CN103450434A - 一种植物多元醇聚氨酯硬泡材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种植物多元醇聚氨酯硬泡材料及其制备方法，该植物多元醇聚氨酯硬泡材料由发泡基料、异氰酸酯及助剂制成，发泡基料与异氰酸酯的重量比为1∶1.2-1.3；发泡基料由以下组分制成：35-39份植物聚醚酯多元醇、19-24份聚醚多元醇、16-21份聚酯多元醇、2.1-2.5份催化剂A、16-19份发泡剂、1.5-2份硅油、6-7份交联剂、0.5-0.7份水、0.5-0.8份六氢三嗪及2-3.5份浓硫酸；植物聚醚酯多元醇由以下组分制成：700-800份混合粉、350-410份聚乙二醇、18.7-19.3份二甘醇、70-83份甘油、5.5-6份催化剂B、20-40份浓硫酸及80-120份植物粉；混合粉包含杉木粉和毛竹粉，杉木粉和毛竹粉的重量比为7∶3；所述植物多元醇聚氨酯硬泡材料中的各组分均按重量份数计算。本发明的聚氨酯硬泡材料具有较好的生物降解性及较高的机械强度。

Description

一种植物多元醇聚氨酯硬泡材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及聚氨酯材料，具体涉及一种植物多元醇聚氨酯硬泡材料及其制备方法。

背景技术

聚氨酯（PU，polyurethane）为主链含-NHCOO-重复结构单元的一类聚合物，是目前国际上性能最好的保温材料。聚氨酯具有易发泡，能调节软硬程度，制品美观，加工容易等优点，已成为世界上六大合成高分子材料之一，并广泛应用于纤维、轻工、建筑材料、包装材料及汽车等工业领域。目前，主要采用石油化工原料生产聚氨酯，该方法需要消耗大量宝贵的石油资源，而且采用该方法生产的聚氨酯制品在废弃后难以分解和回收处理，造成了严重的污染问题。

因此，开发基于可再生资源且可降解的聚氨酯材料成为本领域亟待解决的课题之一。

发明内容

针对上述问题，本发明的一个目的在于提供一种植物多元醇聚氨酯硬泡材料，该植物多元醇聚氨酯硬泡材料以可再生资源杉木、毛竹为原料制备，具有较好的生物降解性及较高的机械强度。

本发明的另一个目的在于提供一种植物多元醇聚氨酯硬泡材料的制备方法。

为达到上述目的，本发明提供一种植物多元醇聚氨酯硬泡材料，由发泡基料、异氰酸酯及助剂制成，其中所述发泡基料与异氰酸酯的重量比为1：1.2-1.3；

所述发泡基料由以下组分制成：35-39份植物聚醚酯多元醇、19-24份聚醚多元醇、16-21份聚酯多元醇、2.1-2.5份催化剂A、16-19份发泡剂、1.5-2份硅油、6-7份交联剂、0.5-0.7份水、0.5-0.8份六氢三嗪及2-3.5份浓硫酸；

所述植物聚醚酯多元醇由以下组分制成：700-800份混合粉、350-410份聚乙二醇、18.7-19.3份二甘醇、70-83份甘油、5.5-6份催化剂B、20-40份浓硫酸及80-120份植物粉；其中所述混合粉包含杉木粉和毛竹粉，杉木粉和毛竹粉的重量比为7：3；

所述植物多元醇聚氨酯硬泡材料中的各组分均按重量份数计算。

进一步地，所述植物多元醇聚氨酯硬泡材料由100份发泡基料、120-130份异氰酸酯、3-4份催化剂C及0.5-0.8份水制成。

进一步地，所述植物聚醚酯多元醇占发泡基料总重量的29.3-39.6%，优选35.5-38.7%。

进一步地，所述混合粉占植物聚醚酯多元醇各组分总重量的47.4-64.3%，优选52.6-56.9%。

进一步地，所述浓硫酸占植物聚醚酯多元醇各组分总重量的1.4-3.2%，优选1.5-3.0%。

进一步地，所述植物多元醇聚氨酯硬泡材料由100份发泡基料、123-127份异氰酸酯、3.2-3.7份催化剂C及0.55-0.7份水制成；

所述发泡基料由以下组分制成：36-38份植物聚醚酯多元醇、20-23份聚醚多元醇、16.5-18份聚酯多元醇、2.2-2.4份催化剂A、16.5-17.8份发泡剂、1.65-1.8份硅油、6.3-6.8份交联剂、0.5-0.65份水、0.56-0.7份六氢三嗪及2.4-3.2份浓硫酸；

