專利名稱：以樹皮為原料的聚氨酯高彈性材料及其制備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，是一種以樹皮為原料的生物降解型聚氨酯高彈性材料及其制備現(xiàn)今車用坐墊聚氨酯泡沫通常分為兩種聚醚型和聚酯型。聚醚型采用環(huán)氧丙烷或環(huán)氧乙烷為主鏈的聚醚鏈為主要原料與異氰酸酯反應(yīng)，形成以聚醚鏈為主體，通過氨酯鍵交聯(lián)的低交聯(lián)度彈性泡沫體。但由于長鏈中存在著過多的醚鍵，使泡沫的質(zhì)地偏軟，壓縮強(qiáng)度和回彈性能都不佳。為了改善這些缺點，人們在聚醚的起始劑上下了許多工夫，例如用甲苯二胺，雙酚A等含有苯環(huán)或有較多共軛鍵的π體系作為起始劑來提高泡沫壓縮強(qiáng)度，但由于起始劑在泡沫材料中的含量百分比不足10％，所以對聚氨酯的壓縮性能改善效果至微，近年來人們一直在尋求新的擴(kuò)連劑。聚酯型的聚氨酯材料直接利用多元醇與多元酸形成的聚酯鏈為長鏈，因而引入較多的雙鍵，使材料整體的壓縮強(qiáng)度大大提高，但是材料的回彈性又因為缺少醚鍵而下降，另外，聚酯型材料的密度較大，所以生產(chǎn)成本高，產(chǎn)品價格昂貴，只適合于特殊領(lǐng)域的使用。而且，這種聚氨酯泡沫廢棄后，不能生物降解，回收處理，焚燒會產(chǎn)生氰化物氣體，造成空氣污染；掩埋又難以分解，使土質(zhì)劣化。因此，其廢棄物對環(huán)境造成嚴(yán)重污染。
針對上述問題，人們正致力于開發(fā)新一代聚氨酯泡沫材料，并希望達(dá)到以下要求1.具有性能范圍的拓寬性較高的壓縮強(qiáng)度，壓縮比和優(yōu)良的回彈率以滿足不同用途的要求。
2.具有市場競爭力原料選擇上的經(jīng)濟(jì)性和盡可能小的密度以降低生產(chǎn)成本。
3.符合可持續(xù)發(fā)展要求生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)過程以及產(chǎn)品廢棄后對環(huán)境不造成危害，可生物降解，即屬綠色材料。
本發(fā)明的目的在于提供一種壓縮強(qiáng)度高，生產(chǎn)成本低且可生物降解，避免環(huán)境污染的聚氨酯高彈性材料及其制備工藝。
通常的聚氨酯一般由多元醇與二異氰酸酯合成。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，我國廣泛種植的黑荊樹樹皮含有豐富的單寧，含量為50％，而以單寧為原料合成的聚氨酯(稱單寧聚氨酯)具有較好的降解性能。本發(fā)明直接以黑荊樹樹皮為原料與二異氰酸酯合成聚氨酯，我們稱為樹皮聚氨酯材料。經(jīng)分析檢測，這種聚氨酯材料可以獲得較高的壓縮強(qiáng)度，成本又低廉。由于樹皮中含有纖維素和木纖維素，比純粹的單寧聚氨酯材料顯示出更好的微生物分解性。通過紅外光譜分析得知，在樹皮聚氨酯彈性材料中，樹皮成分優(yōu)于其他成分被微生物分解。換言之，樹皮成分不但在聚氨酯中作為交聯(lián)點提高了聚氨酯的強(qiáng)度，而且作為微生物的分解對象，使聚氨酯更易于降解。
本發(fā)明提出的樹皮聚氨酯材料的制備工藝如下將黑荊樹皮搗碎，在一個單位重量(例如1000克)聚酯或工業(yè)純聚醚環(huán)氧丙烷中加入10-30％重量百分比的樹皮混合物，在反應(yīng)釜中攪拌均勻并溶解后，在10-25｀C條件下讓其膨化，然后依次加入聚酯或聚醚量為0.02-0.06％的胺類，0.1-0.4％的有機(jī)金屬錫類催化劑，0.1-0.4％的工業(yè)純硅油和0.4-0.8％作為發(fā)泡劑的水，攪拌均勻，然后加入聚酯或聚醚量為40-50％的工業(yè)純二異氰酸酯(TDI)進(jìn)行反應(yīng)，至有氣泡產(chǎn)生時倒入經(jīng)過預(yù)熱的模具內(nèi)，放入烘箱，在50-80｀C條件下固化10-15分鐘，即得所需樹皮聚氨酯高彈性材料。
