一種利用油茶蒲制備親水易降解聚氨酯泡沫的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種利用油茶蒲制備親水易降解聚氨酯泡沫的方法，將油茶蒲轉(zhuǎn)化成液態(tài)而形成油茶蒲液化產(chǎn)物，將上述油茶蒲液化產(chǎn)物、十二烷基硫酸酯乙醇胺鹽系列表面活性劑、TEDA-L33催化劑、S-25催化劑、水加入容器中攪拌均勻，再加入TDI，高速攪拌后倒入模具中，在室溫下靜置發(fā)泡，待反應完畢后在室溫下靜置、熟化，脫模得到親水性易降解聚氨酯泡沫。本發(fā)明充分利用了茶油加工剩余物油茶蒲，能夠制備親水易降解的聚氨酯泡沫，從而為蔬菜、花卉、苗木等提供一種新型的親水、保水、易降解的環(huán)境友好型無土栽培基質(zhì)。
【專利說明】一種利用油茶蒲制備親水易降解聚氨酯泡沬的方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種利用油茶蒲制備親水易降解聚氨酯泡沫的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]無土栽培是在植物礦質(zhì)營養(yǎng)學研究的基礎上發(fā)展起來的一門新興科學技術(shù)。它不用天然土壤，完全用化學營養(yǎng)液栽培植物，具有省地、省水、省費、受環(huán)境影響小、作物生長快、高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、病蟲害少等諸多優(yōu)點，是未來農(nóng)林業(yè)、花卉等產(chǎn)業(yè)的理想模式。無土栽培運用最廣泛的是基質(zhì)栽培，基質(zhì)是能為作物提供穩(wěn)定的水、氣、肥結(jié)構(gòu)的生長介質(zhì)，使來自營養(yǎng)液的養(yǎng)分、水分得以中轉(zhuǎn)，植物根系從中選擇吸收。目前常用的基質(zhì)材料主要有:巖棉、蛭石、砂子、煤渣、礦棉等無機材料及經(jīng)過處理的鋸末、稻殼等有機基材。親水、易降解聚氨酯泡沫是在傳統(tǒng)的聚氨 酯泡沫中，引入親水基團和易降解的木質(zhì)纖維成分，提高泡沫的吸水、保水和易降解功能。在油茶蒲液化、液化物發(fā)泡過程中，通過調(diào)整液化參數(shù)、發(fā)泡配方等來控制泡沫吸水量，控制泡沫中的固、氣、水的比例，以滿足不同作物根系生長的要求。
[0003]聚氨酯泡沫的主要原料之一聚醚或聚酯多元醇來源于價格日益上漲的石油，隨著石油資源日益枯竭，嚴重影響了聚氨酯泡沫的健康發(fā)展。面對能源和原料的緊張局面，以及“白色污染”日益嚴重的現(xiàn)狀，人們開始研究可再生生物質(zhì)資源的有效利用問題。
[0004]油茶是我國重要的經(jīng)濟林樹種，油茶蒲作為茶油加工的重要副產(chǎn)物，其主要化學成分為纖維素、半纖維素和木質(zhì)素。油茶蒲年產(chǎn)量1000多萬噸，這種豐富的可再生資源大多作為燃料被燒掉或廢棄，不僅造成極大的資源浪費而且污染環(huán)境。油茶蒲以固態(tài)形式存在，化學活性不高，因而難以直接利用。但油茶蒲在有機溶劑及催化劑的作用下，通過液化，可以將固態(tài)油茶蒲轉(zhuǎn)化為液態(tài)，替代石油基聚醚或聚酯多元醇制備易降解親水性聚氨酯泡沫。并根據(jù)不同作物要求進行調(diào)整并制成各種形狀，廣泛應用于蔬菜、園藝栽培、盆景、花卉、家庭種植、屋頂花園種植等無土育苗的基材。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提高油茶蒲的液化效率，降低液化成本，制備出親水易降解的聚氨酯泡沫，從而為蔬菜、花卉、苗木等提供一種新型的親水、保水、易降解的環(huán)境友好型無土栽培基質(zhì)。
