玉米基多元醇副產物樹脂制備改性聚氨酯泡?塑料及

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聚氨酯工業(yè)玉米基多元醇副產物樹脂制備改性聚氨酯泡塑料及性能的研究1馬立國1何玲1張平2王丹2張龍1（1.長春工業(yè)大學吉林省石化資源與生物質綜合利用工程實驗室130012）（2.吉林石化公司132022）多元醇副產物樹脂加入量對聚氨酯泡沫塑料外觀、密度及力學性能的影響。當玉米副產物樹脂加入量在5份左右時，制備的聚氨酯泡沫塑料可以滿足保溫材料的相關要求。利用此工藝使聚氨酯泡沫塑料的生產成本大幅度降低，同時也使玉米副產物樹脂得到了綜合利用。　　玉米基多元醇是玉米淀粉首先轉化成葡萄糖，再經加氫反應轉化成山梨醇，然后在催化劑的作用下加氫裂解成乙二醇、丙二醇、丙三醇等主要產品，副產物為粘稠狀，稱之為玉米基多元醇副產物樹脂。　　在玉米基多元醇的生產中，含有10%的醇副產物樹脂，目前尚無較可行的深加工利用途徑，主要作燃料燒掉。經分析，副產物樹脂中含有質量分數為20%的有機酸、40%的二元醇、三元醇、20%的山梨醇和20%的粘稠狀樹脂。它們都是有價值的化工原料1-2，亟需深加工利用。　　低成本原料制備聚氨酯保溫材料工藝是目前保溫行業(yè)研究的一個熱點B-4.趙根普，等0提出了含有天然纖維的聚氨酯發(fā)泡材料及其制造方法；李長玉，等63提出了木質素、廢舊硬質泡沫無氟聚氨酯保溫材料及制備方法，這兩種方法均是從添加廉價的填料來降低制造成本的，但制得的保溫材料的性能需要進一步改進?！　”狙芯拷Y合玉米基多元醇副產物樹脂的綜合利用問題，研制了一種由玉米基多元醇副產物樹脂制備的聚氨酯泡沫塑料保溫材料的新工藝，所制備的聚氨酯泡沫塑料的性能與其它同等保溫材料相近，可節(jié)約生產成本，同時為促進玉米基多元醇副產物樹脂的綜合利用提供了新的途徑。1實驗部分1.1主要原料和儀器05%），工業(yè)級，長春大成集團新化工醇公司；聚醚多元醇（TPE-450，官能度6，羥值450mgKOH/g），工業(yè)級，南京紅寶利集團；異氰酸酯（PM200，NCO質量分數31%），工業(yè)級，萬華集團；胺錫復合催化劑（BH-303）、勻泡劑（L630，改性有機硅），自配；發(fā)泡劑（蒸餾水），化學級，自制。電子萬能試驗機，CMT4304型，深圳新三思公司?！　?樣品制備玉米基多元醇副產物樹脂制備的聚氨酯泡沫的基本配方見表1，其中聚醚多元醇和副產物樹脂總質量分數為20質量份?！　”?玉米基多元醇副產物樹脂改性聚氨酯硬泡基本配方組分規(guī)格型號質量份異氰酸酯聚醚多元醇副產物樹脂復合催化劑發(fā)泡劑水勻泡劑按照配萬稱量TPE-450和樹脂，混合攪拌10min，再加入水和L630，混合攪拌3min，使其混合均勻至乳白狀態(tài)，得到A組分。按照配方稱量BH- 303，向其中加入PM 200，攪拌混合均勻，得B組分?！　∮?0°C及20°C，倒入混合槽，然后以1500 r/min進行攪拌20 s后倒入模具中發(fā)泡，當泡沫固化之后，將其從模具中移出，室溫下，泡沫體熟化24 h后進行性能測定。　　1.3測試測試；拉伸性能按照GB/T9641―1988進行測試?！　