CN105254902B - 用能源草沼渣制备植物纤维基聚醚多元醇的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用能源草沼渣制备植物纤维基聚醚多元醇的方法，其以能源草沼气发酵后的沼渣为主要原料，先将能源草经沼气发酵、干燥、粉碎、烘干制得能源草沼渣，再将其添加到由混合多元醇和酸制得的液化试剂中，搅拌均匀并保温反应1.2～3h；再加入固体碱调节反应体系至pH值为7，出料获得所述植物纤维基聚醚多元醇。本发明可有效处理能源草沼气发酵的废弃物，实现了能源草沼渣的高值化利用，所得植物纤维基聚醚多元醇可用于生产硬质聚氨酯泡沫。
Description
技术领域
本发明属于高分子化学领域，具体涉及一种用能源草沼渣制备植物纤维基聚醚多元醇的方法。
背景技术
聚氨酯是由聚物多元醇与异氰酸酯反应，扩链交链而成的一种介于塑料和橡胶之间的新型合成材料。目前，聚氨酯材料广泛应用于交通运输、冶金、建筑、轻工（造纸、制鞋、皮革）和医学等领域，其消费量也越来越大。
用于制备聚氨酯的多元醇大部分是以石化产品为原料制成。随着石油资源的日益枯竭和石油价格的不断上涨，人们积极寻求基于天然产物的聚醚多元醇以部分或者全部取代提取的聚醚多元醇。现有报道显示，植物油、淀粉、糖、单宁、甘蔗渣等物质都可用作制备植物基多元醇的原料。如戈进杰等在专利号为98100914.X的中国发明专利中，用单宁与环氧丙烷等反应，制得一种新型的聚醚多元醇；谌凡更等在专利号为200810198719.5的中国发明专利中，利用甘蔗渣制得聚醚多元醇。
能源草系指一类以禾本科植物为主，一年生或多年生的，高产量、高纤维素含量的能源植物。能源草作为一种可再生的生物质资源，在厌氧发酵生产沼气方面具有很大的发展前景，而产生的沼渣作为能源草沼气发酵的废弃物含有大量的木质素、纤维素和半纤维素，适用于植物基纤维聚醚多元醇的生产。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用能源草沼渣制备植物纤维基聚醚多元醇的方法，其以能源草沼气发酵后的沼渣为主要原料制备聚醚多元醇，有效的处理了能源草沼气发酵的废弃物，实现了能源草沼渣的高值化利用。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种用能源草沼渣制备植物纤维基聚醚多元醇的方法，其包括如下步骤：
1）将生长2～8个月的能源草粉碎后进行沼气发酵；
2）将发酵后的能源草沼渣捞出，用水冲洗至清洗液基本澄清为止；
3）将步骤2）所得能源草沼渣干燥后进行粉碎，过30～60目样品筛；
4）将步骤4）所得能源草沼渣粉末烘干至恒重后，置于干燥皿中保存待用；
5）将80～120重量份的混合多元醇、2～6重量份的酸混合均匀，得到液化试剂；
6）将所得液化试剂加热至130～180℃，加入20～40重量份处理好的能源草沼渣，搅拌均匀，保温反应1.2～3h；
7）加入固体碱，调节反应体系的pH值为7；
8）出料，即得所述植物纤维基聚醚多元醇。
所述能源草为类芦、斑茅、芦苇、五节芒、象草、皇竹草、巨菌草、狼尾草、大米草、拟高粱、甜高粱、青贮玉米、香茅、互花米草中的一种或几种。
步骤1）所述沼气发酵的条件为34~42℃下发酵18~35天，或53~57℃下发酵8~16天。
步骤5）所述混合多元醇是按重量比1:1～4:1将聚乙二醇与乙二醇或丙三醇而成。
步骤5）所述酸为硫酸或磷酸。
步骤7）所述固体碱为氢氧化钾、氢氧化钠或氧化镁。
所述植物纤维基聚醚多元醇可替代石化来源的聚醚多元醇，用于生产硬质聚氨酯泡沫。
本发明的显著优点在于：沼渣属于沼气生产中的废弃物，其来源广泛、价格低廉。本发明利用沼渣制备植物纤维基聚醚多元醇，有效实现了资源的高效利用和附加值提升，且液化时间短，残渣率低，液化产物性能优良，具有突出的创新性和实际应用价值。
本发明在保证原料高转化率和产物高收率的前提下，制得具有较高相对分子质量和羟值的植物纤维基聚醚多元醇。所得植物纤维基聚醚多元醇的残渣率在3%左右，粘度在1000～15000 mPa·S，羟值在300～700 mg KOH/g之间，可部分取代石化来源的聚醚多元醇，用于与异氰酸酯等反应生产硬质聚氨酯泡沫。
具体实施方式
为了使本发明所述的内容更加便于理解，下面结合具体实施方式对本发明所述的技术方案做进一步的说明，但是本发明不仅限于此。
