專(zhuān)利名稱(chēng)：多異氰酸酯基生質(zhì)材料及其形成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是涉及多異氰酸酯基的生質(zhì)材料，更特別涉及其形成方法及應(yīng)用。
背景技術(shù)：
聚胺基甲酸酯(polyurethane，以下簡(jiǎn)稱(chēng)PU)泡棉是重要民生或工業(yè)材料，廣泛應(yīng) 用于運(yùn)輸、運(yùn)動(dòng)器材、家具、包裝、織物、及隔熱材料等產(chǎn)業(yè)。北美、歐洲、日本等地的PU泡棉 年產(chǎn)量大于230萬(wàn)噸，全球的每年成長(zhǎng)率為2-3%。臺(tái)灣泡棉廠(chǎng)每年產(chǎn)量近10萬(wàn)噸，競(jìng)爭(zhēng)激 烈亟需新技術(shù)使泡棉品質(zhì)升級(jí)，并開(kāi)發(fā)高附加價(jià)值產(chǎn)品。隨PU工業(yè)發(fā)展及時(shí)代變遷，現(xiàn)代泡棉產(chǎn)品已開(kāi)發(fā)多種技術(shù)如選用新發(fā)泡劑、開(kāi)發(fā) 耐黃化/穩(wěn)定助劑、強(qiáng)制發(fā)泡冷卻技術(shù)、變壓發(fā)泡技術(shù)、二氧化碳系統(tǒng)、及二異氰酸異佛爾 酮(isophorone diisocyanate，以下簡(jiǎn)稱(chēng)IPDI)系PU泡棉材料及制程。目前的研究重心更 趨于環(huán)?；?無(wú)鹵材料的選用)、非黃變化、以及高品質(zhì)化。二異氰酸酯如二異氰酸異佛爾酮(IPDI)或六亞甲基二異氰酸酯(hexamethylene diisocyanate,以下簡(jiǎn)稱(chēng)HDI)系的結(jié)構(gòu)不含芳香環(huán)，不易產(chǎn)生黃變等劣化現(xiàn)象，已開(kāi)始應(yīng) 用于發(fā)泡衣料，如內(nèi)衣、衛(wèi)生器材、交通器材、運(yùn)動(dòng)器材、及緩沖材料等領(lǐng)域，全球產(chǎn)值約為 30至35億元新臺(tái)幣。目前市售的泡棉預(yù)聚物均為雙官能基的線(xiàn)型分子，本身無(wú)法形成三次元立體結(jié) 構(gòu)，而需另外添加交聯(lián)劑以達(dá)三次元交聯(lián)硬化效果。此外為了符合環(huán)保需求，目前各國(guó)多制 定法規(guī)鼓勵(lì)廠(chǎng)商將生質(zhì)材料應(yīng)用于各式石化產(chǎn)品中。以木質(zhì)素為例，其結(jié)構(gòu)具有大量羥基， 可作為泡棉配方中的預(yù)聚物。然而木質(zhì)素中位于烷基上的羥基的反應(yīng)性遠(yuǎn)低于位于苯環(huán)上 的羥基，反應(yīng)不均的結(jié)果將大幅降低產(chǎn)品物性。因此如何使木質(zhì)素中不同取代位置的羥基 的反應(yīng)性一致，為本領(lǐng)域亟需克服的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能使不同取代位置的羥基的反應(yīng)性一致的形成多異 氰酸酯基生質(zhì)材料的方法，以及該方法形成的多異氰酸酯基生質(zhì)材料。本發(fā)明提供一種形成多異氰酸酯基生質(zhì)材料(biomass material havingmulti isocyanate groups)的方法，包括配制二異氰酸酯溶液；以及將具有多個(gè)羥基的生質(zhì)材料 溶解后，加入二異氰酸酯溶液中，使生質(zhì)材料的羥基反應(yīng)形成異氰酸酯基；其中二異氰酸酯 包括脂肪族二異氰酸酯、芳香族二異氰酸酯、或上述的組合。本發(fā)明還提供一種多異氰酸酯基生質(zhì)材料，其中每一異氰酸酯基是由生質(zhì)材料的 羥基與二異氰酸酯反應(yīng)形成，且二異氰酸酯包括脂肪族二異氰酸酯、芳香族二異氰酸酯、或 上述的組合。與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于由于本發(fā)明的方法已預(yù)先使生質(zhì)材料的 所有羥基反應(yīng)形成異氰酸酯基，可有效改善生質(zhì)材料不同位置(芳香基及烷基上)的羥基 反應(yīng)活性不均的問(wèn)題，在室溫下短時(shí)間即可完成發(fā)泡反應(yīng)。