所述植物聚醚酯多元醇由以下组分制成：720-800份混合粉、360-390份聚乙二醇、18.8-18.9份二甘醇、73-79份甘油、5.6-5.8份催化剂B、25-35份浓硫酸及90-110份植物粉。

进一步地，所述植物多元醇聚氨酯硬泡材料由100份发泡基料、125份异氰酸酯、3.5份催化剂C及0.6份水制成；

所述发泡基料由以下组分制成：37份植物聚醚酯多元醇、23份聚醚多元醇、16.5份聚酯多元醇、2.3份催化剂A、17.8份发泡剂、1.7份硅油、6.3份交联剂、0.5份水、0.66份六氢三嗪及2.4份浓硫酸；

所述植物聚醚酯多元醇由以下组分制成：800份混合粉、375份聚乙二醇、18.8份二甘醇、77份甘油、5.6份催化剂B、30份浓硫酸及99份植物粉。

进一步地，所述混合粉为80-100目的细粉，优选为80目的细粉；

优选地，所述异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）、甲苯二异氰酸酯（TDI）或其混合物；

优选地，所述催化剂A及催化剂B为聚氨酯胺类催化剂A-33，所述催化剂C为聚醚DMC催化剂；

优选地，所述发泡剂为聚氨酯复合型ADC发泡剂；

优选地，所述交联剂为聚氨酯交联剂B1530；

优选地，所述聚醚多元醇为聚醚多元醇4110；

优选地，所述聚酯多元醇可为聚酯多元醇400；

优选地，所述植物粉为废弃的纤维类材料（如树木、秸秆等）经粉碎后制成的粉末；优选地，所述植物粉为废弃的杉木、毛竹或其混合物经粉碎后制成的粉末；优选地，所述植物粉为80目。

本发明进一步提供一种上述植物多元醇聚氨酯硬泡材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤a：将杉木与毛竹干燥、混合、粉碎后得到混合粉；

步骤b：称取配方量的混合粉、聚乙二醇、二甘醇、甘油、催化剂B、浓硫酸及植物粉，将各组分混合，液化后得到植物聚醚酯多元醇；

步骤c：称取配方量的植物聚醚酯多元醇、聚醚多元醇、聚酯多元醇、催化剂A、发泡剂、硅油、交联剂、水、六氢三嗪及浓硫酸，将各组分混合搅拌，反应后得到发泡基料；

步骤d：将发泡基料、异氰酸酯及助剂按比例混合，反应后得到植物多元醇聚氨酯硬泡材料。

进一步地，所述制备方法包括以下步骤：

步骤a：将杉木与毛竹在70-80℃，优选75℃进行干燥，混合后进行粉碎，搅拌，得到混合粉，其中搅拌速度为85转/分钟，搅拌时间为60min；

步骤b：称取配方量的混合粉、聚乙二醇、二甘醇、甘油、催化剂B、浓硫酸及植物粉，将各组分在140-150℃，优选145℃下搅拌混合，液化后得到植物聚醚酯多元醇，其中搅拌速度为1440转/分钟，搅拌时间为120min；

步骤c：称取配方量的植物聚醚酯多元醇、聚醚多元醇、聚酯多元醇、催化剂A、发泡剂、硅油、交联剂、水、六氢三嗪及浓硫酸，将各组分在170-180℃，优选175℃下搅拌混合，反应后得到发泡基料，其中搅拌速度为1440转/分钟，搅拌时间为120min；

步骤d：将发泡基料、异氰酸酯及助剂混合，在50-60℃，优选55℃下进行反应，得到植物多元醇聚氨酯硬泡材料。

以下对本发明的技术方案进行详细说明：

本发明的植物多元醇聚氨酯硬泡材料中所采用的杉木及毛竹的成分含量分析结果如表1所示，从表1看出，杉木中的纤维素含量大于毛竹中的纤维素含量，另外杉木、毛竹中含有的纤维的聚合度也不同。

