蓖麻油聚醚多元醇在聚氨酯软泡中的应用

贾洪

【摘   要】 蓖麻油聚醚多元醇主要是指通过使用双金属催化剂（DMC）制取相对分子质量在2000～5600的聚氨酯（PU）软泡用多元醇，将该物质与软泡聚醚多元醇H-330开展性能实验测试。該项结果显示，相对分子质量为2000的蓖麻油聚醚多元醇的性能明显好于H-330聚醚，这项实验证明蓖麻油聚醚多元醇能够成功代替聚醚多元醇生产普通软泡。本文在这项实验基础上，分析蓖麻油聚醚多元醇在聚氨酯软泡中的应用研究，为相关领域的研制提供理论支持。

【关键词】 蓖麻油聚醚多元醇;聚氨酯软泡

中图分类号：TQ323.8              文献识别码：A               文章编号：2096-1073（2020）03-0056-57

Application of Castor Oil Polyether Polyols in Polyurethane Soft Foam

JIA Hong

（Harbin Helit Technology co.， LTD.    Harbin， Heilongjiang   150001）

[Abstract]  castor oil polyether polyol mainly refers to the preparation of polyols for polyurethane （PU） soft bubbles with relative molecular weight of 2000 ～ 5600 by using bimetallic catalyst （DMC）， and the performance of this substance and soft bubble polyether polyol h-330 was tested. The results showed that the properties of castor oil polyether polyol with relative molecular weight of 2000 were significantly better than that of h-330 polyether， which proved that castor oil polyether polyol could successfully replace polyether polyol to produce ordinary soft bubbles. Based on this experiment， this paper analyzes the application of castor oil polyether polyols in the soft foam of polyurethane， and provides theoretical support for the development of related fields.

[Key words] castor oil polyether polyol; polyurethane foam

1  蓖麻油聚醚多元醇的结构原理

通过使用植物油能够合成多元醇，其主要提取原理就是使用植物油中不饱和脂肪酸的双键实施环氧化操作，之后再利用催化剂进行反应，这些反应过程就是与醇或酸等具有活性氢的化合物进行反应，同时引入羟基结构，这样就能制作出具有官能度的多元醇成分。蓖麻油是一种天然植物油，其中含有羟基成分，其蓖麻油酸三甘油酯具有较多特点如燃点高、凝固点低等。

我国在制取聚醚多元醇领域常用的方法，主要是使用传统的碱催化剂，在这个过程中经常会出现皂化反应，容易导致释放出的蓖麻油酸具有破坏作用，导致多元醇的相容性变差，容易出现沉淀现象，就会使多元醇的游离酸在聚氨酯发泡中封闭胺催化剂，出现腐败脂肪的恶臭气味。根据实际情况，制定以下实验方案，主要以蓖麻油为主要原料，用DMC作为催化剂，有效控制实验反应情况，制作出含有不同相对分子质量的蓖麻油聚醚多元醇，与传统软泡聚醚多元醇H-330与甲苯二异氰酸酯（TDI）进行反应，并将实验结果进行对比分析。

2  进行实验的各项准备工作

2.1  实验的原料与器材

使用的主要原料：聚醚多元醇（PPG，H-330），羟值56 mgKOH/g，官能度为3;催化剂，（A33、 T9）;甲苯二异氰酸酯（TDI80）;精制蓖麻油，羟值163 mgKOH/g，平均官能度为2.7;环氧丙烷（纯度>99%）;泡沫稳定剂 （AK一8123），以上使用的原料均为工业级。 快开型反应釜;模具，30 cm×40 cm×40 cm，自制;CSS-96型落球回弹测定仪;CSS-273型万能试验机;NDJ-7型旋转式粘度计;EC 2000凝胶渗透色谱仪（GPC）;Nicole t 2380傅立叶变换红外光谱仪（FTIR）。

