一种复合型稻草基可降解废旧聚氨酯泡沫墙体材料的制备方法

摘要

本发明公开了一种复合型稻草基可降解废旧聚氨酯泡沫墙体材料的制备方法，涉及建筑材料领域。包括以下步骤：将稻草秸秆粉碎后置于碱性溶液1中依次与苯酚、甲醛混合进行改性反应，得到改性稻草细骨料；将废旧聚氨酯泡沫塑料进行改性处理；将所述改性稻草细骨料与所述改性聚氨酯泡沫塑料粉末溶液混合得到拌合液；将所述拌合液与聚醚多元醇、泡沫稳定剂、醇胺类催化剂、金属类催化剂、物理发泡剂、化学发泡剂混合搅拌后加入异氰酸酯，搅拌，静置发泡，得到复合型稻草基可降解废旧聚氨酯泡沫墙体材料。本发明在保证可降解稻草基聚氨酯泡沫墙体材料低密度的同时，进一步提高了其力学及隔热性能。

权利要求

1.一种复合型稻草基可降解废旧聚氨酯泡沫墙体材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将稻草秸秆粉碎后置于碱性溶液中依次与苯酚、甲醛混合进行改性反应，得到改性稻草细骨料；

将废旧聚氨酯泡沫塑料球磨粉碎后与乙二醇、氢氧化钠粉末混合，搅拌得到混合溶液，向所述混合溶液中加入球磨粉碎后的废旧聚氨酯泡沫塑料，搅拌，得到改性聚氨酯泡沫塑料粉末溶液；

将所述改性稻草细骨料与所述改性聚氨酯泡沫塑料粉末溶液混合得到拌合液；

将所述拌合液与聚醚多元醇、泡沫稳定剂、醇胺类催化剂、金属类催化剂、物理发泡剂、化学发泡剂混合搅拌后加入异氰酸酯，搅拌，静置发泡，得到所述复合型稻草基可降解废旧聚氨酯泡沫墙体材料；

所述稻草秸秆粉碎后的细度模数为2.5‑3.0；

所述碱性溶液为浓度0.1mol/L的氢氧化钠溶液；

所述改性反应的条件具体为：pH＝9‑12，温度80‑110℃，时间1‑3h；

稻草秸秆在进行改性反应后还包括调整pH值至2‑3，用去离子水洗涤真空抽滤至中性，

60‑80℃真空干燥4‑6h的步骤；

所述稻草秸秆与苯酚、甲醛的质量比为30‑40:40‑80：45‑60；

所述氢氧化钠粉末与废旧聚氨酯泡沫塑料的质量比为0.03‑0.07:1；

所述拌合液中改性稻草细骨料与改性聚氨酯泡沫塑料粉末的质量比为30‑40:10‑20；

所述聚醚多元醇为聚醚多元醇4110，羟值450±20mgKOH/g；所述泡沫稳定剂为二甲基硅油、所述醇胺类催化剂为三乙醇胺、所述金属类催化剂为二月桂酸二丁基锡、所述物理发泡剂为二氯甲烷、所述化学发泡剂为水。

2.根据权利要求1所述的一种复合型稻草基可降解废旧聚氨酯泡沫墙体材料的制备方法，其特征在于，所述拌合液与所述聚醚多元醇、泡沫稳定剂、醇胺类催化剂、金属类催化剂、物理发泡剂、化学发泡剂、异氰酸酯的质量比为0.9‑1:3.8‑4.2:0.049‑0.051:0.029‑

0.031:0.044‑0.046:0.49‑0.51:0.0420‑0.430:3.8‑4.2。

说明书

一种复合型稻草基可降解废旧聚氨酯泡沫墙体材料的制备

方法

技术领域

[0001] 本发明涉及建筑材料领域，特别是涉及一种复合型稻草基可降解废旧聚氨酯泡沫墙体材料的制备方法。

背景技术

[0002] 可降解稻草基聚氨酯泡沫墙体材料具有密度小、导热系数低、可降解、绿色无污染、施工方便等优点，在建筑外墙体保温材料领域具有应用。作为建筑外墙体保温材料，需要在保证可降解稻草基聚氨酯泡沫墙体材料低密度的同时，进一步提高其力学及隔热性能。