实施例1
1）将生长4个月的类芦、斑茅于35℃左右沼气发酵35天；
2）将发酵后的沼渣捞出，用水冲洗至清洗液基本澄清为止；
3）再将所得物料干燥后进行粉碎，过30目样品筛；
4）将所得能源草沼渣粉末烘干至恒重，置于干燥皿中保存待用；
5）将60g PEG 400与40g丙三醇混合制成混合多元醇，加入5g质量浓度为98%的浓硫酸，混合均匀得液化试剂；
6）将所得液化试剂转移到装有搅拌棒、分水器和温度计的250ml三口烧瓶中，加热至160℃后，加入35g预处理好的沼渣，搅拌均匀，保温反应1.5h；
7）加入固体氢氧化钠，调节反应体系的pH值为7；
8）出料，得到黑色粘稠的植物纤维基聚醚多元醇，其羟值为360mg KOH/g。
实施例2
1）将生长3个月的狼尾草于55℃左右沼气发酵16天；
2）将发酵后的沼渣捞出，用水冲洗至清洗液基本澄清为止；
3）再将所得物料干燥后进行粉碎，过40目样品筛；
4）将所得能源草沼渣粉末烘干至恒重，置于干燥皿中保存待用；
5）将70g PEG 400与30g乙二醇混合制成混合多元醇，加入2g质量浓度为98%的浓硫酸，混合均匀得液化试剂；
6）将所得液化试剂转移到装有搅拌棒、分水器和温度计的250ml三口烧瓶中，加热至130℃后，加入20g预处理好的沼渣，搅拌均匀，保温反应3h；
7）加入固体氧化镁，调节反应体系的pH值为7；
8）出料，得到黑色粘稠的植物纤维基聚醚多元醇，其羟值为460mg KOH/g。
实施例3
1）将生长3个月的五节芒、7个月的巨菌草、3个月的青贮玉米于40℃左右沼气发酵18天；
2）将发酵后的沼渣捞出，用水冲洗至清洗液基本澄清为止；
3）再将所得物料干燥后进行粉碎，过60目样品筛；
4）将所得能源草沼渣粉末烘干至恒重，置于干燥皿中保存待用；
5）将96g PEG 600与24g丙三醇混合制成混合多元醇，加入6g磷酸，混合均匀得液化试剂；
6）将所得液化试剂转移到装有搅拌棒、分水器和温度计的250ml三口烧瓶中，加热至180℃后，加入40g预处理好的沼渣，搅拌均匀，保温反应1.2h；
7）加入固体氢氧化钾，调节反应体系的pH值为7；
8）出料，得到黑色粘稠的植物纤维基聚醚多元醇，其羟值为690mg KOH/g。
将本发明植物纤维基聚醚多元醇制备成的聚氨酯泡沫与传统化工聚氨酯泡沫进行性能对比，其结果见表1。
表1 聚氨酯泡沫的性能对比
由表1可见，本发明植物纤维基聚醚多元醇具有良好的抗老化性和热稳定性，由其制备的聚氨酯泡沫不仅具有化工聚氨酯泡沫的优良性能，而且具有更好的生物降解性能。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
Claims (1)
1.一种用能源草沼渣制备植物纤维基聚醚多元醇的方法，其特征在于：包括如下步骤：
1）将生长3个月的五节芒、7个月的巨菌草、3个月的青贮玉米于40℃沼气发酵18天；
2）将发酵后的沼渣捞出，用水冲洗至清洗液基本澄清为止；
3）再将所得物料干燥后进行粉碎，过60目样品筛；
4）将所得能源草沼渣粉末烘干至恒重，置于干燥皿中保存待用；
5）将96g PEG 600与24g丙三醇混合制成混合多元醇，加入6g磷酸，混合均匀得液化试剂；
6）将所得液化试剂转移到装有搅拌棒、分水器和温度计的250ml三口烧瓶中，加热至180℃后，加入40g预处理好的沼渣，搅拌均匀，保温反应1.2h；
7）加入固体氢氧化钾，调节反应体系的pH值为7；
8）出料，得到黑色粘稠的植物纤维基聚醚多元醇。
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Legal Events
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| C06 | Publication | ||
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| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
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Granted publication date: 20190315 |