表1杉木及毛竹成分含量分析

组分含量	杉木	毛竹
			纤维素（%）	42	26
半纤维素（%）	27	32
			木质素（%）	28	24
其他（%）	3	18

实验表明，在相同的条件下，杉木纤维要比毛竹纤维容易液化，这是由于它们的组成和结构不同引起的。毛竹的主要成分是麻类纤维，属于韧皮纤维原料，不仅纤维极长（平均长度为18-120mm），而且纤维素聚合度很高，具有较强的坚韧性，因此较难液化。因此，植物原料的液化按杉木粉、杉木/毛竹混合粉、毛竹粉的顺序从易到难，本发明的混合粉中，随着毛竹粉含量的增加，纤维素含量减少，导致液化反应均匀性下降，从而使液化愈加困难。另外，无法单独将杉木粉碎至80-100目，需在杉木中加入毛竹才能使杉木粉碎至80-100目。

植物纤维对聚氨酯材料整体密度的下降有着较为明显的作用，由于本发明由杉木粉与毛竹粉组成的混合粉中的纤维素聚合度较高，纤维较长，长纤维在聚氨酯泡沫体中起到了很好的增强效应，使最终得到的植物多元醇聚氨酯硬泡材料形成了较好的交联网状结构，从而使聚氨酯泡沫体的机械性能得到增强。

毛竹粉经液化后与异氰酸酯反应制得的聚氨酯泡沫材料具有较好的生物降解性，其可用作缓释化肥等的外包覆材料，能释放出一般包膜化肥最后约30%无法释放的残留量。采用生物降解型聚氨酯作为包膜，可以使这部分化肥也得以释放。因此，本发明的聚氨酯泡沫中加入易生物降解的毛竹成分，能获得更好的缓释控制效果。

综合考虑杉木粉、毛竹粉及混合粉对植物多元醇聚氨酯硬泡材料强度、降解性及其他性能的影响，本发明优选混合粉占植物聚醚酯多元醇各组分总重量的47.4-64.3%，优选52.6-56.9%；并优选混合粉中杉木粉和毛竹粉的重量比为7：3。

与现有技术相比，本发明至少具有以下优点：

一、本发明通过植物原料（杉木及毛竹）的结构组合和高分子化学反应将植物中的芳香酯键引入到聚醚结构中，使植物聚醚同时具有聚醚和聚酯的双重特点，由于利用了植物纤维素的机械弹性性能和六角形蜂窝结构，提高了聚氨酯的强度，并使其结构更稳定；

二、相对于现有的聚氨酯泡沫材料，本发明以杉木、毛竹为原料，并通过调节各组分之间的配比制备的植物多元醇聚氨酯硬泡材料具有较高的机械强度及较优的生物降解性；

三、相对于现有采用石油化工原料生产的聚氨酯，本发明制备的聚氨酯不但节约了石油原料，而且能够达到可降解的环保要求，有助于减少白色污染，比采用石油化工原料生产的聚氨酯更绿色环保，使聚氨酯的用途更广泛；

四、本发明的植物多元醇聚氨酯硬泡材料采用了可再生的植物原料，与利用石油资源制备聚氨酯相比，不仅更符合可持续发展战略，而且几乎不受石油原料价格上涨的影响，具有相当高的性价比；另外，作为优选的速生材品种，杉木在中国南方广泛种植，因此本发明以杉木为原料制备植物多元醇聚氨酯硬泡材料具有原料易得的优点，有利于工业化大规模生产；

五、本发明的植物多元醇聚氨酯硬泡采用了植物的聚醚结构，提高了聚氨酯的热稳定性和阻燃性能，比石油多元醇聚氨酯的热稳定性和阻燃性更高，可减少现场安全隐患和加强建筑物的防火性能；

六、本发明的植物多元醇聚氨酯硬泡中加入了易生物降解的毛竹成分，能获得更好的缓释控制效果。

具体实施方式

以下参照具体的实施例来说明本发明。本领域技术人员能够理解，这些实施例仅用于说明本发明，其不以任何方式限制本发明的范围。

下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的试剂材料，如无特殊说明，均为市售购买产品。

实施例1植物多元醇聚氨酯硬泡的制备

本实施例中各组分含量如下：

植物多元醇聚氨酯硬泡材料中各组分含量如下：100kg发泡基料、125kg异氰酸酯（MDI）、3.5kg聚醚DMC催化剂（大城县全正化工销售有限公司）及0.6kg水；