发明内容

[0003] 基于上述论述，本发明提供一种复合型稻草基可降解废旧聚氨酯泡沫墙体材料的制备方法，在保证可降解稻草基聚氨酯泡沫墙体材料低密度的同时，进一步提高其力学及隔热性能。

[0004] 为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

[0005] 本发明技术方案之一，一种复合型稻草基可降解废旧聚氨酯泡沫墙体材料的制备方法，包括以下步骤：

[0006] 将稻草秸秆粉碎后置于碱性溶液中依次与苯酚、甲醛混合进行改性反应，得到改性稻草细骨料；

[0007] 将废旧聚氨酯泡沫塑料球磨粉碎后与乙二醇、氢氧化钠粉末混合，搅拌得到混合溶液，向所述混合溶液中加入球磨粉碎后的废旧聚氨酯泡沫塑料，搅拌，得到改性聚氨酯泡沫塑料粉末溶液；

[0008] 将所述改性稻草细骨料与所述改性聚氨酯泡沫塑料粉末溶液混合得到拌合液；

[0009] 将所述拌合液与聚醚多元醇、泡沫稳定剂、醇胺类催化剂、金属类催化剂、物理发泡剂、化学发泡剂混合搅拌后加入异氰酸酯，搅拌，静置发泡，得到所述复合型稻草基可降解废旧聚氨酯泡沫墙体材料。

[0010] 对稻草秸秆进行改性处理的目的是稻草秸秆中含有大量天然可再生高分子材料‑木质素，其结构中存在共轭双键、芳香基、甲氧基、羰基和羟基等大量基团，但活性较低，利用苯酚、甲醛在碱催化条件下对其进行酚化、羟甲基化改性，增加木质素中羟基含量，提高其反应活性，替代部分多元醇参与化学反应，从而提高聚氨酯泡沫墙体材料的力学及隔热性能。

[0011] 对废旧聚氨酯泡沫塑料进行改性处理的目的是以乙二醇为醇解剂，在一定温度下将粉碎的聚氨酯泡沫醇解，部分替代多元醇制备硬质聚氨酯泡沫，提高所制备的废旧聚氨酯泡沫墙体材料的力学及隔热性能。

[0012] 进一步地，所述稻草秸秆粉碎后的细度模数为2.5‑3.0。

[0013] 进一步地，所述碱性溶液为浓度0.1mol/L的氢氧化钠溶液。

[0014] 进一步地，所述改性反应的条件具体为：pH＝9‑12，温度80‑110℃，时间1‑3h。

[0015] 进一步地，稻草秸秆在进行改性反应后还包括调整pH值至2‑3，用去离子水洗涤真空抽滤至中性，60‑80℃真空干燥4‑6h的步骤。

[0016] 进一步地，所述稻草秸秆与苯酚、甲醛的质量比为30‑40:60‑80：45‑60。

[0017] 进一步地，所述氢氧化钠粉末与废旧聚氨酯泡沫塑料的质量比为0.03‑0.07:1。

[0018] 进一步地，所述废旧聚氨酯泡沫塑料与所述乙二醇的质量比为2‑4:10。

[0019] 进一步地，所述拌合液中改性稻草细骨料与改性聚氨酯泡沫塑料粉末的质量比为30‑40:10‑20。

[0020] 进一步地，所述拌合液与所述聚醚多元醇、泡沫稳定剂、醇胺类催化剂、金属类催化剂、物理发泡剂、化学发泡剂、异氰酸酯的质量比为0.9‑1:3.8‑4.2:0.049‑0.051:0.029‑0.031:0.044‑0.046:0.49‑0.51:0.0420‑0.425:3.8‑4.2。