[0006]為達到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
(I)一種利用油茶蒲制備親水易降解聚氨酯泡沫的方法，將油茶蒲轉(zhuǎn)化成液態(tài)而形成油茶蒲液化產(chǎn)物，將上述油茶蒲液化產(chǎn)物、十二烷基硫酸酯乙醇胺鹽系列表面活性劑、TEDA-L33催化劑、S-25催化劑、水加入容器中攪拌均勻，再加入TDI，高速攪拌后倒入模具中，在室溫下靜置發(fā)泡，待反應完畢后在室溫下靜置、熟化，脫模得到親水性易降解聚氨酯泡沫。
[0007](2)如上述(I)所述的方法，其中，所述油茶蒲液化產(chǎn)物是通過以下步驟得到，將聚乙二醇、乙二醇和丙三醇的混合液化劑、98%硫酸和油茶蒲加入三頸瓶中，置于液化反應釜中，在150-170°C下反應90-120min，反應結(jié)束后，加入堿性氧化物中和液化產(chǎn)物至pH7-8。
[0008](3)如上述(1)或(2)所述的方法，其中，以100質(zhì)量份的油茶蒲液化產(chǎn)物為基準，十二烷基硫酸酯乙醇胺鹽系列表面活性劑、TEDA-L33催化劑、S-25催化劑、水、TDI分別為2-8質(zhì)量份、1-3質(zhì)量份、1-3質(zhì)量份、3-5質(zhì)量份、20-40質(zhì)量份。
[0009](4)如上述(2)所述的方法，其中，以100質(zhì)量份的聚乙二醇、乙二醇和丙三醇的混合液化劑為基準，硫酸和油茶蒲分別為2-5質(zhì)量份和16-34質(zhì)量份。
[0010](5)如上述(2)所述的方法，其中，所述液化劑為聚乙二醇、乙二醇和丙三醇的混合物，聚乙二醇、乙二醇和丙三醇的質(zhì)量比為50:20:30-80:10:10。
[0011](6)如上述(2)、(4)、(5)任一項所述的方法，其中，聚乙二醇是選自聚乙二醇200、聚乙二醇400、聚乙二醇600的任意一種。
[0012](7)如上述(1)、(2)、(4)、(5)任一項所述的方法，其中，所述油茶蒲為茶油加工廠廢棄的、粉碎至40-80目的粉末。
[0013](8)如上述(2)所述的方法，上述堿性氧化物為氧化鈣或氧化鎂。
[0014](9)如上述(1)所述的方法，其中，所述十二烷基硫酸酯乙醇胺鹽系列表面活性劑
是選自十二烷基硫酸酯三乙醇胺鹽、十二烷基硫酸銨、十二烷基硫酸酯單乙醇胺鹽、十二烷基硫酸酯異丙醇胺鹽的任意一種。
[0015](10)如上述(1)所述的方法，其中，所述S-25催化劑為25%三乙烯二胺和75%1，4- 丁二醇的混合物。
[0016]此外，將上述油茶蒲液化產(chǎn)物、十二烷基硫酸酯乙醇胺鹽系列表面活性劑、TEDA-L33催化劑、S-25催化劑、水加入容器中攪拌均勻，再加入TDI高速攪拌，高速攪拌的時間為10-15s。
[0017]此外，待反應完畢后在室溫下靜置、熟化24_72h。
[0018]上述TEDA-L33為日本東曹公司的牌號，是由33%的三亞乙基二胺與67% —縮二丙二醇配制成的TEDA溶液。
[0019]本發(fā)明采用上述技術(shù)方案制備的聚氨酯硬泡，具有下述優(yōu)點:
1、隨著茶油產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，油茶蒲的產(chǎn)量激增。通過液化將油茶蒲廢棄物轉(zhuǎn)化為生物基多元醇來替代石化產(chǎn)品聚醚多元醇制備親水易降解聚氨酯泡沫，一方面減輕了對石化原料的依賴，緩解能源和環(huán)境危機，同時又使油茶蒲變廢為寶。