发泡基料中各组分含量如下：37kg植物聚醚酯多元醇、23kg聚醚多元醇4110（常州市武进洛阳新型保温材料厂）、16.5kg聚酯多元醇400（淄博得福化工有限公司）、2.3kg聚氨酯胺类催化剂A-33（厦门凌云志化工有限公司）、17.8kg聚氨酯复合型ADC发泡剂（青岛浩赛特建筑材料有限公司）、1.7kg硅油、6.3kg聚氨酯交联剂B1530（晋江凯基高分子材料有限公司）、0.5kg水、0.66kg六氢三嗪及2.4kg浓硫酸；

植物聚醚酯多元醇中各组分含量如下：800kg混合粉（包含560kg杉木粉及240kg毛竹粉）、375kg聚乙二醇、18.8kg二甘醇、77kg甘油、5.6kg聚氨酯胺类催化剂A-33（大城县全正化工销售有限公司）、30kg浓硫酸及99kg植物粉（80目,采用废弃的杉木及毛竹的混合物经粉碎后制成）。

具体制备方法如下：

1）将杉木、毛竹放入干燥机干燥，干燥温度为75℃，然后将杉木与毛竹放入粉碎机混合、粉碎，搅拌均匀后得到混合粉，其中搅拌速度为85转/分钟，搅拌时间为60min，随后将混合粉经振筛机筛选出80目的混合粉；

2）称取配方量的混合粉、聚乙二醇、二甘醇、甘油、催化剂、浓硫酸及植物粉，将各组分投入反应釜，液化后得到植物聚醚酯多元醇，其中控制反应釜的温度为145℃，搅拌速度为1440转/分钟，搅拌时间为120min；

3）将配方量的聚醚酯多元醇、聚醚多元醇、聚酯多元醇、胺类催化剂、发泡剂、硅油、交联剂、水、六氢三嗪及浓硫酸在175℃下搅拌混合，反应后得到发泡基料，其中搅拌速度为1440转/分钟，搅拌时间为120min；

4）将配方量的发泡基料、异氰酸酯、催化剂及水注入喷枪或注塑机内腔混合，在55℃下反应得到植物多元醇聚氨酯硬泡1。

实施例2植物多元醇聚氨酯硬泡的制备

本实施例中各组分含量如下：

植物多元醇聚氨酯硬泡材料中各组分含量如下：100kg发泡基料、120kg异氰酸酯（TDI）、4.0kg聚醚DMC催化剂（大城县全正化工销售有限公司）及0.5kg水；

发泡基料中各组分含量如下：35kg植物聚醚酯多元醇、24kg聚醚多元醇4110（常州市武进洛阳新型保温材料厂）、16kg聚酯多元醇400（淄博得福化工有限公司）、2.2kg聚氨酯胺类催化剂A-33（厦门凌云志化工有限公司）、16kg聚氨酯复合型ADC发泡剂（青岛浩赛特建筑材料有限公司）、2kg硅油、6.5kg聚氨酯交联剂B1530（晋江凯基高分子材料有限公司）、0.55kg水、0.5kg六氢三嗪及3.5kg浓硫酸；

植物聚醚酯多元醇中各组分含量如下：700kg混合粉（包含490kg杉木粉及210kg毛竹粉）、390kg聚乙二醇、18.9kg二甘醇、83kg甘油、5.7kg聚氨酯胺类催化剂A-33（大城县全正化工销售有限公司）、20kg浓硫酸及90kg植物粉（80目）。

具体制备方法如下：

1）将杉木、毛竹放入干燥机干燥，干燥温度为75℃，然后将杉木与毛竹放入粉碎机混合、粉碎，搅拌均匀后得到混合粉，其中搅拌速度为85转/分钟，搅拌时间为60min，随后将混合粉经振筛机筛选出80目的混合粉；

