CN103788326B - 一种利用油茶蒲制备亲水易降解聚氨酯泡沫的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用油茶蒲制备亲水易降解聚氨酯泡沫的方法,将油茶蒲转化成液态而形成油茶蒲液化产物,将上述油茶蒲液化产物、十二烷基硫酸酯乙醇胺盐系列表面活性剂、TEDA-L33催化剂、S-25催化剂、水加入容器中搅拌均匀,再加入TDI,高速搅拌后倒入模具中,在室温下静置发泡,待反应完毕后在室温下静置、熟化,脱模得到亲水性易降解聚氨酯泡沫。本发明充分利用了茶油加工剩余物油茶蒲,能够制备亲水易降解的聚氨酯泡沫,从而为蔬菜、花卉、苗木等提供一种新型的亲水、保水、易降解的环境友好型无土栽培基质。
Description
技术领域
本发明涉及一种利用油茶蒲制备亲水易降解聚氨酯泡沫的方法。
背景技术
无土栽培是在植物矿质营养学研究的基础上发展起来的一门新兴科学技术。它不用天然土壤,完全用化学营养液栽培植物,具有省地、省水、省费、受环境影响小、作物生长快、高产、优质、病虫害少等诸多优点,是未来农林业、花卉等产业的理想模式。无土栽培运用最广泛的是基质栽培,基质是能为作物提供稳定的水、气、肥结构的生长介质,使来自营养液的养分、水分得以中转,植物根系从中选择吸收。目前常用的基质材料主要有:岩棉、蛭石、砂子、煤渣、矿棉等无机材料及经过处理的锯末、稻壳等有机基材。亲水、易降解聚氨酯泡沫是在传统的聚氨酯泡沫中,引入亲水基团和易降解的木质纤维成分,提高泡沫的吸水、保水和易降解功能。在油茶蒲液化、液化物发泡过程中,通过调整液化参数、发泡配方等来控制泡沫吸水量,控制泡沫中的固、气、水的比例,以满足不同作物根系生长的要求。
聚氨酯泡沫的主要原料之一聚醚或聚酯多元醇来源于价格日益上涨的石油,随着石油资源日益枯竭,严重影响了聚氨酯泡沫的健康发展。面对能源和原料的紧张局面,以及“白色污染”日益严重的现状,人们开始研究可再生生物质资源的有效利用问题。
油茶是我国重要的经济林树种,油茶蒲作为茶油加工的重要副产物,其主要化学成分为纤维素、半纤维素和木质素。油茶蒲年产量1000多万吨,这种丰富的可再生资源大多作为燃料被烧掉或废弃,不仅造成极大的资源浪费而且污染环境。油茶蒲以固态形式存在,化学活性不高,因而难以直接利用。但油茶蒲在有机溶剂及催化剂的作用下,通过液化,可以将固态油茶蒲转化为液态,替代石油基聚醚或聚酯多元醇制备易降解亲水性聚氨酯泡沫。并根据不同作物要求进行调整并制成各种形状,广泛应用于蔬菜、园艺栽培、盆景、花卉、家庭种植、屋顶花园种植等无土育苗的基材。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提高油茶蒲的液化效率,降低液化成本,制备出亲水易降解的聚氨酯泡沫,从而为蔬菜、花卉、苗木等提供一种新型的亲水、保水、易降解的环境友好型无土栽培基质。
为达到上述目的,本发明采用以下技术方案:
(1)一种利用油茶蒲制备亲水易降解聚氨酯泡沫的方法,将油茶蒲转化成液态而形成油茶蒲液化产物,将上述油茶蒲液化产物、十二烷基硫酸酯乙醇胺盐系列表面活性剂、TEDA-L33催化剂、S-25催化剂、水加入容器中搅拌均匀,再加入TDI,高速搅拌后倒入模具中,在室温下静置发泡,待反应完毕后在室温下静置、熟化,脱模得到亲水性易降解聚氨酯泡沫。
