椰衣基聚氨酯包裝緩沖泡沫的制備與性能研究

賴英萍，陳應，趙佳佳，吐松，葉李藝

（廈門大學化學化工學院化學工程與生物工程系，福建廈門361005）

引 言

聚氨酯泡沫材料可起到緩沖包裝、結構承重和隔熱減噪等作用，廣泛應用于日化、電子和建材等諸多行業和領域[1]。聚氨酯通過聚酯二醇與二異氰酸酯的反應合成，歷經80 多年的發展，已廣泛用于制備泡沫、涂料和薄膜等多種產品。聚氨酯泡沫在聚氨酯市場中占比超過50%，由于其優良的沖擊和振動的能量吸收性、彈性和壓縮恢復性能，在緩沖包裝等領域具有重要應用[2-3]。然而，目前聚氨酯泡沫的應用也存在如下一些問題：制備過程中使用大量低沸點物理發泡劑，廢棄聚氨酯緩沖包裝產品回收率極低，且無法有效自然降解，給環境造成的污染越來越嚴重[4-5]。此外，聚氨酯泡沫材料制備原料目前主要來源于石油基產品，價格相對昂貴；在石油資源日漸短缺情況下，亟需拓展原料來源，減少對石油資源的依賴[6-7]。而生物質種類繁多、數量巨大并且可持續利用，合理有效轉化生物質資源對優化能源結構、綠色持續發展意義重大。

聚氨酯泡沫的多功能性取決于發泡配方的合理選擇[8-9]，其中主要原料多元醇的選取至關重要。多元醇擁有低毒性、高沸點、易溶解極性物質、難揮發等優點，包括多種小分子醇和大分子醇[10]，可通過羥丙基化反應制備得到生物基多元醇。國內外學者已成功對諸如樹皮[11]、殼聚糖[12]、玉米淀粉[13]、菜籽餅渣[14]和木質素[15]等生物質進行羥丙基化制備生物基多元醇。然而，該工藝復雜煩瑣，且環氧丙烷在儲存、運輸及使用時存在較大安全隱患。溶劑催化液化無須使用環氧丙烷、苯酚等危險化合物，反應條件溫和、成本低、污染小，生物質經多元醇溶劑催化液化后，獲得的產物可用于聚氨酯泡沫的制備，得到性能優良、綠色環保的聚氨酯泡沫材料。研究發現甘蔗渣[16]、麥草秸稈[17]、廢松木[18]、咖啡渣[19]等的醇液化產物用于制備聚氨酯泡沫，對材料的力學性能、降解性能、熱性能等有多方面的改善。但是目前各類生物質用于制備聚氨酯泡沫的轉化率、利用率較低，仍具有較大的研究開發前景。單一的生物質基質制備的泡沫性能較差，而生物質部分替代石油基制備的聚氨酯泡沫性能尚不能與純石油基泡沫相比，還具有較大的優化空間。椰衣作為重要的農林生物質資源[20]，纖維素含量高，而半纖維素含量低，具有獨特優勢，故常被作為制備生物質炭和作物栽培基質等的原料[21]。椰衣纖維的利用集中于開發其附加價值，但將其作為增強材料的應用研究較少，還有進一步挖掘其更高利用價值的潛力，對其在聚氨酯泡沫中的應用進行開發研究具有重要的實際意義。

本研究選用椰衣為原料，利用多元醇溶劑催化液化技術將椰衣液化轉化為生物基多元醇，替代部分石油基多元醇，并以水為綠色發泡劑制備聚氨酯緩沖包裝泡沫。通過考察液化溫度、液化時間、濃硫酸催化劑用量和液固比等因素對液化反應過程和液化產物性質的影響，確定較優的液化反應條件。并將較優條件下獲得的椰衣基多元醇用于制備包裝緩沖用的聚氨酯泡沫，通過力學性能測試、熱重（TGA）、掃描電鏡（SEM）、紅外光譜（FT-IR）等分析方法，研究液化產物（BP）替代量對聚氨酯泡沫的影響，旨在開發聚氨酯包裝緩沖泡沫材料的綠色制備工藝。