2）称取配方量的混合粉、聚乙二醇、二甘醇、甘油、催化剂、浓硫酸及植物粉，将各组分投入反应釜，液化后得到植物聚醚酯多元醇，其中控制反应釜的温度为145℃，搅拌速度为1440转/分钟，搅拌时间为120min；

3）将配方量的聚醚酯多元醇、聚醚多元醇、聚酯多元醇、胺类催化剂、发泡剂、硅油、交联剂、水、六氢三嗪及浓硫酸在175℃下搅拌混合，反应后得到发泡基料，其中搅拌速度为1440转/分钟，搅拌时间为120min；

4）将配方量的发泡基料、异氰酸酯、催化剂及水注入喷枪或注塑机内腔混合，在55℃下反应得到植物多元醇聚氨酯硬泡2。

实施例3植物多元醇聚氨酯硬泡的制备

本实施例中各组分含量如下：

植物多元醇聚氨酯硬泡材料中各组分含量如下：100kg发泡基料、130kg异氰酸酯（MDI）、3kg聚醚DMC催化剂（大城县全正化工销售有限公司）及0.55kg水；

发泡基料中各组分含量如下：38kg植物聚醚酯多元醇、19kg聚醚多元醇4110（常州市武进洛阳新型保温材料厂）、21kg聚酯多元醇400（淄博得福化工有限公司）、2.4kg聚氨酯胺类催化剂A-33（厦门凌云志化工有限公司）、17kg聚氨酯复合型ADC发泡剂（青岛浩赛特建筑材料有限公司）、1.8kg硅油、6kg聚氨酯交联剂B1530（晋江凯基高分子材料有限公司）、0.6kg水、0.8kg六氢三嗪及3.2kg浓硫酸；

植物聚醚酯多元醇中各组分含量如下：720kg混合粉（包含504kg杉木粉及216kg毛竹粉）、410kg聚乙二醇、18.7kg二甘醇、70kg甘油、5.8kg聚氨酯胺类催化剂A-33（大城县全正化工销售有限公司）、25kg浓硫酸及120kg植物粉（80目）。

具体制备方法如下：

1）将杉木、毛竹放入干燥机干燥，干燥温度为75℃，然后将杉木与毛竹放入粉碎机混合、粉碎，搅拌均匀后得到混合粉，其中搅拌速度为85转/分钟，搅拌时间为60min，随后将混合粉经振筛机筛选出80目的混合粉；

2）称取配方量的混合粉、聚乙二醇、二甘醇、甘油、催化剂、浓硫酸及植物粉，将各组分投入反应釜，液化后得到植物聚醚酯多元醇，其中控制反应釜的温度为145℃，搅拌速度为1440转/分钟，搅拌时间为120min；

3）将配方量的聚醚酯多元醇、聚醚多元醇、聚酯多元醇、胺类催化剂、发泡剂、硅油、交联剂、水、六氢三嗪及浓硫酸在175℃下搅拌混合，反应后得到发泡基料，其中搅拌速度为1440转/分钟，搅拌时间为120min；

4）将配方量的发泡基料、异氰酸酯、催化剂及水注入喷枪或注塑机内腔混合，在55℃下反应得到植物多元醇聚氨酯硬泡3。

实施例4植物多元醇聚氨酯硬泡的制备

本实施例中各组分含量如下：

植物多元醇聚氨酯硬泡材料中各组分含量如下：100kg发泡基料、127kg异氰酸酯（TDI）、3.2kg聚醚DMC催化剂（大城县全正化工销售有限公司）及0.8kg水；

发泡基料中各组分含量如下：39kg植物聚醚酯多元醇、20kg聚醚多元醇4110（常州市武进洛阳新型保温材料厂）、18kg聚酯多元醇400（淄博得福化工有限公司）、2.5kg聚氨酯胺类催化剂A-33（厦门凌云志化工有限公司）、16.5kg聚氨酯复合型ADC发泡剂（青岛浩赛特建筑材料有限公司）、1.65kg硅油、6.8kg聚氨酯交联剂B1530（晋江凯基高分子材料有限公司）、0.7kg水、0.7kg六氢三嗪及3kg浓硫酸；

