[發(fā)明專利]一種制備二氧化硅/木質(zhì)素型聚氨酯泡沫材料的方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310655819.7
• 申請日: 2013-12-05
• 公開（公告）號: CN103665301A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曲玉寧
• 申請（專利權(quán)）人: 天津工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: C08G18/64
• 分類號: C08G18/64;C08G18/48;C08K3/36;C08J9/08;C08J9/14;C08G101/00
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種制備二氧化硅／木質(zhì)素型聚氨酯泡沫材料的方法，具體涉及利用稻殼制備木質(zhì)素／二氧化硅復(fù)合物，之后通過一步發(fā)泡工藝合成二氧化硅／木質(zhì)素型聚氨酯泡沫材料的方法。?

背景技術(shù)

聚氨酯發(fā)泡材料是以聚醚多元醇和異氰酸酯為反應(yīng)物，發(fā)泡劑、催化劑和泡沫穩(wěn)定劑等存在的情況下經(jīng)縮聚發(fā)泡等過程制成的。隨著經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，人們對材料的環(huán)保性能的要求也越來越高，利用天然高分子的物質(zhì)來取代一部分聚醚多元醇越來越引起了大家的關(guān)注^[80]。聚氨酯因其優(yōu)良的物理性能和機(jī)械性能，廣泛的應(yīng)用在生活的各個(gè)領(lǐng)域。木質(zhì)素是一種天然高分子材料，因其結(jié)構(gòu)中富含大量的醇羥基和酚羥基，木質(zhì)素的醇羥基理論上可以完全取代聚醚多元醇來和異氰酸酯進(jìn)行縮合反應(yīng)，但是因其木質(zhì)素的活性的限制，不可能完全取代聚醚多元醇制成聚氨酯發(fā)泡材料，所以只能部分取代聚醚多元醇生成木質(zhì)素型的聚氨酯。此方法不僅降低了原料的成本，而且木質(zhì)素的添加提高聚氨酯材料的機(jī)械性能和物理性能。?

稻殼是稻谷加工的副產(chǎn)品，我國稻殼資源相當(dāng)豐富，但利用程度較低，大部分作為廢物丟棄或作低級燃料用。因此，國內(nèi)外對稻殼的處理和利用都引起高度關(guān)注，如何充分地對稻殼加以利用，成為一個(gè)相當(dāng)大的問題。稻殼具有灰分高、不易燃燒等特點(diǎn)，限制了其應(yīng)用。至今為止，稻殼的利用主要集中在利用稻殼中的硅質(zhì)或碳質(zhì)制備高性能材料。對于在高分子復(fù)合材料中的應(yīng)用比較少見。因此探討一條如何更加有效的利用稻殼在高分子復(fù)合材料方面的應(yīng)用，對于推動我國農(nóng)產(chǎn)品的深加工，變廢為寶，減少環(huán)境污染等問題都有著重要的意義。?

無機(jī)／有機(jī)復(fù)合材料是高分子材料研究中的一支新秀，它的出現(xiàn)帶來了材料領(lǐng)域的重大的變革。聚合物與硅土通過溶膠凝膠法有機(jī)的結(jié)合在一起制備出一系列的二氧化硅／聚合物的復(fù)合材料。稻殼中木質(zhì)素和二氧化硅的含量大約都在20％。利用稻殼中的木質(zhì)素和二氧化硅，采用溶膠-凝膠原位合成出一種新型的Lignin／SiO₂納米復(fù)合物。將這種原位合成的?Lignin／SiO₂納米復(fù)合粒子改性后填充到聚甲基丙烯酸甲酯PMMA、酚醛樹脂PF、聚氨酯PU聚合物基質(zhì)中可以形成多種功能性的復(fù)合材料。其復(fù)合材料具有增強(qiáng)，增韌，易分散性等方面均有不同程度的增加、提高或改善。?

發(fā)明內(nèi)容

為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明所提供的技術(shù)方案是：?

1.堿液化稻殼分離實(shí)驗(yàn)研究?

首先，將稻殼與濃度為5％的氫氧化鈉溶液放入帶有攪拌裝置的500mL的三口瓶中，稻殼和溶液的質(zhì)量比為1：12混合，在常壓煮沸反應(yīng)8h，過濾分離稻殼的殘?jiān)蜑V液，濾渣用去離子水洗至中性，在120℃烘干留作碳化的原料。?

2.采用溶膠-凝膠法原位制備稻殼基木質(zhì)素／二氧化硅復(fù)合材料?

將稻殼分離的濾液放入帶有攪拌裝置的500mL的三口瓶中，接觸溫度為130℃，用0.5mol／L?H₂SO₄溶液對濾液進(jìn)行滴定，一邊攪拌一邊滴定，在130℃下反應(yīng)8h以便形成溶膠體系，溶液的pH達(dá)到7～4，沉淀出一系列木質(zhì)素和二氧化硅質(zhì)量比例不同的復(fù)合物，然后固液分離。固體反復(fù)用去離子水洗至中性，120℃干燥，即可得到均勻的lignin／SiO₂凝膠復(fù)合材料。?

3.將lignin／SiO₂復(fù)合物溶解的聚醚多元醇中，依次加入催化劑，發(fā)泡劑，泡沫穩(wěn)定劑，混合均勻，再加入異氰酸酯，不斷攪拌，直至混合液體出現(xiàn)乳白現(xiàn)象，停止攪拌，開始發(fā)泡，即可制備lignin／SiO₂型聚氨酯發(fā)泡材料。?

為更好理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步地詳細(xì)說明，但是本發(fā)明要求保護(hù)的范圍并不局限于實(shí)施例表示的范圍。?

實(shí)施例1：?

1.堿液化稻殼分離實(shí)驗(yàn)研究?

首先，將稻殼與濃度為5％的氫氧化鈉溶液放入帶有攪拌裝置的500mL的三口瓶中，稻殼和溶液的質(zhì)量比為1：12混合，在常壓煮沸反應(yīng)8h，過濾分離稻殼的殘?jiān)蜑V液，濾渣用去離子水洗至中性，在120℃烘干留作碳化的原料。?

2.采用溶膠-凝膠法原位制備稻殼基木質(zhì)素／二氧化硅復(fù)合材料?