省部级奖成果
生物质替代有害原料制备聚氨酯节能环保材料关键技术开发
时间:2019-12-14 来源: 文字: 图片: 编辑:lky 点击:
主要完成人员:周永红 蒋剑春 张 猛 许 彬 胡立红 徐俊明 李书龙 陈水根 陈玉湘
主要完成单位:​中国林业科学研究院林产化工研究所 江苏强林生物能源材料有限公司
项目起止时间:2006.01-2012.12
获  奖  情  况 :2013年江苏省科学技术二等奖

  利用天然生物质资源代替有毒有害石油化工原料开发环境友好型聚氨酯泡沫塑料,是国内外节能保温材料领域的研究热点之一。本项目针对我国生物质聚氨酯节能保温材料生产过程中产品和技术单一、产品质量与石化产品相比有较大的差距、阻燃性差、反应二次污染严重、生产运行稳定性和可控性差等问题,以废弃油脂和松脂等非食用天然油脂替代萘、二甲苯、苯酐、苯二甲酸等石油化工原料,设计开发出质量指标达到石化产品水平的生物质基聚氨酯硬泡节能保温材料。项目取得了多项创新性成果:

  1.创制了新型油脂基聚酯聚醚多元醇,开发了油脂基聚酯多元醇连续化生产反应装置。研究回收油脂和甲醇的酯交换反应、脂肪酸甲酯的二聚化反应及聚合产物(包括二聚体、脂肪酸甲酯单体)和小分子多元醇的酯交换反应,研究回收油脂的酯交换及与环氧乙烷、环氧丙烷的加成聚合反应,制备新型油脂基聚酯聚醚多元醇系列产品,实现油脂的全质综合利用,减少环境污染。油脂基多元醇可以全部替代石化类多元醇,而不影响聚氨酯产品的绝热和尺寸稳定性等性能。利用自主设计的具有特殊结构的酯交换管道反应器,开发出油脂基聚酯多元醇的连续化反应生产装置,降低劳动强度,实现稳定生产。

  2.研究开发了新型松脂基聚酯聚醚多元醇的设计和制备技术。首次将松香聚合二元酸、酚醛缩合二元酸和小分子二元醇或多元醇发生缩聚反应,将羟基化松香和环氧乙烷、环氧丙烷发生加成聚合反应,开发新型松脂基聚酯聚醚多元醇,提高松脂基多元醇与聚氨酯其它组分间的混溶性,克服历来聚酯组合料存放稳定性差的致命缺点,产品全部替代石化类多元醇,研制出热稳定性、粘接性和力学性能均优良的松香聚氨酯硬泡。

  3.研究用于聚氨酯硬泡的松香多异氰酸酯创制技术。通过松香的D-A加成反应、酰胺化反应及酰胺与草酰氯反应制备富马海松酸三酰基异氰酸酯。避免了传统的光气法,反应条件温和,产品松香多异氰酸酯的挥发毒性较工业异氰酸酯低,松香三元菲环刚性结构的引入明显增强泡沫塑料的压缩强度和耐热性。

  4.创新生物质基聚氨酯泡沫塑料的阻燃技术。将将酚醛泡沫塑料的高阻燃性能的理念与结构协效阻燃多元醇技术有机结合,在多元醇分子结构中引入酚醛结构及N、P等阻燃元素合成协效型聚酯多元醇,和通过生物质基季铵盐改性的有机纳米蒙脱土组成复合阻燃系统,制备能够满足国家标准对保温材料阻燃要求的复合阻燃型聚氨酯泡沫塑料。

  项目针对不同的原料来源,设计开发了具有不同物理化学性能和应用性能的聚氨酯泡沫保温材料系列产品,建成全国最大的生物质聚酯多元醇生产线(3万吨/年)和国内首条油脂基聚酯多元醇连续化生产线(2万吨/年),成果推广到江苏、福建等省,近三年,新增销售额41000万元,新增利润4800万元,成功地实现了产业化应用。项目获得授权发明专利11项,实用新型专利1项,发表论文25篇,拥有自主知识产权。项目的推广应用可节省石油资源,减少环境污染,取得了显著的经济、社会和生态效益。

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