1 實驗材料與方法

1.1 原料與試劑

椰衣（CF，孔徑188～375μm 的粉末），海南文昌東郊椰殼工藝加工廠；聚醚多元醇A（polyol A，工業級）、聚醚多元醇B（polyol B，工業級），撫順佳化化學股份有限公司；異氰酸酯（PM200，工業級），撫順佳化化學股份有限公司；催化劑A33（工業級），美國空氣化工產品有限公司；泡沫穩定劑L-580（工業級），美國邁圖高新技術材料有限公司；聚乙二醇400（PEG400，分析純），國藥集團化學試劑有限公司；辛酸亞錫催化劑（T-9，分析純），國藥集團化學試劑有限公司；甘油、濃硫酸、丙酮均為分析純，國藥集團化學試劑有限公司。實驗過程中使用的去離子水由廈門大學化學化工學院Millipore純水機集中制備供應。

1.2 椰衣的多元醇液化

取一定量的復合液化劑（由聚乙二醇400 和甘油組成，質量比4∶1）加入100 ml 圓底燒瓶中，置于油浴鍋中加熱，當油溫達到液化溫度時，依次迅速加入濃硫酸催化劑和椰衣粉末CF，液化進行到規定時間后，立即將燒瓶取出并冷卻至室溫。將冷卻的反應產物進行真空抽濾，濾渣用丙酮進行多次洗滌，抽濾得到的殘渣記為CFR。濾液經旋轉蒸發除去丙酮，得到除渣后的椰衣液化產物BP。濾紙和椰衣液化殘渣（以下簡稱CFR）一同于105℃干燥24 h，兩者烘干后取出放入干燥器中冷卻，最后稱重。CF液化反應的殘渣率由式（1）計算。

式中，R為CF 液化反應的殘渣率，%；W0、W1和W2分別為液化反應前CF 質量（絕干）、濾紙的質量和液化反應后烘干冷卻至恒重的殘渣與濾紙質量，g。

1.3 聚氨酯泡沫的制備

依據椰衣的多元醇液化，綜合各項指標篩選出較優的液化條件，在最佳條件下制得生物基多元醇（椰衣液化產物）BP。采用一步法工藝，將兩種石油基聚醚多元醇A、聚醚多元醇B、助劑、不同替代量的BP 高速攪拌混合2～5 min，得到發泡組合料A；隨后將一定質量的發泡B料異氰酸酯加入到發泡組合料A 中，繼續高速攪拌4～30 s，物料開始變色或膨脹時即可停止攪拌，自由發泡常溫熟化2～3 d，得到生物基聚氨酯泡沫（BPUF）試樣。依據加入的BP含量梯度（0、15%、25%、35%、45%、65%），泡沫試樣分別標 記 為PUF、15%BPUF、25%BPUF、35%BPUF、45%BPUF、65%BPUF。泡沫合成配方具體見表1。

1.4 分析項目和檢測方法

液化產物的酸值采用pH 計（PH 700，上海般特儀器有限公司）參考國家標準GB 12008.5—2010 進行測定，以每克試樣消耗的KOH 毫克數表示；黏度采用數字式黏度計（NDJ-8S，上海方瑞儀器有限公司）使用2#轉子于30 r/min 轉速和25℃條件下測定；羥值采用鄰苯二甲酸酐法（參考國家標準GB 12008.3—2009）測定，以每克試樣消耗的KOH 毫克數表示；椰衣原料、液化產物和液化殘渣采用KBr壓片法，利用FT-IR（Nicolet iS50，美國熱電公司）分析有機物官能團的變化；元素分析采用元素分析儀（Vario EL III，德國元素分析系統公司）測定。

