申请日2018.05.22
公开(公告)日2018.11.30
IPC分类号C09D175/08; C09D175/04; C08G18/66; C08G18/65; C08G18/64; C08G18/48; C08G18/44; C08G18/32; C08G18/10; C02F1/58; C02F1/00; C02F101/34; C02F101/30
摘要
本发明公开了一种新型聚氨酯，首先将二异氰酸酯、端羟基聚合物、催化剂混合均匀，并通过预聚反应制备出端异氰酸酯基聚氨酯预聚体，接着以含有端羟基和磺酸基的芳香族化合物小分子和废弃皮屑中提取出的胶原蛋白为扩链剂，通过封端反应制备得到新型的聚氨酯。本发明还公开作为处理废水的用途，将制得的新型聚氨酯涂敷在木板及石头的表面，干燥成膜后，将它们放入废水中，一段时间后，用网将木板及石头捞出，再将其表面破损的地方涂覆聚氨酯膜，再放入废水中，如此循环，从而达到处理废水的目的。本发明不仅实现了制革废弃皮胶原的资源合理化利用，而且降低了传统废水处理的成本。
翻译权利要求书
1.一种新型聚氨酯，其特征在于，由包括以下物质的量的组分的体系得到：
聚氨酯预聚体 1份
含端羟基和磺酸基的芳香化合物 0.4-0.5份/1份聚氨酯预聚体中游离的异氰酸酯基
废弃皮屑中提取的胶原蛋白 0.1-0.2份
封端剂 0.1-0.2份/1份聚氨酯预聚体中游离的异氰酸酯基;
所述聚氨酯预聚体由包括以下物质的量的组分的体系得到：
二异氰酸酯 1份
端羟基聚合物 0.25-0.5份。
2.根据权利要求1所述的新型聚氨酯，其特征在于：所述的二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯TDI、二苯甲烷二异氰酸酯MDI、异氟尔酮二异氰酸酯IPDI、己二异氰酸酯HDI中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的新型聚氨酯，其特征在于：所述的端羟基聚合物为聚己内酯二醇、聚碳酸酯二醇、聚氧化丙烯醚二醇、聚乙二醇、聚丙二醇或聚四亚甲基醚二醇中的一种或两种以任意比例的混合物，数均相对分子质量为200-6000。
4.根据权利要求1所述的新型聚氨酯，其特征在于：所述的同时含有端羟基和磺酸基的芳香化合物为铬变酸又称变色酸;所述的封端剂为乙醇、丙醇中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的新型聚氨酯，其特征在于：用于制备聚氨酯预聚体的体系中还包括催化剂及足量的有机溶剂;所述催化剂为二月桂酸二丁基锡DBTDL;所述的有机溶剂为丙酮、丁酮、N-甲基毗咯烷酮、二甲基甲酰胺中的一种或几种。
6.权利要求1-5任一项所述的新型聚氨酯的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将包含二异氰酸酯、端羟基聚合物及催化剂的反应体系充分反应，得到聚氨酯预聚体;
2)向步骤1)充分反应的反应体系中加入含有端羟基和磺酸基的芳香族化合物、及从废弃皮屑中提取的胶原蛋白，充分反应;
3)向步骤2)充分反应的反应体系中加入封端剂，充分反应。
7.根据权利要求6所述的新型聚氨酯的制备方法，其特征在于，具体步骤包括：将二异氰酸酯、端羟基聚合物、有机溶剂和催化剂在60℃-90℃下反应4h-8h得到聚氨酯预聚体;然后将同时含有端羟基和磺酸基的芳香族化合物和从废弃皮屑中提取的胶原蛋白加入反应体系并升温到80℃-100℃反应3h-6h;再将温度降至40℃-50℃并加入封端剂反应1h-3h。
8.权利要求1-5任一项所述的新型聚氨酯作为废水处理的用途。
9.根据权利要求8所述的新型聚氨酯作为废水处理的用途，其特征在于，包括如下步骤：
1) 将新型聚氨酯涂覆在木板和石头的表面并干燥成膜，然后将它们放入到废水中;
2) 一段时间后，将木板和石头捞出，再将它们表面破损的地方涂覆上聚氨酯，并再次放入废水中;
3) 重复步骤2)。
说明书
一种新型聚氨酯及其作为废水处理的用途
技术领域
本发明属于一种精细化工领域，涉及一种新型聚氨酯及其作为废水处理的用途。
背景技术
水性聚氨酯因其诸多优点而得到广泛应用。目前聚氨酯的改性方法主要包括环氧树脂改性法、有机硅改性法、纳米改性法和复合改性法等。但这些方法中都或多或少地使用了对环境有害的物质，胶原蛋白作为一种天然的生物质材料，对环境友好，且其分子中含有大量的氨基、羧基和亚氨基活性基团，具有较高的活性。本发明提出的利用废皮屑中提取的胶原蛋白和同时含有端羟基和磺酸基的芳香化合物做为聚氨酯的改性剂，使废皮屑中的胶原蛋白得到资源化利用。
