蓖麻油的終端衍生產品——泡沫塑料與彈性橡膠

◎趙學敬

（河南工業大學，河南 鄭州 450001）

蓖麻油的終端衍生產品——泡沫塑料與彈性橡膠

◎趙學敬

（河南工業大學，河南 鄭州 450001）

在蓖麻油終端衍生產品中，泡沫塑料和彈性橡膠是與尼龍同等重要的服務國計民生的化工產品。本文就其化工原理、制取方法和社會用途作簡單介紹，為蓖麻種植、蓖麻油產品開發提供良好的信息。

蓖麻油；馬來酸酐；泡沫塑料；彈性橡膠；化工原理

1 泡沫塑料

1.1 蓖麻油聚氨酯泡沫塑料

1.1.1 化工原理

氯代甲酸乙酯與氨有如下反應：

生成物中的氨基甲酸乙酯俗稱尿烷，其分子中－NH2上的氫原子能被烴基或烴的衍生物所取代生成RNH－COOC2H5。化工實踐證明，凡是醇類與異氰酸反應都有這一結果，如：

蓖麻油酸酯是醇類，它遇到異氰酸酯時將沿著上述化工規律反應，即：

反應過程中，若R，－N=C=O（異氰酸酯）用量過多，多出部分則與水反應，生成胺及二氧化碳氣體，即：

生成的二氧化碳氣體外逸，生成的胺與生成的尿烷聚合成高聚物，即：

以上化工反應生成的尿烷和高聚物呈多孔型的泡沫狀，故稱泡沫塑料。由于處理條件的不同，質的有堅硬的和半堅硬的。

1.1.2 制取方法要點

1.1.2.1 原料的重量配比

蓖麻油︰三乙醇胺=1.0︰0.5

其中的三乙醇胺分子式為N（－CH2－CH2OH）3。1.1.2.2 制取的工藝條件

①有氮氣存在。②pH8.6～9.5。③反應溫度150 ℃。④反應時間2 h。

1.1.2.3 制取過程

初始生成物為樹脂狀物質，為三乙醇胺蓖麻酸一酯、二酯和三酯混合物。這種混合物一旦生成，立即加入少量表面活性劑和水，快速攪拌，并隨攪拌投入過量的異氰酸酯，后經聚合反應即可生成泡沫塑料，其密度為6.9×104～12.2×104kg/m3，壓縮強度約為344.7 kPa。

泡沫塑料的制取還需根據不同的需要采用不同的技術措施。如要制取堅硬的泡沫塑料，采用吹風蓖麻油可得到最佳效果。同時，加入一些三氯一氟甲烷可增加氣體逸出量，協助聚酯擴張，利于多孔形成。若需防火，就需另加三氯代三乙基亞膦酸等防火劑。對于軟質聚氨酯泡沫，可加入少量蓖麻油（一般用0.25～0.75聚醚當量）來改善軟泡的抗撕強度和耐溶劑性能。

1.2 蓖麻油樹脂基泡沫塑料

蓖麻油聚氨酯泡沫塑料的研究和應用雖然廣泛，但這種方法生產的泡沫塑料蓖麻油含量較低，不利于降解和環境保護，又需要較多的異氰酸酯，成本較高，于是出現了蓖麻油樹脂基泡沫塑料新產品。

泡沫塑料新產品是以蓖麻油為主要原料，利用分子中的羥基（—OH）與馬來酸酐反應，生成馬來酸酐油脂（MACO），并以此為樹脂基體，再加入稀釋單體苯乙烯（St）、碳酸鹽發泡劑即制成“蓖麻油樹脂基泡沫塑料”（化工反應式省略）。

泡沫塑料新產品的研究指出，MACO/St質量比很重要。一般來講，新產品均可緩慢降解，隨著泡沫中MACO含量的增大，降解趨向加速，當MACO︰St=9︰1時，制備的泡沫塑料降解速度最快，相同時間內失重率最大。

