CN106928425B - 一种抗菌除臭聚氨酯泡沫及其加工方法 - Google Patents

一种抗菌除臭聚氨酯泡沫及其加工方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种抗菌除臭聚氨酯泡沫的制备方法，属于化工材料领域。所述的抗菌除臭聚氨酯泡沫包括如下重量份数的原料组分：竹加工剩余物或油茶蒲液化产物20‑40份；石油基聚醚多元醇30‑50份；蓖麻油基聚醚多元醇10‑20份；催化剂0.5‑2.5份；发泡剂4‑9份；抑菌剂0.5‑3.5份；异氰酸酯100份。所述催化剂为胺类催化剂，所述抑菌剂为从新鲜油茶籽壳或无患子果皮中提取纯化的多酚或皂甙。本发明的聚氨酯泡沫可以同时满足抗菌除臭、强度和环保等多方面的要求，可广泛应用于各个领域，特别适合应用于建筑、插花、电器等需要抗菌除臭，同时需要一定密度和强度的聚氨酯泡沫领域。

Description

一种抗菌除臭聚氨酯泡沫及其加工方法
技术领域
本发明涉及一种抗菌除臭聚氨酯泡沫的制备方法，属于化工材料领域。
背景技术
聚氨酯泡沫是由异氰酸酯与聚醚多元醇经过加成缩聚反应制成的一种具有氨基甲酸酯链段重复结构单元的聚合物，是一种性能优异的合成高分子材料，已广泛应用于建筑、电器、包装、运输、花泥等领域，近年来得到了迅速的发展，在许多公共设施如公园、酒店、会议室、机场、火车站等使用。目前生产聚醚多元醇的原料均来源于石油化工产品，这些石化资源的大量使用，引起了日益严重的环境问题，如导致全球气温变暖、损害臭氧层、破坏生态圈碳平衡、释放有害物质、引起酸雨等自然灾害。此外，聚氨酯泡沫材料在公用设施的应用，也容易滋生细菌，造成交叉感染，危害人体健康。
我国每年产生大量的竹材加工剩余物和茶油加工剩余物-油茶蒲，这些丰富的资源中含有大量的纤维素、半纤维素和木质素等富含羟基的聚合物，理论上这些聚合物可以替代聚醚多元醇与异氰酸酯发生亲核加成反应制备聚氨酯材料。液化技术可以将植物材料中纤维素、半纤维素和木质素等转化为富含羟基的液态物质，由于该液态产物成分复杂，部分替代石油基聚醚多元醇与异氰酸酯反应制备聚氨酯泡沫，可以保证聚氨酯泡沫产品的质量和性能。由此不仅提高了竹资源的利用率，降低聚氨酯材料生产成本，减少聚氨酯工业对石油产品的依赖，而且生产的聚氨酯产品具有可降解性和对环境友好的特点。
目前市场上的抗菌除臭剂分为有机类、无机类和天然类，有机类抗菌除臭效果好，但对人体存在安全性问题；无机类抗菌除臭剂是利用对人体安全的Ag、Cu、Zn等金属离子的抗菌作用来抑制细菌繁殖。而天然类抗菌剂则起步较晚，应用较少。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中存在的上述问题，提供一种具有抗菌除臭和易降解特性的聚氨酯泡沫。
本发明的上述目的通过如下技术实现：一种抗菌除臭聚氨酯泡沫，所述的抗菌除臭聚氨酯泡沫包括如下重量份数的原料组分：
竹加工剩余物或油茶蒲液化产物 20-40份；
石油基聚醚多元醇 30-50份；
蓖麻油基聚醚多元醇 10-20份；
催化剂 0.5-2.5份；
发泡剂 4-9份；
抑菌剂 0.5-3.5份；
异氰酸酯 100份。
在上述抗菌除臭聚氨酯泡沫中，作为优选，所述的竹加工剩余物或油茶蒲液化产物的分子量为2500-3500，羟值为480-550mgKOH/g。竹加工剩余物或油茶蒲液化产物是通过液化技术制备的富含羟基且羟值为480-550mgKOH/g的液化产物，比如可以通过聚乙二醇400和丙三醇混合液化剂在硫酸催化下获得。由于液化产物成分复杂，只能部分替代石油基聚醚多元醇。同时液化产物中含有纤维素、半纤维素和木质素及其降解产物，赋予了聚氨酯泡沫产品生物可降解性。该羟值范围内制备的聚氨酯泡沫具有低密度和高强度的特性，适合用作插花、建筑、热水器、冰箱等的保温、隔热等。