[0021] 进一步地，所述聚醚多元醇为聚醚多元醇4110，羟值450±20mgKOH/g；所述泡沫稳定剂为二甲基硅油、所述醇胺类催化剂为三乙醇胺、所述金属类催化剂为二月桂酸二丁基锡、所述物理发泡剂为二氯甲烷、所述化学发泡剂为水。

[0022] 本发明公开了以下技术效果：

[0023] 本发明通过先在碱性条件下对稻草细骨料进行改性处理，再将改性后的稻草细骨料与改性处理后的废旧聚氨酯泡沫以及聚醚多元醇、异氰酸酯等混合制备稻草基可降解废3
旧聚氨酯泡沫墙体材料，实现了使废旧聚氨酯泡沫墙体材料密度达到42kg/m ，压缩强度达到0.62MPa，导热系数0.020W/(m·k)，相比未添加稻草基骨料的废旧聚氨酯泡沫墙体材料，稻草基废旧聚氨酯泡沫力学及隔热性能得到提高，同时实现了生物质能源的利用，稻草基废旧聚氨酯泡沫在自然环境中易降解，能够减少对环境造成的污染。

具体实施方式

[0024] 现详细说明本发明的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本发明的限制，而应理解为是对本发明的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。

[0025] 应理解本发明中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本发明。另外，对于本发明中的数值范围，应理解为还具体公开了该范围的上限和下限之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值以及任何其他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本发明内。这些较小范围的上限和下限可独立地包括或排除在范围内。

[0026] 除非另有说明，否则本文使用的所有技术和科学术语具有本发明所述领域的常规技术人员通常理解的相同含义。虽然本发明仅描述了优选的方法和材料，但是在本发明的实施或测试中也可以使用与本文所述相似或等同的任何方法和材料。本说明书中提到的所有文献通过引用并入，用以公开和描述与所述文献相关的方法和/或材料。在与任何并入的文献冲突时，以本说明书的内容为准。

[0027] 在不背离本发明的范围或精神的情况下，可对本发明说明书的具体实施方式做多种改进和变化，这对本领域技术人员而言是显而易见的。由本发明的说明书得到的其他实施方式对技术人员而言是显而易见的。本申请说明书和实施例仅是示例性的。

[0028] 关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。

[0029] 本发明中所述的“份”如无特别说明，均按质量份计。

[0030] 本发明实施例中所述“室温”，如无特殊说明，均指15‑30℃。

[0031] 本发明实施例所用稻草秸秆为东北三省地区常见的稻草秸秆，在进行改性处理前，先将稻草秸秆在自然光下晾晒3天。之后用常见的380V三相电铡草机，在标定的粒径颗粒筛选机下，铡成1CM‑2CM长的细骨料，经过方孔筛筛分，制成细度模数为2.5‑3.0的细骨料。

[0032] 实施例1

[0033] 步骤1，制备改性稻草细骨料：取35份稻草细骨料烘干至含水率小于13％，将烘干后的稻草细骨料置于带有冷凝管、温度计的三口烧瓶中，滴加0.1mol/L的氢氧化钠溶液调节pH至10，向三口烧瓶中添加70份苯酚搅拌均匀得到混合溶液。将三口烧瓶置于带有搅拌器的水浴锅中在80℃条件下恒温水浴搅拌1h，将52份的甲醛滴加到三口烧瓶中，继续恒温水浴搅拌1h后，将溶液倒入100份蒸馏水中冷却至室温，加入HCl调节pH至3.0，用去离子水洗涤真空抽滤至中性，置于烘箱中60℃真空干燥4h，得改性稻草细骨料。

