專利名稱：一種增強型玉米芯基聚氨酯泡沫材料的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于材料化工領(lǐng)域，涉及玉米芯液化產(chǎn)物制備生物可降解增強型聚氨酯泡沫材料。
背景技術(shù)：
隨著石化能源的日益枯竭，廢棄的高分子材料等對環(huán)境造成的嚴(yán)重污染，限制了以石化產(chǎn)品為原料的聚氨酯工業(yè)的發(fā)展。環(huán)保、可生物降解的新型聚氨酯泡沫材料越來越受到人們的重視與關(guān)注。目前，世界很多地區(qū)處理農(nóng)業(yè)廢棄物等生物質(zhì)資源的方法是焚燒， 這不僅未合理利用資源，還對環(huán)境和土壤造成了污染。而生物質(zhì)基聚氨酯泡沫材料既緩和了能源短缺的矛盾，且不會對環(huán)境造成污染，同時能充分利用廢棄的生物質(zhì)資源。目前，生物質(zhì)基聚氨酯泡沫壓縮強度等主要力學(xué)性能不是很理想，需要改進(jìn)。而增強玉米芯基聚氨酯泡沫材料是通過輔料的加入，使其物理性能得到明顯改善的生物可降解聚氨酯泡沫材料。得到的泡沫材料不僅壓縮強度得到顯著的提高，而且制造成本也有相對的大幅降低。玻璃纖維粉是將專門拉制的連續(xù)玻璃纖維原絲經(jīng)短切、研磨篩分而成，作為填充增強材料被廣泛應(yīng)用于各種熱固性樹脂和熱塑性樹脂。玻璃纖維粉作為填充材料以提高制品硬度、抗壓強度，降低制品收縮率、磨痕寬度、磨耗、生產(chǎn)成本。因此，它具有廣闊的市場前景和重要的工業(yè)應(yīng)用價值。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種制備增強型的玉米芯基聚氨酯泡沫材料的工藝方法，且能降低它的生產(chǎn)成本。一種增強型玉米芯基聚氨酯泡沫材料的制造方法，主要包括以下步驟1)按質(zhì)量份數(shù)計，將200 300份液化劑、6 13份液化催化劑加入反應(yīng)器，加熱至140 170°C，然后加入50 65份粉碎的玉米芯、攪拌反應(yīng)30 150min，反應(yīng)結(jié)束后用冷水冷卻，得到玉米芯液化產(chǎn)物；2)將玉米芯液化產(chǎn)物用MgO中和至中性，然后在100 110°C下放置10 15h，以除去水分；3)按質(zhì)量份數(shù)計，取45 55份經(jīng)步驟2、處理的液化產(chǎn)物，加入0. 46 0. 55份的催化劑和0. 45 0. 55份泡沫穩(wěn)定劑，混合均勻，然后將玻璃纖維粉加入其中，攪拌均勻； 再加入45 60份多亞甲基多苯基多異氰酸酯(PAPI)，攪拌直至出現(xiàn)乳白，倒入模具中，在室溫下靜置發(fā)泡，待發(fā)泡結(jié)束放置50 70°C下熟化6 15h，再在室溫下放置20小時以上， 充分熟化，制得增強型玉米芯基聚氨酯泡沫材料。在步驟1)之前還包括預(yù)處理玉米芯將玉米芯粉碎至20 80目，在100 110°C
下干燥至恒重。步驟(1)所述液化劑優(yōu)選聚乙二醇400和丙三醇的混合溶劑，其中，聚乙二醇400和丙三醇的重量比為O 4) 1 ；所述液化催化劑為濃鹽酸或濃硫酸，優(yōu)選質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 98%的濃硫酸。步驟2)中玉米芯液化產(chǎn)物與MgO的質(zhì)量比為300 (6 9)。步驟3)中，所述催化劑優(yōu)選為二丁基錫二月桂酸酯和三乙胺的混合溶液，其中， 按質(zhì)量份數(shù)計，含0. 23 0. 28份二丁基錫二月桂酸酯和0. 22 0. 27份三乙胺。步驟3)中，玻璃纖維粉加入后，攪拌的條件通常為在1000 llOOr/min轉(zhuǎn)速下攪拌50 8 ；加入多亞甲基多苯基多異氰酸酯后，攪拌的條件通常為以1100 1300r/ min轉(zhuǎn)速攪拌10 45s。所述玻璃纖維粉的加入量一般為液化產(chǎn)物質(zhì)量的5% 15%。步驟3)中室溫下靜置發(fā)泡時間通常為10 90s。步驟3)中，所述泡沫穩(wěn)定劑選自甲基硅油、吐溫-80、吐溫-60中的一種或多種，優(yōu)選甲基硅油。而在合成聚氨酯泡沫過程中未使用任何發(fā)泡劑，所述的玻璃纖維粉為100 200 目的磨碎玻璃纖維粉。本發(fā)明與現(xiàn)有的生物質(zhì)基聚氨酯泡沫相比具有如下有益效果1)壓縮強度等力學(xué)性能有了明顯的提高，其他性能也很優(yōu)異。2)本發(fā)明中采用的增強材料-玻璃纖維粉，價廉易得，可以降低生產(chǎn)成本。