?結果與討論2.1副產物樹脂對聚氨酯泡沫密度的影響用副產物樹脂部分替代聚醚多元醇所制備的聚氨酯泡沫塑料密度見?！　∮煽梢?，隨著副產物樹脂用量的增加，聚氨酯泡沫的密度隨之增大，當增大到一定量后，密度開始減少，引起聚氨酯泡沫的密度增加的主要原因可能是隨著副產物樹脂用量的增加，聚合和發(fā)泡兩種作用平衡進行；當副產物樹脂用量繼續(xù)增加，密度反而又降低了，這主要是由于副產物樹脂中的微量水對發(fā)泡的影響造成的。為了使聚氨酯泡塑料滿足標準保溫材料密度0. 04~0.05kg/cm3，通常將副產物樹脂的添加質量份控制在約3 ~5份。此時配制得的泡沫外觀比較規(guī)整，泡孔大小均勻。　　2.2副產物樹脂對聚氨酯泡沫力學性能影響2.2.1副產物樹脂用量對泡沫彈性模量的影響用副產物樹脂部分替代聚醚多元醇的聚氨酯泡沫彈性模量見。　　用量/份副產物樹脂用量對泡沫彈性模量的影響由可知，隨著樹脂添加量增加，泡沫的彈性模量有所上升；當樹脂質量份超過3后，泡彈性模量迅速下降，質量份超過5以后彈性模量急劇下降，這是因為副產物樹脂中含有多種混合醇，與異氰酸酯的氫氧鍵的結合能力不同，以及側鏈的增塑作用所致。為滿足標準中對保溫材料的要求，即聚氨酯泡的彈性模量不小于30MPa，副產物樹脂質量份應不高于7. 2.2.2副產物樹脂用量對泡沫屈服強度的影響用副產物樹脂部分替代聚醚多元醇的聚氨酯泡沫屈服強度見?！　∮煽芍?，隨著副產物樹脂添加量的增加，該材料的屈服強度呈下降趨勢，當副產物樹脂的用量達到8份時，屈服強度已降到了90kPa左右，依據樹脂改性聚氨酯泡沫塑料的屈服強度標準不小于100kPa，樹脂C添加量應限制在7份以內?！　?.2.3副產物樹脂用量對泡沫拉伸強度的影響泡沫保溫材料用到保溫管道上，需要將其彎曲、變形等，因此拉伸強度是泡沫保溫材料的重要指標?！　∮酶碑a物樹脂部分替代聚醚多元醇的聚氨酯泡沫塑料拉伸強度見?！　∮煽芍?，隨著副產物樹脂用量的增加，材料拉伸強度隨之減少，當副產物樹脂添加質量超過3聚氨酯工業(yè)副產物樹脂用量對泡拉伸強度的影響份以后，拉伸強度開始增加，到5份時增到最高點，隨后又隨著副產物樹脂用量的增加而減少，為了使聚氨酯泡滿足標準拉伸強度不小于20 MPa，故副產物樹脂用量應不超過7份。　　2.3不同保溫材料相關性能參數的對比選擇市場上的某品牌的保溫材料，然后與未加副產物樹脂和添加副產物樹脂質量份為5的聚氨酯泡沫塑料保溫材料進行相關性能指標和生產成本的對比，結果見表2.由表2可知，與未加樹脂相比，添加5份副產物樹脂，所生產的保溫材料成本下降約18%.表2不同保溫材料性能指標及價格對照表保溫材料類型彈性模量/MPa屈服強度/kPa拉伸強度/MPa成本/元指標值市場保溫材料未加副產物樹脂添加5份副產物樹脂3結論研究玉米基副產物樹脂添加量對聚氨酯泡沫塑料外觀、密度及力學性能的影響。綜合考慮，副產物樹脂添加量為5份時比較適宜，制備的聚氨酯泡塑料相關指標均達到了保溫材料的性能要求?！　∫杂衩谆碑a物樹脂替代量為5份計，對聚氨酯價格進行估算，其生產成本下降18%左右，因此本工藝具有較好的推廣應用價值，為促進玉米基副產物樹脂的綜合利用提供了新的途徑。