玉米基多元醇副產(chǎn)物樹脂制備改性聚氨酯泡?塑料及

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聚氨酯工業(yè)玉米基多元醇副產(chǎn)物樹脂制備改性聚氨酯泡塑料及性能的研究1馬立國(guó)1何玲1張平2王丹2張龍1（1.長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)吉林省石化資源與生物質(zhì)綜合利用工程實(shí)驗(yàn)室130012）（2.吉林石化公司132022）多元醇副產(chǎn)物樹脂加入量對(duì)聚氨酯泡沫塑料外觀、密度及力學(xué)性能的影響。當(dāng)玉米副產(chǎn)物樹脂加入量在5份左右時(shí)，制備的聚氨酯泡沫塑料可以滿足保溫材料的相關(guān)要求。利用此工藝使聚氨酯泡沫塑料的生產(chǎn)成本大幅度降低，同時(shí)也使玉米副產(chǎn)物樹脂得到了綜合利用?！　∮衩谆嘣际怯衩椎矸凼紫绒D(zhuǎn)化成葡萄糖，再經(jīng)加氫反應(yīng)轉(zhuǎn)化成山梨醇，然后在催化劑的作用下加氫裂解成乙二醇、丙二醇、丙三醇等主要產(chǎn)品，副產(chǎn)物為粘稠狀，稱之為玉米基多元醇副產(chǎn)物樹脂?！　≡谟衩谆嘣嫉纳a(chǎn)中，含有10%的醇副產(chǎn)物樹脂，目前尚無較可行的深加工利用途徑，主要作燃料燒掉。經(jīng)分析，副產(chǎn)物樹脂中含有質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的有機(jī)酸、40%的二元醇、三元醇、20%的山梨醇和20%的粘稠狀樹脂。它們都是有價(jià)值的化工原料1-2，亟需深加工利用。　　低成本原料制備聚氨酯保溫材料工藝是目前保溫行業(yè)研究的一個(gè)熱點(diǎn)B-4.趙根普，等0提出了含有天然纖維的聚氨酯發(fā)泡材料及其制造方法；李長(zhǎng)玉，等63提出了木質(zhì)素、廢舊硬質(zhì)泡沫無氟聚氨酯保溫材料及制備方法，這兩種方法均是從添加廉價(jià)的填料來降低制造成本的，但制得的保溫材料的性能需要進(jìn)一步改進(jìn)。　　本研究結(jié)合玉米基多元醇副產(chǎn)物樹脂的綜合利用問題，研制了一種由玉米基多元醇副產(chǎn)物樹脂制備的聚氨酯泡沫塑料保溫材料的新工藝，所制備的聚氨酯泡沫塑料的性能與其它同等保溫材料相近，可節(jié)約生產(chǎn)成本，同時(shí)為促進(jìn)玉米基多元醇副產(chǎn)物樹脂的綜合利用提供了新的途徑。1實(shí)驗(yàn)部分1.1主要原料和儀器05%），工業(yè)級(jí)，長(zhǎng)春大成集團(tuán)新化工醇公司；聚醚多元醇（TPE-450，官能度6，羥值450mgKOH/g），工業(yè)級(jí)，南京紅寶利集團(tuán)；異氰酸酯（PM200，NCO質(zhì)量分?jǐn)?shù)31%），工業(yè)級(jí)，萬華集團(tuán)；胺錫復(fù)合催化劑（BH-303）、勻泡劑（L630，改性有機(jī)硅），自配；發(fā)泡劑（蒸餾水），化學(xué)級(jí)，自制。電子萬能試驗(yàn)機(jī)，CMT4304型，深圳新三思公司?！　?樣品制備玉米基多元醇副產(chǎn)物樹脂制備的聚氨酯泡沫的基本配方見表1，其中聚醚多元醇和副產(chǎn)物樹脂總質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20質(zhì)量份。　　表1玉米基多元醇副產(chǎn)物樹脂改性聚氨酯硬泡基本配方組分規(guī)格型號(hào)質(zhì)量份異氰酸酯聚醚多元醇副產(chǎn)物樹脂復(fù)合催化劑發(fā)泡劑水勻泡劑按照配萬稱量TPE-450和樹脂，混合攪拌10min，再加入水和L630，混合攪拌3min，使其混合均勻至乳白狀態(tài)，得到A組分。按照配方稱量BH- 303，向其中加入PM 200，攪拌混合均勻，得B組分?！　∮?0°C及20°C，倒入混合槽，然后以1500 r/min進(jìn)行攪拌20 s后倒入模具中發(fā)泡，當(dāng)泡沫固化之后，將其從模具中移出，室溫下，泡沫體熟化24 h后進(jìn)行性能測(cè)定。　　1.3測(cè)試測(cè)試；拉伸性能按照GB/T9641―1988進(jìn)行測(cè)試?！　?結(jié)果與討論2.1副產(chǎn)物樹脂對(duì)聚氨酯泡沫密度的影響用副產(chǎn)物樹脂部分替代聚醚多元醇所制備的聚氨酯泡沫塑料密度見。　　