1.3 工業用途

軟質聚氨酯泡沫塑料，80%用于家具、汽車、飛機上的坐墊，可制成柔軟度不同的床墊和枕頭，也用于儀表、電子儀器、武器的包裝，還能制作汽車及其輪胎防撞器，又是過濾空氣、汽油、化學藥品和三廢污染物的好材料。

硬質聚氨酯泡沫塑料，具有良好的結構強度和絕緣性能，可用于房屋結構材料，如門、窗、漂浮材料、家具和包裝材料。

1.4 成型加工方法

半硬質和硬質聚氨酯泡沫的成型加工有3種方法。

1.4.1 塊狀連續成型法

把兩種反性單體通過計量、混合，再注入到表面涂以有機硅脫模劑的運輸帶上，在運轉中發泡、熟化、切片而成成品。成品可先切成寬2.54 m、高0.91 m連續長度的大塊，后按需要切割成一定大小和形狀。

1.4.2 模塑生產法

將配置好的硬泡沫各組分澆入模具內，一次可獲得各種復雜形狀的制品。

1.4.3 噴涂成型法

利用一種噴涂器，使兩股生成聚氨酯泡沫的反應液體分別流注在混合器后，再用壓縮空氣將其噴射進目標，隨即發生反應而生成硬質泡沫塑料。

2 彈性橡膠

在蓖麻油與異氰酸酯制取泡沫塑料時，如果異氰酸酯分子中有苯基存在，就會產出質地堅硬、彈性良好、延展性強（延展率100%）、抗拉強度為2.4×104kPa的彈性橡膠體。

2.1 制取方法

化學工業常用以下3種方法制取。

2.1.1 澆鑄型

通常使用聚酯多元醇及多次甲基多苯基多異氰酸酯為單體，澆鑄而成聚氨酯彈性體。

2.1.2 混煉型

將聚酯與二異氰酸酯及二元醇鏈增長劑進行反應，最終制得合成橡膠，或用硫磺進行硫化，在支鏈結構上引進丙烯氧基（－O－C－H2－CH=CH2）不飽和鏈節，也能制得不飽和聚氨酯橡膠。

2.1.3 熱塑性彈性體

以二異氰酸酯為基本骨架、以聚酯或聚醚為長鏈、以乙二醇為短鏈而制得塑料彈性體。

2.2 工業用途

不同類型的彈性橡膠體的工業用途不同。

澆鑄型彈性體，主要用來制造高轉力矩的齒輪聯軸節、固體耐磨疲勞件、水泵襯里、軸封、油封和電纜護套等。

熱塑性聚氨酯彈性體，因具有耐油、耐磨性、低溫彈性和耐老化性，可用來制作軸瓦、軸承、拖拉機的履帶、紡織工業中的高速傳動帶、油田和地質勘探隊用的電纜等，具有重量輕，壽命長，無噪音等特點。

［1］錢知勉.塑料性能應用手冊［M］.上海科學技術文獻出版社出版，1987.

［2］王紅娟，容敏智，章明秋，等.蓖麻油樹脂基泡沫塑料［J］.材料研究與應用，2010，4（4）：771-773..

Terminal Derivative Products of Castor Oil： Foamed Plastic and Elastic Rubber

Zhao Xuejing
（Henan University of Technology， Zhengzhou 450001， China）

Foamed plastic and elastic rubber are the terminal derivative products of castor oil as important as nylon. They are important chemical products for the national interest and people's life. This paper describes the chemical theory， preparation method and social application of foamed plastic and elastic rubber so as to provide helpful information for castor planting and development of castor oil products.

Castor oil； Maleic anhydride； Foamed plastic； Elastic rubber； Chemical theory

TQ64

10.16736/j.cnki.cn41-1434/ts.2016.14.031

趙學敬（1942-），男，高級工程師，主要研究方向為糧油及農副產品加工。