[0020]2、本發(fā)明利用油茶蒲液化產(chǎn)物制備的親水易降解聚氨酯泡沫與普通的聚氨酯泡沫相比，具有較好的親水性、保水性和生物降解性，是環(huán)保型材料?？蓮V泛應用于無土栽培的基材，如用此作為插花花泥保存菊花，28天后才開始凋謝。
[0021]實施方式
一、本發(fā)明所述聚氨酯泡沫的親水性測試方法
將聚氨酯泡沫放在溫度為100°c的恒溫烘箱中烘至恒重，用精度為Ig的臺秤準確稱量每塊聚氨酯泡沫的重量，然后放入水桶中吸足水分，將過多的水分浙掉，在臺秤上稱量聚氨酯泡沫的重量，并計算吸水量。將吸足水的聚氨酯泡沫平放在鋪有塑料薄膜的實驗臺上，每天早上8點，晚上20點分別稱量一次聚氨酯泡沫的重量，準確記錄。
[0022]二、本發(fā)明所述聚氨酯泡沫的生物降解性測定方法
將聚氨酯泡沫體在室溫下放置相同時間，切成邊長約2cm的立方體樣品。取三個相同的底部有小孔的80cmX50cmX50cm的容器,將普通園藝土去除板結(jié)土塊,植物殘片等雜質(zhì)后裝入容器。泡沫體樣品稱重后按一定間隔，分別埋于容器中土壤下約IOcm處，每天澆水保持土壤潮濕，放置于常溫常濕條件下(溫度20-35°C，濕度27-75%)。每隔30天取出一組樣品，干燥后刷去表面附著的泥土，再次稱重，計算重量損失率。
[0023]下面通過實施例對本發(fā)明做進一步說明，但本發(fā)明的保護范圍不限于以下實施例。
[0024]實施例1
將50質(zhì)量份聚乙二醇200、20質(zhì)量份乙二醇、30質(zhì)量份丙三醇，3質(zhì)量份98%硫酸，25質(zhì)量份油茶蒲粉加入三頸瓶中，置于帶有冷凝、攪拌、測溫儀的液化反應釜中，170°C反應120min，加入氧化鎂中和至pH值7-8，得到油茶蒲液化產(chǎn)物。將100質(zhì)量份油茶蒲液化產(chǎn)物，2質(zhì)量份十二烷基硫酸酯三乙醇胺，I質(zhì)量份TEDA-L33，3質(zhì)量份S-25，3質(zhì)量份水，20質(zhì)量份TDI加入容器中高速攪拌15s，倒入模具中，室溫下靜置發(fā)泡，反應完畢后室溫下熟化24h，脫模得到易降解親水性聚氨酯泡沫。該聚氨酯泡沫4d保水率達93%以上，自然土埋試驗2個月后降解率為15.3%。
[0025]實施例2
將60質(zhì)量份聚乙二醇400、10質(zhì)量份乙二醇、30質(zhì)量份丙三醇，2質(zhì)量份98%硫酸，17質(zhì)量份油茶蒲粉加入三頸瓶中，置于帶有冷凝、攪拌、測溫儀的液化反應釜中，165°C反應llOmin，加入氧化鈣中和至pH值7-8，得到油茶蒲液化產(chǎn)物。將100質(zhì)量份油茶蒲液化產(chǎn)物，3質(zhì)量份十二烷基硫酸酯三乙醇胺鹽，1.5質(zhì)量份TEDA-L33，1.8質(zhì)量份S_25，4質(zhì)量份水，25質(zhì)量份TDI加入容器中高速攪拌10s，倒入模具中，室溫下靜置發(fā)泡，反應完畢后室溫下熟化36h，脫模得到易降解親水性聚氨酯泡沫。該聚氨酯泡沫4d保水率達87%以上，自然土埋試驗2個月后降解率為10.1%。
[0026]實施例3
