基于高活性木质素多酚制备生物质聚氨酯的方法及产品技术

本发明专利技术提供了一种基于高活性木质素多酚制备生物质聚氨酯的方法及产品，其制备方法包括：1)、将氢键供体试剂和氯化胆碱相混合，并加入第一催化剂，搅拌制备成低共熔溶剂；将植物原料置于低共熔溶剂中搅拌并溶解，加入乙醇进行充分震荡后经过滤获取滤液作为木质素溶解溶液；使用纯水对木质素溶解溶液进行洗涤、过滤，烘干获取粉状的木质素多酚；2)、将木质素多酚溶解于有机溶剂，并加入到聚乙二醇溶液中，充分搅拌制备成白料，缓慢滴加异氰酸酯和第二催化剂，搅拌获得聚氨酯预聚体；滴加扩链剂，剧烈搅拌均匀后倒入磨具制得聚氨酯；3)、将聚氨酯在高温下反应并熟化，制得高弹高强的生物质聚氨酯。由上述方法制得生物质聚氨酯的产品。由上述方法制得生物质聚氨酯的产品。由上述方法制得生物质聚氨酯的产品。

【技术实现步骤摘要】
基于高活性木质素多酚制备生物质聚氨酯的方法及产品


[0001]本专利技术涉及生物质聚氨酯制备领域，尤其涉及一种基于高活性木质素多酚制备生物质聚氨酯的方法及产品。

技术介绍

[0002]聚氨酯作为一类具有软硬链段的嵌段聚合物，具有结构性能可控的特点，被广泛应用于汽车和建筑结构部件的轻量化。但现存聚氨酯性能调控大多基于调控石化多元醇和异氰酸酯种类和比例实现，并且存在难以降解问题。同时，传统聚氨酯合成过程复杂，需要真空、脱水以及氮气保护等环境，对设备和工艺要求较高。因此，设计兼有可回收性能的高强高弹生物质聚氨酯合成工艺对于聚氨酯行业发展具有重要意义。
[0003]目前，木质素多酚作为一种富含羟基物质可应用于生物质聚氨酯合成。但工业上木质素提取大多基于酸解、高温碱溶以及酶解等方法制取，存在产物分子量大、空间位阻大以及反应活性低等缺陷，并在液体中分散性能不佳，其作为聚氨酯合成原料不够理想，导致聚氨酯聚合过程需要较为苛刻反应环境，并且聚氨酯合成力学性能不佳。
[0004]专利CN201811334960.6公开一种木质素聚氨酯制备方法，其利用酸催化，复配多元醇作为液化剂，在高压高压作用下提取木质素，并经透析提纯，所制备木质素可应用于聚氨酯制备，可通过液化木质素实现对石化多元醇部分替代；专利CN200910193436.6则公开一种木质素聚氨酯及其制备方法，其主要将秸秆生产燃料乙醇的残渣中用氢氧化钠抽提分离出的木质素用有机溶剂溶解，除去残渣后用水沉淀，分离木质素，并用环氧化物进行改性，再溶解于多元醇，最后与异氰酸酯等原料复配，得到聚氨酯材料。专利CN202010024715.6公开一种羟基富集的乙酸木质素聚氨酯胶黏剂及其制备方法，其采用有机溶剂抽提生物质原料得到精制乙酸木质素，并对齐进行去甲基化改性。
[0005]现有木质素存在反应活性不高、反应位点不多、聚氨酯胶黏剂成本较高、降解困难等问题。值得指出的是，上述木质素液化提取工艺因较高能耗导致其液化木质成本较高，而原料较低反应活性对合成工艺要求较为严格，反应过程必须通过氮气保护和真空环境方能实现反应发生。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种基于低共熔溶剂体系提取高酚羟基含量高反应活性木质素，以简化提取工艺，降低聚合条件，提升聚氨酯反应活性的基于高活性木质素多酚制备生物质聚氨酯的方法及产品。
