[發(fā)明專(zhuān)利]蛋白基聚氨酯型材的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010266708.3
• 申請(qǐng)日: 2010-08-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101914283A
• 公開(kāi)（公告）日: 2010-12-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 萬(wàn)曉波;張新志;穆有炳;楊雪崗
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院青島生物能源與過(guò)程研究所
• 主分類(lèi)號(hào): C08L75/04
• 分類(lèi)號(hào): C08L75/04;C08G18/64;C08H1/00
• 代理公司: 中科專(zhuān)利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 周長(zhǎng)興

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種生物基聚氨酯型材的制備方法，尤其涉及一種利用天然蛋白原料制備高性能低成本聚氨酯型材的制備方法。

背景技術(shù)

隨著地球上化石資源的枯竭，人們?cè)絹?lái)越重視以可再生的生物質(zhì)資源為原料，采用相應(yīng)的化學(xué)加工方法，以獲取能替代石油產(chǎn)品的化學(xué)資源。目前，通過(guò)對(duì)物豐價(jià)廉的生物質(zhì)原料進(jìn)行物理、化學(xué)改性，制備各種高附加值、高性能的生物基材料已成為各國(guó)的重要研究方向，特別是對(duì)傳統(tǒng)的以石油產(chǎn)品為原料的合成高分子材料，由于此類(lèi)合成高分子用途廣泛，開(kāi)發(fā)相應(yīng)的具有低成本、性能能與之持平、綠色環(huán)保的生物基高分子材料更是目前材料領(lǐng)域乃整個(gè)科研領(lǐng)域的研究重點(diǎn)。

聚氨酯材料是一類(lèi)性能優(yōu)異的高分子材料，廣泛應(yīng)用于輕工、紡織、醫(yī)用等各個(gè)領(lǐng)域，并已成為世界六大合成高分子材料之一。聚氨酯制品特別是聚氨酯型材，因其分子主鏈?zhǔn)怯傻头肿佣嘣架浂魏投惽杷狨ヅc擴(kuò)鏈劑構(gòu)成的硬段交替排列的規(guī)整的氨基甲酸酯重復(fù)結(jié)構(gòu)單元組成，故具有較高的強(qiáng)度和彈性、優(yōu)異的耐磨性、耐疲勞性及減振性能等，而且加工方式多樣，可直接從單體原料一次加工成聚合物制品，并且可通過(guò)改變?cè)匣瘜W(xué)結(jié)構(gòu)、規(guī)格、品種等調(diào)節(jié)配方組合，制出各種性能和用途的終端制品，因此應(yīng)用十分廣泛。

然而聚氨酯的大量使用在改善著人們生活的同時(shí)，對(duì)日益枯竭的石油資源消耗和其廢棄物對(duì)環(huán)境所造成的負(fù)面影響也正在引起人們的高度關(guān)注，如：成本高、依賴(lài)石油、回收利用困難。聚氨酯型材雖有著其它材料不可替代的優(yōu)點(diǎn)，但此類(lèi)問(wèn)題或缺陷的存在仍促使科研工作者不斷尋求其替代品。就目前的研究進(jìn)展來(lái)看，生物基聚氨酯型材能很好的解決此類(lèi)缺陷，但如何控制成本并確保性能能與之持平仍制約著此類(lèi)材料的發(fā)展。

生物基聚氨酯型材已有報(bào)道。目前，國(guó)內(nèi)外研究主要集中在以自然界中含有多羥基的天然高分子材料為基礎(chǔ)，通過(guò)各種改性手段替代部分多元醇制備生物基聚氨酯型材，此類(lèi)天然高分子材料主要包括淀粉、木質(zhì)素、纖維素、單寧、單糖等，其中由于淀粉和木質(zhì)素中羥基含量較多且來(lái)源較豐富，以這兩類(lèi)材料為基礎(chǔ)開(kāi)發(fā)生物基聚氨酯的報(bào)道較多，如：CN1958636、CN101696261、CN2600364，但由于工藝條件和成本問(wèn)題，目前仍停留在實(shí)驗(yàn)室階段。以天然植物(特別是豆類(lèi))為基礎(chǔ)開(kāi)發(fā)生物基聚氨酯，主要是基于植物油和植物蛋白。植物油雖然其分子內(nèi)部不含有羥基或羥基含量較低，但是它們分子內(nèi)部含有很多雙鍵，因而可以經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)母男裕闺p鍵變?yōu)榱u基，進(jìn)而用于聚氨酯的合成，如：US2007129451，但由于采用植物油為原料，成本較高，難于推廣應(yīng)用。蛋白分子中由于含有胺基、亞氨基等多種功能基團(tuán)，可用于替代部分多元醇用于聚氨酯的合成。US2008234458報(bào)道了一種以動(dòng)物蛋白和植物蛋白特別是大豆蛋白替代部分多元醇制備聚氨酯的方法，但也存在諸多不足：成本較高，產(chǎn)品性能與傳統(tǒng)聚氨酯性能相比較差。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于提供一種生物基聚氨酯型材的制備方法，解決現(xiàn)有聚氨酯型材成本高、依賴(lài)石油及天然蛋白原料利用率低的問(wèn)題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的蛋白基聚氨酯型材的制備方法，主要制備步驟為：

1)活化：于反應(yīng)器中加入含蛋白原料和低沸點(diǎn)溶劑，攪拌均勻，再加入堿性溶液并升溫至45-80℃反應(yīng)；降至室溫，加入還原劑；

2)接枝：加入接枝試劑，于50-80℃下反應(yīng)；再加入酸性試劑，調(diào)pH值為3.0-5.5，50-80℃下反應(yīng)；

3)取出反應(yīng)液，待反應(yīng)液中的溶劑及水蒸干后得改性蛋白粉；

4)將改性蛋白粉和多元醇攪拌均勻；加入催化劑、阻燃劑、交聯(lián)劑，繼續(xù)攪拌反應(yīng)；

5)攪拌下加入異氰酸酯，待有泡沫出現(xiàn)時(shí)熱壓硫化、冷卻成型得蛋白基聚氨酯型材；

其中：

步驟1中低沸點(diǎn)溶劑的加入量為含蛋白原料用量的1-1.2倍；

步驟1中堿性溶液的加入量為含蛋白原料用量的1％-3％wt；

步驟1中還原劑的加入量為含蛋白原料用量的1％-3％wt；

步驟2中接枝試劑的加入量為含蛋白原料用量的10％-60％wt；

步驟4和步驟5中各組分的重量分?jǐn)?shù)為：

多元醇100份；

改性蛋白粉50-100份；

催化劑0.1-10份；

阻燃劑0.1-10份；

交聯(lián)劑1-10份；

異氰酸酯50-120份。