生物基聚氨酯的研究进展

生物基聚氨酯的研究进展

赵鑫

【摘要】Bio-based polyurethane ( PU) has been used extensively from last few decades and replaced petrochemical based coating due to their lower environmental impact, easy availability, low cost and biodegradability. Bio-derived material, such as vegetable oils, cashew nut shell liquid ( CNSL), terpene, eucalyptus tar and other bio-renewable sources, constitutes a rich source of precursors for the synthesis of polyols and isocynates which are being considered for the production of “greener” PU. Various chemical modifications of bio-based precursors, synthesis of various PU from these modified materials. The technological and future challenges were discussed in bringing these materials to a wide range of applications, together with potential solutions, the major industry players who were bringing these materials to the market were also discussed.%近年来，随着化石能源的短缺以及环保意识的提高，由于生物基聚氨酯具有来源绿色、价廉易得和易于降解，得到了越来越多的关注。植物油、腰果壳油、萜烯类、桉溚以及其他的生物基可再生材料是合成多元醇、聚氰酸酯的最重要的原料，而多元醇和聚氰酸酯则可用来合成聚氨酯前体。对聚氨酯生物基前体进行不同的化学修饰，就能得到不同类型的聚氨酯。本文对合成聚氨酯的不同的生物基材料进行了总结，并探讨了其应用前景及缺陷。

【期刊名称】《广州化工》

【年(卷),期】2016(044)014

【总页数】2页(P28-29)

【关键词】生物基;聚氨酯;环境友好

【作者】赵鑫

【作者单位】中国石油天然气有限公司辽阳石油化纤公司聚氨酯电气车间，辽宁

辽阳 111003

【正文语种】中文

【中图分类】TQ021.4

聚氨酯被誉为“第五大塑料”，具有耐磨、抗撕裂、抗挠曲性好等特点，是高分子材料中唯一在塑料、橡胶、纤维、涂料、胶黏剂和功能高分子等领域均有应用价值的有机合成材料[1]。但是其传统的原料来源于石油，原料不可再生，具有剧毒，

废聚氨酯降解困难，对环境有污染等缺点，使其应用受到很大的限制[2]。近年来，越来越多的目光开始关注以生物基材料为原料生产聚氨酯，生物基聚氨酯具有生产原料绿色可再生、价廉易得，废聚氨酯易于降解，环境负荷小等优点。植物油、腰果壳液、萜烯类、桉溚以及其他的生物基可再生材料是合成多元醇、聚氰酸酯最重要的原料，而多元醇和聚氰酸酯则可用来合成聚氨酯前体。对聚氨酯生物基前体进行不同的化学修饰，就能得到不同类型的聚氨酯[3]。本文对合成聚氨酯的不同的

生物基材料进行了总结，并探讨了其应用前景及缺陷。

植物油是由不饱和脂肪酸和甘油发生酯化反应而生成，通常可由植物的果实、种子、胚芽中得到。如花生油、豆油、亚麻油、蓖麻油、菜子油等。其主要成分为直链高级脂肪酸和甘油生成的酯。分子结构中的脂肪酸主要是软脂酸、硬脂酸、油酸等饱和酸，以及芥酸、桐油酸、蓖麻油酸等多种不饱和酸。植物油不仅具有食用价值，还可作为普通柴油的替代品，此外由于植物油具有双键官能团和酯基官能团，还可

进一步化学修饰，进而作为许多重要的化工产品的原材料，合成一系列精细化工产品，减小了对石油和煤的消耗[4]。

1.1 生物油制备多元醇

近年来，许多研究者对植物油制取聚氨酯前体之一多元醇进行了研究。杜勋军等[5]以桐油为原料，合成了聚氨酯的中间体桐酸甲酯-马来酸酐加合物(MEMAA)；以MEMAA为原料合成了桐油酸酐酯多元醇(TOAEP)、桐油基双二氢-马来酰亚胺(TOBBDHMI)和桐油-预聚体基双二氢-马来酰亚胺(TO-PUP-BDHMI)，制得了改性的聚氨酯。姚孝柱等[6]将乌桕梓油生物柴油进行二聚化，合成二聚酸甲酯，然后以生物柴油基二聚酸甲酯为原料，通过酶法合成二聚酸聚酯多元醇，并进一步改性合成了聚氨酯。罗晓刚等[7]以大豆油基多元醇和聚二苯基甲烷二异氰酸酯为原料，采用热压法成功的制备了一种新的大豆基生物聚氨酯塑料。吴一鸣等[8]对小桐子油的双键进行了环氧化和羟基化反应，得到了小桐子油生物基多元醇，通过化学修饰制备了硬质聚氨酯泡沫，所得的聚氨酯泡沫的性能不亚于来源于石油的聚氨酯泡沫。

1.2 生物油制备异菁酸酯

异菁酸酯是制备聚氨酯对重要的中间体之一，但制备异氰酸酯的传统原料是化石能源。传统的制备过程有剧毒，对环境污染大。因而开发“绿色”的异菁酸酯制备方法是聚氨酯工业急需解决的问题之一。Kusefoglu等[9]利用异氰酸对大豆油进行了化学修饰，得到了可用于合成聚氨酯的植物型异氰酸酯。Narine等[10]则以油酸为原料合成了环庚烷型异氰酸酯。张亚东等[11]利用环氧-羟基化法制得大豆油基多元醇(SOP)，并将并进一步异氰酸酯胶粘剂。

腰果壳是腰果业的主要废弃物，近年来，通过将腰果壳液化，使之成为一种天然非食物用可再生的生物材料。通常情况下，腰果壳液是一种红褐色的粘性液体，从腰果壳中的柔软蜂窝状结构中提取而来，主要含有漆树酸和少量的腰果二酚及甲基衍