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本文以大豆油为原料通过氧化反应制得环氧大豆油,再以甲醇、乙二醇等低分子醇为开环试剂进行开环得到大豆油多元醇。然后探究得出本实验体系中全水发泡大豆油基聚氨酯软泡的基本配方,再将豆油醇部分替代传统的聚醚多元醇添加到聚氨酯软泡的配方中,经发泡制得植物油基聚氨酯软泡。最后对产品进行各项力学性能和生物降解性的探究。
首先,以大豆油为主要原料、过氧乙酸为环氧化试剂、浓硫酸为催化剂,在一定时间和温度的条件下,通过官能化反应合成了环氧值为0.375mol/100g的环氧大豆油(ESO)。并在催化剂四氟硼酸作用下,制备了一系列不同羟基值的甲醇、乙二醇开环多元醇;通过红外光谱(FT-IR)、差示扫描量热仪(DSC)和羟基值的测定对所制得的多元醇的组成和结构以及性质进行了研究,分析了不同反应时间对多元醇羟基值的影响。FT-IR结果表明:在ESO结构上成功地引入了各种不同的开环试剂。DSC分析结果说明了随着豆油醇中羟基值的增大,样品的熔点整体向高温移动。
其次,通过控制变量法,探究得出本实验体系中全水发泡大豆油基聚氨酯软泡的基本配方为:聚醚多元醇100份,TDI指数1.05,水4.5份,胺类催化剂0.3份,锡类催化剂0.25份,匀泡剂1份。
然后,将反应制得的大豆油多元醇部分替代传统的聚醚多元醇添加到配方中,经发泡制得聚氨酯软泡。对该聚氨酯软泡进行各项力学分析,实验结果表明,添加不同开环试剂制得的豆油醇以及相同开环试剂制得的不同羟基值的豆油醇,对泡沫的性能有不同的影响。当添加甲醇开环大豆油多元醇SBO-Met170的质量占多元醇的总质量不超过40%时,产品的拉伸强度可达0.12 MPa以上,断裂伸长率达到150%以上,各项力学性能都达到国标要求。当添加乙二醇开环大豆油多元醇SBO-Gly275时,由于其粘度较大,用量不能超过20%,且大大降低了泡沫的力学性能。当使用羟基值更低的SBO-Gly200替代传统聚醚多元醇时,用量可以达到30%。
最后,对添加SBO-Met170用量在40%以内发泡所得的植物油基聚氨酯软泡,进行了内部结构和降解性能的探究。结果显示,所制得的聚氨酯软泡拉伸强度达0.12 MPa,断裂伸长率达到150%;压陷硬度和压缩永久形变随着SBO-Met170用量的增加而显著增大,当用量达到40%时,压陷65%硬度达469.1N,压缩永久形变达12.89%。将软泡土埋5个月之后,其失重率最大达到13.6%,拉伸强度保留率最低达53.4%。