泡沫的密度采用電子天平（BSA124S，賽多利斯科學儀器有限公司）、游標卡尺（D3178-01，上海阿拉丁生化科技股份有限公司）參考GB/T 6343—2009測定；采用掃描電子顯微鏡（Hitachi S-4800，日本日立公司）分析泡沫試樣的表面形態及孔泡結構；采用熱重分析儀（TG 209-F1，德國耐馳公司）分析泡沫試樣的熱穩定性；采用電子萬能試驗機（AGS-X 5KN，日本島津公司）參考GB/T 8813—2008、GB/T 14745—2017 分析泡沫試樣的力學性能；參照包裝用緩沖材料靜態壓縮實驗方法標準GB/T 8168—2008 測定緩沖系數。將制備得到的聚氨酯泡沫試樣材料切割成標準尺寸，隨后采用島津AGS-X 5KN 型萬能試驗機，沿試樣厚度方向以12 mm/min壓縮至試樣85%初始厚度，不同靜應力壓縮下緩沖系數C的數值由式（4）計算得到，對數據進行處理分析得到應力-緩沖系數曲線（C-ε曲線）。

式中，σ為試樣的壓縮應力，kPa；F為試樣的壓縮載荷，N；A為試樣的承載面積，mm2；ε為壓縮應變，%；X為試樣的變形量，mm；T為試樣的初始厚度，mm；C為試樣壓縮至應變ε時的緩沖系數；σ(ε)為試樣壓縮至應變ε時的壓縮應力，N。

2 結果與討論

2.1 椰衣多元醇液化及反應產物分析

2.1.1 椰衣液化條件的篩選 依據1.2 節椰衣的多元醇液化中的液化方式，進行椰衣液化條件的篩選研究。

表1 BPUF的合成配方Table 1 Synthetic formula of BPUF

對不同催化劑（濃硫酸）用量下殘渣率和BP 的黏度、酸值和羥值進行了研究，結果如表2所示。

表2 濃硫酸催化劑用量對液化過程及BP的影響Table 2 The influence of H2SO4 catalyst content on BP and the liquefaction process

由表2 可看出，當濃硫酸用量在1%～4%范圍內時，BP 的黏度在312～375 mPa·s 之間，相差不大；當濃硫酸用量增至5%時，BP 黏度顯著增加至658 mPa·s，這可能是因為濃硫酸過量，強氧化性導致椰衣原料反應產生羧基，羧基與液化試劑中的羥基發生縮合反應，出現BP的黏度顯著增加現象。當濃硫酸用量逐漸增加時，BP 的羥值由319.6 mg/g 增加到336.2 mg/g，隨后又減小至299.5 mg/g；酸值由6.7 mg/g 增加到33.7 mg/g，主要是濃硫酸酸性的影響；殘渣率先明顯下降然后逐漸趨于平穩。綜合說明少量濃硫酸能有效催化CF 降解產生更多含羥基化合物，而過多的濃硫酸會消耗羥基，更會促進BP 中的含羥基化合物與液化試劑發生反應，導致羥值逐漸降低[22]，因此以添加2%濃硫酸為宜。

液化溫度對CF液化的影響結果列于表3中。

由表3 可看出，殘渣率和BP 的黏度隨著溫度的升高均出現先降低后升高的趨勢，在160℃時兩者均處于較低水平。當溫度從130℃增至170℃時，殘渣率由40.4%降至7.5%，BP 的黏度由738 mPa·s 降至442 mPa·s；當溫度繼續上升至180℃時，黏度和殘渣率均增大。多元醇液化木質纖維素過程涉及諸多反應，一方面木質素、半纖維素和纖維素非結晶區在多元醇中溶解，降解為小分子化合物，降低液化產物殘渣率和黏度；另一方面，降解產生的化合物具有多類官能團，彼此極易進行縮合、環化和聚合等反應，使小分子化合物再次重排縮聚成大分子，進而提高液化產物的殘渣率和黏度[23]。當溫度低于160℃時，以CF 的降解反應為主，溫度過高時，降解的化合物再重排和縮聚反應加劇。BP 的羥值在140℃達到最大值436.2 mg/g，酸值在170℃達到最大值20.5 mg/g。升高反應溫度可以促進生物質液化，但溫度過高液化試劑會進行熱分解或脫水反應，液化反應中間體化合物的羥基更多地被氧化為羧基等官能團，導致酸性化合物增多（如乙酰丙酸），還可能發生酯化反應，使得BP 的羥值降低[24-26]，因此液化溫度以160℃為宜。

