Synthesis and Characterization of Novel Castor Oil-Based Polyol for Potential Applications in Coatings

In this study,three sorts of polyols were successfully synthesized from castor oil using a Dean-Stark quick,eco-friendly and high-efficiency method.For this purpose,castor oil was epoxidized in the presence of two types of catalysts includingγ-alumina and formic acid,named as ECOAl and ECOF,respectively.Epoxidized castor oils were then characterized by use of hydrogen nuclear magnetic resonance(H-NMR)and oxirane oxygen content analysis.The relative percentages of conversion double bond to oxirane were obtained 96% and 74% for ECOAl and ECOF,respectively.Ring opening reaction of ECOAl was performed by two types of saponified castor oil as well as castor oil in a system equipped with Dean–Stark apparatus.The synthesized polyols were characterized by attenuated total reflectance-Fourier transform infrared spectroscopy(ATR-FTIR),gel permeation chromatography(GPC),differential scanning calorimetry(DSC),viscometer and OH number evaluation.The material obtained in this research is a candidate to be intended in synthesis of polyurethane for coating applications.

沸石分子筛脱除蓖麻油多元醇中微量水的研究

基于蓖麻油多元醇中水分对灌封胶外观及绝缘电阻(IR)的不良影响,以3 A和4 A沸石分子筛为脱水剂,对蓖麻油多元醇中微量水进行脱水干燥实验。研究了沸石分子筛水分含量对其脱除蓖麻油多元醇中微量水的影响。测试结果表明:蓖麻油多元醇与3A分子筛重量比为10:1,蓖麻油多元醇混合物与4A分子筛重量比为100:5,干燥脱水。当3 A分子筛含水量≤0.50%和4 A分子筛含水量≤1.6%时,含水率明显下降,达到脱水干燥效果。随着分子筛含水量的增加,3 A和4 A分子筛对蓖麻油多元醇中微量水的脱除干燥失效。

环氧大豆油合成生物基多元醇及其在聚氨酯木材胶黏剂中的应用性能

蓖麻油酸(RA)在无溶剂条件下对环氧大豆油(ESO)进行开环,与2,2-二羟甲基丙酸(DMPA)酯化反应得到多元醇(ERD),再与多亚甲基多苯基多异氰酸酯(PAPI)混合制备聚氨酯胶黏剂,多元醇和聚氨酯胶黏剂通过红外光谱进行表征。通过测定不同木材-木材、钢片-钢片粘合强度,即通过测量拉伸剪切强度,研究基体材质、R值(R=n(NCO)/n(OH))对胶黏剂应用性能的影响。研究结果表明:随着R值的提高,聚氨酯胶黏剂的拉伸剪切强度、耐酸碱性能先提高再降低。当R值为1.3时,胶黏剂具有最好的综合性能最佳,以楠竹、黑胡桃、红花梨以及钢片为基材测得拉伸剪切强度分别为5.02、4.15、4.03、9.30 MPa。考察了胶黏剂放置在酸、碱和盐溶液中后拉伸剪切强度的变化以及胶黏剂随着时间推移拉伸剪切强度的变化。

双组分无溶剂聚氨酯胶黏剂的制备及性能研究

以聚醚多元醇和二苯基甲烷二异氰酸酯为原料,通过聚合反应制得双组分无溶剂聚氨酯胶黏剂的A组分;分别以蓖麻油、聚醚多元醇、聚酯多元醇、蓖麻油改性的聚酯多元醇作B组分。将A、B组分混合,涂布于复合膜之间,经熟化反应,制得双组分无溶剂聚氨酯胶黏剂。系统研究了A组分中的异氰酸酯基含量、B组分多元醇种类对胶黏剂的黏结强度和耐水煮性能的影响。结果表明:当A组分异氰酸酯基质量分数为17%时,胶黏剂的剥离强度最大;采用蓖麻油改性的聚酯多元醇作B组分时,胶黏剂黏结性能优异,经沸水煮3 h后,其剥离强度维持在3.7×15^(-1)N/mm,展现出优异的耐水煮性能。