[0007]本专利技术的目的可通过下列技术方案来实现：基于高活性木质素多酚制备生物质聚氨酯的方法，包括以下步骤：
[0008]1)、将氢键供体试剂和氯化胆碱相混合，并加入第一催化剂，在80
‑
140℃条件下搅拌0.5
‑
1h后制备成低共熔溶剂；将植物原料置于低共熔溶剂中搅拌并溶解12h，而后加入乙醇并使乙醇与低共熔溶剂的体积比为1
‑
5:1，进行充分震荡后经过滤获取滤液作为木质素
溶解溶液；使用纯水对木质素溶解溶液进行洗涤、过滤，并在60℃烘干获取粉状的木质素多酚；
[0009]2)、将木质素多酚溶解于有机溶剂，并加入到聚乙二醇溶液中，充分搅拌制备成白料，而后缓慢滴加异氰酸酯和第二催化剂，搅拌1h获得聚氨酯预聚体；随后在40
‑
70℃的条件下滴加扩链剂，剧烈搅拌均匀后倒入磨具制得聚氨酯；
[0010]3)、将聚氨酯在高温下反应5
‑
10min，并熟化1
‑
10h，制得高弹高强的生物质聚氨酯。
[0011]在上述的基于高活性木质素多酚制备生物质聚氨酯的方法中，在步骤1)中，氢键供体试剂和氯化胆碱按摩尔比为1
‑
10:1进行混合配置，其中氢键供体为草酸、柠檬酸、苹果酸、乳酸与果糖中的至少一种。氢键供体优选的是草酸和乳酸。
[0012]在上述的基于高活性木质素多酚制备生物质聚氨酯的方法中，在步骤1)中，所述第一催化剂为金属类催化剂，具体为氯化铁、氧化铁、氯化锌、氧化锌、氯化铜、氧化铜、氧化钴中的至少一种。
[0013]在上述的基于高活性木质素多酚制备生物质聚氨酯的方法中，在步骤1)中，所述植物原料为针叶木、阔叶木、竹材原料与禾草类原料中的至少一种，所述植物原料的尺寸规格为10
‑
100目的颗粒、长2～4cm宽1～2cm的木片或竹片、长2～4cm的禾草类原料；植物原料置于低共熔溶剂中的溶解温度为60
‑
140℃。
[0014]在上述的基于高活性木质素多酚制备生物质聚氨酯的方法中，在步骤1)中，低共熔溶剂为氯化胆碱/草酸体系、氯化胆碱/甘油体系、氯化胆碱/乳酸体系、氯化胆碱/柠檬酸体系、氯化胆碱/苹果酸体系、氯化胆碱/甘油/碳酸钾体系中的至少一种，低共熔溶剂优选的是氯化胆碱/草酸体系和氯化胆碱/乳酸体系。低共熔溶剂的尺寸在200目以下。
[0015]在上述的基于高活性木质素多酚制备生物质聚氨酯的方法中，在步骤2)中，木质素多酚的溶解液与聚乙二醇溶液按照摩尔比为0.1
‑
0.5:1进行混合；木质素多酚的溶解液与聚乙二醇溶液的摩尔数之和与异氰酸酯的摩尔比为0.3
‑
0.6:1；扩链剂与异氰酸酯的摩尔比为0.4—0.7:1；滴加异氰酸酯的温度为60
‑
85℃；第二催化剂与木质素溶解溶液的质量比为0.001
‑
0.005:1，w/w；聚乙二醇溶液的重均分子量为200
‑
1000；搅拌转速为100
‑
500r/min。
[0016]在上述的基于高活性木质素多酚制备生物质聚氨酯的方法中，在步骤2)中，所述有机溶剂为1,4
‑
二氧六环，二甲基亚砜，N,N
‑
二甲基甲酰胺，、二氯甲烷，丙酮中的至少一种。其中优选1,4
‑
二氧六环，二甲基亚砜和N,N
‑
二甲基甲酰胺。
[0017]在上述的基于高活性木质素多酚制备生物质聚氨酯的方法中，在步骤2)中，所述异氰酸酯包括甲苯二异氰酸酯(TDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、二环己基甲烷二异氰酸酯(HMDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、赖氨酸二异氰酸酯(LDI)中的至少一种。
