大豆油基聚氨酯泡沫塑料的制备与性能研究

摘要

合成聚氨酯的主要原料多元醇和异氰酸酯都是不可再生资源石油的下游产品。受到石油资源有限性和不可再生性的限制，开发基于可再生资源的多元醇正在被越来越多地关注。植物油是一种来源广、价格低的可再生资源。植物油中的双键经过改性可以转化成羟基，进而合成聚氨酯。本论文以大豆油为原料，通过环氧化法制备了大豆油多元醇。并以此大豆油多元醇与多苯基多亚甲基多异氰酸酯为原料合成了大豆油基聚氨酯泡沫塑料及其复合材料。主要工作如下所述：
　　 1.首先通过改进的过氧酸原位生成法制备了环氧大豆油。改进的合成方法主要包括两个步骤：首先将过氧化氢、硫酸和甲酸等水相物质混合形成环氧化试剂；然后再将此环氧化试剂滴加到油相中进行环氧化反应。本文研究了反应温度、原料的摩尔配比以及是否添加表面活性剂和络合剂(A)对环氧化反应的影响。实验结果表明采用改进的过氧酸原位生成法可以缩短反应时间，在双键:过氧化氢:甲酸=1:1.5:1，55℃，反应7.5 h，可以制备出环氧值为6.7的环氧大豆油。
　　 2.通过开环反应及热聚合法制备了三种不同分子量、羟值和官能度的大豆油多元醇(1#多元醇，2#多元醇和3#多元醇)。其中1#多元醇是以甲醇与水的混合液为开环试剂，以氟硼酸为催化剂，开环环氧大豆制备而成；2#多元醇是通过将1#多元醇在150℃下热聚合1 h获得；3#多元醇是通过将1#多元醇在250
　　 3.以三种大豆油多元醇和多苯基多亚甲基多异氰酸酯为原料制备了三种大豆油基聚氨酯泡沫塑料(PU1，PU2，PU3)，并研究了三种PUs的机械性能、泡孔结构、热稳定性及交联密度。三种泡沫中，PU3的机械性能，热稳定性和交联密度最高，表明3#多元醇独特的分子结构及较高的官能度有助于增强聚氨酯泡沫的机械性能及热稳定性。
　　 4.以2#多元醇和多苯基多亚甲基多异氰酸酯为原料合成了一系列无机粒子增强型大豆油基聚氨酯泡沫塑料复合材料(PU1-PU5)。并研究了它们的机械性能、热稳定性等性能。结果表明通过添加无机粒子的方法可以显著提高聚氨酯泡沫塑料的压缩强度，但拉伸强度会有所降低，同时还可以提高泡沫塑料的初始降解温度。

目录

文摘

英文文摘

声明

学位论文的主要创新点

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 聚氨酯历史沿革及现状

1.3 聚氨酯合成

1.3.1 聚氨酯合成原料

1.3.2 聚氨酯合成化学

1.3.3 聚氨酯泡沫塑料合成工艺

1.4 增强聚氨酯泡沫塑料

1.5 大豆油组成及其结构

1.6 大豆油基聚氨酯文献综述

1.6.1 醛化法

1.6.2 环氧化法

1.6.3 臭氧化法

1.6.4 大豆油基聚氨酯复合材料

1.6.5 存在问题

1.7 课题的提出

1.7.1. 研究背景

1.7.2 课题的目的与意义

1.7.3 本课题采用的研究路线

第二章 环氧大豆油的制备

2.1 实验部分

2.1.1 原料试剂

2.1.2 主要实验仪器

2.1.3 测试与表征

2.1.4 实验方法

2.2 结果与讨论

2.2.1 物料摩尔配比对环氧值的影响

2.2.2 反应温度对环氧值的影响

2.2.3 搅拌速度对环氧值的影响

2.2.4 其他因素对环氧值的影响

2.3 本章小结

第三章 大豆油多元醇的制备

3.1 实验部分

3.1.1 原料试剂

3.1.2 主要实验仪器

3.1.3 测试与表征

3.1.4 实验方法

3.2 结果与讨

3.3 本章小结

第四章 大豆油基聚氨酯泡沫塑料的合成

4.1 实验部分

4.1.1 原料试剂

4.1.2 主要实验仪器

4.1.3 测试与表征

4.1.4 实验方法

4.2 结果与讨论

4.2.1 发泡过程分析

4.2.2 力学性能分析

4.2.3 泡孔结构分析

4.2.4 热性能分析

4.2.5 玻璃化转变温度与交联密度

4.3 本章小结

第五章 无机粒子增强型大豆油基聚氨酯泡沫塑料的制备

5.1 实验部分

5.1.1 原料试剂

5.1.2 主要实验仪器

5.1.3 测试与表征

5.1.4 实验方法

5.2 结果与讨论

5.2.1 红外分析

5.2.2 压缩与拉伸强度

5.2.3 泡孔结构分析

5.2.4热分析

5.3 本章小结

第六章 结论

参考文献

攻读硕士期间发表论文

附录

致谢