而且，由于本發(fā)明的上述改質(zhì)的生質(zhì)材料本身已具有多個(gè)異氰酸酯基，因此泡棉配方不需添加交聯(lián)劑即可形成三次元立體 結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的多異氰酸酯基生質(zhì)材料可應(yīng)用于泡棉、涂料及PU樹(shù)脂配方中。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提供一種形成多異氰酸酯基生質(zhì)材料的方法。首先，配制二異氰酸酯溶液， 再將具有多個(gè)羥基的生質(zhì)材料溶液加入二異氰酸酯溶液，使該生質(zhì)材料的羥基反應(yīng)形成異 氰酸酯基預(yù)聚物。以最常見(jiàn)的生質(zhì)材料木質(zhì)素為例，上述反應(yīng)如式1所示，上述二異氰酸酯 可以是脂肪族二異氰酸酯或芳香族二異氰酸酯。在式1中，一個(gè)單體的木質(zhì)素(Ligin)含有不同脂肪族及芳香族羥基。經(jīng)由分子 量鑒定搭配滴定法可知木質(zhì)素的分子量，同時(shí)推算出有幾個(gè)單體以及羥基。接著以上述羥 基數(shù)目決定二異氰酸酯的使用量。木質(zhì)素的每一羥基可與二異氰酸酯中一側(cè)的異氰酸酯基 進(jìn)行反應(yīng)，形成異氰酸酯基如式2所示。
權(quán)利要求
1.一種形成多異氰酸酯基生質(zhì)材料的方法，包括 配制一二異氰酸酯溶液；以及將一具有多個(gè)羥基的生質(zhì)材料溶解后，加入該二異氰酸酯溶液，使該生質(zhì)材料的羥基 反應(yīng)形成異氰酸酯基；其中該二異氰酸酯為脂肪族二異氰酸酯、芳香族二異氰酸酯、或上述的組合。
2.如權(quán)利要求1所述的形成多異氰酸酯基生質(zhì)材料的方法，其中該脂肪族二異氰酸酯 為二異氰酸異佛爾酮、六亞甲基二異氰酸酯、甲烯雙(4-環(huán)己基異氰酸酯)、環(huán)己基甲烷二 異氰酸、或上述的組合。
3.如權(quán)利要求1所述的形成多異氰酸酯基生質(zhì)材料的方法，其中該具有多個(gè)羥基的生 質(zhì)材料為木質(zhì)素、纖維素、半纖維素、或淀粉。
4.一種多異氰酸酯基生質(zhì)材料，其中異氰酸酯基是由生質(zhì)材料的羥基與二異氰酸酯反 應(yīng)形成，且該二異氰酸酯為脂肪族二異氰酸酯、芳香族二異氰酸酯、或上述的組合。
5.如權(quán)利要求4所述的多異氰酸酯基生質(zhì)材料，其中該具有多個(gè)羥基的生質(zhì)材料為木 質(zhì)素、纖維素、半纖維素、或淀粉。
6.如權(quán)利要求4所述是多異氰酸酯基生質(zhì)材料，其中該脂肪族二異氰酸酯為二異氰酸 異佛爾酮、六亞甲基二異氰酸酯、甲烯雙環(huán)己基異氰酸酯)、環(huán)己基甲烷二異氰酸、或上 述的組合。
7.如權(quán)利要求4所述的多異氰酸酯基生質(zhì)材料，是應(yīng)用于一泡棉、PU樹(shù)脂、及涂料配方。
8.如權(quán)利要求7所述的多異氰酸酯基生質(zhì)材料，其中該泡棉配方還包括表面活性劑、 發(fā)泡劑、二元醇、及水。
9.如權(quán)利要求4所述的多異氰酸酯基生質(zhì)材料，是應(yīng)用于一非發(fā)泡性材料配方。
全文摘要
本發(fā)明提供形成多異氰酸酯基生質(zhì)材料的方法，包括配制二異氰酸酯溶液；以及將具有多個(gè)羥基的生質(zhì)材料溶解后，加入二異氰酸酯溶液，使生質(zhì)材料的羥基反應(yīng)形成異氰酸酯基。本發(fā)明還提供該方法形成的多異氰酸酯基生質(zhì)材料。上述改質(zhì)可改善生質(zhì)材料的芳香基及烷基上的羥基反應(yīng)不均的問(wèn)題，上述改質(zhì)的生質(zhì)材料可應(yīng)用于泡棉、涂料及PU樹(shù)脂配方中。
文檔編號(hào)C08H7/00GK102140172SQ20101011045
公開(kāi)日2011年8月3日 申請(qǐng)日期2010年2月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月3日
發(fā)明者張凱文, 楊家瑋, 沈永清, 蔡梵正 申請(qǐng)人:財(cái)團(tuán)法人工業(yè)技術(shù)研究院