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CN104650309A - 天然植物油基植载泡棉及制备方法 - Google Patents

天然植物油基植载泡棉及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种天然植物油基植载泡棉及制备方法，由组合料和异氰酸酯制成；组合料，按重量比包含：复合多元醇100，交联剂或扩链剂0～8，复合催化剂0～3，泡沫稳定剂0.5～4，发泡剂0.2～10，填料0～50，异氰酸酯酯数为0.3～0.75）的比例。本发明将聚氨酯技术应用到植栽领域，以具有独特的吸水保水特性以及可降解特点，可以应用于沙漠保水，防沙化等。

Description

天然植物油基植载泡棉及制备方法
技术领域
本发明涉及聚氨酯应用材料的技术领域，特别涉及一种天然植物油基植载泡棉及其制备方法。
背景技术
植栽泡棉是指具有亲水性，强吸水效果，很好保水能力的泡棉，可以将植物种子（如绿豆）植于泡棉内部使发芽生长。
传统聚氨酯泡棉的制备过程若需要能吸水保水，一般是加入具有强吸水能力的添加物如聚丙烯醛等。虽然这种方法对提高聚氨酯泡棉的吸水能力有一定的效果，但是存在几点缺陷：
1、强吸水物质的加入增加了聚氨酯加工的一道工序，增加了额外的成本；
2、强吸水物质很难在聚氨酯泡棉中均匀一致的分布，导致不同部位吸水性的差异；
3、经多次使用后，强吸水性添加物易从泡棉中脱离出来，导致吸水能力显著下降。
另一种方法是在多元醇组分中使用高比重的亲水聚醚，在低的异氰酸酯酯数（0.35～0.7）下反应，通过亲水聚醚及羟基本身的亲水性来获得理想的吸水效果。如US5424338等。但是所用聚醚的活性过高，常导致泡棉的泡孔、工艺过程不易控制，泡棉性能不理想。
同时传统聚氨酯材料都采用石油化工产品，属于不可再生资源，随着石油的消耗，油价飙升，必将影响聚氨酯工业的发展。
因此，很有必要通过聚氨酯本身材料的改善来获得强吸水的聚氨酯泡棉。
发明内容
本发明的目的在于提供一种天然植物油基植载泡棉及制备方法，其将聚氨酯技术应用到植栽领域，以具有独特的吸水保水特性以及可降解特点，可以应用于沙漠保水，防沙化等。
为了达成上述目的，本发明的解决方案是：
天然植物油基植载泡棉，由组合料和异氰酸酯制成；
组合料，按重量比包含：
复合多元醇        100       
交联剂或扩链剂    0～8
复合催化剂        0～3     
泡沫稳定剂        0.5～4
发泡剂            0.2～10
填料              0～50                                 
异氰酸酯酯数为0.3～0.75）的比例。
所述异氰酸酯包括芳香族异氰酸酯和脂肪族异氰酸酯。
复合多元醇包括聚醚多元醇、液体聚酯多元醇及植物油多元醇。
所述复合多元醇包含以下三种组合：
多元醇，植物油为基础，官能度是2～4，羟值28～570mg KOH/g，用量是相对复合多元醇总量的重量比5%～35%；
高活性环氧丙烷、环氧乙烷的共聚多元醇，官能度是2～3，羟值28～400 mg KOH/g，用量是相对复合多元醇总量的重量比55%～70%；
环氧丙烷、环氧乙烷的共聚多元醇，官能度是4～7，羟值600～800 mg KOH/g, 用量是相对复合多元醇总量的重量比10%～40%。
所述交联剂是官能度大于2的小分子多元醇或胺类化合物（如甘油）。
所述扩链剂是两个官能度的小分子多元醇或胺类化合物（如乙二醇）。
所述交联剂与扩链剂单独使用或一起使用。
所述复合催化剂为双（2-甲胺基乙基）醚、五甲基二亚乙基三胺、N，Nˊ-二甲基环己胺、三乙烯二胺、辛酸亚锡、二月桂酸二丁基锡和延迟性催化剂中的两种以上的组合。
所述泡沫稳定剂为制备聚氨酯的普通软泡或硬泡所用的泡沫稳定剂。
所述发泡剂为水或水与1，1-二氯-1-氟代乙烷（HCFC-141B）或水与二氯甲烷混合物。
所述填料为无机填料或有机填料。
采用上述方案后，本发明与传统聚氨酯泡棉相比，传统聚氨酯泡棉没有吸水特性，无法被降解；本发明利用天然植物油基聚醚多元醇，添加特种EO/PO（环氧乙烷/环氧丙烷）基聚醚，全水低密度发泡，环保无污染，可以达到吸水、可降解等特性。
总之，本发明制得的聚氨酯泡棉结构细致，开孔，环保，具有优异的吸水、保水能力，能吸收并保有多倍于其本身重量的水分，且可通过配方调节使吸水、保水倍率为10～35倍于其本身重量的水分。
测试保水方法为：裁切相同密度相同规格普通泡棉与本发明描述之泡棉，称重，置于装定量清水的烧杯中，定时（1h，2h，12h，24h）后取出泡棉称重，同时对烧杯称重，烧杯损失的水量以及泡棉增加的重量即为吸水量。
本发明使用植物油聚醚，通过合适的方法制作的泡棉具有良好的吸水、保水性，同时节约了石油资源。
 
