蓖麻油聚醚多元醇在聚氨酯軟泡中的應用

賈洪

【摘? ?要】 蓖麻油聚醚多元醇主要是指通過使用雙金屬催化劑（DMC）制取相對分子質量在2000～5600的聚氨酯（PU）軟泡用多元醇，將該物質與軟泡聚醚多元醇H-330開展性能實驗測試。該項結果顯示，相對分子質量為2000的蓖麻油聚醚多元醇的性能明顯好于H-330聚醚，這項實驗證明蓖麻油聚醚多元醇能夠成功代替聚醚多元醇生產普通軟泡。本文在這項實驗基礎上，分析蓖麻油聚醚多元醇在聚氨酯軟泡中的應用研究，為相關領域的研制提供理論支持。

【關鍵詞】 蓖麻油聚醚多元醇;聚氨酯軟泡

中圖分類號：TQ323.8? ? ? ? ? ? ? 文獻識別碼：A? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：2096-1073（2020）03-0056-57

Application of Castor Oil Polyether Polyols in Polyurethane Soft Foam

JIA Hong

（Harbin Helit Technology co.， LTD.? ? Harbin， Heilongjiang? ?150001）

[Abstract]? castor oil polyether polyol mainly refers to the preparation of polyols for polyurethane （PU） soft bubbles with relative molecular weight of 2000 ～ 5600 by using bimetallic catalyst （DMC）， and the performance of this substance and soft bubble polyether polyol h-330 was tested. The results showed that the properties of castor oil polyether polyol with relative molecular weight of 2000 were significantly better than that of h-330 polyether， which proved that castor oil polyether polyol could successfully replace polyether polyol to produce ordinary soft bubbles. Based on this experiment， this paper analyzes the application of castor oil polyether polyols in the soft foam of polyurethane， and provides theoretical support for the development of related fields.

[Key words] castor oil polyether polyol; polyurethane foam

1? 蓖麻油聚醚多元醇的結構原理

通過使用植物油能夠合成多元醇，其主要提取原理就是使用植物油中不飽和脂肪酸的雙鍵實施環(huán)氧化操作，之后再利用催化劑進行反應，這些反應過程就是與醇或酸等具有活性氫的化合物進行反應，同時引入羥基結構，這樣就能制作出具有官能度的多元醇成分。蓖麻油是一種天然植物油，其中含有羥基成分，其蓖麻油酸三甘油酯具有較多特點如燃點高、凝固點低等。

我國在制取聚醚多元醇領域常用的方法，主要是使用傳統的堿催化劑，在這個過程中經常會出現皂化反應，容易導致釋放出的蓖麻油酸具有破壞作用，導致多元醇的相容性變差，容易出現沉淀現象，就會使多元醇的游離酸在聚氨酯發(fā)泡中封閉胺催化劑，出現腐敗脂肪的惡臭氣味。根據實際情況，制定以下實驗方案，主要以蓖麻油為主要原料，用DMC作為催化劑，有效控制實驗反應情況，制作出含有不同相對分子質量的蓖麻油聚醚多元醇，與傳統軟泡聚醚多元醇H-330與甲苯二異氰酸酯（TDI）進行反應，并將實驗結果進行對比分析。

2? 進行實驗的各項準備工作

2.1? 實驗的原料與器材

使用的主要原料：聚醚多元醇（PPG，H-330），羥值56 mgKOH/g，官能度為3;催化劑，（A33、 T9）;甲苯二異氰酸酯（TDI80）;精制蓖麻油，羥值163 mgKOH/g，平均官能度為2.7;環(huán)氧丙烷（純度>99%）;泡沫穩(wěn)定劑 （AK一8123），以上使用的原料均為工業(yè)級。 快開型反應釜;模具，30 cm×40 cm×40 cm，自制;CSS-96型落球回彈測定儀;CSS-273型萬能試驗機;NDJ-7型旋轉式粘度計;EC 2000凝膠滲透色譜儀（GPC）;Nicole t 2380傅立葉變換紅外光譜儀（FTIR）。