植物聚醚酯多元醇中各组分含量如下：750kg混合粉（包含525kg杉木粉及225kg毛竹粉）、360kg聚乙二醇、19kg二甘醇、73kg甘油、5.5kg聚氨酯胺类催化剂A-33（大城县全正化工销售有限公司）、40kg浓硫酸及80kg植物粉（80目）。

具体制备方法如下：

1）将杉木、毛竹放入干燥机干燥，干燥温度为70-80℃，然后将杉木与毛竹放入粉碎机混合、粉碎，搅拌均匀后得到混合粉，其中搅拌速度为85转/分钟，搅拌时间为60min，随后将混合粉经振筛机筛选出80目的混合粉；

2）称取配方量的混合粉、聚乙二醇、二甘醇、甘油、催化剂、浓硫酸及植物粉，将各组分投入反应釜，液化后得到植物聚醚酯多元醇，其中控制反应釜的温度为140-150℃，搅拌速度为1440转/分钟，搅拌时间为120min；

3）将配方量的聚醚酯多元醇、聚醚多元醇、聚酯多元醇、胺类催化剂、发泡剂、硅油、交联剂、水、六氢三嗪及浓硫酸在170-180℃下搅拌混合，反应后得到发泡基料，其中搅拌速度为1440转/分钟，搅拌时间为120min；

4）将配方量的发泡基料、异氰酸酯、催化剂及水注入喷枪或注塑机内腔混合，在50-60℃下反应得到植物多元醇聚氨酯硬泡4。

实施例5植物多元醇聚氨酯硬泡的制备

本实施例中各组分含量如下：

植物多元醇聚氨酯硬泡材料中各组分含量如下：100kg发泡基料、123kg异氰酸酯（MDI和TDI的混合物，MDI和TDI的重量比为1：1）、3.7kg聚醚DMC催化剂（大城县全正化工销售有限公司）及0.7kg水；

发泡基料中各组分含量如下：36kg植物聚醚酯多元醇、22kg聚醚多元醇4110（常州市武进洛阳新型保温材料厂）、17kg聚酯多元醇400（淄博得福化工有限公司）、2.1kg聚氨酯胺类催化剂A-33（厦门凌云志化工有限公司）、19kg聚氨酯复合型ADC发泡剂（青岛浩赛特建筑材料有限公司）、1.5kg硅油、7kg聚氨酯交联剂B1530（晋江凯基高分子材料有限公司）、0.65kg水、0.56kg六氢三嗪及2kg浓硫酸；

植物聚醚酯多元醇中各组分含量如下：780kg混合粉（包含546kg杉木粉及234kg毛竹粉）、350kg聚乙二醇、19.3kg二甘醇、79kg甘油、6kg聚氨酯胺类催化剂A-33（大城县全正化工销售有限公司）、35kg浓硫酸及110kg植物粉（80目）。

具体制备方法如下：

1）将杉木、毛竹放入干燥机干燥，干燥温度为70-80℃，然后将杉木与毛竹放入粉碎机混合、粉碎，搅拌均匀后得到混合粉，其中搅拌速度为85转/分钟，搅拌时间为60min，随后将混合粉经振筛机筛选出80目的混合粉；

2）称取配方量的混合粉、聚乙二醇、二甘醇、甘油、催化剂、浓硫酸及植物粉，将各组分投入反应釜，液化后得到植物聚醚酯多元醇，其中控制反应釜的温度为140-150℃，搅拌速度为1440转/分钟，搅拌时间为120min；

3）将配方量的聚醚酯多元醇、聚醚多元醇、聚酯多元醇、胺类催化剂、发泡剂、硅油、交联剂、水、六氢三嗪及浓硫酸在170-180℃下搅拌混合，反应后得到发泡基料，其中搅拌速度为1440转/分钟，搅拌时间为120min；