[0018]在上述的基于高活性木质素多酚制备生物质聚氨酯的方法中，在步骤2)中，所述第二催化剂为二月桂酸二丁基锡、三亚乙基二胺、三乙醇胺、辛酸亚锡及有机锂类、有机铋类、有机锌类催化剂中的至少一种；所述扩链剂为1,4
‑
丁二醇、乙二胺、3,3
‘‑
二氯
‑
4,4
‑
二氨基二苯基甲烷、1,4
‑
环己二醇、氢化双酚A、二亚甲基苯基二醇、对苯二酚双
‑
β
‑
羟乙基醚、间苯二酚羟基醚、
‑
甘油烯丙基醚、缩水甘油烯丙基醚、过氧化二异丙苯、硫磺中的至少一
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于高活性木质素多酚制备生物质聚氨酯的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)、将氢键供体试剂和氯化胆碱相混合，并加入第一催化剂，在80
‑
140℃条件下搅拌0.5
‑
1h后制备成低共熔溶剂；将植物原料置于低共熔溶剂中搅拌并溶解12h，而后加入乙醇并使乙醇与低共熔溶剂的体积比为1
‑
5:1，进行充分震荡后经过滤获取滤液作为木质素溶解溶液；使用纯水对木质素溶解溶液进行洗涤、过滤，并在60℃烘干获取粉状的木质素多酚；2)、将木质素多酚溶解于有机溶剂，并加入到聚乙二醇溶液中，充分搅拌制备成白料，而后缓慢滴加异氰酸酯和第二催化剂，搅拌1h获得聚氨酯预聚体；随后在40
‑
70℃的条件下滴加扩链剂，剧烈搅拌均匀后倒入磨具制得聚氨酯；3)、将聚氨酯在高温下反应5
‑
10min，并熟化1
‑
10h，制得高弹高强的生物质聚氨酯。2.如权利要求1所述的基于高活性木质素多酚制备生物质聚氨酯的方法，其特征在于，在步骤1)中，氢键供体试剂和氯化胆碱按摩尔比为1
‑
10:1进行混合配置，其中氢键供体为草酸、柠檬酸、苹果酸、乳酸与果糖中的至少一种。3.如权利要求1所述的基于高活性木质素多酚制备生物质聚氨酯的方法，其特征在于，在步骤1)中，所述第一催化剂为金属类催化剂，具体为氯化铁、氧化铁、氯化锌、氧化锌、氯化铜、氧化铜、氧化钴中的至少一种。4.如权利要求1所述的基于高活性木质素多酚制备生物质聚氨酯的方法，其特征在于，在步骤1)中，所述植物原料为针叶木、阔叶木、竹材原料与禾草类原料中的至少一种，所述植物原料的尺寸规格为10
‑
100目的颗粒、长2～4cm宽1～2cm的木片或竹片、长2～4cm的禾草类原料；植物原料置于低共熔溶剂中的溶解温度为60
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140℃。5.如权利要求1所述的基于高活性木质素多酚制备生物质聚氨酯的方法，其特征在于，在步骤1)中，低共熔溶剂为氯化胆碱/草酸体系、氯化胆碱/甘油体系、氯化胆碱/乳酸体系、氯化胆碱/柠檬酸体系、氯化胆碱/苹果酸体系、氯化胆碱/甘油/碳酸钾体系中的至少一种，低共熔溶剂的尺寸在200目以下。6.如权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘琳，王邓峰，姚菊明，陈阳柳，
申请(专利权)人：浙江理工大学，
类型：发明
国别省市：