具體實施例方式以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。實例11)按質(zhì)量份數(shù)計，將200份PEG400、50份丙三醇以及12. 5份濃度(質(zhì)量分?jǐn)?shù))為 98%的濃硫酸加入到三口燒瓶中，攪拌均勻，然后將三口燒瓶放在油浴鍋里加熱。當(dāng)瓶內(nèi)混合液體溫度達(dá)到160°C后，加入63份粉碎的玉米芯，攪拌反應(yīng)60min，將三口燒瓶取出，用冷水迅速冷卻至室溫，得到玉米芯液化產(chǎn)物。所述粉碎的玉米芯的制備方法為將玉米芯粉碎至20-80目，在105°C下干燥至恒重。2)按質(zhì)量份數(shù)計，取300份上述液化產(chǎn)物，加入8. 5份MgO將液化產(chǎn)物中和至中性，接著將液化產(chǎn)物在105°C下放置12h除去水分。3)取經(jīng)步驟2、處理后的液化產(chǎn)物于紙杯中，再將三乙胺、二丁基錫二月桂酸酯以及甲基硅油加入其中，在1100r/min轉(zhuǎn)速下攪拌75s，然后加入PAPI，在相同的轉(zhuǎn)速下攪拌， 攪拌至30s出現(xiàn)乳白現(xiàn)象，接著迅速將其倒入模具中，在室溫下靜置發(fā)泡85s，脫模，在60°C 下放置10h，再在室溫下放置M小時，充分熟化。其中，液化產(chǎn)物、三乙胺、二丁基錫二月桂酸酯、甲基硅油和PAPI的質(zhì)量比為45 0. 23 0. 23 0. 46 45。所述多亞甲基多苯基多異氰酸酯(PAPI)購自煙臺萬華聚氨酯有限公司，為深棕色液體，官能度為2. 6-2. 7，異氰酸根含量為30. 5% -32. 0%，閃點為230°C，燃點為245°C，牌號PM-200。實例2步驟1)和步驟2)與實施例1相同。3)按質(zhì)量份數(shù)計，取45份經(jīng)步驟2、處理后的液化產(chǎn)物于紙杯中，再將0. 23份三乙胺、0. 24份二丁基錫二月桂酸酯以及0. 45份甲基硅油加入其中，混合均勻。再往其中加入相對于液化產(chǎn)物質(zhì)量的5%的玻璃纖維粉(100 200目磨碎的玻璃纖維粉)，在IlOOr/ min轉(zhuǎn)速下攪拌75s。然后加入45份PAPI，在相同的轉(zhuǎn)速下攪拌，攪拌至30s時出現(xiàn)乳白現(xiàn)象，接著迅速將其倒入模具中，在室溫下靜置發(fā)泡80s，脫模，在60°C下放置10h，再在室溫下放置M小時，充分熟化。
實施例3 步驟1)和步驟2)與實施例1相同。3)按質(zhì)量份數(shù)計，取45份經(jīng)步驟幻處理后的液化產(chǎn)物于紙杯中，再將0.M份三乙胺、0. 25份二丁基錫二月桂酸酯以及0. 46份甲基硅油加入其中，混合均勻。再往其中加入相對于液化產(chǎn)物質(zhì)量的10%的玻璃纖維粉(100 200目磨碎的玻璃纖維粉)，在IlOOr/ min轉(zhuǎn)速下攪拌75s。然后加入45份PAPI，在相同的轉(zhuǎn)速下攪拌，攪拌至3 時出現(xiàn)乳白現(xiàn)象，接著迅速將其倒入模具中，在室溫下靜置發(fā)泡40s，脫模，在60°C下放置10h，再在室溫下放置M小時，充分熟化。實施例4步驟1)和步驟2)與實施例1相同。3)按質(zhì)量份數(shù)計，取45份經(jīng)步驟2、處理后的液化產(chǎn)物于紙杯中，再將0. 23份三乙胺、0. 23份二丁基錫二月桂酸酯以及0. 46份甲基硅油加入其中，混合均勻。再分別往其中加入相對于液化產(chǎn)物質(zhì)量的15%的玻璃纖維粉(100 200目磨碎的玻璃纖維粉)，在 1100r/min轉(zhuǎn)速下攪拌75s。然后加入45份PAPI，在相同的轉(zhuǎn)速下攪拌15s時出現(xiàn)乳白現(xiàn)象，接著迅速將其倒入模具中，在室溫下靜置發(fā)泡10s，脫模，在60°C下放置10h，再在室溫下放置M小時，充分熟化。實施例5將PEG400、丙三醇以及濃度(質(zhì)量分?jǐn)?shù))為98%的濃硫酸加入到三口燒瓶中，攪拌均勻，然后將三口燒瓶放在油浴鍋里加熱。當(dāng)瓶內(nèi)混合液體溫度達(dá)到160°C后，加入粉碎的玉米芯，攪拌反應(yīng)130min，將三口燒瓶取出，用冷水迅速冷卻至室溫，得到玉米芯液化產(chǎn)物。其中，PEG400、丙三醇、濃硫酸和粉碎的玉米芯的質(zhì)量比為140 70 6 50。所述粉碎玉米芯的制備方法為將玉米芯粉碎至20-80目，在105°C下干燥至恒重。2)取上述液化產(chǎn)物，加入MgO將液化產(chǎn)物中和至中性，接著將液化產(chǎn)物在105°C下放置15h除去水分，其中，液化產(chǎn)物和MgO的質(zhì)量比為300 6。3)按質(zhì)量份數(shù)計，取55份經(jīng)步驟2、處理后的液化產(chǎn)物于紙杯中，再將0. 27份三乙胺、0. 28份二丁基錫二月桂酸酯以及0. 52份甲基硅油加入其中，混合均勻。再分別往其中加入相對于液化產(chǎn)物質(zhì)量的10%的玻璃纖維粉(100 200目磨碎的玻璃纖維粉)，在 1100r/min轉(zhuǎn)速下攪拌60s。然后加入55份PAPI，在相同的轉(zhuǎn)速下攪拌，攪拌至30s出現(xiàn)乳白現(xiàn)象，迅速將其倒入模具中，在室溫下靜置發(fā)泡30s，脫模，在60°C下放置10h，再在室溫下放置M小時，充分熟化，制得增強型玉米芯基聚氨酯泡沫材料。實施例1 4所得泡沫材料的物理性能如表1所示表1增強型玉米芯基聚氨酯泡沫材料的物理性能