(2)如上述(1)所述的方法,其中,所述油茶蒲液化产物是通过以下步骤得到,将聚乙二醇、乙二醇和丙三醇的混合液化剂、98%硫酸和油茶蒲加入三颈瓶中,置于液化反应釜中,在150-170℃下反应90-120min,反应结束后,加入碱性氧化物中和液化产物至pH7-8。
(3)如上述(1)或(2)所述的方法,其中,以100质量份的油茶蒲液化产物为基准,十二烷基硫酸酯乙醇胺盐系列表面活性剂、TEDA-L33催化剂、S-25催化剂、水、TDI分别为2-8质量份、1-3质量份、1-3质量份、3-5质量份、20-40质量份。
(4)如上述(2)所述的方法,其中,以100质量份的聚乙二醇、乙二醇和丙三醇的混合液化剂为基准,硫酸和油茶蒲分别为2-5质量份和16-34质量份。
(5)如上述(2)所述的方法,其中,所述液化剂为聚乙二醇、乙二醇和丙三醇的混合物,聚乙二醇、乙二醇和丙三醇的质量比为50:20:30-80:10:10。
(6)如上述(2)、(4)、(5)任一项所述的方法,其中,聚乙二醇是选自聚乙二醇200、聚乙二醇400、聚乙二醇600的任意一种。
(7)如上述(1)、(2)、(4)、(5)任一项所述的方法,其中,所述油茶蒲为茶油加工厂废弃的、粉碎至40-80目的粉末。
(8)如上述(2)所述的方法,上述碱性氧化物为氧化钙或氧化镁。
(9)如上述(1)所述的方法,其中,所述十二烷基硫酸酯乙醇胺盐系列表面活性剂是选自十二烷基硫酸酯三乙醇胺盐、十二烷基硫酸铵、十二烷基硫酸酯单乙醇胺盐、十二烷基硫酸酯异丙醇胺盐的任意一种。
(10)如上述(1)所述的方法,其中,所述S-25催化剂为25%三乙烯二胺和75%1,4-丁二醇的混合物。
此外,将上述油茶蒲液化产物、十二烷基硫酸酯乙醇胺盐系列表面活性剂、TEDA-L33催化剂、S-25催化剂、水加入容器中搅拌均匀,再加入TDI高速搅拌,高速搅拌的时间为10-15s。
此外,待反应完毕后在室温下静置、熟化24-72h。
上述TEDA-L33为日本东曹公司的牌号,是由33%的三亚乙基二胺与67%一缩二丙二醇配制成的TEDA溶液。
本发明采用上述技术方案制备的聚氨酯硬泡,具有下述优点:
1、随着茶油产业的迅速发展,油茶蒲的产量激增。通过液化将油茶蒲废弃物转化为生物基多元醇来替代石化产品聚醚多元醇制备亲水易降解聚氨酯泡沫,一方面减轻了对石化原料的依赖,缓解能源和环境危机,同时又使油茶蒲变废为宝。
2、本发明利用油茶蒲液化产物制备的亲水易降解聚氨酯泡沫与普通的聚氨酯泡沫相比,具有较好的亲水性、保水性和生物降解性,是环保型材料。可广泛应用于无土栽培的基材,如用此作为插花花泥保存菊花,28天后才开始凋谢。
实施方式
一、本发明所述聚氨酯泡沫的亲水性测试方法
将聚氨酯泡沫放在温度为100℃的恒温烘箱中烘至恒重,用精度为1g的台秤准确称量每块聚氨酯泡沫的重量,然后放入水桶中吸足水分,将过多的水分沥掉,在台秤上称量聚氨酯泡沫的重量,并计算吸水量。将吸足水的聚氨酯泡沫平放在铺有塑料薄膜的实验台上,每天早上8点,晚上20点分别称量一次聚氨酯泡沫的重量,准确记录。
二、本发明所述聚氨酯泡沫的生物降解性测定方法
将聚氨酯泡沫体在室温下放置相同时间,切成边长约2cm的立方体样品。取三个相同的底部有小孔的80cm×50cm×50cm的容器,将普通园艺土去除板结土块,植物残片等杂质后装入容器。泡沫体样品称重后按一定间隔,分别埋于容器中土壤下约10cm处,每天浇水保持土壤潮湿,放置于常温常湿条件下(温度20-35℃,湿度27-75%)。每隔30天取出一组样品,干燥后刷去表面附着的泥土,再次称重,计算重量损失率。
