零ODP可生物降解型聚氨酯泡沫塑料

技术分类: 工程材料    作者:伍胜利 朱吕民  发表时间:2008-02-27
应用盐酸/ 甲醇或盐酸/水溶液终止。结果表明[23],该催化剂催化效率更高,最高可达8×10的4次方g聚合物/mol催化剂,利用该催化剂得到的脂肪族聚碳酸酯多元醇,数均分子量大于50000,二氧化碳固定率也超过40wt%。同时解决了前面所述的载体难以除去而导致聚碳酸酯多元醇分离困难的问题。

  1.3植物纤维类

  纤维素是以D-吡喃式葡萄糖基作为其结构基环,基环间以β-苷键连接,是由脱水D-吡喃式葡萄糖单元通过相邻糖单元的1位和4位之间的β-苷键连接而成的线性的高分子聚合物,是地球上存量最大的天然高分子,是生物降解材料的良好原料[24]。从结构可以看出,纤维素上带有较多的苷羟基和仲醇羟基,经过适当的化学处理,这些纤维素可以制备出适合于制备聚氨酯泡沫塑料的多元醇组份。

  戈近杰等[25]通过将麻纤维或芦苇纤维或甘蔗渣纤维在液化剂的作用下制备出植物纤维液化多元醇。甘蔗渣中木质素含量22%,而木质素中的单宁含有大量的酚羟基和醇羟基,戈进杰等[26]在以硫酸为催化剂的条件下讨论了液化试剂、液固比及反应温度等因素对甘蔗渣液化反应的影响。首先将液化试剂PEG400、辅助液化试

剂丙三醇和作为催化剂的浓硫酸按一定的比例加入到备有搅拌和冷凝装置的三口烧瓶内,在氮气的保护下充分混合并升至规定温度,加入甘蔗渣粉并开始计时,到达规定反应时间后用冷水冷却终止反应。结果表明,甘蔗渣在PEG400中的液化率可达96%,而且其中的木质素全部被液化,所得液化物羟值在280-380mgKOH/g之间,由此多元醇制备的泡沫塑料能完全满足中强度硬质聚氨酯泡沫的使用要求。

  另外,也有人利用醋酐[27]在催化剂的作用下在不同的稀释剂中生成不同酯化度的醋酸纤维素(三醋酸纤维素是其中的一种),然后对其进行乙酰化处理,得到具有端羟基的醋酸纤维素(HATA)。HATA 和二异氰酸酯TDI或MDI反应可制成二元共聚物(预聚体),该预聚体再与聚丙二醇或聚丁二醇反应,生成三元共聚物即低聚多元醇,将此预聚体与相关发泡助剂充分混合,利用全水发泡工艺制备硬质聚氨酯泡沫塑料。

  1.4 植物淀粉类

  淀粉属多糖类化合物,其品种繁多、来源丰富,与木质素、纤维素相比价格低廉,也是目前被广泛使用的一类可生物降解天然高分子,按照结构的不同,淀粉可分为直链淀粉和直链淀粉两大类,其中用于制备可生物降解材料的多为直链淀粉,同时,其本身不宜单独作降解材料使用,常需要对其进行改性。R.L.CUNNINGHAM等[28]研究了采用玉米淀粉可生物降解型硬质聚氨酯泡沫塑料的制备。他们尝试直接将一定比例的玉米淀粉与普通聚醚和发泡助剂进行充分混合,然后与异氰酸酯进行发泡反应,结果表明当玉米面粉含量在10wt%左右时,可以起到很好的填充聚氨酯泡沫塑料的作用,通过测定其力学和绝热性能发现,该泡沫具有很好的尺寸稳定性和耐湿、热老化性。其后,他们研究了将蜡质玉米淀粉、酸变性玉米淀粉、麦芽糖糊精和黄糊精等该性玉米淀粉与聚醚多元醇及发泡助剂混合并与聚异氰酸酯反应制备聚氨酯硬质泡沫塑料。比较发现,添加黄糊精等改性玉米淀粉的聚氨酯泡沫塑料的硬度明显大于直接添加玉米淀粉的聚氨酯泡沫塑料,同时泡孔的细致度、耐热性、尺寸稳定性等均由较大程度的提高。说明改性后的淀粉与整个反应体系的相容性更好,异氰酸酯之间的反应也更加充分。

  Yaoguang Yao等[29]利用分子量为400的聚乙二醇和甘油为液化剂,以浓硫酸为催化剂制备液化淀粉,然后与异氰酸酯反应制备吸水性聚氨酯泡沫塑料,结果表明该吸水泡沫最大吸水率可达2000wt%。也有研究人员[30]将TDI和聚醚在80-90℃下反应1-2h后制成预聚体,再把干燥至恒重的淀粉加入到预聚体当中,在70-80℃下快速搅拌1-2h,制成淀粉预聚物。在预聚体中加入各种助剂后高速搅拌2-3s,然后注入模具内发泡,制成具有生物降解性能的聚氨酯泡沫体。测试结果表明,该聚氨酯泡沫体除回弹性略有下降外,其余性能均达到或超过普通聚氨酯泡沫体的性能。

  2. 零ODP可生物降解聚氨酯泡沫塑料

  ODP是指臭氧消耗潜值,由于聚氨酯泡沫塑料制备过程采用的发泡剂CFC-11破坏大气臭氧层,近年来已经逐步被淘汰,目前使用较多的是过渡性发泡剂HCFC-141b,由于它仍具有一定的ODP值,所以最终也将逐步被禁用。零ODP发泡剂的开发成为近年来研究热点,其中有价值的发泡剂有HFC 化合物(主要有HFC-134a、HFC-152a、HFC-245fa、HFC-356、HFC365mfc)、烷烃类化合物(环戊烷、正戊烷、异戊烷等)、二氧化碳等,下面简单介绍各种零ODP 发泡剂的种类、性能及其在生物降解泡沫塑料方面的应用情况。

  零ODP可生物降解型聚氨酯泡沫塑料的制备

  AHMAD S

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