【摘 要】
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由于化石资源的日益匮乏、价格高涨以及环境问题的日趋严重,用生物基产品替代石油原料生产聚氨酯已成为聚氨酯材料发展的重要方向。随着植物油提取技术、加工工艺与生物科技的
【出 处】
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中国科学院研究生院 中国科学院大学
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由于化石资源的日益匮乏、价格高涨以及环境问题的日趋严重,用生物基产品替代石油原料生产聚氨酯已成为聚氨酯材料发展的重要方向。随着植物油提取技术、加工工艺与生物科技的不断发展,具备可再生和生物降解性的天然植物油愈发受到人们的关注。其中大豆油是最为易得和廉价的植物油,具有优良的化学和物理性质,以此制得的多元醇应用于合成聚氨酯树脂不仅安全卫生,还体现出更好的耐水性、耐化学品性和热稳定性。因此,研究由大豆油代替石油产品来生产大豆油基聚氨酯产品,具有重要的社会意义和经济价值。
本论文通过环氧大豆油的开环加成反应制备大豆油基多元醇,并将其应用于聚氨酯弹性体的合成:
(1)通过与不同种类催化剂的对比发现,非均相催化剂SO42-/ZrO2能够很好的催化合成大豆油基多元醇,环氧基团转化率和产物大豆油基多元醇羟值最高分别可达98%和203.7mgKOH/g,且产物容易分离,后处理过程简单;
(2)SO42-/ZrO2催化剂的制备条件(焙烧温度、沉淀pH值、浸渍液浓度)影响反应活性,其中焙烧温度的影响最大。当焙烧温度为550℃,沉淀pH值为9,浸渍液浓度为2mol/L时,SO42-/ZrO2催化活性最高。
(3)SO42-/ZrO2表面存在两种酸中心,其中强酸中心是催化反应的活性中心,表面酸性是影响催化活性的决定因素。
(4)大豆油基多元醇作为一种新型的可再生资源,与普通聚醚多元醇在反应活性和相稳定性等方面具有很好的一致性,可用于聚氨酯弹性体的合成与制备。
(5)随着大豆油基多元醇添加量的增大,聚氨酯弹性体材料的硬度、冲击弹性、拉伸强度、撕裂强度逐渐增强,弹性体的机械性能得到了提高。
(6)由于交联度的增加和增塑效应的影响,随着大豆油基多元醇添加量的增大(0~50%),聚氨酯弹性体材料的耐热性提高,玻璃化转变温度从27.1℃升至61.9℃,最大失重温度从356℃增至450℃。
(7)大豆油多元醇中含有疏水链段,同时羟基官能度较高,这使得改性后的聚氨酯弹性体具备更强的耐水性能,且耐水性随大豆油基多元醇含量的增加而增强,当其添加量为50%时,吸水率从3.18%降至1.63%。
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