具体实施方式
实施例1
A. 将多元醇按比例混合组成多元醇混合物
POLYOL 1: 5%         POLYOL 2: 55%
POLYOL 3:40%
B. 以上述多元醇混合物为基数100份，依次将2份泡沫稳定剂BYK9100硅油，10份水溶于上述多元醇混合物，混合均匀作为A料。
C. 按照异氰酸酯酯数为0.45的比例，取BASF产粗MDI M20S（B料），在25℃与A料反应。
制得的天然植物油基植载泡棉为硬泡，密度27kg/m3,能吸收并保有23倍于其本身重量的水。
实施例2
A. 将多元醇按比例混合组成多元醇混合物
POLYOL 1: 15%         POLYOL 2: 65%
POLYOL 3: 20%
B. 以上述多元醇混合物为基数100份，依次将2份泡沫稳定剂BYK9100（毕克化学产），1.5份乙二醇，0.4份催化剂Dabco 33-LV(空气化工产)，8份水，10份碳酸钙混溶于上述多元醇混合物，混合均匀作为A料。
C. 按照异氰酸酯酯数为0.4的比例,取BASF产粗MDI M20S（B料），在25℃与A料反应。
制得的天然植物油基植载泡棉为半硬泡，密度32kg/m3,能吸收并保有26倍于其本身重量的水。植物能生产且根系可贯穿泡棉。
实施例3
A. 将多元醇按比例混合组成多元醇混合物
POLYOL 1: 35%         POLYOL 2: 55%
POLYOL 3: 10%          
B. 以上述多元醇混合物为基数100份，依次将2份泡沫稳定剂L580(迈图产)，1份甘油，0.35份催化剂Dabco 33-LV(空气化工产)，8份水溶于上述多元醇混合物，混合均匀后加入15份锯末粉，高速混合均匀。
C. 调节原料温度至25℃，按照异氰酸酯酯数为0.4的比例,加入烟台万华产改性MDI（B料），在25℃环境下反应成型。
制得的天然植物油基植载泡棉密度30kg/m3,能吸收并保有30倍于其本身重量的水。吸水后呈脆性，植物能生产且根系可贯穿泡棉。
实施例4
A. 将多元醇按比例混合组成多元醇混合物
POLYOL 1: 20%         POLYOL 2:70%
POLYOL 3:10%          
B. 以上述多元醇混合物为基数100份，依次将1份泡沫稳定剂degussa B8870(德固赛产)，1份甘油，1.2份催化剂Dabco 33-LV(空气化工产)，0.3份催化剂Dabco BL-19(空气化工产)，7.5份水溶于上述多元醇混合物混合均匀作为A料。
C. 取烟台万华产改性MDI作为B料， 调节AB原料温度至25℃，按照异氰酸酯酯数为0.4的比例,使用喷涂发泡成型。
成型后切除表皮，可吸收并保有20倍于本身重量的水分，可栽培植物。

Claims (10)

1.天然植物油基植载泡棉，其特征在于由组合料和异氰酸酯制成；
组合料，按重量比包含：
复合多元醇        100       
交联剂或扩链剂    0～8
复合催化剂        0～3     
泡沫稳定剂        0.5～4
发泡剂            0.2～10
填料              0～50                                 
异氰酸酯酯数为0.3～0.75）的比例。
2.如权利要求1所述的天然植物油基植载泡棉，其特征在于：所述异氰酸酯包括芳香族异氰酸酯和脂肪族异氰酸酯。
3.如权利要求1所述的天然植物油基植载泡棉，其特征在于：复合多元醇包括聚醚多元醇、液体聚酯多元醇及植物油多元醇。
4.如权利要求1所述的天然植物油基植载泡棉，其特征在于：所述复合多元醇包含以下三种组合：
多元醇，植物油为基础，官能度是2～4，羟值28～570mg KOH/g，用量是相对复合多元醇总量的重量比5%～35%；
高活性环氧丙烷、环氧乙烷的共聚多元醇，官能度是2～3，羟值28～400 mg KOH/g，用量是相对复合多元醇总量的重量比55%～70%；
环氧丙烷、环氧乙烷的共聚多元醇，官能度是4～7，羟值600～800 mg KOH/g, 用量是相对复合多元醇总量的重量比10%～40%。
5.如权利要求1所述的天然植物油基植载泡棉，其特征在于：所述交联剂是官能度大于2的小分子多元醇或胺类化合物（如甘油）。
6.如权利要求1所述的天然植物油基植载泡棉，其特征在于：所述扩链剂是两个官能度的小分子多元醇或胺类化合物（如乙二醇）。
7.如权利要求1所述的天然植物油基植载泡棉，其特征在于：所述交联剂与扩链剂单独使用或一起使用。
8.如权利要求1所述的天然植物油基植载泡棉，其特征在于：所述复合催化剂为双（2-甲胺基乙基）醚、五甲基二亚乙基三胺、N，Nˊ-二甲基环己胺、三乙烯二胺、辛酸亚锡、二月桂酸二丁基锡和延迟性催化剂中的两种以上的组合。
9.如权利要求1所述的天然植物油基植载泡棉，其特征在于：所述泡沫稳定剂为制备聚氨酯的普通软泡或硬泡所用的泡沫稳定剂。
10.如权利要求1所述的天然植物油基植载泡棉，其特征在于：所述发泡剂为水或水与1，1-二氯-1-氟代乙烷（HCFC-141B）或水与二氯甲烷混合物；所述填料为无机填料或有机填料。
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