在上述抗菌除臭聚氨酯泡沫中，作为优选，所述石油基聚醚多元醇羟值为400-460mgKOH/g。该羟值范围内制备的聚氨酯泡沫具有低密度和高强度等特性，适合用作插花，建筑、热水器、冰箱等的保温、隔热等。
在上述抗菌除臭聚氨酯泡沫中，作为优选，所述蓖麻油基聚醚多元醇为从蓖麻油中制备的聚醚多元醇，羟值为130-160mgKOH/g。该羟值范围内制备的聚氨酯泡沫具有较好的耐水性、力学特性和热稳定性，适合用作插花、建筑、热水器、冰箱等的保温、隔热等。蓖麻油基聚醚多元醇可以通过本领域技术人员已知的任何技术制备，也可以通过市售获得，如美国凡特鲁斯Vertellus天然蓖麻油改性聚氨酯多元醇D-140。
在上述抗菌除臭聚氨酯泡沫中，作为优选，所述催化剂为胺类催化剂。进一步优选，所述胺类催化剂为五甲基二乙烯三胺、二甲基环己胺、2，4，6-三(二甲氨基甲基)苯酚、四甲基己二胺中的一种或几种。
在上述抗菌除臭聚氨酯泡沫中，作为优选，所述发泡剂为含水10-25％的1，4-二氧六环。
在上述抗菌除臭聚氨酯泡沫中，作为优选，所述抑菌剂为从新鲜油茶籽壳或无患子果皮中提取纯化的多酚或皂甙。所述新鲜油茶籽壳或无患子果皮为含多酚或皂甙含量较高的籽壳或果皮，所提取的多酚或皂甙的纯度达90％以上。
本发明的另一个目的在于提供一种上述抗菌除臭聚氨酯泡沫的加工方法，所述的加工方法包括如下步骤：称取20-40份竹加工剩余物或20-40份油茶蒲液化产物、30-50份石油基聚醚多元醇、10-20份蓖麻油基聚醚多元醇、0.5-2.5份催化剂、4-9份发泡剂、0.5-3.5份抑菌剂并混合搅拌均匀得A组分，再称取100份异氰酸酯，并将异氰酸酯与A组分混合搅拌均匀，置于模具中，在40-60℃反应成型得抗菌除臭聚氨酯泡沫。
本发明以竹加工剩余物或油茶蒲液化产物为发泡原料，赋予聚氨酯泡沫产品生物可降解性。从废弃的油茶籽壳或无患子果皮中提取富含多酚或皂甙的物质，在发泡制备聚氨酯泡沫的过程中作为反应物参与了反应，同时赋予了聚氨酯泡沫抗菌除臭功能。新鲜油茶籽壳或无患子果中含有大量的多酚和皂甙，其抗菌除臭作用机理与传统的有机或无机的抗菌、除臭剂的作用机理差不多，都是利用氧化还原反应的作用机理来进行的。所不同的是多酚或皂甙含有多个羟基，可与异氰酸酯形成分子结合，作为一种原料参与聚合反应，不仅赋予聚氨酯泡沫抗菌除臭的功能，且具有长效性。因为本发明聚氨酯泡沫发泡原料中含有蓖麻油基聚醚多元醇，一是缓解对石油基聚醚多元醇的依赖，二是赋予聚氨酯泡沫较好的耐水性、力学特性和热稳定性。本发明的聚氨酯泡沫可以同时满足抗菌除臭、强度和环保等多方面的要求，可广泛应用于各个领域，特别适合应用于建筑、插花、电器等需要抗菌除臭，同时需要一定密度和强度的聚氨酯泡沫领域。本发明所制备的抗菌除臭聚氨酯泡沫的密度为25-35kg/m3、压缩强度(100-200)kPa。添加抑菌剂0.5-3.5份，金黄色葡萄球菌和大肠埃希氏菌分别在聚氨酯泡沫周围5.5-24.5mm和5.3-25.4mm范围内无生长。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例说明，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
