玉米基多元醇副产物树脂制备改性聚氨酯泡?塑料及

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聚氨酯工业玉米基多元醇副产物树脂制备改性聚氨酯泡塑料及性能的研究1马立国1何玲1张平2王丹2张龙1（1.长春工业大学吉林省石化资源与生物质综合利用工程实验室130012）（2.吉林石化公司132022）多元醇副产物树脂加入量对聚氨酯泡沫塑料外观、密度及力学性能的影响。当玉米副产物树脂加入量在5份左右时，制备的聚氨酯泡沫塑料可以满足保温材料的相关要求。利用此工艺使聚氨酯泡沫塑料的生产成本大幅度降低，同时也使玉米副产物树脂得到了综合利用。　　玉米基多元醇是玉米淀粉首先转化成葡萄糖，再经加氢反应转化成山梨醇，然后在催化剂的作用下加氢裂解成乙二醇、丙二醇、丙三醇等主要产品，副产物为粘稠状，称之为玉米基多元醇副产物树脂。　　在玉米基多元醇的生产中，含有10%的醇副产物树脂，目前尚无较可行的深加工利用途径，主要作燃料烧掉。经分析，副产物树脂中含有质量分数为20%的有机酸、40%的二元醇、三元醇、20%的山梨醇和20%的粘稠状树脂。它们都是有价值的化工原料1-2，亟需深加工利用。　　低成本原料制备聚氨酯保温材料工艺是目前保温行业研究的一个热点B-4.赵根普，等0提出了含有天然纤维的聚氨酯发泡材料及其制造方法；李长玉，等63提出了木质素、废旧硬质泡沫无氟聚氨酯保温材料及制备方法，这两种方法均是从添加廉价的填料来降低制造成本的，但制得的保温材料的性能需要进一步改进。　　本研究结合玉米基多元醇副产物树脂的综合利用问题，研制了一种由玉米基多元醇副产物树脂制备的聚氨酯泡沫塑料保温材料的新工艺，所制备的聚氨酯泡沫塑料的性能与其它同等保温材料相近，可节约生产成本，同时为促进玉米基多元醇副产物树脂的综合利用提供了新的途径。1实验部分1.1主要原料和仪器05%），工业级，长春大成集团新化工醇公司；聚醚多元醇（TPE-450，官能度6，羟值450mgKOH/g），工业级，南京红宝利集团；异氰酸酯（PM200，NCO质量分数31%），工业级，万华集团；胺锡复合催化剂（BH-303）、匀泡剂（L630，改性有机硅），自配；发泡剂（蒸馏水），化学级，自制。电子万能试验机，CMT4304型，深圳新三思公司。　　2样品制备玉米基多元醇副产物树脂制备的聚氨酯泡沫的基本配方见表1，其中聚醚多元醇和副产物树脂总质量分数为20质量份。　　表1玉米基多元醇副产物树脂改性聚氨酯硬泡基本配方组分规格型号质量份异氰酸酯聚醚多元醇副产物树脂复合催化剂发泡剂水匀泡剂按照配万称量TPE-450和树脂，混合搅拌10min，再加入水和L630，混合搅拌3min，使其混合均匀至乳白状态，得到A组分。按照配方称量BH- 303，向其中加入PM 200，搅拌混合均匀，得B组分。　　于40°C及20°C，倒入混合槽，然后以1500 r/min进行搅拌20 s后倒入模具中发泡，当泡沫固化之后，将其从模具中移出，室温下，泡沫体熟化24 h后进行性能测定。　　1.3测试测试；拉伸性能按照GB/T9641―1988进行测试。　　2结果与讨论2.1副产物树脂对聚氨酯泡沫密度的影响用副产物树脂部分替代聚醚多元醇所制备的聚氨酯泡沫塑料密度见。　　由可见，随着副产物树脂用量的增加，聚氨酯泡沫的密度随之增大，当增大到一定量后，密度开始减少，引起聚氨酯泡沫的密度增加的主要原因可能是随着副产物树脂用量的增加，聚合和发泡两种作用平衡进行；当副产物树脂用量继续增加，密度反而又降低了，这主要是由于副产物树脂中的微量水对发泡的影响造成的。为了使聚氨酯泡塑料满足标准保温材料密度0. 04~0.05kg/cm3，通常将副产物树脂的添加质量份控制在约3 ~5份。此时配制得的泡沫外观比较规整，泡孔大小均匀。　　2.2副产物树脂对聚氨酯泡沫力学性能影响2.2.1副产物树脂用量对泡沫弹性模量的影响用副产物树脂部分替代聚醚多元醇的聚氨酯泡沫弹性模量见。　　用量/份副产物树脂用量对泡沫弹性模量的影响由可知，随着树脂添加量增加，泡沫的弹性模量有所上升；当树脂质量份超过3后，泡弹性模量迅速下降，质量份超过5以后弹性模量急剧下降，这是因为副产物树脂中含有多种混合醇，与异氰酸酯的氢氧键的结合能力不同，以及侧链的增塑作用所致。为满足标准中对保温材料的要求，即聚氨酯泡的弹性模量不小于30MPa，副产物树脂质量份应不高于7. 2.2.2副产物树脂用量对泡沫屈服强度的影响用副产物树脂部分替代聚醚多元醇的聚氨酯泡沫屈服强度见。　　由可知，随着副产物树脂添加量的增加，该材料的屈服强度呈下降趋势，当副产物树脂的用量达到8份时，屈服强度已降到了90kPa左右，依据树脂改性聚氨酯泡沫塑料的屈服强度标准不小于100kPa，树脂C添加量应限制在7份以内。　　2.2.3副产物树脂用量对泡沫拉伸强度的影响泡沫保温材料用到保温管道上，需要将其弯曲、变形等，因此拉伸强度是泡沫保温材料的重要指标。　　用副产物树脂部分替代聚醚多元醇的聚氨酯泡沫塑料拉伸强度见。　　由可知，随着副产物树脂用量的增加，材料拉伸强度随之减少，当副产物树脂添加质量超过3聚氨酯工业副产物树脂用量对泡拉伸强度的影响份以后，拉伸强度开始增加，到5份时增到最高点，随后又随着副产物树脂用量的增加而减少，为了使聚氨酯泡满足标准拉伸强度不小于20 MPa，故副产物树脂用量应不超过7份。　　2.3不同保温材料相关性能参数的对比选择市场上的某品牌的保温材料，然后与未加副产物树脂和添加副产物树脂质量份为5的聚氨酯泡沫塑料保温材料进行相关性能指标和生产成本的对比，结果见表2.由表2可知，与未加树脂相比，添加5份副产物树脂，所生产的保温材料成本下降约18%.表2不同保温材料性能指标及价格对照表保温材料类型弹性模量/MPa屈服强度/kPa拉伸强度/MPa成本/元指标值市场保温材料未加副产物树脂添加5份副产物树脂3结论研究玉米基副产物树脂添加量对聚氨酯泡沫塑料外观、密度及力学性能的影响。综合考虑，副产物树脂添加量为5份时比较适宜，制备的聚氨酯泡塑料相关指标均达到了保温材料的性能要求。　　以玉米基副产物树脂替代量为5份计，对聚氨酯价格进行估算，其生产成本下降18%左右，因此本工艺具有较好的推广应用价值，为促进玉米基副产物树脂的综合利用提供了新的途径。