4）将配方量的发泡基料、异氰酸酯、催化剂及水注入喷枪或注塑机内腔混合，在50-60℃下反应得到植物多元醇聚氨酯硬泡5。

对比例

采用与本发明实施例1相同的方法制备聚氨酯硬泡材料，其中杉木粉与毛竹粉的重量比为4：1，其余各组分与实施例1相同，制备得到的聚氨酯硬泡材料记为聚氨酯硬泡A。

另外，采用烟台万华公司生产的聚氨酯硬泡材料（记为聚氨酯硬泡B）作为对比。

测试例1机械强度测试

通常聚氨酯的压缩强度很大程度上取决于密度，为了更合理地衡量聚氨酯泡沫体的性能，本发明采用相对压缩强度（压缩强度/表观密度）衡量聚氨酯硬泡材料的机械强度。

在23℃、52%RH湿度条件下，根据JGJ144-2004《外墙外保温工程技术规程》、GB50404-2007《硬泡聚氨酯保温防水工程技术规程》，分别测试本发明实施例1-5制备的植物多元醇聚氨酯硬泡材料的压缩强度，同时测试对比例中的聚氨酯硬泡A及聚氨酯硬泡B的压缩强度，计算各材料的相对压缩强度值，测试结果如下表2所示。

表2：植物多元醇聚氨酯硬泡材料机械强度测试

从上表2看出，采用本发明实施例1-5制备的植物多元醇聚氨酯硬泡材料的相对压缩强度达到5.07-5.30kPa·m³/kg，高于现有的聚氨酯硬泡材料（聚氨酯硬泡B）的相对压缩强度以及采用与本发明中杉木粉与毛竹粉不同的比例（杉木粉与毛竹粉的重量比为4:1）制备的聚氨酯硬泡材料（聚氨酯硬泡A）的相对压缩强度，由此表明，本发明采用特定的杉木粉与毛竹粉配比制备的植物多元醇聚氨酯硬泡材料具有较高的机械强度。

测试例2降解性测试

分别将本申请实施例1-5制备的植物多元醇聚氨酯硬泡材料及对比例中的聚氨酯硬泡A及聚氨酯硬泡B（各材料的厚度均为5cm）埋在泥土50厘米深度处，观察其降解情况，降解结果如表3所示。

表3：植物多元醇聚氨酯硬泡材料降解性测试

从表3看出，本发明实施例1-5制备的植物多元醇聚氨酯硬泡材料均在一年内完全降解，而现有的植物多元醇聚氨酯硬泡材料（聚氨酯硬泡B）及采用与本申请中杉木粉与毛竹粉不同的比例（杉木粉与毛竹粉的重量比为4:1）制备的植物多元醇聚氨酯硬泡材料（聚氨酯硬泡A）的降解时间均大于1年，由此说明，本发明采用特定的组分配比制备的植物多元醇聚氨酯硬泡材料具有较好的生物降解性。

Claims (10)

1.一种植物多元醇聚氨酯硬泡材料，由发泡基料、异氰酸酯及助剂制成，其中所述发泡基料与异氰酸酯的重量比为1：1.2-1.3；

所述发泡基料由以下组分制成：35-39份植物聚醚酯多元醇、19-24份聚醚多元醇、16-21份聚酯多元醇、2.1-2.5份催化剂A、16-19份发泡剂、1.5-2份硅油、6-7份交联剂、0.5-0.7份水、0.5-0.8份六氢三嗪及2-3.5份浓硫酸；

所述植物聚醚酯多元醇由以下组分制成：700-800份混合粉、350-410份聚乙二醇、18.7-19.3份二甘醇、70-83份甘油、5.5-6份催化剂B、20-40份浓硫酸及80-120份植物粉；其中所述混合粉包含杉木粉和毛竹粉，杉木粉和毛竹粉的重量比为7：3；

所述植物多元醇聚氨酯硬泡材料中的各组分均按重量份数计算。

2.根据权利要求1所述的植物多元醇聚氨酯硬泡材料，其特征在于，所述植物多元醇聚氨酯硬泡材料由100份发泡基料、120-130份异氰酸酯、3-4份催化剂C及0.5-0.8份水制成。

3.根据权利要求1或2所述的植物多元醇聚氨酯硬泡材料，其特征在于，所述植物聚醚酯多元醇占发泡基料总重量的29.3-39.6%，优选35.5-38.7%。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的植物多元醇聚氨酯硬泡材料，其特征在于，所述混合粉占植物聚醚酯多元醇各组分总重量的47.4-64.3%，优选52.6-56.9%。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的植物多元醇聚氨酯硬泡材料，其特征在于，所述浓硫酸占植物聚醚酯多元醇各组分总重量的1.4-3.2%，优选1.5-3.0%。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的植物多元醇聚氨酯硬泡材料，其特征在于，所述植物多元醇聚氨酯硬泡材料由100份发泡基料、123-127份异氰酸酯、3.2-3.7份催化剂C及0.55-0.7份水制成；