表3 液化溫度對液化過程及BP的影響Table 3 The influence of liquefaction temperature on BP and the liquefaction process

液固比（液化試劑與CF 的質量比）是另一個決定生物質液化效果的重要因素，從表4 可知液固比對CF液化的影響。

表4 液固比對液化過程及BP的影響Table 4 The influence of liquid-solid ratio on BP and the liquefaction process

液固比為3∶1 時，殘渣率為24.3%，實驗過程中圓底燒瓶內出現部分炭化殘渣，可能是過量的CF吸收液化試劑，部分未及時與液化試劑充分接觸反應的CF附著在燒瓶壁面，在較高溫度下集中受熱而發生脫水炭化。當液固比增至5∶1 時，殘渣率明顯降低到6.8%；進一步增加液固比，殘渣率變化較小。液固比增加時，BP 的黏度明顯降低，而羥值由300.9 mg/g 增大至347.3 mg/g，主要因為高液固比加強了CF 液化的傳質傳熱過程，促進了大分子降解；而低液固比下副反應較多，導致BP的酸值略微偏高。另外，綜合考慮泡沫形成過程中顏色的變化，以及盡可能獲得低黏度的BP 以降低聚氨酯發泡組合A 料黏度，并降低原料成本，綜合考慮選擇液固比為6∶1。

在上述篩選條件下，將液固比調整為6∶1，進行液化時間對CF液化的影響研究，結果如表5所示。

表5 液化時間對液化過程及BP的影響Table 5 The influence of liquefaction time on BP and the liquefaction process

由表5 可見，CF 在20 min 內絕大部分發生降解，30～60 min 內殘渣率下降速率變緩，60 min 后降低速率再次變緩。BP的黏度在40～80 min內顯著下降，后續變化不大。當液化時間由20 min 延長至100 min 時，BP 的 羥 值 從399.6 mg/g 逐 漸 降 低 至336.3 mg/g，酸值從13.6 mg/g 逐漸升高至19.5 mg/g，可能是CF 中大部分易降解組分在20～40 min 內迅速液化，40 min后主要是難降解的纖維素被液化，隨著反應時間延長，各種脫水、氧化和再冷凝等反應均會降低BP 的羥值，并且產生酸性物質[27-28]，故液化時間以80 min為宜。

2.1.2 椰衣液化反應原料與反應產物的FT-IR分析表征 對液化反應物處理后獲得的CFR、BP 以及原料CF 進行紅外分析，紅外光譜圖如圖1 所示。3390 cm-1、2908 cm-1處分別代表O—H 和C—H 的伸縮振動峰，與CF和CFR 譜圖相比，BP在這兩處的峰更加尖銳，說明O—H 和C—H 含量更高。主要原因為：一方面，木質纖維素分解產生較多小分子化合物，富含羥基的物質進入液化試劑；另一方面，液化試劑多元醇本身帶有眾多的羥基。1725 cm-1處是C O 的伸縮振動峰，CF 在此處出現較弱的峰，主要歸因于半纖維素和纖維素結構中乙酰基的C O 結構，而BP 和CFR 中該處的振動峰增強，主要是由于木質纖維素降解產生羧酸類、醛酮類和酯類化合物，導致C O 結構數量增多[10,28]。在1620 cm-1和1520 cm-1位置的峰是木質素苯環骨架的振動峰，BP和CFR 的譜圖峰強比CF 的有所減弱，說明CF 經過液化后，木質素結構遭到嚴重破壞[29]。1255 cm-1和1108 cm-1處為醚鍵的伸縮振動峰[29-31]，BP 相比于CR、CFR 的峰強大幅增加，說明最終得到的除渣液化產物中含有醚類物質。綜上所述，液化反應破壞了木質纖維素結構，得到了富含羥基化合物的液化產物BP，此外，液化產物BP 中還可能存在羧酸類、醛酮類、酯類和醚類等化合物[10]。

