聚氨酯（PU）泡沫是一种在工业生产和日常生活中应用广泛的高分子材料。硬质PU泡沫具有保温性能好、强度高和质轻等特点,经常用作保温隔热材料。其两大主要原料多元醇和异氰酸酯主要来自石油资源,对环境问题的日益关注促使人们寻找更加绿色的替代原料。通过合成各种生物基多元醇、以水作发泡剂和添加各种天然填料的方式生产新型环保的PU泡沫,已成为当前研究热点。生物柴油生产中产生的粗甘油,成分复杂,实现其高值化利用,对于推动生物柴油产业发展意义重大。此外,工业生产过程中会产生各种有机或无机固体废弃物,如:我国每年生物质水解残渣量约数百万吨,粉煤灰产量高达6亿吨。这些固体废弃物大部分都被掩埋或焚烧,利用率较低,不仅造成资源的浪费,也对环境产生严重污染。如何将这些工业废弃物高值化利用,一直是研究的重要课题。本课题以粗甘油为原料,采用一锅法合成粗甘油生物基多元醇,将其用于制备PU泡沫,并探索添加固体废弃物（如:糠醛渣、生物质水解残渣和粉煤灰）对PU复合材料力学性能、微观结构、保温性能、热稳定性以及阻燃性的影响。得到的结果如下:1.在200℃、0.015 MPa的条件下,以粗甘油为主要原料,反应8 h,合成粗甘油生物基多元醇。经测定合成多元醇的羟值为406 mg KOH/g,粘度为1092m Pa·s,酸值为1.9 mg KOH/g,可以用于硬质PU泡沫的制备。2.利用合成的粗甘油生物基多元醇完全替代商业聚醚多元醇制备PU泡沫,得到泡沫的密度为0.0474 g/cm~3,压缩强度为0.1197 MPa,导热系数为0.0310W/（m·K）。分别以60目和180目两种粒径糠醛渣填充PU泡沫。结果表明,粒径较小的糠醛渣对生物基PU泡沫力学性能提升效果更好,压缩强度最大为0.1533MPa,提高了28.1%。为了验证糠醛渣对PU泡沫力学性能增强的普遍适用性,将180目糠醛渣加入石油基PU泡沫中同样可以使压缩强度由0.1554 MPa提高到0.1967 MPa。糠醛渣的加入使泡沫导热系数升高,热稳定性略微减弱,但整体在可以接受范围内,说明糠醛渣可以用作PU泡沫的填料。3.糠醛渣和葡萄糖两种生物质经酸水解生产乙酰丙酸过程中,会得到不同的固体残渣,分别称为糠醛渣水解残渣（FRR）和葡萄糖水解残渣（GR）,将两种水解残渣作为填充剂引入到粗甘油生物基PU泡沫中。由于GR颗粒比FRR更均匀,在多元醇中分散性更好,将其用于PU泡沫中可使粗甘油基PU泡沫和石油基PU泡沫的压缩强度分别提高到0.1581 MPa和0.1978 MPa。两种残渣均提高了泡沫的导热系数,但热重分析表明FRR的加入可以提高泡沫的残炭量,对热稳定性提升有一定帮助。因此,不同原料生产乙酰丙酸的残渣加入PU泡沫中可能出现微小差异,但均可以作填料用于提高泡沫的力学性能。4.在粗甘油基PU泡沫中添加不同级别（Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级）、不同含量（50、100、150、200、250份）粉煤灰制备了粉煤灰/PU复合材料,对材料发泡特征时间、泡孔形态、密度和压缩强度等性能进行了考察。结果表明高含量粉煤灰的掺入使PU复合材料的密度和压缩强度显著增大,由于Ⅱ级颗粒更加均匀,压缩强度最大可达到0.2284 MPa,大量固体的加入使泡沫绝热性能降低,但均符合工业标准。由于粉煤灰中含有大量Si O2和Al2O3等性能稳定的物质,通过热重分析和极限氧指数测试结果表明,随着粉煤灰含量的增大,复合材料的热稳定性和阻燃性得到提升。