实施例1
称取20份竹加工剩余物液化产物、50份石油基聚醚多元醇、20份蓖麻油基聚醚多元醇、0.5份催化剂五甲基二乙烯三胺、9份含水25％的1，4-二氧六环、0.5份从新鲜油茶籽壳中提取的多酚(即抑菌剂)，将称取得到的原料混合搅拌均匀得A组分，再称取100份异氰酸酯，并将异氰酸酯与A组分混合搅拌均匀，置于模具中，在60℃下反应成型，所制备的聚氨酯泡沫的密度为25kg/m3、压缩强度100kPa。
抑菌试验结果表明：金黄色葡萄球菌在聚氨酯泡沫周围5.5mm范围无试验菌生长，大肠埃希氏菌在聚氨酯泡沫周围5.3mm范围无试验菌生长。
实施例2
称取30份油茶蒲液化产物、40份石油基聚醚多元醇、20份蓖麻油基聚醚多元醇、1份催化剂二甲基环己胺、8份含水15％的1，4-二氧六环、1份从新鲜无患子果皮中提取的皂甙(即抑菌剂)，将称取得到的原料混合搅拌均匀得A组分，再称取100份异氰酸酯，并将异氰酸酯与A组分混合搅拌均匀，置于模具中，在50℃下反应成型，所制备的聚氨酯泡沫的密度为28kg/m3、压缩强度120kPa。
抑菌试验结果表明：金黄色葡萄球菌在聚氨酯泡沫周围5.9mm范围无试验菌生长，大肠埃希氏菌在聚氨酯泡沫周围6.2mm范围无试验菌生长。
实施例3
称取40份竹加工剩余物液化产物、40份石油基聚醚多元醇、10份蓖麻油基聚醚多元醇、1.5份2，4，6-三(二甲氨基甲基)苯酚、6.5份含水10％的1，4-二氧六环、2份从新鲜油茶籽壳中提取的多酚(即抑菌剂)，将称取得到的原料混合搅拌均匀得A组分，再称取100份异氰酸酯，并将异氰酸酯与A组分混合搅拌均匀，置于模具中，在40℃下反应成型，所制备的聚氨酯泡沫的密度为30kg/m3、压缩强度140kPa。
抑菌试验结果表明：金黄色葡萄球菌在聚氨酯泡沫周围9.0mm范围无试验菌生长，大肠埃希氏菌在聚氨酯泡沫周围8.9mm范围无试验菌生长。
实施例4
称取25份竹加工剩余物液化产物、50份石油基聚醚多元醇、15份蓖麻油基聚醚多元醇、2.5份五甲基二乙烯三胺、4份含水25％的1，4-二氧六环、3.5份从新鲜无患子果皮中提取的皂甙(即抑菌剂)，将称取得到的原料混合搅拌均匀得A组分，再称取100份异氰酸酯，并将异氰酸酯与A组分混合搅拌均匀，置于模具中，在45℃下反应成型，所制备的聚氨酯泡沫的密度为32kg/m3、压缩强度150kPa。
抑菌试验结果表明：金黄色葡萄球菌在聚氨酯泡沫周围24.5mm范围无试验菌生长，大肠埃希氏菌在聚氨酯泡沫周围25.4mm范围无试验菌生长。
实施例5
称取35份油茶蒲液化产物、45份石油基聚醚多元醇、10份蓖麻油基聚醚多元醇、2份四甲基己二胺、5.5份含水10％的1，4-二氧六环、2.5份从新鲜油茶籽壳中提取的皂甙(即抑菌剂)，将称取得到的原料混合搅拌均匀得A组分，再称取100份异氰酸酯，并将异氰酸酯与A组分混合搅拌均匀，置于模具中，在55℃下反应成型，所制备的聚氨酯泡沫的密度为35kg/m3、压缩强度200kPa。
抑菌试验结果表明：金黄色葡萄球菌在聚氨酯泡沫周围20.5mm范围无试验菌生长，大肠埃希氏菌在聚氨酯泡沫周围21.4mm范围无试验菌生长。
对比例1
称取28份竹加工剩余物液化产物、42份石油基聚醚多元醇、20份蓖麻油基聚醚多元醇、2份催化剂五甲基二乙烯三胺、8份含水25％的1，4-二氧六环。将称取得到的原料混合搅拌均匀得A组分，再称取100份异氰酸酯，并将异氰酸酯与A组分混合搅拌均匀，置于模具中，在60℃下反应成型，所制备的聚氨酯泡沫的密度为28kg/m3、压缩强度180kPa。