蓖麻油的改性及其在聚氨酯电子灌封胶中的应用研究

以脱水蓖麻油、巯基乙醇和甘油为原料进行酯交换,制备出改性蓖麻油多元醇,然后将改性蓖麻油与异氰酸酯(PAPI)合成聚氨酯灌封胶,对改性蓖麻油不同占比制备的聚氨酯灌封胶进行热重和差示扫描量热分析,并进行拉伸力学性能和耐湿热性能测试。结果表明:当改性蓖麻油占比20%时,聚氨酯灌封胶拉伸强度达到7.4 MPa,断裂伸长率为55%,此时,聚氨酯电子灌封胶拥有良好的热稳定性和耐湿热性。

无溶剂双组分聚氨酯铺装材料的制备及性能研究

以植物油基多元醇蓖麻油、聚醚多元醇、滑石粉、颜料和气相SiO_(2)为原料制备甲组分,以聚醚多元醇、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI–50)为原料制备乙组分,按照质量比1:1搭配,并与三元乙丙橡胶(EPDM)颗粒混合制备夹心混合型塑胶跑道。研究了小分子聚醚多元醇和扩链剂对跑道性能的影响,以及EPDM颗粒含胶量、粒径大小等因素对夹心混合型塑胶跑道产品的力学性能影响。结果表明,当3,3’–二氯–4,4’–二氨基二苯基甲烷(MOCA)和聚醚二醇VORANOL^(TM)WD2104羟基摩尔比为1:1,羟基的物质的量为0.037 4 mol,所需操作时间、固化时间,以及产品的硬度、拉伸强度和拉断伸长率都相对最佳,且所有原料都符合环保要求,适合夹心混合型跑道的场地铺设。当EPDM颗粒含胶量(质量分数)为15%、粒径为3~4 mm,制品整体厚度为14 mm时,所制备的夹心混合型塑胶跑道产品的拉伸强度、拉断伸长率、冲击吸收和垂直变形符合国际田径联合会(IAAF)认证,且造价成本相对较低。

蓖麻油基阻燃多元醇的合成及在聚氨酯泡沫中的应用

以蓖麻油为原料,经过甘油醇解反应、双氧水环氧化反应、磷酸二乙酯与环氧基团开环反应生成蓖麻油基阻燃多元醇,然后与多聚异氰酸酯(MDI)形成聚氨酯泡沫。蓖麻油基阻燃多元醇的结构采用FT-IR、1H NMR进行表征,聚氨酯泡沫的力学性能和阻燃性能采用万能试验机、极限氧指数仪和热重分析仪进行测量。结果表明:通过一系列的反应生成了蓖麻油基阻燃多元醇,在不采用任何阻燃剂的情况下,虽然蓖麻油基阻燃多元醇的P元素仅有1%,但是聚氨酯泡沫的氧指数与醇解蓖麻油制备的聚氨酯泡沫相比从20.1%提高到23.8%,说明蓖麻油基阻燃多元醇制备的聚氨酯泡沫具有很好的阻燃性能;制备的蓖麻油基阻燃多元醇的羟值与醇解蓖麻油相比,由408 mg/g提高到了420 mg/g;随着蓖麻油基阻燃多元醇含量的提高,聚氨酯泡沫的压缩强度从0.118提高到0.128 MPa,热稳定性也有所增强。

蓖麻油－聚醚基聚氨酯弹性体的制备和表征

以可再生资源-蓖麻油作为起始剂,环氧丙烷开环聚合制备了不同分子量的蓖麻油-聚醚多元醇,并通过1HNMR和FTIR等手段来分析蓖麻油-聚醚多元醇的结构。以不同分子量的蓖麻油-聚醚多元醇作为原料制备了一系列聚氨酯弹性体,并对其进行物理机械性能和热性能分析。研究结果表明:随着蓖麻油聚醚多元醇分子量的增加,其聚氨酯弹性体的扯断伸长率逐渐增加,拉伸强度、撕裂强度和硬度逐渐降低;同时,热稳定性提高,硬段的结晶熔融温度和结晶度降低。

蓖麻油多元醇在聚氨酯硬泡中的应用研究

以可再生的蓖麻油为主要原料,与甘油进行酯交换反应制备蓖麻油多元醇,通过红外光谱和分子量分布,分别考察了蓖麻油/甘油不同配比、不同温度和不同反应时间下的醇解产物性质。结果证明,在一定的催化条件下,200℃下反应3h蓖麻油多元醇羟值最高达434mgKOH/g,同时蓖麻油反应转化率最高。将此蓖麻油多元醇应用于聚氨酯硬泡中,显示出较好的泡沫性能。

