚多元醇 4110和聚醚多元醇 635中的一种以上。

7.根据权利要求5所述的应用，其特征是所述的催化剂为三亚乙基二胺、三乙醇胺和二月桂酸二丁基锡中的一种以上。

8.根据权利要求5所述的应用，其特征是所述的发泡剂为水、环戊烷、正戊烷、异戊烷和HCFC-141b中的一种以上。

9.根据权利要求5所述的应用，其特征是所述的泡沫稳定剂为硅油、二甲基硅油中的一种以上。

10.根据权利要求5所述的应用，其特征是所述的异氰酸酯为多亚甲基多苯基多异氰酸酯。