圖1 CF、CFR和BP的紅外光譜圖Fig.1 Infrared spectra of CF,CFR and BP

2.1.3 椰衣原料與反應產物的元素分析 CF、BP和CFR 的元素分析如表6 所示。CF 主要含有C、H和O 三種元素，少量N 和S 元素，若大量用作燃料或熱化學轉化原料，需盡可能減少這些元素產生的不利影響。經過液化反應之后，BP 中N 含量幾乎可以忽略，而BP 中C、H 的含量均高于CF 原料，O 的含量有所降低，這主要與生物質的脫水、脫羰基和脫羧基的反應有關[29]。

表6 CF、CFR和BP的元素分析Table 6 Elemental analysis of CF，CFR and BP

2.2 聚氨酯泡沫的結構與性能研究

2.2.1 BP對發泡組合A料和BPUF性能的影響 依據表1 配方，研究BP 替代量對發泡組合A 料的黏度和BPUF 性能的影響，結果如表7 所示。BP 的加入使得發泡組合A 料黏度略微增大，BP 替代量增多時，黏度基本維持在410～421 mPa·s；當替代量達到65%時，黏度反而出現降低現象。隨著BP 的添加，BPUF 泡沫密度呈現先降低后增加的趨勢，添加35%BP 時，得到的BPUF 密度最低為19.8 kg/m3，添加65%BP 時，BPUF 密度為28.9 kg/m3，反而超過純石油基聚氨酯泡沫（PUF）的密度。另外，與PUF 相比，BP 的添加使得BPUF 的壓縮強度由50.8 kPa 降至19.7 kPa，壓縮模量由1008 kPa 降低至333 kPa，降低幅度均較大。在實驗過程中發現，當BP替代量高于65%時，得到的聚氨酯泡沫泡體塌陷嚴重，成為堅硬的實體，無法取樣進行性能測試。聚氨酯泡沫材料的密度主要取決于孔泡結構及大小，而影響上述孔泡的因素包括發泡劑用量和種類、多元醇原料種類及水分含量等。以木質纖維素為主要結構的生物質在液化過程中，存在諸多副反應，得到的液化產物中通常含有一定水分[32]，水分可作為發泡劑催生更多的氣體，進而影響孔泡結構。BP替代量由15%增至35%時，發泡組合A 料中存在更多的水分，水與異氰酸酯接觸產生CO2氣體沖擊泡體，伴隨著泡沫生長冷卻最后固化成型，導致泡沫平均孔徑變大，孔徑分布不均，進而導致密度和壓縮性能不斷降低。另外，液化液中存在大量的成分復雜的支鏈及環狀結構化合物，受液化反應溫度及時間影響，產生縮聚的大分子，BP替代量高于35%時，將引入更多雜質，反而降低多元醇原料與異氰酸酯反應的活性，并且泡沫交聯程度降低，導致泡沫密度增加和壓縮性能進一步降低[1,33]。

表7 BP替代量對發泡組合A料黏度和BPUF性能的影響Table 7 The influence of BP content on the viscosity of foaming composition A and properties of BPUF

