技术领域本发明涉及水性聚氨酯的制备方法，尤其是涉及一种生物质基水性聚氨酯的制备方法。
背景技术：
水性聚氨酯是在合成聚氨酯的预聚物时引入亲水基团，并在后期将聚氨酯分散于水中制成。相比于溶剂型聚氨酯，水性聚氨酯以水为分散介质，具有环保、低毒、安全、易储存、使用方便等优点，由于对环境保护的高度重视，用水作为分散体系合成聚氨酯已经成为研究热点。目前市场上合成水性聚氨酯的原料大多来源于石油等不可再生资源，减少对石油的依赖是研究的重点方向。在合成水性聚氨酯过程中，多元醇是必不可少的原料之一。利用可再生能源代替或者部分代替多元醇，不仅可以降低制备成本，同时也使水性聚氨酯更加绿色环保。中国专利CN201310703895.0公开一种水性聚氨酯及其制备方法和用途，该发明利用了玉米发酵工艺生产的1，3-丙二醇(PDO)代替多元醇制备水性聚氨酯，降低了工艺能耗，减少温室气体排放。但其原料是可以做为食材的玉米，此方法不适宜大量应用。
技术实现要素：
本发明的目的在于针对目前水性聚氨酯生产所存在的问题，提供可降低水性聚氨酯的生产成本，提升农林废弃物附加价值的一种生物质基水性聚氨酯的制备方法。本发明包括以下步骤：1)将多元醇与生物质液化产物混合液置于有控温、搅拌和冷凝装置的三口瓶中，再加入二异氰酸酯和催化剂，反应后得物质A；2)在步骤1)得到的物质A中加入亲水扩链剂进行扩链反应，得生物质基水性聚氨酯预聚物；3)在步骤2)得到的生物质基水性聚氨酯预聚物中加入丙酮溶液调整粘度，反应后加入成盐试剂进行中和反应，冷却至室温后加入去离子水分散，再利用旋蒸除去水溶液中的丙酮，得生物质基水性聚氨酯。在步骤1)中，所述多元醇可为聚丙二醇，分子量可为1000；所述生物质可采用农林废弃物，农林废弃物可选自秸秆、笋壳、竹屑、柑橘皮渣等中的至少一种；所述生物质液化产物混合液的制备方法可为：将生物质、PEG400、EG、硫酸按质量比1∶(0～9)∶(0～9)∶(0.09～0.54)混合均匀，在100～150℃条件下液化20～120min即得生物质液化产物混合液；所述二异氰酸酯可选自异氟尔酮二异氰酸酯、甲苯-2,4-二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯等中的一种；所述催化剂可选自二月桂酸二正辛基锡、有机铋等中的一种；所述反应的温度可为50～100℃，反应的时间可为1～5h。在步骤2)中，所述扩链反应的温度可为70～120℃，扩链反应的时间可为1～3h。在步骤3)中，所述反应的温度可为70～120℃，反应的时间可为10～60min；所述中和反应的温度可为70～120℃，中和反应的时间可为5～60min。所述二异氰酸酯、多元醇与生物质液化产物混合液、催化剂、亲水扩链剂、成盐试剂的质量百分比可为：二异氰酸酯20％～50％、混合多元醇20％～70％、催化剂0.1％～1％、亲水扩链剂1％～10％、余量为成盐试剂，总组成为100％。本发明使用农林废弃生物质为原料，通过一步液化反应及简单后处理制备得到生物质液化产物，此种生物质液化产物其成分复杂，且主要成分来自生物质体本身的纤维素与木质素分解产物。在使用此种生物质液化产物制备水性聚氨酯时不仅可以部分代替多元醇，并且还对水性聚氨酯性能有一定的改善作用。与中国专利CN201310703895.0对比，本发明所使用的生物质液化产物制备流程更短，反应条件更为温和，原材料来源更为广泛，因此本发明具有更好的普适性能。并且此种生物质液化产物作为合成水性聚氨酯的原料目前鲜有报道，制备生物质基水性聚氨酯过程中此生物质液化液可部分代替多元醇，降低多元醇用量，一方面节约成本，为企业赢得更多利润；另一方面充分利用了农林废弃物，消除其处理费用的同时提升了农林废弃生物质的附加价值，更符合绿色化学的环保要求。本发明具有以下优势：1)将农林废弃生物质资源进行有效利用，拓宽了生物质的利用途径。