用上述樹皮聚氨酯材料制作車用坐墊，經(jīng)對比測定，回彈率和壓縮強(qiáng)度都獲得滿意效果。測試按GB標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，選取本發(fā)明三種不同配比的材料與中國南京IVEC0汽車公司的汽車坐墊，德國BENZ汽車公司的汽車坐墊和中國易初摩托車公司的摩托車坐墊做比較，其性能指標(biāo)列表如下幾種車用坐墊主要性能指標(biāo)比較
從上表中可以看出本發(fā)明提出的樹皮聚氨酯材料的的性能指標(biāo)良好，是比較理想的車用坐墊材料。其生產(chǎn)成本上與其它聚氨酯材料比較，由于使用了樹皮，樹皮的采集運(yùn)輸成本費(fèi)較低，比用多元醇合成聚氨酯材料的成本降低15-20％。更重要的是，這種材料具有良好的微生物分解性，避免了廢棄物對環(huán)境的污染，有利于推向產(chǎn)業(yè)化。
實施例1合成條件聚醚環(huán)氧丙烷采用N33050g，TDI20g，二乙醇胺0.25g，錫催化劑0.16g，水0.2m1(含7.5％胺催化劑)，硅油1g，BK15g，性能指標(biāo)回彈率52％密 度51kg/m3壓縮強(qiáng)度6.4Kpa(25％)，8.6Kpa(45％)，31.4Kpa(65％)實施例2合成條件聚醚環(huán)氧丙烷采用N33050g，TDI20g，二乙醇胺0.25g，錫催化劑0.16g，水0.2m1(含7.5％胺催化劑)，硅油1g，BK10g，CU15g性能指標(biāo)回彈率45％密 度51Kg/m3壓縮強(qiáng)度4.4Kpa(25％)，7.0Kpa(45％)，27.8Kpa(65％)實施例3合成條件聚醚環(huán)氧丙烷采用N33050g，TDI20g，二乙醇胺0.25g，錫催化劑0.16g，水0.2m1(含7.5％胺催化劑)，硅油1g，BK5g，CU20g性能指標(biāo)回彈率44％密 度50Kg/m3壓縮強(qiáng)度2.8Kpa(25％)，4.6Kpa(45％)，18.2Kpa(65％)
權(quán)利要求
1.一種聚氨酯高彈性材料，其特征在于以黑荊樹皮為原料與二異氰酸酯聚合而成。
2.一種聚氨酯高彈性材料的制備工藝，以黑荊樹皮為原料將其搗碎，其特征在于在一個重量單位的工業(yè)純聚醚環(huán)氧丙烷中加入10-30％重量百分比的樹皮混合物，在反應(yīng)釜中攪拌溶解，在10-25｀C條件下讓其膨化，然后依次加入聚酯或聚醚量為0.02-0.06％的胺類，0.1-0.4％的有機(jī)金屬錫類催化劑，0.1-0.4％的工業(yè)純硅油和0.4-0.8％作為發(fā)泡劑的水，攪拌均勻，然后加入聚酯量為40-50％的工業(yè)純二異氰酸酯(TDI)進(jìn)行反應(yīng)，至有氣泡產(chǎn)生時倒入經(jīng)過預(yù)熱的模具內(nèi)，放入烘箱，在50-80｀C條件下固化10-15分鐘。
全文摘要
本發(fā)明屬高分子材料技術(shù)領(lǐng)域,是一種以黑荊樹皮為原料的聚氨酯材料。該材料制備工藝簡單,生產(chǎn)過程無污染。產(chǎn)品廢棄后可生物降解,對環(huán)境不造成損害。材料的壓縮強(qiáng)度,回彈性能較好,可廣泛用作汽車、摩托車等使用的坐墊材料。與通常的聚氨酯相比,生產(chǎn)成本可降低20%左右,具有廣闊的應(yīng)用前景,并有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會環(huán)境效益。
文檔編號C08L97/02GK1191875SQ98110709
公開日1998年9月2日 申請日期1998年3月10日 優(yōu)先權(quán)日1998年3月10日
發(fā)明者戈進(jìn)杰 申請人:復(fù)旦大學(xué)