下面通过实施例对本发明做进一步说明,但本发明的保护范围不限于以下实施例。
实施例1
将50质量份聚乙二醇200、20质量份乙二醇、30质量份丙三醇,3质量份98%硫酸,25质量份油茶蒲粉加入三颈瓶中,置于带有冷凝、搅拌、测温仪的液化反应釜中,170℃反应120min,加入氧化镁中和至pH值7-8,得到油茶蒲液化产物。将100质量份油茶蒲液化产物,2质量份十二烷基硫酸酯三乙醇胺,1质量份TEDA-L33,3质量份S-25,3质量份水,20质量份TDI加入容器中高速搅拌15s,倒入模具中,室温下静置发泡,反应完毕后室温下熟化24h,脱模得到易降解亲水性聚氨酯泡沫。该聚氨酯泡沫4d保水率达93%以上,自然土埋试验2个月后降解率为15.3%。
实施例2
将60质量份聚乙二醇400、10质量份乙二醇、30质量份丙三醇,2质量份98%硫酸,17质量份油茶蒲粉加入三颈瓶中,置于带有冷凝、搅拌、测温仪的液化反应釜中,165℃反应110min,加入氧化钙中和至pH值7-8,得到油茶蒲液化产物。将100质量份油茶蒲液化产物,3质量份十二烷基硫酸酯三乙醇胺盐,1.5质量份TEDA-L33,1.8质量份S-25,4质量份水,25质量份TDI加入容器中高速搅拌10s,倒入模具中,室温下静置发泡,反应完毕后室温下熟化36h,脱模得到易降解亲水性聚氨酯泡沫。该聚氨酯泡沫4d保水率达87%以上,自然土埋试验2个月后降解率为10.1%。
实施例3
将70质量份聚乙二醇600、10质量份乙二醇、20质量份丙三醇,4质量份98%硫酸,20质量份油茶蒲粉加入三颈瓶中,置于带有冷凝、搅拌、测温仪的液化反应釜中,160℃反应100min,加入氧化钠中和至pH值7-8,得到油茶蒲液化产物。将100质量份油茶蒲液化产物,4质量份十二烷基硫酸铵,2质量份TEDA-L33,2.5质量份S-25,5质量份水,30质量份TDI加入容器中高速搅拌11s,倒入模具中,室温下静置发泡,反应完毕后室温下熟化72h,脱模得到易降解亲水性聚氨酯泡沫。该聚氨酯泡沫4d保水率达88%以上,自然土埋试验2个月后降解率为11.2%。
实施例4
将80质量份聚乙二醇200、10质量份乙二醇、10质量份丙三醇,5质量份98%硫酸,28质量份油茶蒲粉加入三颈瓶中,置于带有冷凝、搅拌、测温仪的液化反应釜中,155℃反应90min,加入氧化镁中和至pH值7-8,得到油茶蒲液化产物。将100质量份油茶蒲液化产物,5质量份十二烷基硫酸酯单乙醇胺盐,2.5质量份TEDA-L33,1.5质量份S-25,3.5质量份水,35质量份TDI加入容器中高速搅拌12s,倒入模具中,室温下静置发泡,反应完毕后室温下熟化48h,脱模得到易降解亲水性聚氨酯泡沫。该聚氨酯泡沫4d保水率达94%以上,自然土埋试验2个月后降解率为13.4%。
实施例5
将55质量份聚乙二醇400、20质量份乙二醇、25质量份丙三醇,3.5质量份98%硫酸,30质量份油茶蒲粉加入三颈瓶中,置于带有冷凝、搅拌、测温仪的液化反应釜中,150℃反应95min,加入氧化钙中和至pH值7-8,得到油茶蒲液化产物。将100质量份油茶蒲液化产物,6质量份十二烷基硫酸酯异丙醇胺盐,3质量份TEDA-L33,1质量份S-25,4.5质量份水,40质量份TDI加入容器中高速搅拌13s,倒入模具中,室温下静置发泡,反应完毕后室温下熟化32h,脱模得到易降解亲水性聚氨酯泡沫。该聚氨酯泡沫4d保水率达89%以上,自然土埋试验2个月后降解率为9.3%。