所述发泡基料由以下组分制成：36-38份植物聚醚酯多元醇、20-23份聚醚多元醇、16.5-18份聚酯多元醇、2.2-2.4份催化剂A、16.5-17.8份发泡剂、1.65-1.8份硅油、6.3-6.8份交联剂、0.5-0.65份水、0.56-0.7份六氢三嗪及2.4-3.2份浓硫酸；

所述植物聚醚酯多元醇由以下组分制成：720-800份混合粉、360-390份聚乙二醇、18.8-18.9份二甘醇、73-79份甘油、5.6-5.8份催化剂B、25-35份浓硫酸及90-110份植物粉。

7.根据权利要求6所述的植物多元醇聚氨酯硬泡材料，其特征在于，所述植物多元醇聚氨酯硬泡材料由100份发泡基料、125份异氰酸酯、3.5份催化剂C及0.6份水制成；

所述发泡基料由以下组分制成：37份植物聚醚酯多元醇、23份聚醚多元醇、16.5份聚酯多元醇、2.3份催化剂A、17.8份发泡剂、1.7份硅油、6.3份交联剂、0.5份水、0.66份六氢三嗪及2.4份浓硫酸；

所述植物聚醚酯多元醇由以下组分制成：800份混合粉、375份聚乙二醇、18.8份二甘醇、77份甘油、5.6份催化剂B、30份浓硫酸及99份植物粉。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的植物多元醇聚氨酯硬泡材料，其特征在于，所述混合粉为80-100目的细粉，优选为80目的细粉；

优选地，所述异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯或其混合物；

优选地，所述催化剂A及催化剂B为聚氨酯胺类催化剂A-33，所述催化剂C为聚醚DMC催化剂；

优选地，所述发泡剂为聚氨酯复合型ADC发泡剂；

优选地，所述交联剂为聚氨酯交联剂B1530；

优选地，所述聚醚多元醇为聚醚多元醇4110；

优选地，所述聚酯多元醇可为聚酯多元醇400；

优选地，所述植物粉为废弃的纤维类材料经粉碎后制成的粉末；优选地，所述植物粉为废弃的杉木、毛竹或其混合物经粉碎后制成的粉末；优选地，所述植物粉为80目。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的植物多元醇聚氨酯硬泡材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤a：将杉木与毛竹干燥、混合、粉碎后得到混合粉；

步骤b：称取配方量的混合粉、聚乙二醇、二甘醇、甘油、催化剂B、浓硫酸及植物粉，将各组分混合，液化后得到植物聚醚酯多元醇；

步骤c：称取配方量的植物聚醚酯多元醇、聚醚多元醇、聚酯多元醇、催化剂A、发泡剂、硅油、交联剂、水、六氢三嗪及浓硫酸，将各组分混合搅拌，反应后得到发泡基料；

步骤d：将发泡基料、异氰酸酯及助剂按比例混合，反应后得到植物多元醇聚氨酯硬泡材料。

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

步骤a：将杉木与毛竹在70-80℃，优选75℃进行干燥，混合后进行粉碎，搅拌，得到混合粉，其中搅拌速度为85转/分钟，搅拌时间为60min；

步骤b：称取配方量的混合粉、聚乙二醇、二甘醇、甘油、催化剂B、浓硫酸及植物粉，将各组分在140-150℃，优选145℃下搅拌混合，液化后得到植物聚醚酯多元醇，其中搅拌速度为1440转/分钟，搅拌时间为120min；

步骤c：称取配方量的植物聚醚酯多元醇、聚醚多元醇、聚酯多元醇、催化剂A、发泡剂、硅油、交联剂、水、六氢三嗪及浓硫酸，将各组分在170-180℃，优选175℃下搅拌混合，反应后得到发泡基料，其中搅拌速度为1440转/分钟，搅拌时间为120min；

步骤d：将发泡基料、异氰酸酯及助剂混合，在50-60℃，优选55℃下进行反应，得到植物多元醇聚氨酯硬泡材料。