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本文利用大豆油多元醇和水稻稻壳代替石化多元醇分别制备出了硬质聚氨酯泡沫(RPUF)。通过液化水稻稻壳制备液化多元醇,再利用液化多元醇制备RPUF,考察其液化工艺对液化效果的影响,及利用液化多元醇制备RPUF的工艺参数和制备出的RPUF的性能,在此基础上又添加了不同比例的稻壳粉,来提高生物质成份的比例,并研究添加后对制备的RPUF的性能的影响;对比了大豆油基RPUF和石化聚醚多元醇制备出的RPUF的力学和热稳定性能,分析了大豆油多元醇替代石化聚醚多元醇的可行性。
1)以稻壳粉为对象进行液化,通过不同的液化工艺,研究了不同液化条件对液化效果的影响。利用L16(45)正交实验得出最佳液化工艺。结果表明:最佳的液化条件,温度190℃,催化剂用量3%,固液比1/4,液化体系PEG400/乙二醇/丙三醇=80/10/10,液化时间100min。且最优液化工艺条件下残渣率是8.58%。液化多元醇的羟值470.39mgKOH/g。
2)通过液化稻壳获得的多元醇制备RPUF,并对稻壳液化多元醇进行三种处理,分别用来制备RPUF。考察对液化多元醇的处理对RPUF的制备及其性能的影响。结果表明:RPUF-Ⅱ的冲击强度最大,平均值是1.16kJ/m2,RPUF-Ⅲ的冲击强度最小。RPUF-Ⅲ的压缩模量最小,RPUF-Ⅰ的压缩模量较大。RPUF-Ⅰ的储能模量最大,Tg最大,在高温使用性方面高于RPUF-Ⅱ和RPUF-Ⅲ,RPUF-Ⅲ的tanδmax较大,材料的阻尼性能较高。液化残渣在体系中起到了泡核的作用,为泡沫的形成提供有利条件。
3)添加不同比例的稻壳粉作为填充材料,制备RPUF复合材料,提高了生物质成份的用量。考察稻壳粉的添加量对RPUF性能的影响。结果表明:随着稻壳粉添加量的增加,RPUF的冲击强度会变小,但添加量5%~30%之间时,RPUF的冲击强度、压缩模量、储能模量变化幅度不大。稻壳粉跟RPUF体系的相容性比较好,适当的添加稻壳粉可以改善RPUF的泡孔均匀性和泡孔的形貌。
4)研究了利用市场化的大豆油多元醇替代石化多元醇制备出了RPUF。考察了石化多元醇和大豆油多元醇的比例以及RPUF密度对RPUF材料性能的影响。结果表明:随着大豆油多元醇用量增加,材料的冲击强度和压缩模量减小,压缩屈服强度逐渐消失,玻璃化转变温度Tg增加;随着密度的增加,RPUF材料的冲击强度、压缩模量、储能模量都得到了提高。