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(duì)分子質(zhì)量在2000～5600的聚氨酯（PU）軟泡用多元醇，將該物質(zhì)與軟泡聚醚多元醇H-330開展性能實(shí)驗(yàn)測(cè)試。該項(xiàng)結(jié)果顯示，相對(duì)分子質(zhì)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(xiàng)實(shí)驗(yàn)證明蓖麻油聚醚多元醇能夠成功代替聚醚多元醇生產(chǎn)普通軟泡。本文在這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，分析蓖麻油聚醚多元醇在聚氨酯軟泡中的應(yīng)用研究，為相關(guān)領(lǐng)域的研制提供理論支持。

【關(guān)鍵詞】 蓖麻油聚醚多元醇;聚氨酯軟泡

中圖分類號(hào)：TQ323.8? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)識(shí)別碼：A? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：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(jié)構(gòu)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(shí)施環(huán)氧化操作，之后再利用催化劑進(jìn)行反應(yīng)，這些反應(yīng)過程就是與醇或酸等具有活性氫的化合物進(jìn)行反應(yīng)，同時(shí)引入羥基結(jié)構(gòu)，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(diǎn)如燃點(diǎn)高、凝固點(diǎn)低等。

我國(guó)在制取聚醚多元醇領(lǐng)域常用的方法，主要是使用傳統(tǒng)的堿催化劑，在這個(gè)過程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)皂化反應(yīng)，容易導(dǎo)致釋放出的蓖麻油酸具有破壞作用，導(dǎo)致多元醇的相容性變差，容易出現(xiàn)沉淀現(xiàn)象，就會(huì)使多元醇的游離酸在聚氨酯發(fā)泡中封閉胺催化劑，出現(xiàn)腐敗脂肪的惡臭氣味。根據(jù)實(shí)際情況，制定以下實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)反應(yīng)情況，制作出含有不同相對(duì)分子質(zhì)量的蓖麻油聚醚多元醇，與傳統(tǒng)軟泡聚醚多元醇H-330與甲苯二異氰酸酯（TDI）進(jìn)行反應(yīng)，并將實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析。

2? 進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的各項(xiàng)準(zhǔn)備工作

2.1? 實(shí)驗(yàn)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(jí)。 快開型反應(yīng)釜;模具，30 cm×40 cm×40 cm，自制;CSS-96型落球回彈測(cè)定儀;CSS-273型萬能試驗(yàn)機(jī);NDJ-7型旋轉(zhuǎn)式粘度計(jì);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(shí)驗(yàn)過程

該實(shí)驗(yàn)原理主要是聚合反應(yīng)，實(shí)驗(yàn)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(yīng)釜中，將溫度控制在105℃，再進(jìn)行減壓使其脫去少量水分，用氮?dú)膺M(jìn)行置換。② 用催化劑活化，應(yīng)該向反應(yīng)釜內(nèi)放入PO，使得釜內(nèi)的壓力快速升高，達(dá)到需要壓強(qiáng)時(shí)，就停止放入PO。這時(shí)就可以保持釜內(nèi)溫度、壓力的恒定，仔細(xì)觀察內(nèi)部變化，如果釜內(nèi)的壓力持續(xù)降低，溫度快速上升，這就說明催化劑已經(jīng)活化，PO開始聚合，達(dá)到實(shí)驗(yàn)要求。③ 聚合反應(yīng)：使用進(jìn)料泵投入相應(yīng)的PO，使其進(jìn)行聚合反應(yīng)，這樣使進(jìn)料的速度符合釜內(nèi)壓力，并將溫度控制需要度數(shù)，在反應(yīng)到釜內(nèi)壓力不再降低時(shí)，進(jìn)行減壓去除未完成反應(yīng)的單體。 ④ 試驗(yàn)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(huì)有所變化。生產(chǎn)工藝技術(shù)：按照生產(chǎn)配方，稱取所有的原料放入燒杯中，并進(jìn)行攪拌，時(shí)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(jīng)過攪拌后直接倒入模具進(jìn)行發(fā)泡，詳細(xì)記錄發(fā)泡的過程和變化，放入120℃的烘箱進(jìn)行烘烤，檢測(cè)泡沫的性能變化。

3? 實(shí)驗(yàn)的結(jié)論

3.1? 蓖麻油聚醚多元醇的相對(duì)性質(zhì)

該實(shí)驗(yàn)主要使用DMC作為催化劑，使實(shí)驗(yàn)樣品沒有出現(xiàn)渾濁現(xiàn)象，未發(fā)生皂化反應(yīng)。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(duì)分子質(zhì)量等與聚醚H-330的數(shù)值進(jìn)行比較，其中C220、 C230、C240、C250、C260分別代表設(shè)計(jì)相對(duì)分子質(zhì)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(duì)分子質(zhì)量與設(shè)計(jì)值基本持平。其中C220粘度相對(duì)較高，有時(shí)超過H-330聚醚多元醇，主要原因是C220相對(duì)分子質(zhì)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(xiàn)特征

相對(duì)分子質(zhì)量不同的蓖麻油聚醚多元醇與甘油聚醚H-330的對(duì)比分析。相對(duì)分子質(zhì)量較低的樣品和較高相對(duì)分子質(zhì)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(duì)分子質(zhì)量階段，主要原因是隨著接枝環(huán)氧丙烷量的增加，相對(duì)分子質(zhì)量和粘度也隨之增加，主要是聚合物鏈的反應(yīng)造成。C230及C240的分布比較均勻。運(yùn)用羥值測(cè)定計(jì)算得到的樣品相對(duì)分子質(zhì)量略低于樣品相對(duì)分子質(zhì)量，特別是C220與C230進(jìn)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(jié)構(gòu)存在一定不同，支鏈的主要特點(diǎn)是使分子鏈間凝膠柱有位阻效應(yīng)。

相對(duì)分子質(zhì)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(xiàn)了很強(qiáng)的吸收峰，為 C—O—C（脂肪族醚）伸縮振動(dòng)峰71;同時(shí)，2870 cm和2970 cm。

3.3? 蓖麻油聚醚多元醇對(duì)軟泡性能的應(yīng)用

取不同相對(duì)分子質(zhì)量蓖麻油聚醚多元醇取得的PU泡沫進(jìn)行分割，進(jìn)行力學(xué)性能測(cè)試，結(jié)果見表3。

在C260所發(fā)泡沫的性能數(shù)據(jù)中存在明顯的塌泡狀況，說明沒有強(qiáng)度，主要原因是聚醚相對(duì)分子質(zhì)量較大，導(dǎo)致反應(yīng)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(duì)分子質(zhì)量越大，其拉伸強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率也隨之增大。但在相對(duì)分子質(zhì)量大于4000以后，拉伸強(qiáng)度就呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，伸長(zhǎng)率也開始下降。主要原因是由于相對(duì)分子質(zhì)量增大后，有關(guān)的交聯(lián)點(diǎn)逐漸減少，強(qiáng)度開始下降。說明交聯(lián)點(diǎn)對(duì)泡沫硬度的影響很大。

4? 結(jié)語

但在日常生活中，蓖麻油的產(chǎn)能相對(duì)很低，無法與石油聚醚進(jìn)行比較，這也說明在今后的使用開發(fā)過程中，應(yīng)該利用蓖麻油的分子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，加大對(duì)其開發(fā)高性能蓖麻油聚醚多元醇。

參考文獻(xiàn)：

[1] 潘梅娟，乇曉輝，姚成.植物油基多元醇的合成及其應(yīng)用[J].現(xiàn)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）