聚氨酯脲-乙烯基聚合物复合水分散液

以蓖麻油、二官能度聚醚多元醇（ＧＥ ２１０）、苯乙烯和丙烯酸丁酯等原料合成了聚氨酯脲－乙烯基聚合物（ＰＵＡ）复合水分散液，并研究了这类水分散体系的粒子形态、流变性能以及稳定性。结果表明，分别由蓖麻油以及蓖麻油与ＧＥ ２１０质量比为１／ｌ合成的ＰＵＡ分散液中的分散相呈现出较好的核壳结构，分散液的粘度较小，接近于牛顿流体，且体系的电位绝对值和临界聚沉浓度较大。由ＧＥ ２１０合成的ＰＵＡ复合水分散液中未观察到规则的分散粒子，分散液的粘度较大，表现为假塑性流体，且对电解质较敏感。

蓖麻油基多元醇的制备及对环氧树脂的增韧改性

通过两步法制备得到了高官能度的蓖麻油基多元醇。蓖麻油首先与不对称的二异氰酸酯(2,4-TDI)反应得到-NCO封端的化合物,并通过在线红外光谱对反应进程进行了表征;然后与二乙醇胺反应,得到多羟基结构产物,GPC结果证明反应无交联现象。将此多元醇应用于环氧树脂增韧,通过拉伸剪切实验,DSC和SEM分析改性后材料的力学性能、热性质和断面形貌,发现在固化体系中引入具有柔性链段的蓖麻油分子,可以增强材料的拉伸剪切强度,同时材料出现屈服变形,显示出韧性断裂特征。

蓖麻油基聚醚多元醇的制备及其表征

以双金属氰化物(DMC)为催化剂、蓖麻油为起始剂制备了新型蓖麻油基聚醚多元醇。采用傅立叶变换红外(FTIR)、核磁共振(1H-NMR)、凝胶色谱(GPC)及热失重(TG)等分析手段对合成产物的结构和热稳定性进行表征。结果表明,蓖麻油基聚醚多元醇结构中既含有蓖麻油的酯基和双键,又含有聚醚的烷基醚基团;本实验的蓖麻油基聚醚多元醇相对分子质量分布随相对分子质量的增大而变窄;与普通聚醚多元醇相比具有更高的热稳定性。

蓖麻油聚醚多元醇在聚氨酯软泡中的应用

利用双金属催化剂(DMC)制备了相对分子质量在2000～5600之间的聚氨酯(PU)软泡用蓖麻油聚醚多元醇,并通过发泡实验与常用软泡聚醚多元醇H-330进行了性能比较。结果表明,相对分子质量2000的蓖麻油聚醚多元醇制备的泡沫拉伸强度、伸长率和压陷硬度等均优于H-330聚醚,表明蓖麻油聚醚多元醇完全可以取代普通聚醚多元醇用于普通软泡生产。

蓖麻油酸基聚酯多元醇的合成研究

以可再生资源蓖麻油制备的蓖麻油甲酯、己二酸、乙二醇为原料,钛酸四正丁酯为催化剂,经酯化、缩聚合成蓖麻油酸基聚酯多元醇,考察了反应时间、催化剂、蓖麻油甲酯对聚酯多元醇热稳定性能的影响,采用凝胶色谱(GPC)、红外光谱仪(IR)、示差扫描量热仪(DSC)对蓖麻油酸基聚酯多元醇的相对分子质量、结构、热稳定性进行了系统的表征。实验表明,在醇酸(己二酸∶乙二醇)比为1.15、催化剂质量分数0.04%～0.05%、温度180℃,真空缩聚2h的条件下,制得相对分子质量为2600～3800、分布指数(PDI)为1.89～2.44的不同蓖麻油酸含量的聚酯多元醇,蓖麻油酸基聚酯多元醇的熔点随着蓖麻油酸含量的增加而降低。

硅烷封端蓖麻油改性聚氨酯预聚物合成及性能研究

以可再生的蓖麻油、聚酯多元醇、甲苯二异氰酸酯为原料,合成出异氰酸酯基封端蓖麻油改性聚氨酯预聚体;再与γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH 550)反应,制备出硅烷封端蓖麻油改性聚氨酯预聚物。采用红外光谱对预聚体结构进行了定性分析,采用热失重对成膜物进行热性能分析,并测试了成膜物的力学性能。结果表明,异氰酸酯基封端蓖麻油改性聚氨酯与KH 550的较佳反应温度为70℃,反应时间为4 h;随固化温度的增加,硅烷封端蓖麻油改性聚氨酯胶膜的表干时间缩短,固化温度大于30℃后下降趋势趋于平坦;固化膜能在230℃前保持稳定,其拉伸强度达到11.6 MPa、拉断伸长率为460%,与蓖麻油改性聚氨酯相比分别提高37.8%、22.1%。

