[發(fā)明專利]聚氨酯泡沫塑料組合物和聚氨酯泡沫及含木質(zhì)素材料的再利用方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010603400.3
• 申請日: 2010-12-23
• 公開（公告）號: CN102093698A
• 公開（公告）日: 2011-06-15
• 發(fā)明（設計）人: 秦特夫;鄒獻武;黃洛華;王勇;李燕;韓雁鳴
• 申請（專利權）人: 中國林業(yè)科學研究院木材工業(yè)研究所
• 主分類號: C08L75/04
• 分類號: C08L75/04;C08G18/64;C08H7/00
• 代理公司: 北京潤平知識產(chǎn)權代理有限公司 11283
• 代理人: 陳小蓮;王鳳桐

技術領域

本發(fā)明是涉及聚氨酯泡沫塑料組合物和聚氨酯泡沫及含木質(zhì)素材料的再利用方法。

背景技術

在能源危機和環(huán)境污染日益嚴重的今天，開發(fā)利用可再生的生物質(zhì)資源受到科研工作者和各國政府的高度關注。熱化學催化液化是一種高效的生物質(zhì)轉化方法，可以將固體轉變?yōu)橐后w原料。含木質(zhì)素材料是指各種含木質(zhì)素的天然材料，包括綠色植物通過光合作用合成的有機物，一般為固態(tài)，主要形式有林木如枝條、農(nóng)業(yè)秸稈如麥秸、稻稈、玉米稈，以及草類如芒草。含木質(zhì)素材料將太陽能轉變?yōu)榛瘜W能，以可再生形式儲存生物圈中的碳，為地球上碳循環(huán)的重要環(huán)節(jié)。我國含木質(zhì)素材料資源豐富，理論年產(chǎn)量為50億噸左右，以含木質(zhì)素材料液化生產(chǎn)高值化學品和液體燃料具有巨大的資源優(yōu)勢。

目前含木質(zhì)素材料液化主要有兩種工藝：一種是生物化學法，主要是以水解、發(fā)酵等生物化學方法將含木質(zhì)素材料中的纖維素/半纖維素等糖類高聚物轉化為乙醇，木質(zhì)素作為殘渣被遺棄；另一種是熱化學法，包括快速熱解和溶劑液化。與快速熱解相比，酸催化下的溶劑液化工藝反應條件溫和，因此有很大的開發(fā)潛力。但是采用溶劑液化存在兩個問題：一是生物質(zhì)液化重質(zhì)油和殘渣率高，一般可高達生物質(zhì)原料質(zhì)量的40-70％。另外，常用的生物質(zhì)液化溶劑，如苯酚、多元醇和碳酸酯，在液化過程中與生物質(zhì)大分子結合，因此含木質(zhì)素材料液化后既不容易將溶劑回收，也不容易將各種液化產(chǎn)物進行有效分離。因而目前只能將整個液化產(chǎn)物用于制備低品質(zhì)的高分子材料。

CN101255112A公開了一種通過將含纖維素材料與酸化的脂肪醇在120-140℃下接觸30-90分鐘后，并且通過簡單蒸餾即可將乙酸酯分離出來，另外，還可在蒸餾過程中回收過量的脂肪醇，分離出乙酸酯和脂肪醇后的液體組分粘度低，呈紅褐色透明狀，具有可燃性，可作為有機燃料。該方法以含纖維素材料液化生產(chǎn)高值化學品和液體燃料，這無疑具有巨大的資源優(yōu)勢。但是該方法只提及從液化產(chǎn)物中分離出乙酸酯和脂肪醇，并且分離出乙酸酯和脂肪醇后的液體用于有機燃料，對作為廢棄物的含木質(zhì)素材料的有效的利用，以及實現(xiàn)生物質(zhì)材料的高效全利用還不充分。

聚氨酯材料是現(xiàn)代塑料工業(yè)中發(fā)展最快的品種之一。一般，聚氨酯是由二元或多元有機異氰酸酯與二元或多元醇化合物(聚醚多元醇或聚酯多元醇)在催化劑和發(fā)泡劑存在下反應制得。通常，聚氨酯材料可以用作塑料、橡膠、纖維、黏合劑、合成皮革、防水材料及鋪飾材料等。用于制備聚氨酯泡沫塑料的多元醇原料主要有兩種：聚醚多元醇與聚酯多元醇。由聚酯多元醇為原料制備的聚氨酯泡沫塑料通常具有良好的機械力學性能和耐油性能，但是由于聚酯多元醇室溫下多為蠟狀固體，加熱熔融后的黏度較大，使得合成聚氨酯過程中原料混合困難，而且聚酯多元醇原料價格也高于聚醚多元醇。聚醚多元醇由于其分子內(nèi)聚能較低，醚鍵易于旋轉，所以由其制備的聚氨酯泡沫手感更柔軟，而且耐水解性能優(yōu)良，同時由于原料黏度低，易于與異氰酸酯、助劑等原料混合，加工性能優(yōu)良。由于聚氨酯在自然界中難以降解而且回收利用困難，所以聚氨酯的蓬勃發(fā)展也帶來了其廢棄物污染環(huán)境的問題，開發(fā)可生物降解聚氨酯材料被認為是解決這一難題的理想途徑之一。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種聚氨酯泡沫塑料組合物以及一種聚氨酯泡沫，還提供了一種含木質(zhì)素材料的再利用方法。

本發(fā)明的發(fā)明人意外地發(fā)現(xiàn)，將正辛醇與木粉在酸催化劑存在下的液化反應產(chǎn)物無需干燥，直接進行離心分離，得到明顯分層的輕質(zhì)油和生物質(zhì)液化重質(zhì)油。使用該生物質(zhì)液化重質(zhì)油經(jīng)過改性可以代替聚醚多元醇與異氰酸酯反應，能夠制得抗壓縮性能和熱分解性能均非常優(yōu)異的聚氨酯泡沫，而且這種聚氨酯泡沫的生物降解性好，由此解決了現(xiàn)有技術聚氨酯在自然界中不可降解而且回收利用困難的問題。而且將輕質(zhì)油蒸餾或精餾，可收集乙酸酯和二醚化合物。蒸餾后的剩余物熱值高，可直接與柴油混溶，部分替代柴油。

本發(fā)明提供一種聚氨酯泡沫塑料組合物，其特征在于，該泡沫塑料組合物含有改性的生物質(zhì)液化重質(zhì)油、異氰酸酯、發(fā)泡劑和催化劑，異氰酸酯相對于改性的生物質(zhì)液化重質(zhì)油和發(fā)泡劑以獨立組分的形式存在，所述改性的生物質(zhì)液化重質(zhì)油的羥值為350-580mgKOH/g，該改性的生物質(zhì)液化重質(zhì)油通過在酸存在下，將生物質(zhì)液化重質(zhì)油與醇化合物和/或在所述酸存在下能夠形成醇的化合物接觸而得到，所述生物質(zhì)液化重質(zhì)油為由含木質(zhì)素材料與脂肪醇溶劑液化得到的產(chǎn)物中分離得到的重質(zhì)組分，該重質(zhì)組分在20℃時的粘度＞1000000cp。

本發(fā)明提供一種由上述的聚氨酯泡沫塑料組合物制得的聚氨酯泡沫。