2.2.2 BPUF的紅外光譜分析 對不同BP替代量下制得的BPUF 和純石油基泡沫PUF 進行紅外分析，如圖2 所示。3200～3450 cm-1范圍的譜帶歸因于O—H 基團的拉伸振動以及氨基甲酸酯和脲基的N—H 鍵對稱與不對稱拉伸振動（脲基的變化是水與某些異氰酸酯基之間的反應導致的）；1510～1540 cm-1范圍內的譜帶歸因于氨基甲酸酯基團的C—N和N—H 的拉伸和彎曲振動[19,34]。2865 cm-1、2973 cm-1分別歸因于聚合物結構中—CH3和—CH2的C—H 鍵的對稱和不對稱拉伸振動峰。1410 cm-1和1110 cm-1處峰強分別對應于C N 耦合及C—O 拉伸振動，表明分子鏈中存在氨基甲酸酯結構。1708 cm-1附近的峰強與C O 吸收振動相關，歸因于聚氨基甲酸酯中存在的基本碳結構。另外，由于異氰酸根指數為1.1 時，異氰酸酯相對過量，泡沫材料在2273 cm-1處均存在一定峰強，此處與—NCO 的伸縮振動有關[35]。隨著BP 替代量增多，該處振動峰有所增加，說明石油基多元醇A、B 與異氰酸酯反應更加充分完全。

圖2 不同BP替代量獲得的BPUF的紅外光譜圖Fig.2 Infrared spectra of BPUF obtained with different BP content

2.2.3 BPUF 的熱重分析 不同BP 替代量所得BPUF 在空氣氛圍下的熱重分析曲線如圖3 所示。所有泡沫材料的熱分解過程相似，主要包括兩個熱分解階段。第一階段主要發生在溫度為250～400℃之間，出現快速熱分解現象，由聚氨酯泡沫材料中脲鍵、氨基甲酸酯的分解引起[36]。隨著BP 的加入，第一階段的最大熱分解溫度小幅上升，由291℃上升至299℃；且最大降解速率減慢，由11.79%/min 下降至5.7%/min。第二階段發生在440～630℃之間，主要是多元醇骨架的降解，聚氨酯交聯網狀結構和碳層的氧化分解[37]。當BP 替代量上升時，第二階段最大熱分解溫度、熱分解速率基本不發生明顯變化，溫度維持在550℃左右，熱分解速率維持在4.0%～4.74%/min。相比于PUF 溫度降低了約6℃，熱分解速率小幅提高。另外，添加BP后的泡沫材料起始熱分解溫度約為260℃，相比于純石油基泡沫，溫度上升了35℃，當溫度升高至700℃時，泡沫材料的殘余量均較少。綜上所述，添加BP在一定程度上增強了聚氨酯泡沫的熱穩定性能。

圖3 不同BP替代量獲得的BUPF的TG和DTG曲線Fig.3 TG and DTG curves of BUPF obtained with different BP content

2.2.4 BPUF 的形貌結構分析 對不同BP 替代量所得的泡沫進行電鏡分析。從圖4 可看出，制得的泡沫材料的孔泡大部分為閉孔。當BP 替代量小于等于35%時，孔泡結構較為完整，孔徑大小分布不均，相比于PUF 孔徑均較大。當BP 替代量達到45%時，孔泡的規整性迅速下降，甚至出現孔泡融合及破碎現象。當BP 替代量達到65%時，孔泡結構被破壞得更加嚴重，呈現破碎狀態。另外，隨著BP 加入量的增大，泡沫表觀顏色逐步加深，由乳白色變為咖啡色。當BP 替代量達到65%時，泡沫材料內部出現燒芯現象，肉眼可見孔泡不均一，且內部明顯變脆變硬。BP 具有較高酸值，且含有一定量的水分，當BP 替代量過高時，泡沫反應體系中同時存在凝膠反應和發泡反應，反應劇烈且放出大量的熱，難以維持兩類反應之間的平衡，導致燒芯現象的出現。泡孔結構被破壞，從而導致BPUF 的力學性能大幅下降，這與表7 顯示的結果相符。