權(quán)利要求
1.一種增強型玉米芯基聚氨酯泡沫材料的制造方法，其特征在于以玉米芯為原料， 包括以下步驟1)按質(zhì)量份數(shù)計，將200 300份液化劑和6 13份液化催化劑加入反應(yīng)器，加熱至 140 170°C，然后加入50 65份粉碎的玉米芯、攪拌反應(yīng)30 150min，反應(yīng)結(jié)束后用冷水冷卻，得到玉米芯液化產(chǎn)物；2)將玉米芯液化產(chǎn)物用MgO中和至中性，然后在100 110°C下放置10 15h；3)按質(zhì)量份數(shù)計，取45 55份經(jīng)步驟幻處理的液化產(chǎn)物，加入0.46 0. 55份的催化劑和0. 45 0. 55份泡沫穩(wěn)定劑，混合均勻，然后將玻璃纖維粉加入其中，攪拌均勻；再加入45 60份多亞甲基多苯基多異氰酸酯，攪拌直至出現(xiàn)乳白，倒入模具中，在室溫下靜置發(fā)泡，然后放置50 70°C下熟化6 15h，再在室溫下放置20小時以上，制得增強型玉米芯基聚氨酯泡沫材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟1)之前還包括預(yù)處理玉米芯將玉米芯粉碎至20 80目，在100 110°C下干燥至恒重。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟1)中，所述液化劑由聚乙二醇400和丙三醇按重量比為O 4) 1的比例配制而成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟1)中，所述的液化催化劑是質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98%的濃硫酸。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟幻中，按質(zhì)量份數(shù)計，所述的催化劑是0. 23 0. 28份二丁基錫二月桂酸酯和0. 22 0. 27份三乙胺的混合溶液。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟3)中，所述的泡沫穩(wěn)定劑為甲基硅油。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟幻中所述玻璃纖維粉的加入量為液化產(chǎn)物質(zhì)量的5% 15%。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述玻璃纖維粉為100 200目的磨碎玻璃纖維粉。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟2)中玉米芯液化產(chǎn)物與MgO的質(zhì)量比為300 (6 9)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟幻中，玻璃纖維粉加入后，攪拌的條件為在1000 llOOr/min轉(zhuǎn)速下攪拌50 8 ；加入多亞甲基多苯基多異氰酸酯后， 攪拌的條件為以1100 1300r/min轉(zhuǎn)速攪拌10 45s。
全文摘要
本發(fā)明公開了屬于材料化工領(lǐng)域的一種增強型玉米芯基聚氨酯泡沫材料的制造方法。將聚乙二醇400和丙三醇的混合試劑，在濃硫酸的催化作用下液化粉碎后的玉米芯，再加入適量的MgO對液化產(chǎn)物進(jìn)行中和。將處理后的液化產(chǎn)物與催化劑、泡沫穩(wěn)定劑混合，再將一定量的玻璃纖維粉加入其中充分?jǐn)嚢枋蛊浠旌暇鶆?。再將多亞甲基多苯基多異氰酸?PAPI)倒入其中，快速攪拌均勻至乳白色泛起，隨后立即將組合料倒入模具中自然發(fā)泡，獲得增強型玉米芯基聚氨酯泡沫材料。本增強型生物質(zhì)基泡沫在保持原有物理性能不變的前提下，壓縮強度等力學(xué)性能指標(biāo)得以顯著提高。
文檔編號C08K7/14GK102504164SQ20111037435
公開日2012年6月20日 申請日期2011年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月22日
發(fā)明者周宇光, 李棟, 李萌, 楊柳, 汪立君 申請人:中國農(nóng)業(yè)大學(xué)