CN1176643A - 木素基多元醇 - Google Patents

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Abstract

可由制浆过程很容易得到的某些木素能起到异氰酸酯体系的多元醇组分作用,来制备泡沫体或聚氨酯塑料,按这种方法使用木素能提供抗湿性和阻燃性和满意硬度的成品。必须控制钠离子含量,使羟基和异氰酯间反应生产最佳性能的产品。

Description

木素基多元醇
发明背景
目前，泡沫体和聚氨酯塑料是通过多元醇与官能度至少为2或大于2的异氰酸酯反应来制备。多元醇可以是官能度至少为2或大于2的聚酯分子，多元醇也可以是通过环氧丙烷或环氧乙烷与诸如乙二醇或甘油的分子反应所制备的各种分子量的聚醚多元醇分子，五个羟基的聚醚多元醇与二官能度或多官能度异氰酸酯反应能生产固体塑料或泡沫体。但是，目前为生产硬质泡沫体或聚氨酯塑料，必须将一份多元醇与一份异氰酸酯反应，这是因为异氰酸酯一般都含有芳环，这就是能使泡沫体刚性以及有很高交联密度的原因。
另外，异氰酸酯含量高的主要缺点是当泡沫体燃烧时，会产生高含量毒气，而这些毒气一般都来源于分子中的异氰酸酯部分。若能减少有毒烟雾，将是一个极大改进。
已经发现，通过用木素分子作为多元醇成份的一部分所带来的优点非常明显。通过在体系的多元醇成份中使用木素分子所带来的一个优点是可使异氰酸酯的量减少40％或更多，而仍能生产硬质泡沫体，这样就能减少源自体系中异氰酸酯成份的有毒气体。
木素分子是一种存在于木头、草、甘蔗和其它物质中的天然酚类分子。一般来说，作为造纸时制浆过程副产物产生的木素，大部分都只是被燃烧来回收热值，单美国每年就要烧掉500亿磅木素来获取其热值。可使用来自牛皮纸制浆过程、亚硫酸盐制浆过程、半机械制浆过程、热机械制浆过程、半化学制浆过程、溶剂制浆过程、蒸汽爆炸制浆过程和生物体制浆过程的任何木素。
作为本发明的一部分，我们发现某些木素可很好地起到用于异氰酸酯体系的多元醇组分作用，可根据所期望的体系最终性质在体系中使用不同含量的这些木素。
使用木素分子还能明显改进泡沫体的抗湿性，事实上，当在聚氨酯泡沫体中使用适当含量的木素时，即使直接与湿气接触，聚氨酯泡沫体也几乎不透湿气，而用目前使用的多元醇制备的商品泡沫体简直就象海棉一样吸收湿气。使用木素作为部分多元醇体系的另一个主要优点是成品泡沫体或聚氨酯塑料零件的聚氨酯泡沫体的阻燃性，这是因为木素起了天然阻燃剂的作用。但是本发明的一个主要方面是使木素容易溶解于环氧乙烷制成的聚醚多元醇中。
非常重要的一点是，当仅由环氧丙烷制备有规聚醚多元醇时，由于所得多元醇不易溶解木素分子，在许多情况下会产生相分离，不能生产出优质聚氨酯泡沫或塑料产品，我们已经发现，若将环氧乙烷作为部分多元醇可使其与木素掺混。
已经发现的一个情况是目前通用的聚醚多元醇仅能勉强溶解各种木素，这种情况下，很难生产出高质量的泡沫体或聚氨酯塑料零件，因为在异氰酸酯加入木素多元醇掺混物时，木素往往会相分离，这会使机械产品很难稳定。
本发明还有一个重要方面是：为制备高质量的聚氨酯泡沫体和塑料材料，钠离子或其它存在于木素中的苛性离子如钾离子可能会对聚氨酯成品有显著影响，这是因为在水中能产生碱性pH的物质可用作聚氨酯加聚物的异氰酸酯羟基反应强催化剂，这一点是大家所熟知的。因此，若钠离子含量过高，会使羟基和异氰酸酯的反应进程过快，生产出质量很差的产品。我们发现，一旦木素基多元醇已与异氰酸酯反应，就要将钠离子含量降低到足够生产实用产品的水平，这是本发明的一个主要方面。另外，钠离子或其它无机离子如钾离子含量过高将使泡沫体在实用时慢慢降解。
实施例1
在一个适当容器中，用加热和/或加压法掺混300份溶剂制浆过程产生的木素和700份WL-440(一种由环氧丙烷和环氧乙烷混合物制成的聚醚多元醇)，可用适宜的混合器搅拌并加热，若需要可用较高的压力。该混合物可加热至200°F来提高溶解速度。混合过程持续到生成一个黑色溶液。所得到的液体物质的物理粘度为：1532厘沲(100°F)，该粘度将取决于具体使用的木素。实施例II
为制备热固性聚氨酯零件，将1.5份实施例I的树脂溶液与1份Rubinate R1840(ICI产品)混合，并倾入一个模具内，使其硬化，压模时可加热模具，这样就生产出一个极硬的韧性塑料。制品的硬度将取决于具体使用的木素。实施例III
为生产一个泡沫体，将2份实施例I的木素基多元醇与0.05份水和1份Rubinate R1840预混，然后倾入一个适当容器内，将得到一个自由膨涨的泡沫体。实施例IV
为生产一个低密度泡沫体，可将发泡剂与实施例所述的木素基多元醇混合。为此，将2份实施例1的木素基多元醇与0.6份Forane 141b(1，1-二氯-1-氟乙烷)预混合，再将该混合物与1份RnbinateR-1840混合，然后倾入一个适当容器中，将得到一个自由膨涨的低密度泡沫体。实施例V
为制备基于实施例1木素基多元醇的聚氨酯涂料，将一份实施例1的木素基多元醇与1份适当的涂料溶剂(取决于涂料的施涂方法)混合，再将该预混物与1份Rubinate R-1840混合，得到的混合物用来涂覆各种基材。所得混合物的粘度可根据最终涂料施涂方法用适当溶剂调节。
从事本专业的人士很清楚，可以采用牛皮纸木素或其它类木素。