將70質(zhì)量份聚乙二醇600、10質(zhì)量份乙二醇、20質(zhì)量份丙三醇，4質(zhì)量份98%硫酸，20質(zhì)量份油茶蒲粉加入三頸瓶中，置于帶有冷凝、攪拌、測溫儀的液化反應釜中，160°C反應lOOmin，加入氧化鈉中和至pH值7-8，得到油茶蒲液化產(chǎn)物。將100質(zhì)量份油茶蒲液化產(chǎn)物，4質(zhì)量份十二烷基硫酸銨，2質(zhì)量份TEDA-L33，2.5質(zhì)量份S-25，5質(zhì)量份水，30質(zhì)量份TDI加入容器中高速攪拌11s，倒入模具中，室溫下靜置發(fā)泡，反應完畢后室溫下熟化72h，脫模得到易降解親水性聚氨酯泡沫。該聚氨酯泡沫4d保水率達88%以上，自然土埋試驗2個月后降解率為Π.2%。
[0027]實施例4
將80質(zhì)量份聚乙二醇200、10質(zhì)量份乙二醇、10質(zhì)量份丙三醇，5質(zhì)量份98%硫酸，28質(zhì)量份油茶蒲粉加入三頸瓶中，置于帶有冷凝、攪拌、測溫儀的液化反應釜中，155°C反應90min，加入氧化鎂中和至pH值7-8，得到油茶蒲液化產(chǎn)物。將100質(zhì)量份油茶蒲液化產(chǎn)物，5質(zhì)量份十二烷基硫酸酯單乙醇胺鹽，2.5質(zhì)量份TEDA-L33，1.5質(zhì)量份S-25，3.5質(zhì)量份水，35質(zhì)量份TDI加入容器中高速攪拌12s，倒入模具中，室溫下靜置發(fā)泡，反應完畢后室溫下熟化48h，脫模得到易降解親水性聚氨酯泡沫。該聚氨酯泡沫4d保水率達94%以上，自然土埋試驗2個月后降解率為13.4%。
[0028]實施例5將55質(zhì)量份聚乙二醇400、20質(zhì)量份乙二醇、25質(zhì)量份丙三醇，3.5質(zhì)量份98%硫酸，30質(zhì)量份油茶蒲粉加入三頸瓶中，置于帶有冷凝、攪拌、測溫儀的液化反應釜中，150°C反應95min，加入氧化鈣中和至pH值7-8，得到油茶蒲液化產(chǎn)物。將100質(zhì)量份油茶蒲液化產(chǎn)物，6質(zhì)量份十二烷基硫酸酯異丙醇胺鹽，3質(zhì)量份TEDA-L33，I質(zhì)量份S-25，4.5質(zhì)量份水，40質(zhì)量份TDI加入容器中高速攪拌13s，倒入模具中，室溫下靜置發(fā)泡，反應完畢后室溫下熟化32h，脫模得到易降解親水性聚氨酯泡沫。該聚氨酯泡沫4d保水率達89%以上，自然土埋試驗2個月后降解率為9.3%。
[0029]實施例6
將65質(zhì)量份聚乙二醇600、15質(zhì)量份乙二醇、20質(zhì)量份丙三醇，4.5質(zhì)量份98%硫酸，33質(zhì)量份油茶蒲粉加入三頸瓶中，置于帶有冷凝、攪拌、測溫儀的液化反應釜中，168°C反應105min，加入氧化鈉中和至pH值7_8，得到油茶蒲液化產(chǎn)物。將100質(zhì)量份油茶蒲液化產(chǎn)物，7質(zhì)量份十二烷基硫酸酯單乙醇胺，1.8質(zhì)量份TEDA-L33，2.2質(zhì)量份S-25，3.8質(zhì)量份水，33質(zhì)量份TDI加入容器中高速攪拌14s，倒入模具中，室溫下靜置發(fā)泡，反應完畢后室溫下熟化40h，脫模得到易降解親水性聚氨酯泡沫。該聚氨酯泡沫4d保水率達92%以上，自然土埋試驗2個月后降解率為15.8%。
[0030]實施例7
將75質(zhì)量份聚乙二醇400、15質(zhì)量份乙二醇、10質(zhì)量份丙三醇，2.5質(zhì)量份98%硫酸，24質(zhì)量份油茶蒲粉加入三頸瓶中，置于帶有冷凝、攪拌、測溫儀的液化反應釜中，166°C反應115min，加入氧化鎂中和至pH值7_8，得到油茶蒲液化產(chǎn)物。將100質(zhì)量份油茶蒲液化產(chǎn)物，8質(zhì)量份十二烷基硫酸銨，2.6質(zhì)量份TEDA-L33，1.4質(zhì)量份S-25，4.8質(zhì)量份水，33質(zhì)量份TDI加入容器中高速攪拌15s，倒入模具中，室溫下靜置發(fā)泡，反應完畢后室溫下熟化53h，脫模得到易降解親水性聚氨酯泡沫。該聚氨酯泡沫4d保水率達85%以上，自然土埋試驗2個月后降解率為14.6%。