2)反应原料生物质液化产物制备流程更短，制备条件更为温和。3)生物质液化产物中含有大量-OH，非常有利于水性聚氨酯的合成，并且在合成过程中有间接改性的作用。附图说明图1为实施例1制备得到生物质水性聚氨酯红外光谱图。图2为实施例2制备得到生物质水性聚氨酯红外光谱图。具体实施方式下面结合具体实施例对本发明做出详细说明。实施例1按照实验方法制备笋壳液化产物。取PPG29g、笋壳液化产物0.34g、异氟尔酮二异氰酸酯16.11g及催化剂二月桂酸二正辛基锡0.1g加入烧瓶中，在70℃条件下反应100min；加入亲水扩链剂2,2-二羟甲基丙酸1.8g，反应温度升至80℃反应100min；再加入30mL丙酮调节粘度，反应10min，最后加入1.35gTEA中和成盐，反应20min，得到生物质基水性聚氨酯预聚体。将预聚体迅速降至室温，加入100mL去离子水，高速剪切搅拌，进行乳化；最后通过旋蒸过程除去丙酮得到生物质基水性聚氨酯。测试结果表明，生物质基水性聚氨酯固含量为29.77％，接触角86°。实施例1制备得到生物质水性聚氨酯红外光谱图参见图1。实施例2按照实验方法制备笋壳液化产物。取PPG28.5g、笋壳液化产物1.55g、异氟尔酮二异氰酸酯17.56g及催化剂有机铋0.1g加入烧瓶中，在70℃条件下反应100min；加入亲水扩链剂2,2-二羟甲基丙酸1.8g，反应温度升至80℃反应100min；再加入30mL丙酮调节粘度，反应10min，最后加入1.35gTEA中和成盐，反应20min，得到生物质基水性聚氨酯预聚体。将预聚体迅速降至室温，加入100mL去离子水，高速剪切搅拌，进行乳化；最后通过旋蒸过程除去丙酮得到生物质基水性聚氨酯。测试结果表明，生物质基水性聚氨酯固含量为34.34％，接触角90°。实施例2制备得到生物质水性聚氨酯红外光谱图参见图2。实施例3按照实验方法制备秸秆液化产物。取PPG29.18g、秸秆液化产物0.95g、异氟尔酮二异氰酸酯19.15g及催化剂二月桂酸二正辛基锡0.1g加入烧瓶中，在70℃条件下反应100min；加入亲水扩链剂2,2-二羟甲基丙酸1.8g，反应温度升至80℃反应100min；再加入30mL丙酮调节粘度，反应10min，最后加入1.35gTEA中和成盐，反应20min，得到生物质基水性聚氨酯预聚体。将预聚体迅速降至室温，加入100mL去离子水，高速剪切搅拌，进行乳化；最后通过旋蒸过程除去丙酮得到生物质基水性聚氨酯。测试结果表明，生物质基水性聚氨酯固含量为29.17％，接触角89°。实施例4按照实验方法制备秸秆液化产物。取PPG27.99g、秸秆液化产物2.11g、异氟尔酮二异氰酸酯20.74g及催化剂有机铋0.1g加入烧瓶中，在70℃条件下反应100min；加入亲水扩链剂2,2-二羟甲基丙酸1.8g，反应温度升至80℃反应100min；再加入30mL丙酮调节粘度，反应10min，最后加入1.35gTEA中和成盐，反应20min，得到生物质基水性聚氨酯预聚体。将预聚体迅速降至室温，加入100mL去离子水，高速剪切搅拌，进行乳化；最后通过旋蒸过程除去丙酮得到生物质基水性聚氨酯。测试结果表明，生物质基水性聚氨酯固含量为30.48％，接触角88°。实施例5按照实验方法制备竹屑液化产物。取PPG28.52g、竹屑液化产物1.51g、异氟尔酮二异氰酸酯22.34g及催化剂有机铋0.1g加入烧瓶中，在70℃条件下反应100min；加入亲水扩链剂2,2-二羟甲基丙酸1.8g，反应温度升至80℃反应100min；再加入30mL丙酮调节粘度，反应10min，最后加入1.35gTEA中和成盐，反应20min，得到生物质基水性聚氨酯预聚体。将预聚体迅速降至室温，加入100mL去离子水，高速剪切搅拌，进行乳化；最后通过旋蒸过程除去丙酮得到生物质基水性聚氨酯。测试结果表明，生物质基水性聚氨酯固含量为30.96％，接触角90°。