[發明專利]一種經濟林加工剩余物制備聚氨酯泡綿的方法

有效

• 申請號: 201510031073.1
• 申請日: 2015-01-19
• 公開（公告）號: CN104558493B
• 公開（公告）日: 2017-08-15
• 發明（設計）人: 張金萍;杜孟浩;胡立松
• 申請（專利權）人: 中國林業科學研究院亞熱帶林業研究所
• 主分類號: C08G18/66
• 分類號: C08G18/66;C08G18/48;C08G18/64;C08G18/61;C08K5/521;C08K5/3492;C08K5/524;C08K3/22;C08K3/32;C08K3/38;C08G101/00
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技術領域

本發明屬于林產化工技術領域，特別涉及一種利用經濟林加工剩余物液化、改性產物制備生物質聚氨酯泡綿的生產方法

背景技術

聚氨酯泡綿因有多孔狀蜂窩結構，而具有優良的柔軟性、彈性、吸水性和耐水性等特點，被廣泛應用于沙發、床墊、軟包裝和汽車座椅墊材等行業。中國人口眾多，家具、服裝、汽車等產業的發展，帶動聚氨酯泡綿產業的快速發展與需求增長。我國聚醚多元醇的需求正以每年約10-15％的速度增長，其中55％的需求來自于聚氨酯泡綿。隨著石化資源的日益緊缺，石油價格不斷上漲，合成聚氨酯的主要原料之一聚醚多元醇也出現了價格暴漲現狀，嚴重制約了聚氨酯工業的發展。同時，傳統的聚氨酯泡綿難以降解，面臨著環境、資源和能源危機。

經濟林是我國重要的森林資源之一，隨著油茶、板栗、核桃、竹產品等經濟林產品的發展，產生了大量廢棄物如油茶果殼、板栗殼、核桃殼、竹加工剩余物等，這些廢棄物的主要成份為纖維素、半纖維素和木質素，在催化劑作用下通過有機溶劑液化可以將其轉化為液態，液化產物中含有豐富的羥基，羥值為150-360mgKOH/g，該液化產物可以部分替代聚醚多元醇制備聚氨酯硬泡或半硬泡。該液化產物經改性后，可得到羥值為52-56mgKOH/g的液化物，可以替代石油基聚醚多元醇制備聚氨酯泡綿，替代量為40-100％。

目前林木生物質的液化方法主要有高壓液化和常壓液化，高壓液化采用在高壓、催化劑、惰性氣體保護條件下液化，存在成本高、安全隱患等問題，很難在經濟落后地區實現低成本、簡易快速液化。常壓液化是在常壓和反應溫度120-200℃的條件下在溶劑和催化劑的作用下將生物質液化。該液化方法的優點在于：設備簡單、易操作、液化效率高、反應時間短、節能等優點，而且該液化產物中含有大量羥基化合物，可以替代石油基聚醚多元醇制備聚氨酯材料。但其中存在的問題是，目前制備液化產物能耗大，時間長，液化產物只適合制備聚氨酯硬泡或半硬泡。如果制備聚氨酯泡綿，需要降低液化物的羥值，因此研究尋找廉價的、適合規模化生產的液化方法，提高液化效率和降低液化產物的羥值、降低生產成本是生物質聚氨酯泡綿工藝中迫切需要解決的問題。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提高經濟林加工剩余物的液化率、降低液化成本、降低改性成本、生產出羥值為52-58mgKOH/g的液化產物、制備出性能優良的聚氨酯泡綿，為經濟林加工剩余物制備聚氨酯泡綿提供一種高效、經濟、環保的新型方法。

為達到上述目的，本發明采用以下技術方案：

(1)將300-500質量份的液化劑、9-15質量份的催化劑加入1噸反應釜中混合攪拌均勻后，停止攪拌，加入經濟林加工剩余物75-125質量份，封閉反應釜加料口，開動攪拌器(轉速600r/min)、冷凝裝置、并加熱至140-150℃，保溫60-90min，停止加熱，自然降溫至40±5℃，加入堿性氧化物攪拌直至液化物pH值為7-8。再升溫至120-130℃，加入60-100質量份改性劑，保溫30-60min，再升溫至150-160℃，回流攪拌1-2h，終止反應。待液化物冷卻至室溫，得到改性的液化產物，羥值為52-58mgKOH/g。

(2)將上述改性后的液化產物按以下比例進行混合，即液化產物25-65質量份、聚醚多元醇0-40質量份、異氰酸酯30-40質量份、水2-3質量份、液態CO₂ 2-3質量份、硅油0.5-1.5質量份、胺類催化劑0.05-0.15質量份、錫類催化劑0.1-0.3質量份、阻燃劑5-15質量份。上述所有原料按比例高壓進料、混合攪拌，進入V型擴張室擴張，加熱熟化，釘條輸送泡沫得到生物質聚氨酯泡綿。

本發明所述的經濟林加工剩余物為油茶果殼、板栗果殼、核桃殼以及竹材加工過程中產生的剩余物等經粉碎至40-100目的粉末，使用前貯存在干燥通風的環境里。所述1噸液化反應釜主要受壓原件材料為內外經過酸洗鈍化的316號不銹鋼，釜體外增加彩鋼瓦保溫層，帶有油浴加熱和冷凝裝置，內置上中下三層攪拌裝置。該反應釜耐酸、保溫時間長，降低能耗。