[发明专利]一种发酵废渣基聚氨酯海绵及其制备方法

说明书

本发明公开了一种发酵废渣基聚氨酯海绵，其包含聚氨基甲酸酯。所述发酵废渣基聚氨酯海绵是以发酵废渣为主要原料，并添加异氰酸酯、扩链剂、催化剂、有机硅油泡沫稳定剂和发泡剂制备而成；本发明不仅多元醇成本大大下降，所合成的聚氨酯泡沫材料可生物降解，并且解决部分发酵废渣的处理难题。

技术领域

本发明属于聚氨酯海绵制备及发酵废渣资源化利用技术领域，涉及一种发酵废渣基聚氨酯海绵及其制备方法。

背景技术

聚氨酯(PU)是通过二异氰酸酯和聚酯/醚二醇之间反应生产的一类特殊聚合材料，由于其在硬度、延伸率、强度和模量方面的优异性能，已广泛应用于生物医学应用、建筑和建筑应用、汽车、纺织和其他一些行业。多元醇是合成聚氨酯泡沫材料两大主要原料之一，根据不同的材料要求配比不同，但用量基本都占一半以上。目前用于合成聚氨酯材料的多元醇都是由化石能源原料生产，而化石能源为不可再生资源，为了聚氨酯行业的可持续性发展，减少化石资源的消耗，需尽快开发出新型的生物基原料用于聚氨酯的生产。

生物基聚氨酯泡沫的研究方向主要是利用生物基多元醇来部分或者是完全替代石油基多元醇。在聚氨酯泡沫材料领域，对生物质的利用研究主要集中在木质纤维素、植物油脂、淀粉等农林业废弃物。主要的利用方式有两种：(1)将生物质粉碎成粉末，用作聚氨酯泡沫材填料；(2)将生物质液化成分子链段上带有多个羟基的生物基多元醇，用作后续聚氨酯泡沫材料生产的多元醇原料。但是这两种方式多元醇替代量较低，液化等方法复杂。

因此，目前亟需研究开发一种成本低廉、多元醇替代量高、操作方法简单的生物基原料用于聚氨酯海绵生产。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中的不足，提供一种发酵废渣基聚氨酯海绵，发酵废渣基聚氨酯海绵是以发酵废渣为主要原料制得，其成本较低，性能较好。

本发明还提供了一种上述发酵废渣基聚氨酯海绵的制备方法，该方法以发酵废渣为主要原料合成发酵废渣基的聚氨酯海绵，不仅多元醇成本大大下降，所合成的聚氨酯泡沫材料可生物降解，并且解决部分发酵废渣的处理难题。

为此，本发明第一方面提供了一种发酵废渣基聚氨酯海绵，其包含聚氨基甲酸酯。

具体地，所述发酵废渣基聚氨酯海绵是以发酵废渣为主要原料，并添加异氰酸酯、扩链剂、催化剂、有机硅油泡沫稳定剂和发泡剂制备而成。

试验结果表明，所述发酵废渣基聚氨酯海绵的拉伸强度为0.09-0.53MPa，断裂伸长率为37.5％-99.4％，密度为0.1062-0.1277g/cm³，孔隙率为95.25％-96.46％，吸水倍数为679.8％-847.3％。

本发明第二方面提供了一种本发明第一方面所述的发酵废渣基的聚氨酯海绵的制备方法，其包括：将组分a与组分b搅拌混合后发生聚合反应形成发酵废渣基聚氨酯海绵步骤；

其中，所述组分a为含有能与异氰酸酯反应的基团的混合物，其包括发酵废渣、扩链剂、泡沫稳定剂、催化剂和发泡剂；组分b为异氰酸酯。

本发明中，所述发酵废渣是通过对淀粉和/或木质纤维素进行微生物发酵并提取有用产物后剩余的废渣；优选地，所述发酵废渣包括柠檬酸渣、头孢菌渣和酒糟废渣中的一种或几种，进一步优选地，所述发酵废渣为柠檬酸渣和/或酒糟。

在本发明的一些实施例中，组分a与组分b的重量比为1～3，优选为1.2～2.5，进一步优选为1.5～2.0。

在本发明的另一些优选的实施例中，所述组分a以其总重量计包括：

组分a1，发酵废渣40wt％-65wt％；

组分a2，扩链剂25wt％-50wt％；

组分a3，泡沫稳定剂2wt％-10wt％；