Claims (23)

1.一种组合物，其中木素与多元醇掺混而成用来生产木素多元醇，该木素多元醇是一混合物，该混合物可很容易地与异氰酸酯反应来生产泡沫体、塑料或其它实用材料。
2.按权利要求1的组合物，其中用来与木素掺混的聚醚多元醇含有1％和100％之间的环氧乙烷作为它的活性物质之一。
3.按权利要求1的组合物，其中聚醚多元醇混合物与木素掺混。
4.按权利要求1的组合物，其中聚醚和聚酯多元醇混合物与木素掺混。
5.按权利要求1的组合物，其中含氨基的聚醚多元醇的混合物与木素掺混。
6.按权利要求1的组合物，其中所用木素来自溶剂制浆过程。
7.按权利要求1的组合物，其中所用木素来自牛皮纸制浆过程。
8.按权利要求1的组合物，其中所用木素来自生物体制浆过程。
9.按权利要求1的组合物，其中所用木素来自机械制浆过程。
10.按权利要求1的组合物，其中的木素是来自亚硫酸盐纸制浆过程的木素磺酸盐。
11.按权利要求1的组合物，其中的多元醇是WL-440(一种由环氧乙烷和环氧丙烷生产的多元醇)。
12.按权利要求1的组合物，其中的多元醇是WL-1590(HuntsmanChemical生产的一种由环氧乙烷和环氧丙烷制成的多元醇)。
13.按权利要求1的组合物，其中的木素是来自亚硫酸盐纸制浆过程的木素磺酸盐。
14.按权利要求1的组合物，其中的多元醇是WL-440(一种由环氧乙烷和环氧丙烷生产的多元醇)。
15.按权利要求1的组合物，其中的木素是来自半机械制浆过程的木素。
16.按权利要求1的组合物，其中所用木素的灰分含量优选少于2％。
17.按权利要求1的组合物，其中所用木素优选含有少于1％的钠离子。
18.按权利要求1的组合物，其中所用木素优选含有少于500ppm的钠离子。
19.按权利要求1的组合物，其中的木素优选含有少于2％的水溶性离子。
20.一种组合物，其中将木素加入多元醇中用来提高所得到泡沫体或聚氨酯制品的抗湿性。
21.一种组合物，其中将木素加入多元醇中用来提高所得到泡沫体或聚氨酯制品的阻燃性。
22.按权利要求1的组合物，其中的钠离子含量低至足以使异氰酸酯和木素基多元醇的羟基基团的反应速度能够控制，足够生产出实用产品如泡沫体，塑料和涂料。
23.按权利要求1的组合物，其中该木素基多元醇是与适当的溶剂掺和，并与相应的异氰酸酯混合来生产用于各种基材的聚氨酯涂料。
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