抑菌试验结果表明：金黄色葡萄球菌和大肠埃希氏菌在聚氨酯泡沫周围均有生长。
对制得的聚氨酯泡沫进行抑菌性测试试验：用金黄色葡萄球菌(Staphylococcusaureus)和大肠埃希氏菌(Escherichia)作抗菌试验，培养基为营养肉汁琼脂。将相同大小和形状的抑菌聚氨酯泡沫(多酚或皂甙的含量分别为0％、0.5％、1％、1.5％、2％、2.5％、3％、3.5％)放置于培养皿的正中，然后接入液体菌种，均匀涂布于抑菌聚氨酯泡沫以外的培养基上，通过观察聚氨酯泡沫周围菌种的生长范围确定抑菌效果。
试验结果表明：未添加抑菌剂的聚氨酯泡沫周围布满试验菌，添加了抑菌剂的聚氨酯泡沫周围随着抑菌剂含量增加，抑菌圈范围增大。
另外，本发明要求保护的技术范围中点值未穷尽之处以及在实施例技术方案中对单个或者多个技术特征的同等替换所形成的新的技术方案，同样都在本发明要求保护的范围内；同时本发明方案所有列举或者未列举的实施例中，在同一实施例中的各个参数仅仅表示其技术方案的一个实例(即一种可行性方案)。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管对本发明已作出了详细的说明并引证了一些具体实施例，但是对本领域熟练技术人员来说，只要不离开本发明的精神和范围可作各种变化或修正是显然的。

Claims (6)

1.一种抗菌除臭聚氨酯泡沫，其特征在于，所述的抗菌除臭聚氨酯泡沫包括如下重量份数的原料组分：
竹加工剩余物或油茶蒲液化产物20-40份；
石油基聚醚多元醇30-50份；
蓖麻油基聚醚多元醇10-20份；
催化剂0.5-2.5份；
发泡剂4-9份；
抑菌剂0.5-3.5份；
异氰酸酯100份；
所述的竹加工剩余物或油茶蒲液化产物的分子量为2500-3500，羟值为480-550mgKOH/g；所述石油基聚醚多元醇羟值为400-460mgKOH/g；所述蓖麻油基聚醚多元醇为从蓖麻油中制备的聚醚多元醇，羟值为130-160mgKOH/g；所述抑菌剂为从新鲜油茶籽壳或无患子果皮中提取纯化的多酚或皂甙。
2.根据权利要求1所述的抗菌除臭聚氨酯泡沫，其特征在于，所述催化剂为胺类催化剂。
3.根据权利要求2所述的抗菌除臭聚氨酯泡沫，其特征在于，所述胺类催化剂为五甲基二乙烯三胺、二甲基环己胺、2，4，6-三(二甲氨基甲基)苯酚、四甲基己二胺中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的抗菌除臭聚氨酯泡沫，其特征在于，所述发泡剂为含水10-25％的1，4-二氧六环。
5.一种如权利要求1所述的抗菌除臭聚氨酯泡沫的加工方法，其特征在于，所述的加工方法包括如下步骤：称取20-40份竹加工剩余物或20-40份油茶蒲液化产物、30-50份石油基聚醚多元醇、10-20份蓖麻油基聚醚多元醇、0.5-2.5份催化剂、4-9份发泡剂、0.5-3.5份抑菌剂并混合搅拌均匀得A组分，再称取100份异氰酸酯，并将异氰酸酯与A组分混合搅拌均匀，置于模具中，在40-60℃反应成型得抗菌除臭聚氨酯泡沫。
6.根据权利要求5所述的抗菌除臭聚氨酯泡沫的加工方法，其特征在于，制得的抗菌除臭聚氨酯泡沫的密度为25-35kg/m3、压缩强度100-200kPa；金黄色葡萄球菌和大肠埃希氏菌分别在聚氨酯泡沫周围5.5-24.5mm和5.3-25.4mm范围内无生长。
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