2.2? 開展實驗過程

該實驗原理主要是聚合反應，實驗的過程包括以下三步。① 加溫使其脫水，該步主要操作是將DMC及蓖麻油一同放入反應釜中，將溫度控制在105℃，再進行減壓使其脫去少量水分，用氮氣進行置換。② 用催化劑活化，應該向反應釜內放入PO，使得釜內的壓力快速升高，達到需要壓強時，就停止放入PO。這時就可以保持釜內溫度、壓力的恒定，仔細觀察內部變化，如果釜內的壓力持續(xù)降低，溫度快速上升，這就說明催化劑已經活化，PO開始聚合，達到實驗要求。③ 聚合反應：使用進料泵投入相應的PO，使其進行聚合反應，這樣使進料的速度符合釜內壓力，并將溫度控制需要度數，在反應到釜內壓力不再降低時，進行減壓去除未完成反應的單體。 ④ 試驗用配方和工藝流程 ，如表1所示，為聚氨酯軟泡工藝的配方表，催化劑的使用量綜合考慮不同的聚醚多元醇活性會有所變化。生產工藝技術：按照生產配方，稱取所有的原料放入燒杯中，并進行攪拌，時間控制在一分鐘，得到A組分;另取一燒杯中放入適量的異氰酸酯B組分。然后合理控制A和B組分的溫度為20℃左右，這樣將B組分倒入A組分的燒杯中，經過攪拌后直接倒入模具進行發(fā)泡，詳細記錄發(fā)泡的過程和變化，放入120℃的烘箱進行烘烤，檢測泡沫的性能變化。

3? 實驗的結論

3.1? 蓖麻油聚醚多元醇的相對性質

該實驗主要使用DMC作為催化劑，使實驗樣品沒有出現渾濁現象，未發(fā)生皂化反應。如表2所示，能夠看出不同蓖麻油聚醚多元醇的羥值與相對分子質量等與聚醚H-330的數值進行比較，其中C220、 C230、C240、C250、C260分別代表設計相對分子質量為2000、3000、4000、5000、6000的蓖麻油聚醚多元醇。

通過表2能夠反映出，蓖麻油聚醚多元醇的相對分子質量與設計值基本持平。其中C220粘度相對較高，有時超過H-330聚醚多元醇，主要原因是C220相對分子質量小，羥值卻很高，也是分子間存在氫鍵引起的。

3.2? 蓖麻油聚醚多元醇的主要表現特征

相對分子質量不同的蓖麻油聚醚多元醇與甘油聚醚H-330的對比分析。相對分子質量較低的樣品和較高相對分子質量樣品的分布不夠均勻，范圍比較寬泛。C250和C260就發(fā)生9000～10000的高相對分子質量階段，主要原因是隨著接枝環(huán)氧丙烷量的增加，相對分子質量和粘度也隨之增加，主要是聚合物鏈的反應造成。C230及C240的分布比較均勻。運用羥值測定計算得到的樣品相對分子質量略低于樣品相對分子質量，特別是C220與C230進行比較，能夠看出蓖麻油聚醚多元醇與苯乙烯樣品的分子結構存在一定不同，支鏈的主要特點是使分子鏈間凝膠柱有位阻效應。

相對分子質量不同的蓖麻油多元醇能夠具有峰形的光譜圖。與最初的蓖麻油相比，接枝環(huán)氧丙烷后，1100 cm一附近出現了很強的吸收峰，為 C—O—C（脂肪族醚）伸縮振動峰71;同時，2870 cm和2970 cm。

3.3? 蓖麻油聚醚多元醇對軟泡性能的應用

取不同相對分子質量蓖麻油聚醚多元醇取得的PU泡沫進行分割，進行力學性能測試，結果見表3。

在C260所發(fā)泡沫的性能數據中存在明顯的塌泡狀況，說明沒有強度，主要原因是聚醚相對分子質量較大，導致反應的活性低下，所以沒有列入表中開展比較。通過表3能夠看出，蓖麻油聚醚多元醇的相對分子質量越大，其拉伸強度和伸長率也隨之增大。但在相對分子質量大于4000以后，拉伸強度就呈現下降趨勢，伸長率也開始下降。主要原因是由于相對分子質量增大后，有關的交聯點逐漸減少，強度開始下降。說明交聯點對泡沫硬度的影響很大。

4? 結語

但在日常生活中，蓖麻油的產能相對很低，無法與石油聚醚進行比較，這也說明在今后的使用開發(fā)過程中，應該利用蓖麻油的分子結構特點，加大對其開發(fā)高性能蓖麻油聚醚多元醇。

參考文獻：

[1] 潘梅娟，乇曉輝，姚成.植物油基多元醇的合成及其應用[J].現代化工，2018.

[2] 申寶兵，劉冬平，宗紅亮，等.一種蓖麻油基聚醚多元醇的合成方法[P].2018.

（編輯：李丹）