可再生多元醇蓖麻油基聚氨酯灌封胶的制备与性能研究

以蓖麻油、聚醚多元醇(PPG)、液化MDI为主要原料,以1,2-丙二醇(PDO)为扩链剂,采用预聚体法合成制备出聚氨酯灌封胶,讨论了异氰酸酯指数R、硬段质量分数等对聚氨酯灌封胶性能的影响。结果表明:随硬段质量分数、R值的增加,材料的硬度、拉伸强度上升,而断裂伸长率降低;聚氨酯耐水解性(吸水率≤0.366%)好,起始分解温度(277℃)高,热稳定性好;阻尼性能随R值增加而减少,玻璃化转变温度向高温方向移动,且材料软硬段相容性较好。

溴化蓖麻油多元醇合成及其制备的阻燃聚氨酯硬泡性能

采用可再生的醇解蓖麻油多元醇为原料,与液溴进行加成反应制备溴化蓖麻油多元醇,通过红外光谱证实发生了溴化反应,并测定了产物粘度、羟值、酸值。通过发泡实验和氧指数、烟密度、水平燃烧等测试手段,考察了溴化蓖麻油基聚氨酯硬泡发泡参数和阻燃性质,并与工业级阻燃剂雅保RB-79制备的聚氨酯硬泡进行比较。结果表明,由溴化蓖麻油多元醇制备的泡沫体现出较好阻燃性能,与RB-79的阻燃效果相当。

用可再生原料合成聚氨酯脲水分散液——成膜后的结构与性能研究

以不同组成的蓖麻油和二官能度聚醚多元醇 (GE 2 10 )等原料合成了聚氨酯脲 (PUU)水分散液 ,研究了蓖麻油 GE 2 10的组成对PUU膜结构与性能的影响 .结果表明 ,由GE 2 10合成的PUU虽软硬段间存在一定的相容性 ,但其中脲羰基的氢键化程度高 ,硬段形成较好的有序结构 ,导致PUU膜具有较高的拉伸强度及断裂伸长率 ,但弹性模量和硬度下降 .在蓖麻油合成的PUU中脲羰基的氢键化程度及硬段有序结构均受到化学交联结构的抑制 ,故PUU膜的拉伸强度和断裂伸长率降低 ,但弹性模量及硬度较高 .由蓖麻油与GE 2 10在一定的组成范围内合成的PUU膜 ,具有优良的综合平衡的力学性能 。

环保型双组分聚氨酯胶黏剂的研制与性能研究

以聚己二酸-1,4-丁二醇酯(PBA)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、植物油多元醇蓖麻油(CO)为主要原料,引入一缩二乙二醇(DEG),按不同配比合成了系列低黏度无溶剂型聚氨酯胶黏剂。通过衰减全反射红外光谱仪表征了聚氨酯的结构,用热重分析仪测定了胶黏剂固化膜的热稳定性;同时考察了PBA/DEG/CO摩尔比对聚氨酯主剂黏度、胶黏剂固化膜吸水性、黏结性能、固化时间的影响。结果表明:随着DEG用量的增加,聚氨酯主剂的黏度降低,黏结强度增大,胶黏剂固化膜的固化时间缩短,耐水性、热稳定性提高;当聚氨酯主剂中PBA/DEG/CO摩尔比为0.3/0.7/1.48时,聚氨酯胶黏剂综合性能最佳。

蓖麻油多元醇在聚氨酯阻燃硬泡中的应用研究

通过蓖麻油与甘油进行酯交换反应制备蓖麻油多元醇,并应用于聚氨酯阻燃硬泡的制备,研究了阻燃剂类型、添加量及蓖麻油多元醇的添加量对聚氨酯硬质泡沫(RPUF)综合性能的影响。结果表明,蓖麻油多元醇的添加量对阻燃RPUF氧指数影响不大,只是添加量大于50%时会导致泡沫收缩;添加不同阻燃剂后发现甲基磷酸二甲酯(DMMP)的阻燃效果好,DMMP合适用量为多元醇组分的20%～30%。