以香蕉皮为原料制备水性聚氨酯的方法及制得的水性聚氨酯与流程

本发明涉及水性聚氨酯，特别涉及以香蕉皮为原料制备水性聚氨酯的方法及制得的水性聚氨酯。

背景技术：

1、聚氨酯是由二元或多元有机异氰酸酯与多元醇化合物反应生成的具有氨基甲酸酯(-nh-coo-)重复结构单元的高分子聚合物，有优异的柔韧性和耐磨性，并且可以通过改变多元醇的种类、相对分子质量和结构等调整聚氨酯性能，可使其在塑料、皮革、纤维和纺织等领域中被广泛应用。水性聚氨酯除了具有传统溶剂型聚氨酯的特点外，还具有无污染、安全、力学性能好等特点，是当前聚氨酯行业的主要研究对象。然而在工业生产中，制备水性聚氨酯的主要原料聚醚多元醇或聚酯多元醇大多来自石油化工产品中间体，具有毒性和腐蚀性等缺点。另外，石油化工产品的过度开发利用会带来严重的资源枯竭等问题，所以寻找可替代和可再生的多元醇原料变的尤为重要。由于食物垃圾在全球范围内供应充足，并且含有有用的化学成分，因此食物垃圾作为生产燃料和化学品原料具有很大的潜力。经过科研工作者的努力，蓖麻油、菜籽油等植物油已经可以成功转化为用于制备聚氨酯材料的多元醇。农作物秸秆、木质素等植物纤维经过液化处理也可以在聚氨酯领域取代石油基多元醇。

2、香蕉作为一种受欢迎的水果，在世界各地广泛种植，每年产量约为1.02亿吨。香蕉皮约占整个香蕉重量的35％，因此全球每年产生约3600万吨香蕉皮，然而，大多数香蕉皮通常被弃置在堆填区，没有得到充分的利用。香蕉皮由纤维素、半纤维素、木质素、壳聚糖等组成，是一种很有前途的生物质基多元醇生产原料，其中香蕉皮液化是制备生物质基多元醇的有效途径。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种以香蕉皮为原料制备水性聚氨酯的方法，该方法充分利用目前的废弃物资源，通过将香蕉皮液化为多元醇，然后将此多元醇与异氰酸酯反应得到水性聚氨酯，实现了废弃物香蕉皮的再利用。

2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

3、一种以香蕉皮为原料制备水性聚氨酯的方法，该方法包括以下步骤：

4、步骤(1)、将10～40g香蕉皮粉、10～60g聚乙二醇400、1～15g乙二醇和0.1～1g96～98wt％浓硫酸混合，在氮气氛围、100℃～180℃下加热液化处理0.5～3h，用质量比为1～5的1,4-二氧六环/水的混合物稀释上述产物至5～6倍体积，旋转蒸发，得到生物质基多元醇；

5、步骤(2)、将得到的生物质基多元醇1～30g与聚醚多元醇30～59g、异氰酸酯10～60g混合，在50℃～100℃下连续搅拌5～60min，得到混合原料；其中生物质基多元醇和聚醚多元醇之和为60g；

6、步骤(3)、将步骤(2)得到的80～140g混合原料与0.05～0.3g二月桂酸二丁基锡、1～8g乙二醇、4～20g n,n-二甲基甲酰胺、1～12g 2，2-二羟基甲基丙酸、蒸馏水混合反应，制备得到水性聚氨酯。

7、本发明高效利用了生物质废物香蕉皮，利用生物质基多元醇可以降低聚氨酯成本，减少化石能源消耗。

8、作为优选，步骤(2)中，聚醚多元醇为聚丁二醇，异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯。

