專利名稱：多異氰酸酯基生質(zhì)材料及其形成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是涉及多異氰酸酯基的生質(zhì)材料，更特別涉及其形成方法及應用。
背景技術(shù)：
聚胺基甲酸酯(polyurethane，以下簡稱PU)泡棉是重要民生或工業(yè)材料，廣泛應 用于運輸、運動器材、家具、包裝、織物、及隔熱材料等產(chǎn)業(yè)。北美、歐洲、日本等地的PU泡棉 年產(chǎn)量大于230萬噸，全球的每年成長率為2-3%。臺灣泡棉廠每年產(chǎn)量近10萬噸，競爭激 烈亟需新技術(shù)使泡棉品質(zhì)升級，并開發(fā)高附加價值產(chǎn)品。隨PU工業(yè)發(fā)展及時代變遷，現(xiàn)代泡棉產(chǎn)品已開發(fā)多種技術(shù)如選用新發(fā)泡劑、開發(fā) 耐黃化/穩(wěn)定助劑、強制發(fā)泡冷卻技術(shù)、變壓發(fā)泡技術(shù)、二氧化碳系統(tǒng)、及二異氰酸異佛爾 酮(isophorone diisocyanate，以下簡稱IPDI)系PU泡棉材料及制程。目前的研究重心更 趨于環(huán)?；?無鹵材料的選用)、非黃變化、以及高品質(zhì)化。二異氰酸酯如二異氰酸異佛爾酮(IPDI)或六亞甲基二異氰酸酯(hexamethylene diisocyanate,以下簡稱HDI)系的結(jié)構(gòu)不含芳香環(huán)，不易產(chǎn)生黃變等劣化現(xiàn)象，已開始應 用于發(fā)泡衣料，如內(nèi)衣、衛(wèi)生器材、交通器材、運動器材、及緩沖材料等領(lǐng)域，全球產(chǎn)值約為 30至35億元新臺幣。目前市售的泡棉預聚物均為雙官能基的線型分子，本身無法形成三次元立體結(jié) 構(gòu)，而需另外添加交聯(lián)劑以達三次元交聯(lián)硬化效果。此外為了符合環(huán)保需求，目前各國多制 定法規(guī)鼓勵廠商將生質(zhì)材料應用于各式石化產(chǎn)品中。以木質(zhì)素為例，其結(jié)構(gòu)具有大量羥基， 可作為泡棉配方中的預聚物。然而木質(zhì)素中位于烷基上的羥基的反應性遠低于位于苯環(huán)上 的羥基，反應不均的結(jié)果將大幅降低產(chǎn)品物性。因此如何使木質(zhì)素中不同取代位置的羥基 的反應性一致，為本領(lǐng)域亟需克服的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能使不同取代位置的羥基的反應性一致的形成多異 氰酸酯基生質(zhì)材料的方法，以及該方法形成的多異氰酸酯基生質(zhì)材料。本發(fā)明提供一種形成多異氰酸酯基生質(zhì)材料(biomass material havingmulti isocyanate groups)的方法，包括配制二異氰酸酯溶液；以及將具有多個羥基的生質(zhì)材料 溶解后，加入二異氰酸酯溶液中，使生質(zhì)材料的羥基反應形成異氰酸酯基；其中二異氰酸酯 包括脂肪族二異氰酸酯、芳香族二異氰酸酯、或上述的組合。本發(fā)明還提供一種多異氰酸酯基生質(zhì)材料，其中每一異氰酸酯基是由生質(zhì)材料的 羥基與二異氰酸酯反應形成，且二異氰酸酯包括脂肪族二異氰酸酯、芳香族二異氰酸酯、或 上述的組合。與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明的優(yōu)點在于由于本發(fā)明的方法已預先使生質(zhì)材料的 所有羥基反應形成異氰酸酯基，可有效改善生質(zhì)材料不同位置(芳香基及烷基上)的羥基 反應活性不均的問題，在室溫下短時間即可完成發(fā)泡反應。而且，由于本發(fā)明的上述改質(zhì)的生質(zhì)材料本身已具有多個異氰酸酯基，因此泡棉配方不需添加交聯(lián)劑即可形成三次元立體 結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的多異氰酸酯基生質(zhì)材料可應用于泡棉、涂料及PU樹脂配方中。