2.2  开展实验过程

该实验原理主要是聚合反应，实验的过程包括以下三步。① 加温使其脱水，该步主要操作是将DMC及蓖麻油一同放入反应釜中，将温度控制在105℃，再进行减压使其脱去少量水分，用氮气进行置换。② 用催化剂活化，应该向反应釜内放入PO，使得釜内的压力快速升高，达到需要压强时，就停止放入PO。这时就可以保持釜内温度、压力的恒定，仔细观察内部变化，如果釜内的压力持续降低，温度快速上升，这就说明催化剂已经活化，PO开始聚合，达到实验要求。③ 聚合反应：使用进料泵投入相应的PO，使其进行聚合反应，这样使进料的速度符合釜内压力，并将温度控制需要度数，在反应到釜内压力不再降低时，进行减压去除未完成反应的单体。 ④ 试验用配方和工艺流程 ，如表1所示，为聚氨酯软泡工艺的配方表，催化剂的使用量综合考虑不同的聚醚多元醇活性会有所变化。生产工艺技术：按照生产配方，称取所有的原料放入烧杯中，并进行搅拌，时间控制在一分钟，得到A组分;另取一烧杯中放入适量的异氰酸酯B组分。然后合理控制A和B组分的温度为20℃左右，这样将B组分倒入A组分的烧杯中，经过搅拌后直接倒入模具进行发泡，详细记录发泡的过程和变化，放入120℃的烘箱进行烘烤，检测泡沫的性能变化。

3  实验的结论

3.1  蓖麻油聚醚多元醇的相对性质

该实验主要使用DMC作为催化剂，使实验样品没有出现浑浊现象，未发生皂化反应。如表2所示，能够看出不同蓖麻油聚醚多元醇的羟值与相对分子质量等与聚醚H-330的数值进行比较，其中C220、 C230、C240、C250、C260分别代表设计相对分子质量为2000、3000、4000、5000、6000的蓖麻油聚醚多元醇。

通过表2能够反映出，蓖麻油聚醚多元醇的相对分子质量与设计值基本持平。其中C220粘度相對较高，有时超过H-330聚醚多元醇，主要原因是C220相对分子质量小，羟值却很高，也是分子间存在氢键引起的。

3.2  蓖麻油聚醚多元醇的主要表现特征

相对分子质量不同的蓖麻油聚醚多元醇与甘油聚醚H-330的对比分析。相对分子质量较低的样品和较高相对分子质量样品的分布不够均匀，范围比较宽泛。C250和C260就发生9000～10000的高相对分子质量阶段，主要原因是随着接枝环氧丙烷量的增加，相对分子质量和粘度也随之增加，主要是聚合物链的反应造成。C230及C240的分布比较均匀。运用羟值测定计算得到的样品相对分子质量略低于样品相对分子质量，特别是C220与C230进行比较，能够看出蓖麻油聚醚多元醇与苯乙烯样品的分子结构存在一定不同，支链的主要特点是使分子链间凝胶柱有位阻效应。

相对分子质量不同的蓖麻油多元醇能够具有峰形的光谱图。与最初的蓖麻油相比，接枝环氧丙烷后，1100 cm一附近出现了很强的吸收峰，为 C—O—C（脂肪族醚）伸缩振动峰71;同时，2870 cm和2970 cm。

3.3  蓖麻油聚醚多元醇对软泡性能的应用

取不同相对分子质量蓖麻油聚醚多元醇取得的PU泡沫进行分割，进行力学性能测试，结果见表3。

在C260所发泡沫的性能数据中存在明显的塌泡状况，说明没有强度，主要原因是聚醚相对分子质量较大，导致反应的活性低下，所以没有列入表中开展比较。通过表3能够看出，蓖麻油聚醚多元醇的相对分子质量越大，其拉伸强度和伸长率也随之增大。但在相对分子质量大于4000以后，拉伸强度就呈现下降趋势，伸长率也开始下降。主要原因是由于相对分子质量增大后，有关的交联点逐渐减少，强度开始下降。说明交联点对泡沫硬度的影响很大。

4  结语

但在日常生活中，蓖麻油的产能相对很低，无法与石油聚醚进行比较，这也说明在今后的使用开发过程中，应该利用蓖麻油的分子结构特点，加大对其开发高性能蓖麻油聚醚多元醇。

参考文献：

[1] 潘梅娟，乇晓辉，姚成.植物油基多元醇的合成及其应用[J].现代化工，2018.

[2] 申宝兵，刘冬平，宗红亮，等.一种蓖麻油基聚醚多元醇的合成方法[P].2018.

（编辑：李丹）