随着人们生活水平的提高，生活废水、工业废水大量增加，各种污水处理设施应运而生。专利“一种煤化工废水处理工艺(CN104310710B)”公开了一种煤化工废水处理工艺，包括如下步骤：(1)将调节池中的煤化工废水加入絮凝剂，经絮凝沉降，制得混凝沉淀废水和沉淀污泥;(2)将混凝沉淀废水通入气浮机中，制得气浮废水和气浮污泥;(3)将气浮废水分别通入低氧曝气活性污泥池和高氧曝气活性污泥池进行处理，制得低氧曝气废水和高氧曝气废水;(4)将低氧曝气废水通入二沉池(Ι) ，经泥水分离，制得好氧生化出水工和好氧沉淀污泥(Ι) ，好氧沉淀污泥(Ι)回流至低氧曝气活性污泥池;(5)将好氧生化出水(Ι)和好氧生化出水(Ⅱ)混合后，经厌氧反应池处理后，制得处理后废水。专利“一种废水处理方法(CN107176764A)”公开了一种废水处理方法调节，主要包括以下步骤：(1)通过废水泵将废水输入调节池中，进行混合调节;(2)将处理后的废水通入气浮池中;(3)将所述中气浮处理后的废水通入还原水池，同时向所述还原水池中投加盐酸并使所述还原池中的废水的pH为2.5-4，同时向所述还原池内再投加硫酸铁;(4)将所述中还原池处理后的废水通入中和池进行絮凝沉淀，得到上清液和沉淀混合液;(5)将上清液通入至生物氧化池进行氧化分解;(6)将沉淀混合液通入二沉池中进行固液分离，得到上清液和气浮浮渣、絮凝沉淀污泥与二次沉淀污泥的混合物;(7)将上清液通过清水池排出。
以上废水处理方法成本昂贵，操作繁琐，需要大量的人力物力资源。本发明提出“以废治废”的思路，利用废弃皮屑中的胶原蛋白改性聚氨酯，然后将其涂敷在木板及石头的表面并将其放入废水中，一段时间后，用网将木板及石头捞出，再将其表面破损的地方涂覆聚氨酯膜，再放入废水中，如此循环，从而达到处理废水的目的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新型聚氨酯及其作为废水处理的用途。
为达到上述目的，本发明主要采用的技术方案是：
将二异氰酸酯、端羟基聚合物、有机溶剂和催化剂在60℃-90℃下反应4h-8h得到聚氨酯预聚体，然后将同时含有端羟基和磺酸基的芳香族化合物小分子和从废弃皮屑中提取的胶原蛋白倒入三口瓶中并升温到80℃-100℃，3h-6h后，再将温度降至40℃-50℃并加入封端剂反应1h-3h，接着加入中和剂中和，最后将其置于蒸馏水中乳化，用旋转蒸发仪除去溶剂，用透析袋除去未反应的小分子，即得到产品;
其中，二异氰酸酯、端羟基聚合物的物质的量比为1.0：(0.25-0.5) ;
从废弃皮屑中提取的胶原蛋白的物质的量为二异氰酸酯物质的量的10%-20% ;
有机溶剂和催化剂分别占二异氰酸酯、端羟基聚合物总质量的10%-20%与0.01%-0.1%;
同时含有端羟基和磺酸基的芳香小分子化合物的物质的量为聚氨酯预聚体中游离异氰酸酯基物质的量的40%-50% ;
所用的封端剂的物质的量为聚氨酯预聚体中游离异氰酸酯基物质的量的10%-20% ;
中和剂的物质的量是芳香化合物小分子磺酸基物质的量的90%-110% ;
蒸馏水占二异氰酸酯、端羟基聚合物、同时含有端羟基和磺酸基的芳香小分子化合物、及中和剂总质量的200%-300% 。
本发明的二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯(TDI)、二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)、异氟尔酮二异氰酸酯(IPDI)、己二异氰酸酯(HDI)中的一种或几种以任意比例的混合物;
所述的端羟基聚合物为聚己内酯二醇、聚碳酸酯二醇、聚氧化丙烯醚二醇、聚乙二醇、聚丙二醇或聚四亚甲基醚二醇中的一种或两种以任意比例的混合物，数均相对分子质量为200-6000;
所述的催化剂为二月桂酸二丁基锡(DBTDL);
所述的有机溶剂为丙酮、N-甲基毗咯烷酮或二甲基甲酰胺;
所述的同时含有端羟基和磺酸基的芳香化合物小分子为铬变酸又称变色酸;
所述的封端剂为乙醇或丙醇;
所述的中和剂为三乙胺或氨水。
本发明还提供了利用本发明制备的新型聚氨酯作为处理废水的用途，包括以下步骤：
1)将二异氰酸酯、端羟基聚合物、反应物总质量10%-20%的有机溶剂、和反应物总质量0.01%-0.1%的催化剂在60℃-90℃下反应4h-8h得到聚氨酯预聚体;
2)然后将同时含有端羟基和磺酸基的芳香族化合物和从废弃皮屑中提取的胶原蛋白加入反应体系并升温到80℃-100℃反应3h-6h;
3)再将温度降至40℃-50℃并加入封端剂反应1h-3h。
4)向新型聚氨酯中加入含有端羟基和磺酸基的芳香族化合物中磺酸基物质的量的90%-110%的中和剂中和;
5)将步骤4)得到的混合物置于占二异氰酸酯、端羟基聚合物、含有端羟基和磺酸基的芳香化合物及中和剂的总质量的200%-300%蒸馏水中乳化，分散均匀;
6)将包含新型聚氨酯的乳液涂覆在木板和石头的表面并干燥成膜，然后将它们放入到废水中;
7)一段时间后，将木板和石头捞出，再将它们表面破损的地方涂覆上聚氨酯膜，并再次放入废水中;
8)重复步骤7)。
本发明的有益效果为：本发明的新型聚氨酯同时含有铬变酸中的磺酸基和胶原蛋白中的氨基，且利用小分子铬变酸能与醛类物质反应和氨基能与醛类及有机磷反应的机理，除去废水中的醛类和有机磷类有害物质。
