论文部分内容阅读
棉籽油(TO)为甘油三酯结构,其链段结构中含有大量的不饱和双键因而具有优良的反应活性,经化学改性可以合成高反应活性的端羟基多元醇,进一步与多异氰酸酯交联可以制备性能优良的植物油基聚氨酯材料。植物油基聚氨酯由于其原料绿色可再生,具备环境友好等特性而成为石油基聚氨酯的理想替代品,是高端生物基材料的重要发展方向。本文研究了棉籽油臭氧化反应过程,通过加氢还原制备了系列高羟值、低酸值的棉籽油基多元醇(OTO-polyols),并通过与异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)交联反应制备了棉籽油基聚氨酯。首先,解析了棉籽油及其衍生物的化学结构,辨析了棉籽油在水溶剂中的臭氧化还原反应机理;其次,研究了棉籽油、臭氧化物及多元醇的粘度、碘值、酸值、羟值等特性,并通过正交试验结合原位红外光谱深入研究了反应温度、臭氧量、溶剂比对臭氧化过程以及产物性能的影响,获得了较优的工艺条件,即反应温度10℃～20℃,臭氧量0.6L/min,溶剂比4:1,合成了羟值高达191.31 mg KOH/g的端羟基OTO-polyols;以此棉籽油基多元醇为原料与蓖麻油(CO)复配,同IPDI交联反应制备了系列棉籽油基聚氨酯弹性体(TO-PUs),详细研究了聚氨酯材料的热行为、力学性能及热稳定性,考察了 OTO-polyols与CO配比、反应温度对TO-PUs性能的影响,在50℃下OTO-polyols与CO质量比为7:3时,所得样品材料最大拉伸强度超过2.50MPa,热稳定性优良;进一步究了棉籽油基聚氨酯在紫外光、热氧化、水解因素下的耐候性及其在丙酮溶液中的溶胀行为,其中聚氨酯耐紫外老化性能和耐水解性能随蓖麻油增加变化明显,而耐热氧化性能变化不大,TO-PU-3紫外光老化十天后拉伸强度保留率为65.84%,断裂伸长率的保留率减小至70.80%,而水解后拉伸强度保留率为70.53%,断裂拉伸率保留率为129.36%,热氧化后拉伸强度和断裂拉伸率保留率分别为82.84%、117.24%;丙酮分子在TO-PU-3中前期扩散缓慢,溶胀比变化较小,后期溶胀比快速下降。