具體實施例方式本發(fā)明提供一種形成多異氰酸酯基生質(zhì)材料的方法。首先，配制二異氰酸酯溶液， 再將具有多個羥基的生質(zhì)材料溶液加入二異氰酸酯溶液，使該生質(zhì)材料的羥基反應形成異 氰酸酯基預聚物。以最常見的生質(zhì)材料木質(zhì)素為例，上述反應如式1所示，上述二異氰酸酯 可以是脂肪族二異氰酸酯或芳香族二異氰酸酯。在式1中，一個單體的木質(zhì)素(Ligin)含有不同脂肪族及芳香族羥基。經(jīng)由分子 量鑒定搭配滴定法可知木質(zhì)素的分子量，同時推算出有幾個單體以及羥基。接著以上述羥 基數(shù)目決定二異氰酸酯的使用量。木質(zhì)素的每一羥基可與二異氰酸酯中一側(cè)的異氰酸酯基 進行反應，形成異氰酸酯基如式2所示。
權(quán)利要求
1.一種形成多異氰酸酯基生質(zhì)材料的方法，包括 配制一二異氰酸酯溶液；以及將一具有多個羥基的生質(zhì)材料溶解后，加入該二異氰酸酯溶液，使該生質(zhì)材料的羥基 反應形成異氰酸酯基；其中該二異氰酸酯為脂肪族二異氰酸酯、芳香族二異氰酸酯、或上述的組合。
2.如權(quán)利要求1所述的形成多異氰酸酯基生質(zhì)材料的方法，其中該脂肪族二異氰酸酯 為二異氰酸異佛爾酮、六亞甲基二異氰酸酯、甲烯雙(4-環(huán)己基異氰酸酯)、環(huán)己基甲烷二 異氰酸、或上述的組合。
3.如權(quán)利要求1所述的形成多異氰酸酯基生質(zhì)材料的方法，其中該具有多個羥基的生 質(zhì)材料為木質(zhì)素、纖維素、半纖維素、或淀粉。
4.一種多異氰酸酯基生質(zhì)材料，其中異氰酸酯基是由生質(zhì)材料的羥基與二異氰酸酯反 應形成，且該二異氰酸酯為脂肪族二異氰酸酯、芳香族二異氰酸酯、或上述的組合。
5.如權(quán)利要求4所述的多異氰酸酯基生質(zhì)材料，其中該具有多個羥基的生質(zhì)材料為木 質(zhì)素、纖維素、半纖維素、或淀粉。
6.如權(quán)利要求4所述是多異氰酸酯基生質(zhì)材料，其中該脂肪族二異氰酸酯為二異氰酸 異佛爾酮、六亞甲基二異氰酸酯、甲烯雙環(huán)己基異氰酸酯)、環(huán)己基甲烷二異氰酸、或上 述的組合。
7.如權(quán)利要求4所述的多異氰酸酯基生質(zhì)材料，是應用于一泡棉、PU樹脂、及涂料配方。
8.如權(quán)利要求7所述的多異氰酸酯基生質(zhì)材料，其中該泡棉配方還包括表面活性劑、 發(fā)泡劑、二元醇、及水。
9.如權(quán)利要求4所述的多異氰酸酯基生質(zhì)材料，是應用于一非發(fā)泡性材料配方。
全文摘要
本發(fā)明提供形成多異氰酸酯基生質(zhì)材料的方法，包括配制二異氰酸酯溶液；以及將具有多個羥基的生質(zhì)材料溶解后，加入二異氰酸酯溶液，使生質(zhì)材料的羥基反應形成異氰酸酯基。本發(fā)明還提供該方法形成的多異氰酸酯基生質(zhì)材料。上述改質(zhì)可改善生質(zhì)材料的芳香基及烷基上的羥基反應不均的問題，上述改質(zhì)的生質(zhì)材料可應用于泡棉、涂料及PU樹脂配方中。
文檔編號C08H7/00GK102140172SQ20101011045
公開日2011年8月3日 申請日期2010年2月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月3日
發(fā)明者張凱文, 楊家瑋, 沈永清, 蔡梵正 申請人:財團法人工業(yè)技術(shù)研究院