[发明专利]生物基聚氨酯微孔弹性体及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种生物基聚氨酯微孔弹性体及其制备方法和应用。

背景技术

聚氨酯全名聚氨基甲酸酯，是主链上含有重复氨基甲酸酯基团的大分子化合物的统称，是由二元或多元有机异氰酸酯与多元醇化合物相互作用而得到的高分子化合物。聚氨酯按其物理性能和用途，通常可分为硬质聚氨酯泡沫塑料、软质聚氨酯泡沫塑料、聚氨酯弹性体和聚氨酯涂料等。聚氨酯因其卓越的性能被广泛应用于建筑、汽车、轻工、纺织、石化等众多领域，是一种新兴的有机高分子材料，被誉为“第五大塑料”。

与普通鞋底相比，运用聚氨酯微孔弹性体生产的鞋底具有质量轻、弹性好、强度高、耐油、耐磨、穿着舒适等特点，受到越来越多消费者的青睐。目前，生产聚氨酯微孔弹性体的原料主要来源于石油衍生物，对石油的依赖性强。随着世界石油资源的日渐枯竭，石油价格的不断上涨以及白色污染问题的日益严重和人们环保意识的逐渐增强，聚氨酯工业的发展受到严重困扰。开发利用可再生资源代替不可再生的石油资源，降低对石油产品的依赖性，成为全世界聚氨酯行业关注的焦点。

生物基主要包括植物油基和植物纤维基，来源丰富，可再生，成本较低，有望为今后的工业生产提供充足的原料。植物油的主要分子组成为三酰基甘油酯和少量游离脂肪酸及部分甘油酯、0.1％～0.5％的磷酸、生育酚和维生素E。植物油分子中含有大量的碳碳双键，通过醇解、环氧化和开环等工艺可制得生物基多元醇，进而与异氰酸酯反应制备聚氨酯材料。植物纤维原料的主要成分是纤维素、半纤维素和木质素，各种组分分子上均含有大量的羟基。通过对植物纤维原料的适当降解处理，破坏其空间网状结构，使活性羟基暴露，可制成聚酯或聚醚多元醇替代传统的石油基原料，进而生产聚氨酯产品。

Z·李森科等在申请号为200480011115.5的中国专利申请中公布了用植物油制备植物油基多元醇进而制备聚氨酯的方法，将植物油基(含有羟甲基)单体与多元醇、多胺或氨基醇在真空下反应可制备植物油基多元醇。邓健能在申请号为200810132276.X的中国专利申请中公布了用大豆油经环氧化、开环、醇解和酯化反应生成大豆油基多元醇，进而制备硬质聚氨酯泡沫塑料的方法。苏志国等人在申请号为200810117034.3的中国专利申请中公布了在脂肪酶催化作用下用双氧水将植物油氧化为环氧植物油，再与乳酸反应，生成生物基多元醇，之后与二异氰酸酯类化合物混合，升温固化生成聚氨酯的方法。何明等在申请号为201010286127.6的中国专利申请中公布了以环氧植物油制备聚氨酯硬质泡沫塑料的方法，制得的聚氨酯硬质泡沫塑料的垂直压缩强度均优于纯4110基硬泡。崔长伟等在申请号为201010522319.2的中国专利申请中公布了高分子量植物基多元醇的制备方法，制得的植物油基多元醇的羟值为30～100mgKOH/g，数均分子量为1000～6000，此类多元醇与异氰酸酯反应可制备软质聚氨酯泡沫塑料。

陈秋玲等在申请号为200810058427.1的中国专利申请中公布了以麦秆为原料经液化处理得到液化多元醇，再与二异氰酸酯聚合形成降解聚氨酯泡沫材料的方法。所制得的材料压缩强度、保湿性能较好，生产过程无污染，产品废弃后可生物降解，不损害环境。陈秋玲等又在《高分子通报》2009年第11期37～43页发表的论文中公布了以小麦秸秆为原料，以聚乙二醇为液化剂制备聚氨酯多元醇，并用液化产物与二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)反应制备聚氨酯泡沫材料，得到的泡沫材料密度为38kg/m³，抗压强度为118kPa。谌凡更等分别在申请号为200810198719.5，200910042273.1和201010232937.3的中国专利申请中公布了一种植物纤维基多元醇及其制备方法和应用，所述的植物纤维指甘蔗渣、玉米棒、玉米秸秆、芦苇、麦草以及稻草等非木材纤维，制得的植物纤维基多元醇黏度为1000～5000mPa·S，羟值在260～500mg KOH/g之间。郑水蓉等在《工程塑料运用》2010年第38卷第2期47～50页发表的论文中公布了用玉米秸秆碎粉填充聚氨酯泡沫隔热塑料的方法，降低了聚氨酯泡沫隔热塑料的成本。马立国等在《聚氨酯工业》2011年第26卷第3期44～46页公布了由玉米基多元醇副产物树脂制备改性聚氨酯泡沫塑料的工艺，当玉米基副产物树脂加入量在5份左右时，制备的聚氨酯泡沫塑料可以满足保温材料的相关要求，同时大幅度降低了聚氨酯泡沫塑料的生产成本。