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蓖麻油聚醚多元醇在聚氨酯软泡中的应用
蓖麻油聚醚多元醇主要是指使用双金属催化剂(DMC)聚氨酯相对分子质量为2000~5600(PU)软泡与软泡聚醚多元醇相结合H-330进行性能试验。结果表明,相对分子质量为2000的蓖麻油聚醚多元醇的性能明显优于2000的蓖麻油聚醚多元醇H-330聚醚,实验证明蓖麻油聚醚多元醇可以成功替代聚醚多元醇生产普通软泡沫。在本实验的基础上,分析了蓖麻油聚醚多元醇在聚氨酯软泡沫中的应用,为相关领域的发展提供了理论支持。
蓖麻油聚醚多元醇的结构原理
多元醇可以通过使用植物油合成。其主要提取原理是利用植物油中不饱和脂肪酸的双键进行环氧化操作,然后使用催化剂进行反应。这些反应过程与醇或酸等活性氢化合物发生反应,同时引入羟基结构,从而产生具有官能的多元醇成分。蓖麻油是一种含有羟基成分的天然植物油,其蓖麻油酸三甘油酯具有燃点高等诸多特点.凝固点低等。
我国制备聚醚多元醇的常用方法主要是使用传统的碱催化剂,在这个过程中经常发生皂化反应,容易导致蓖麻油酸的破坏,导致多元醇相容性差,容易沉淀现象,会使多元醇游离酸在聚氨酯泡沫中密封胺催化剂,有腐烂脂肪的异味。根据实际情况,制定以下实验方案,主要以蓖麻油为主要原料,采用蓖麻油DMC作为催化剂,有效控制实验反应,生产出不同相对分子质量的蓖麻油聚醚多元醇,以及传统的软泡聚醚多元醇H-甲苯二异氰酸酯330(TDI)进行反应,并对实验结果进行析。
实验的准备工作
实验原料及设备
主要原料:聚醚多元醇(PPG,H-330),羟值56mgKOH/g,官能度为3;催化剂,(A33.T9);甲苯二异氰酸酯(TDI80);精制蓖麻油,羟值163mgKOH/g,平均官能度为2.7、环氧丙烷(纯度>99%)(AK18123),上述原材料均为工业级。快开反应釜;模具,300,模具,300cm×40cm×40cm,自制;CSS-96型落球回弹测定仪;CSS-273型万能试验机;NDJ-7型旋转粘度计;EC20000凝胶渗透色谱仪(GPC);Nicolet2380傅立叶红外光谱仪(FTIR)。
进行实验过程
实验原理主要是聚合反应,实验过程包括以下三个步骤。①加热使其脱水,这一步的主要操作是将DMC与蓖麻油一起放入反应釜中,将温度控制在105℃,然后减压使其脱去少量水分,用氮气代替。②用催化剂活化时,应将其放入反应釜中PO,使釜内压力迅速升高,达到需要压力时,停止放入PO。此时可以保持釜内温度.如果釜内压力持续下降,温度迅速升高,说明催化剂已经活化,PO开始聚合,满足实验要求。③聚合反应:用进料泵投入相应的PO,聚合反应,使进料速度符合釜内压力,控制温度所需的度数。当反应釜内压力不再降低时,减压去除未完成反应的单体。④试验配方和工艺流程,如表1所示,对于聚氨酯软泡沫工艺的配方表,不同的聚醚多元醇活性会根据催化剂的使用量而改变。
生产技术:根据生产配方,将所有原料放入烧杯中搅拌,时间控制在一分钟内,得到A组分;另一个烧杯中加入适量的异氰酸酯B组分。然后合理控制A和B成分的温度为20℃左右,将B组分倒入A组分的烧杯中,搅拌后直接倒入模具发泡,详细记录发泡过程和变化,放入120℃烘箱烘烤,检测泡沫性能变化。
实验的结论
蓖麻油聚醚多元醇的相对性质
主要用于实验DMC作为催化剂,实验样品无浊度,无皂化反应。如表2所示,可以看到不同蓖麻油聚醚多元醇的羟基值和相对分子质量H-比较330的数值,其中C220.C230.C240.C250.C260分别代表设计相对分子质量20000.3000.4000.5000.蓖麻油聚醚多元醇6000。
表2反映了蓖麻油聚醚多元醇的相对分子质量与设计值基本持平。其中,蓖麻油聚醚多元醇的相对分子质量与设计值基本持平。C220粘度相对较高,有时超过H-330聚醚多元醇的主要原因是C220相对分子质量小,羟值高,也是分子间有氢键所致。
蓖麻油聚醚多元醇的主要特征
不同分子质量的蓖麻油聚醚多元醇和甘油聚醚H-330的对比分析。相对分子质量较低的样品和相对分子质量较高的样品分布不均匀,范围较广。C250和C9000~10000高相对分子质量阶段发生在260,主要原因是随着环氧丙烷量的增加,相对分子质量和粘度也增加,主要是由聚合物链的反应引起的。C230及C240分布均匀。用羟值测量计算的样品相对分子质量略低于样品相对分子质量,特别是C220与C通过对230的比较,可以看出蓖麻油聚醚多元醇与苯乙烯样品的分子结构存在一定的差异。支链的主要特点是使分子链之间的凝胶柱具有阻力效应。
不同分子质量的蓖麻油多元醇可以有峰形光谱图。与原蓖麻油相比,接枝环氧丙烷后1100cm附近有一个很强的吸收峰,为了吸收峰,附近有一个很强的吸收峰C—O—C(脂肪族醚)伸缩振动峰71;同时,2870cm和2970cm。
蓖麻油聚醚多元醇对软泡性能的应用
取不同相对分子质量的蓖麻油聚醚多元醇PU泡沫分割,进行机械性能测试,结果见表3。
在C260泡沫的性能数据中有明显的气泡塌陷,表明没有强度。主要原因是聚醚的相对分子质量较大,导致反应活性低,因此不包括在表中进行比较。从表3可以看出,蓖麻油聚醚多元醇的相对分子质量越大,其拉伸强度和伸长率也越大。但在相对分子质量超过4000后,拉伸强度呈下降趋势,伸长率也开始下降。主要原因是相对分子质量增加后,相关交联点逐渐减少,强度开始下降。这表明,交联点对泡沫硬度有很大的影响。
结语
但在日常生活中,蓖麻油的生产能力相对较低,无法与石油聚醚相比,这也表明在未来的使用和开发过程中,应利用蓖麻油的分子结构特性,增加其高性能蓖麻油聚醚多元醇的开发。