圖4 不同BP替代量獲得的BPUF的孔泡結構Fig.4 Cell structure of BPUF obtained with different BP content

結合圖5 的孔徑分布可以看出，PUF、15%BPUF、 25%BPUF、 35%BPUF、 45%BPUF、65%BPUF 的平均孔徑分別為265、336、462、452、479 和547 μm，隨著BP 替代量增多，泡孔直徑分布變廣。大孔徑孔泡更不易于形成穩定結構而坍塌，導致力學性能下降。

圖5 不同BP替代量獲得的BPUF孔泡結構和孔徑分布Fig.5 BPUF pore structure and pore size distribution with different BP content

2.2.5 BPUF 緩沖性能分析 聚氨酯泡沫用于緩沖包裝，其緩沖性能是一項重要指標，圖6 為不同BP替代量下所得BPUF的應力緩沖系數曲線。添加BP后，相同靜應力下泡沫的緩沖系數有所減小。隨著壓縮靜應力增大，25%BPUF、35%BPUF和45%BPUF的緩沖系數先下降后上升，存在最低值。純石油基PUF、15%BPUF 和65%BPUF 的緩沖系數整體下降，并在靜應力值超過80 kPa 后，緩沖系數趨于穩定值4。

圖6 不同BP添加量獲得的BPUF的應力-緩沖系數曲線Fig.6 The stress-buffer coefficient curves of BPUF obtained with different BP content

結合表7 數據分析，發現隨著BP 替代量增多，泡沫最小緩沖系數、達到最小緩沖系數時所對應的最大靜應力整體有所降低。一方面泡沫孔泡直徑增大，密度降低，降低了BPUF 的抗壓性能，導致泡沫能夠承受的最大靜應力降低；另一方面，在被壓縮過程中，大泡沫孔泡優先在較大變形范圍內分散泡體承受的壓力，在靜應力較小時可吸收較多的能量。因此，當添加較低量BP 時，含量越高（低于45%）所得泡沫材料的緩沖系數越小，緩沖效果較好[38]。但BP 替代量達到65%時，此時BP 中水分較多，與異氰酸酯反應形成更多剛性的脲基結構，從而導致泡沫出現許多融合破碎的粗孔，變硬變脆。當壓縮靜應力增大，作用在不規則粗孔泡的力直接將其壓坍塌，泡沫變密實難以回彈，因此65%BPUF的緩沖系數有所增大，而泡沫緩沖性能變差。綜合各項指標分析，為高效利用液化產物，添加35%的BP較為合適。

3 結 論

本研究將椰衣直接液化得到生物質多元醇，并將其應用于制備聚氨酯緩沖包裝泡沫材料，以黏度、羥值、酸值、殘渣率等為指標，探討了合適的液化條件和發泡條件，綜合分析得出如下結論。

（1）較佳的液化反應條件為：液固比為6∶1（液化試劑與椰衣質量比），2%濃硫酸為催化劑，160℃常壓反應80 min。

（2）CF、CFR 和BP 的紅外光譜分析可知，液化反應破環了木質纖維素結構產生較多—OH，最終得到聚醚型多元醇BP。

（3）較佳液化反應條件下，液化反應殘渣率為6.5%，液化產物羥值為345.9 mg/g，酸值為18.2 mg/g，黏度360 mPa·s（25℃），適合作為發泡材料的原料。

（4）對較佳條件下獲得的椰衣基聚氨酯泡沫進行結構與性能表征，結果表明，BP 的添加可提高泡沫材料的熱穩定性，BP添加35%時獲得的泡沫材料性能較好，孔泡結構更加完整，泡孔平均直徑為427μm，密度為20.3 kg/m3，壓縮強度為40.2 kPa，壓縮模量為766 kPa，最小緩沖系數為2.27。可作為理想的包裝緩沖材料。