【摘要】：硬質(zhì)聚氨酯由于其優(yōu)異的隔熱、隔音、耐磨等性能,被廣泛應(yīng)用在各行各業(yè),成為新世紀(jì)發(fā)展最快的高分子材料之一。目前硬質(zhì)聚氨酯行業(yè)主要存在兩方面問題:一是硬質(zhì)聚氨酯的極限氧指數(shù)只有16%-20%,屬于易燃材料容易引發(fā)火災(zāi)事故;二是傳統(tǒng)聚氨酯一般使用石油基聚醚多元醇和異氰酸酯反應(yīng)得到,這使得硬質(zhì)聚氨酯行業(yè)對(duì)石油資源的依賴也是不可避免的。本論文針對(duì)硬質(zhì)聚氨酯存在的兩大問題,合成了一種棉籽油基阻燃多元醇用于阻燃硬質(zhì)聚氨酯。論文研究了以棉籽油為原料,通過環(huán)氧化、羥基化反應(yīng)制備棉籽油多元醇工藝,并對(duì)工藝過程進(jìn)行優(yōu)化。詳細(xì)研究了雙氧水、甲酸、催化劑、反應(yīng)時(shí)間對(duì)和反應(yīng)溫度對(duì)棉籽油環(huán)氧化反應(yīng)產(chǎn)物性能的影響以及磷酸、叔丁醇、反應(yīng)溫度和反應(yīng)時(shí)間對(duì)棉籽油多元醇產(chǎn)物性能的影響,通過正交試驗(yàn)確定了反應(yīng)的最優(yōu)條件。利用在最佳條件下制備的高品質(zhì)棉籽油基多元醇部分替代市購石油基聚醚多元醇制備硬質(zhì)聚氨酯并考察其阻燃性能。論文的試驗(yàn)結(jié)果如下:(1)從紅外光譜分析中證實(shí)了棉籽油經(jīng)過反應(yīng)生成了產(chǎn)物環(huán)氧棉籽油。通過實(shí)驗(yàn)確定了最佳反應(yīng)條件為:H_2O_2/C=C的摩爾比為1.5,HCOOH/C=C摩爾比為0.6,強(qiáng)酸陽離子樹脂用量為8%反應(yīng)溫度為60℃,反應(yīng)時(shí)間為7 h,在此條件下做驗(yàn)證試驗(yàn),得到產(chǎn)物的環(huán)氧值為6.12%,碘值為4.58 g/100 g。(2)從棉籽油多元醇的紅外光譜表征來看,磷酸參與了開環(huán)反應(yīng),且使環(huán)氧棉籽油完全開環(huán)。實(shí)驗(yàn)確定了合成棉籽油多元醇的最佳反應(yīng)條件為:磷酸用量8%、叔丁醇添加量40%、反應(yīng)溫度55°C、反應(yīng)時(shí)間1 h,在此反應(yīng)條件下生成的棉籽油多元醇羥值為212.96 mg KOH/g,粘度為8700 mPa·s。(3)利用自制的帶有阻燃元素磷的棉籽油多元醇和市購的石油基聚醚多元醇、異氰酸酯、發(fā)泡劑、穩(wěn)定劑等材料制備了棉籽油基阻燃硬質(zhì)聚氨酯。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn):當(dāng)棉籽油多元醇替代量為40%時(shí),相對(duì)于純硬質(zhì)聚氨酯,棉籽油基硬質(zhì)聚氨酯的表觀密度增大了1.64%,極限氧指數(shù)提高了4.9%,殘?zhí)柯试黾恿?.17%,聚氨酯的垂直燃燒級(jí)別由V1提升至V0。通過掃描電鏡分析可以發(fā)現(xiàn),添加了棉籽油多元醇的硬質(zhì)聚氨酯泡孔結(jié)構(gòu)變得更加均勻緊湊,燃燒后的碳層表面的孔洞越來越少。測試結(jié)果表明棉籽油基阻燃硬質(zhì)聚氨酯比純硬質(zhì)聚氨酯阻燃效果有明顯的改善。
【學(xué)位授予單位】：天津理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TQ323.8
【圖文】：

植物油的結(jié)構(gòu)示意圖

技術(shù)路線圖

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本文編號(hào)：2732846