实施例6
将65质量份聚乙二醇600、15质量份乙二醇、20质量份丙三醇,4.5质量份98%硫酸,33质量份油茶蒲粉加入三颈瓶中,置于带有冷凝、搅拌、测温仪的液化反应釜中,168℃反应105min,加入氧化钠中和至pH值7-8,得到油茶蒲液化产物。将100质量份油茶蒲液化产物,7质量份十二烷基硫酸酯单乙醇胺,1.8质量份TEDA-L33,2.2质量份S-25,3.8质量份水,33质量份TDI加入容器中高速搅拌14s,倒入模具中,室温下静置发泡,反应完毕后室温下熟化40h,脱模得到易降解亲水性聚氨酯泡沫。该聚氨酯泡沫4d保水率达92%以上,自然土埋试验2个月后降解率为15.8%。
实施例7
将75质量份聚乙二醇400、15质量份乙二醇、10质量份丙三醇,2.5质量份98%硫酸,24质量份油茶蒲粉加入三颈瓶中,置于带有冷凝、搅拌、测温仪的液化反应釜中,166℃反应115min,加入氧化镁中和至pH值7-8,得到油茶蒲液化产物。将100质量份油茶蒲液化产物,8质量份十二烷基硫酸铵,2.6质量份TEDA-L33,1.4质量份S-25,4.8质量份水,33质量份TDI加入容器中高速搅拌15s,倒入模具中,室温下静置发泡,反应完毕后室温下熟化53h,脱模得到易降解亲水性聚氨酯泡沫。该聚氨酯泡沫4d保水率达85%以上,自然土埋试验2个月后降解率为14.6%。
Claims (4)
1.一种利用油茶蒲制备亲水易降解聚氨酯泡沫的方法,其特征在于,将油茶蒲转化成液态而形成油茶蒲液化产物,将上述油茶蒲液化产物、十二烷基硫酸酯乙醇胺盐系列表面活性剂、TEDA-L33催化剂、S-25催化剂、水加入容器中搅拌均匀,再加入TDI,高速搅拌后倒入模具中,在室温下静置发泡,待反应完毕后在室温下静置、熟化、脱模得到亲水性易降解聚氨酯泡沫,其中,所述油茶蒲液化产物是通过以下步骤得到:将聚乙二醇、乙二醇和丙三醇的混合液化剂、98%硫酸和油茶蒲加入三颈瓶中,置于液化反应釜中,在150-170℃下反应90-120min,反应结束后,加入碱性氧化物中和液化产物至pH7-8;以100质量份的油茶蒲液化产物为基准,十二烷基硫酸酯乙醇胺盐系列表面活性剂、TEDA-L33催化剂、S-25催化剂、水、TDI分别为2-8质量份、1-3质量份、1-3质量份、3-5质量份、20-40质量份;以100质量份的聚乙二醇、乙二醇和丙三醇的混合液化剂为基准,硫酸和油茶蒲分别为2-5质量份和16-34质量份;所述聚乙二醇是选自聚乙二醇200、聚乙二醇400、聚乙二醇600的任意一种;所述S-25催化剂为25%三乙烯二胺和75%1,4-丁二醇的混合物。
2.如权利要求1所述的方法,其中,所述油茶蒲为茶油加工厂废弃的、粉碎至40-80目的粉末。
3.如权利要求1所述的方法,上述碱性氧化物为氧化钙或氧化镁。
4.如权利要求1所述的方法,其中,所述十二烷基硫酸酯乙醇胺盐系列表面活性剂是选自十二烷基硫酸酯三乙醇胺盐、十二烷基硫酸铵、十二烷基硫酸酯单乙醇胺盐、十二烷基硫酸酯异丙醇胺盐的任意一种。
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