9、作为优选，步骤(3)中所述的反应具体是：

10、将配方量的二丁基二月桂酸锡滴加至步骤(2)得到的混合原料中，继续滴加乙二醇至上述溶液，搅拌10～15min；

11、将2,2-二羟基甲基丙酸与n,n-二甲基甲酰胺的混合物滴加至上述溶液中，在50℃～100℃下连续搅拌1～4h；

12、最后，在3500rpm至4500rpm的高速搅拌下快速滴加50～300g冰水，得到水性聚氨酯。

13、作为优选，步骤(1)中的原料配比为：20～30g香蕉皮粉、40～50g聚乙二醇400、1～15g乙二醇和0.1～1g 96～98wt％浓硫酸。

14、作为优选，步骤(1)的加热液化处理温度为140℃～160℃。

15、作为优选，步骤(2)中生物质基多元醇的用量为10～15g。

16、作为优选，步骤(2)的反应温度为90℃～100℃。

17、一种本发明所述的方法制得的水性聚氨酯。

18、本发明的有益效果是：

19、本发明采用香蕉皮基多元醇部分替代石油基多元醇，提高水性聚氨酯的生物可降解性，且保留其力学能力。例如传统的水性聚氨酯薄膜拉升强度为25mpa，本发明所制备的生物质基水性聚氨酯薄膜的拉伸强度为32.5mpa，拉伸强度提高了约30％。

技术特征：

1.一种以香蕉皮为原料制备水性聚氨酯的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：步骤(1)、将10～40g香蕉皮粉、10～60g聚乙二醇400、1～15g乙二醇和0.1～1g96～98wt％浓硫酸混合，在氮气氛围、100℃～180℃下加热液化处理0.5～3h，用质量比为1～5的1,4-二氧六环/水的混合物稀释上述产物至5～6倍体积，旋转蒸发，得到生物质基多元醇；

2.根据权利要求1所述的以香蕉皮为原料制备水性聚氨酯的方法，其特征在于：步骤(2)中，聚醚多元醇为聚丁二醇，异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯。

3.根据权利要求1所述的以香蕉皮为原料制备水性聚氨酯的方法，其特征在于步骤(3)中所述的反应具体是：

4.根据权利要求1所述的以香蕉皮为原料制备水性聚氨酯的方法，其特征在于：步骤(1)中的原料配比为：20～30g香蕉皮粉、40～50g聚乙二醇400、1～15g乙二醇和0.1～1g 96～98wt％浓硫酸。

5.根据权利要求1所述的以香蕉皮为原料制备水性聚氨酯的方法，其特征在于：步骤(1)的加热液化处理温度为140℃～160℃。

6.根据权利要求1所述的以香蕉皮为原料制备水性聚氨酯的方法，其特征在于：步骤(2)中生物质基多元醇的用量为10～15g。

7.根据权利要求1所述的以香蕉皮为原料制备水性聚氨酯的方法，其特征在于：步骤(2)的反应温度为90℃～100℃。

8.一种权利要求1所述的方法制得的水性聚氨酯。

技术总结本发明涉及以香蕉皮为原料制备水性聚氨酯的方法及制得的水性聚氨酯，该方法包括以下步骤：将香蕉皮粉、聚乙二醇400、乙二醇和浓硫酸混合，在氮气氛围、100℃～180℃下加热液化处理，用1,4‑二氧六环/水的混合物稀释上述产物，旋转蒸发，得到生物质基多元醇；将得到的生物质基多元醇与聚醚多元醇、异氰酸酯混合，在50℃～100℃下连续搅拌5～60min，得到的混合原料与二月桂酸二丁基锡、乙二醇、N,N‑二甲基甲酰胺、2，2‑二羟基甲基丙酸、水混合反应，制备得到水性聚氨酯。该方法通过将香蕉皮液化为多元醇，然后将此多元醇与异氰酸酯反应得到水性聚氨酯，实现了废弃物香蕉皮的再利用。技术研发人员：洪斌,周志军,张思倩,陈永,吴浩受保护的技术使用者：浙江禾欣新材料有限公司技术研发日：技术公布日：2024/9/9