【權(quán)利要求】
1.一種利用油茶蒲制備親水易降解聚氨酯泡沫的方法，將油茶蒲轉(zhuǎn)化成液態(tài)而形成油茶蒲液化產(chǎn)物，將上述油茶蒲液化產(chǎn)物、十二烷基硫酸酯乙醇胺鹽系列表面活性劑、TEDA-L33催化劑、S-25催化劑、水加入容器中攪拌均勻，再加入TDI，高速攪拌后倒入模具中，在室溫下靜置發(fā)泡，待反應完畢后在室溫下靜置、熟化，脫模得到親水性易降解聚氨酯泡沫。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述油茶蒲液化產(chǎn)物是通過以下步驟得到，將聚乙二醇、乙二醇和丙三醇的混合液化劑、98%硫酸和油茶蒲加入三頸瓶中，置于液化反應釜中，在150-170°C下反應90-120min，反應結(jié)束后，加入堿性氧化物中和液化產(chǎn)物至pH7-8。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，以100質(zhì)量份的油茶蒲液化產(chǎn)物為基準，十二烷基硫酸酯乙醇胺鹽系列表面活性劑、TEDA-L33催化劑、S-25催化劑、水、TDI分別為2_8質(zhì)量份、1_3質(zhì)量份、1-3質(zhì)量份、3-5質(zhì)量份、20-40質(zhì)量份。
4.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，以100質(zhì)量份的聚乙二醇、乙二醇和丙三醇的混合液化劑為基準，硫酸和油茶蒲分別為2-5質(zhì)量份和16-34質(zhì)量份。
5.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述液化劑為聚乙二醇、乙二醇和丙三醇的混合物，聚乙二醇、乙二醇和丙三醇的質(zhì)量比為50:20:30-80:10:10。
6.如權(quán)利要求2、4、5任一項所述的方法，其中，聚乙二醇是選自聚乙二醇200、聚乙二醇400、聚乙二醇600的任意一種。
7.如權(quán)利要求1、 2、4、5任一項所述的方法，其中，所述油茶蒲為茶油加工廠廢棄的、粉碎至40-80目的粉末。
8.如權(quán)利要求2所述的方法，上述堿性氧化物為氧化鈣或氧化鎂。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述十二烷基硫酸酯乙醇胺鹽系列表面活性劑是選自十二烷基硫酸酯三乙醇胺鹽、十二烷基硫酸銨、十二烷基硫酸酯單乙醇胺鹽、十二烷基硫酸酯異丙醇胺鹽的任意一種。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述s-25催化劑為25%三乙烯二胺和75%1，4-丁二醇的混合物。
【文檔編號】C08G101/00GK103788326SQ201410041715
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2014年1月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月28日
【發(fā)明者】張金萍, 杜孟浩, 王舟蓮, 胡立松, 姚小華 申請人:中國林業(yè)科學研究院亞熱帶林業(yè)研究所