[0034] 步骤2，制备改性聚氨酯泡沫塑料粉末溶液：将带有冷凝管、温度计的三口烧瓶置于0℃油浴锅中，向三口烧瓶中加入100份乙二醇和10份用球磨机粉碎的废旧聚氨酯泡沫塑料粉末，升温至180℃，并添加96％质量分数氢氧化钠粉末1g，以4500r/min的转速高速搅拌1h，再向三口烧瓶中加入球磨机粉碎的废旧聚氨酯泡沫粉末10份，继续在180℃、4500r/min条件下高速搅拌1h，之后通风冷却至室温，得到改性聚氨酯泡沫塑料粉末溶液。

[0035] 步骤3，将步骤1制得的改性稻草细骨料与步骤2制得的改性聚氨酯泡沫塑料粉末溶液混合，拌合均匀，得到拌合液。将4份拌合液与16份聚醚多元醇4110、0.2份二甲基硅油、0.12份三乙醇胺、0.18份二月桂酸二丁基锡、2份二氯甲烷、0.17份水混合得到白料，将白料在4500r/min条件下高速搅拌10s，之后向白料中加入16份的异氰酸酯继续在4500r/min条件下搅拌15s，静置发泡30s，得到复合型稻草基可降解废旧聚氨酯泡沫墙体材料。

[0036] 对本实施例制备的复合型稻草基可降解废旧聚氨酯泡沫墙体材料进行性能检测，检测标准参照GB/T 6343‑2009、GB/T 8813‑2008、GB/T3399‑1982。

[0037] 结果表明，本实施例制备的复合型稻草基可降解废旧聚氨酯泡沫墙体材料的表观3 3
密度为42kg/m ，而常用泡沫混凝土墙体保温材料表观密度一般为500‑1000kg/m ，至少降低同等设计的建筑物保温墙体结构自重91.6％，压缩强度为0.62MPa，导热系数为0.020W/(m·k)，泡沫混凝土墙体保温材料导热系数一般为0.15‑0.5W/(m·k)，复合型稻草基可降解废旧聚氨酯泡沫墙体材料保温性能远优于泡沫混凝土墙体保温材料。稻草基废旧聚氨酯泡沫墙体材料在提高其力学及隔热性能的同时，实现了生物质能源的利用，添加稻草基骨料的可降解废旧聚氨酯泡沫墙体材料在自然环境中易降解，能够减少对环境造成的污染。

[0038] 对比例1

[0039] 与实施例1相同，区别仅在于，省略步骤1中对稻草细骨料进行改性处理的步骤，步骤3中直接将未进行改性处理的稻草细骨料与步骤2制得的改性聚氨酯泡沫塑料粉末溶液进行混合。

[0040] 对本对比例制备的可降解废旧聚氨酯泡沫墙体材料进行与实施例1相同的检测。结果表明，对本对比例制备的可降解废旧聚氨酯泡沫墙体材料的压缩强度为0.43MPa，导热系数为0.024W/(m·k)，相比于添加改性稻草基骨料可降解废旧聚氨酯泡沫，添加未改性稻草基骨料可降解废旧聚氨酯泡沫力学及隔热性能均下降，这是因为木质素没羟甲基化活化，影响物料流动性，影响发泡，导致泡孔结构分布不均匀，出现大孔、缺陷结构等，从而闭孔率下降，导热系数上升。

[0041] 对比例2

[0042] 与实施例1相同，区别仅在于，省略步骤1；步骤3中省略稻草细骨料的添加。

[0043] 对本对比例制备的可降解废旧聚氨酯泡沫墙体材料进行与实施例1相同的检测。结果表明，对本对比例制备的可降解废旧聚氨酯泡沫墙体材料的压缩强度为0.31MPa，导热系数为0.022W/(m·k)，相比于添加改性稻草基骨料可降解废旧聚氨酯泡沫墙体材料，未添加稻草基骨料可降解废旧聚氨酯泡沫墙体材料力学及隔热性能下降的同时，未添加生物质能源稻草基骨料的墙体材料也提高了废旧聚氨酯泡沫墙体材料的降解难度。

[0044] 以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。