蓖麻油的终端衍生产品——泡沫塑料与弹性橡胶

2016-11-10赵学敬

现代食品 2016年7期

关键词：蓖麻油异氰酸酯泡沫塑料

◎赵学敬

（河南工业大学，河南郑州 450001）

蓖麻油的终端衍生产品——泡沫塑料与弹性橡胶

◎赵学敬

（河南工业大学，河南郑州 450001）

在蓖麻油终端衍生产品中，泡沫塑料和弹性橡胶是与尼龙同等重要的服务国计民生的化工产品。本文就其化工原理、制取方法和社会用途作简单介绍，为蓖麻种植、蓖麻油产品开发提供良好的信息。

蓖麻油；马来酸酐；泡沫塑料；弹性橡胶；化工原理

1 泡沫塑料

1.1 蓖麻油聚氨酯泡沫塑料

1.1.1 化工原理

氯代甲酸乙酯与氨有如下反应：

生成物中的氨基甲酸乙酯俗称尿烷，其分子中－NH2上的氢原子能被烃基或烃的衍生物所取代生成RNH－COOC2H5。化工实践证明，凡是醇类与异氰酸反应都有这一结果，如：

蓖麻油酸酯是醇类，它遇到异氰酸酯时将沿着上述化工规律反应，即：

反应过程中，若R，－N=C=O（异氰酸酯）用量过多，多出部分则与水反应，生成胺及二氧化碳气体，即：

生成的二氧化碳气体外逸，生成的胺与生成的尿烷聚合成高聚物，即：

以上化工反应生成的尿烷和高聚物呈多孔型的泡沫状，故称泡沫塑料。由于处理条件的不同，质的有坚硬的和半坚硬的。

1.1.2 制取方法要点

1.1.2.1 原料的重量配比

蓖麻油︰三乙醇胺=1.0︰0.5

其中的三乙醇胺分子式为N（－CH2－CH2OH）3。1.1.2.2 制取的工艺条件

①有氮气存在。②pH8.6～9.5。③反应温度150 ℃。④反应时间2 h。

1.1.2.3 制取过程

初始生成物为树脂状物质，为三乙醇胺蓖麻酸一酯、二酯和三酯混合物。这种混合物一旦生成，立即加入少量表面活性剂和水，快速搅拌，并随搅拌投入过量的异氰酸酯，后经聚合反应即可生成泡沫塑料，其密度为6.9×104～12.2×104kg/m3，压缩强度约为344.7 kPa。

泡沫塑料的制取还需根据不同的需要采用不同的技术措施。如要制取坚硬的泡沫塑料，采用吹风蓖麻油可得到最佳效果。同时，加入一些三氯一氟甲烷可增加气体逸出量，协助聚酯扩张，利于多孔形成。若需防火，就需另加三氯代三乙基亚膦酸等防火剂。对于软质聚氨酯泡沫，可加入少量蓖麻油（一般用0.25～0.75聚醚当量）来改善软泡的抗撕强度和耐溶剂性能。

1.2 蓖麻油树脂基泡沫塑料

蓖麻油聚氨酯泡沫塑料的研究和应用虽然广泛，但这种方法生产的泡沫塑料蓖麻油含量较低，不利于降解和环境保护，又需要较多的异氰酸酯，成本较高，于是出现了蓖麻油树脂基泡沫塑料新产品。

泡沫塑料新产品是以蓖麻油为主要原料，利用分子中的羟基（—OH）与马来酸酐反应，生成马来酸酐油脂（MACO），并以此为树脂基体，再加入稀释单体苯乙烯（St）、碳酸盐发泡剂即制成“蓖麻油树脂基泡沫塑料”（化工反应式省略）。

泡沫塑料新产品的研究指出，MACO/St质量比很重要。一般来讲，新产品均可缓慢降解，随着泡沫中MACO含量的增大，降解趋向加速，当MACO︰St=9︰1时，制备的泡沫塑料降解速度最快，相同时间内失重率最大。

1.3 工业用途

软质聚氨酯泡沫塑料，80%用于家具、汽车、飞机上的坐垫，可制成柔软度不同的床垫和枕头，也用于仪表、电子仪器、武器的包装，还能制作汽车及其轮胎防撞器，又是过滤空气、汽油、化学药品和三废污染物的好材料。

硬质聚氨酯泡沫塑料，具有良好的结构强度和绝缘性能，可用于房屋结构材料，如门、窗、漂浮材料、家具和包装材料。

1.4 成型加工方法

半硬质和硬质聚氨酯泡沫的成型加工有3种方法。

1.4.1 块状连续成型法

把两种反性单体通过计量、混合，再注入到表面涂以有机硅脱模剂的运输带上，在运转中发泡、熟化、切片而成成品。成品可先切成宽2.54 m、高0.91 m连续长度的大块，后按需要切割成一定大小和形状。

1.4.2 模塑生产法

将配置好的硬泡沫各组分浇入模具内，一次可获得各种复杂形状的制品。

1.4.3 喷涂成型法

利用一种喷涂器，使两股生成聚氨酯泡沫的反应液体分别流注在混合器后，再用压缩空气将其喷射进目标，随即发生反应而生成硬质泡沫塑料。

2 弹性橡胶

在蓖麻油与异氰酸酯制取泡沫塑料时，如果异氰酸酯分子中有苯基存在，就会产出质地坚硬、弹性良好、延展性强（延展率100%）、抗拉强度为2.4×104kPa的弹性橡胶体。

2.1 制取方法

化学工业常用以下3种方法制取。

2.1.1 浇铸型

通常使用聚酯多元醇及多次甲基多苯基多异氰酸酯为单体，浇铸而成聚氨酯弹性体。

2.1.2 混炼型

将聚酯与二异氰酸酯及二元醇链增长剂进行反应，最终制得合成橡胶，或用硫磺进行硫化，在支链结构上引进丙烯氧基（－O－C－H2－CH=CH2）不饱和链节，也能制得不饱和聚氨酯橡胶。

2.1.3 热塑性弹性体

以二异氰酸酯为基本骨架、以聚酯或聚醚为长链、以乙二醇为短链而制得塑料弹性体。

2.2 工业用途

不同类型的弹性橡胶体的工业用途不同。

浇铸型弹性体，主要用来制造高转力矩的齿轮联轴节、固体耐磨疲劳件、水泵衬里、轴封、油封和电缆护套等。

热塑性聚氨酯弹性体，因具有耐油、耐磨性、低温弹性和耐老化性，可用来制作轴瓦、轴承、拖拉机的履带、纺织工业中的高速传动带、油田和地质勘探队用的电缆等，具有重量轻，寿命长，无噪音等特点。

［1］钱知勉.塑料性能应用手册［M］.上海科学技术文献出版社出版，1987.

［2］王红娟，容敏智，章明秋，等.蓖麻油树脂基泡沫塑料［J］.材料研究与应用，2010，4（4）：771-773..

Terminal Derivative Products of Castor Oil： Foamed Plastic and Elastic Rubber

Zhao Xuejing
（Henan University of Technology， Zhengzhou 450001， China）

Foamed plastic and elastic rubber are the terminal derivative products of castor oil as important as nylon. They are important chemical products for the national interest and people's life. This paper describes the chemical theory， preparation method and social application of foamed plastic and elastic rubber so as to provide helpful information for castor planting and development of castor oil products.

Castor oil； Maleic anhydride； Foamed plastic； Elastic rubber； Chemical theory