由可見，隨著副產(chǎn)物樹脂用量的增加，聚氨酯泡沫的密度隨之增大，當(dāng)增大到一定量后，密度開始減少，引起聚氨酯泡沫的密度增加的主要原因可能是隨著副產(chǎn)物樹脂用量的增加，聚合和發(fā)泡兩種作用平衡進(jìn)行；當(dāng)副產(chǎn)物樹脂用量繼續(xù)增加，密度反而又降低了，這主要是由于副產(chǎn)物樹脂中的微量水對(duì)發(fā)泡的影響造成的。為了使聚氨酯泡塑料滿足標(biāo)準(zhǔn)保溫材料密度0. 04~0.05kg/cm3，通常將副產(chǎn)物樹脂的添加質(zhì)量份控制在約3 ~5份。此時(shí)配制得的泡沫外觀比較規(guī)整，泡孔大小均勻。　　2.2副產(chǎn)物樹脂對(duì)聚氨酯泡沫力學(xué)性能影響2.2.1副產(chǎn)物樹脂用量對(duì)泡沫彈性模量的影響用副產(chǎn)物樹脂部分替代聚醚多元醇的聚氨酯泡沫彈性模量見。　　用量/份副產(chǎn)物樹脂用量對(duì)泡沫彈性模量的影響由可知，隨著樹脂添加量增加，泡沫的彈性模量有所上升；當(dāng)樹脂質(zhì)量份超過3后，泡彈性模量迅速下降，質(zhì)量份超過5以后彈性模量急劇下降，這是因?yàn)楦碑a(chǎn)物樹脂中含有多種混合醇，與異氰酸酯的氫氧鍵的結(jié)合能力不同，以及側(cè)鏈的增塑作用所致。為滿足標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)保溫材料的要求，即聚氨酯泡的彈性模量不小于30MPa，副產(chǎn)物樹脂質(zhì)量份應(yīng)不高于7. 2.2.2副產(chǎn)物樹脂用量對(duì)泡沫屈服強(qiáng)度的影響用副產(chǎn)物樹脂部分替代聚醚多元醇的聚氨酯泡沫屈服強(qiáng)度見?！　∮煽芍?，隨著副產(chǎn)物樹脂添加量的增加，該材料的屈服強(qiáng)度呈下降趨勢(shì)，當(dāng)副產(chǎn)物樹脂的用量達(dá)到8份時(shí)，屈服強(qiáng)度已降到了90kPa左右，依據(jù)樹脂改性聚氨酯泡沫塑料的屈服強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)不小于100kPa，樹脂C添加量應(yīng)限制在7份以內(nèi)?！　?.2.3副產(chǎn)物樹脂用量對(duì)泡沫拉伸強(qiáng)度的影響泡沫保溫材料用到保溫管道上，需要將其彎曲、變形等，因此拉伸強(qiáng)度是泡沫保溫材料的重要指標(biāo)?！　∮酶碑a(chǎn)物樹脂部分替代聚醚多元醇的聚氨酯泡沫塑料拉伸強(qiáng)度見?！　∮煽芍?，隨著副產(chǎn)物樹脂用量的增加，材料拉伸強(qiáng)度隨之減少，當(dāng)副產(chǎn)物樹脂添加質(zhì)量超過3聚氨酯工業(yè)副產(chǎn)物樹脂用量對(duì)泡拉伸強(qiáng)度的影響份以后，拉伸強(qiáng)度開始增加，到5份時(shí)增到最高點(diǎn)，隨后又隨著副產(chǎn)物樹脂用量的增加而減少，為了使聚氨酯泡滿足標(biāo)準(zhǔn)拉伸強(qiáng)度不小于20 MPa，故副產(chǎn)物樹脂用量應(yīng)不超過7份?！　?.3不同保溫材料相關(guān)性能參數(shù)的對(duì)比選擇市場(chǎng)上的某品牌的保溫材料，然后與未加副產(chǎn)物樹脂和添加副產(chǎn)物樹脂質(zhì)量份為5的聚氨酯泡沫塑料保溫材料進(jìn)行相關(guān)性能指標(biāo)和生產(chǎn)成本的對(duì)比，結(jié)果見表2.由表2可知，與未加樹脂相比，添加5份副產(chǎn)物樹脂，所生產(chǎn)的保溫材料成本下降約18%.表2不同保溫材料性能指標(biāo)及價(jià)格對(duì)照表保溫材料類型彈性模量/MPa屈服強(qiáng)度/kPa拉伸強(qiáng)度/MPa成本/元指標(biāo)值市場(chǎng)保溫材料未加副產(chǎn)物樹脂添加5份副產(chǎn)物樹脂3結(jié)論研究玉米基副產(chǎn)物樹脂添加量對(duì)聚氨酯泡沫塑料外觀、密度及力學(xué)性能的影響。綜合考慮，副產(chǎn)物樹脂添加量為5份時(shí)比較適宜，制備的聚氨酯泡塑料相關(guān)指標(biāo)均達(dá)到了保溫材料的性能要求?！　∫杂衩谆碑a(chǎn)物樹脂替代量為5份計(jì)，對(duì)聚氨酯價(jià)格進(jìn)行估算，其生產(chǎn)成本下降18%左右，因此本工藝具有較好的推廣應(yīng)用價(jià)值，為促進(jìn)玉米基副產(chǎn)物樹脂的綜合利用提供了新的途徑。