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制备聚氨酯硬质泡沫材料最主要的原料是聚合多元醇和异氰酸酯。传统方法制备所用的聚合多元醇是由有机小分子聚合而成,是石油化学工业的下游产品。本论文以草本植物甘蔗渣为研究对象,利用液化技术,在相对温和的条件下,把甘蔗渣降解成富含羟基的甘蔗渣多元醇,得到的甘蔗渣多元醇粘度为150cP。羟值275—702 mg KOH/g。红外分析表明,液化过程中体系羰基含量不断上升,羟基含量呈下降趋势。液质联用分析表明,液化产物主要是聚乙二醇结构和它与纤维素的缩合产物。
利用二丁胺滴定的方法研究了甘蔗渣液化产物与多次甲基多苯基异氰酸酯(PAPI)在二氧六环溶液中的反应速率:计算出了不同温度下的反应速率常数;按照阿仑尼乌斯公式计算出了该反应的活化能为103.52 kJ.mol-1.K-1,指前因子为7.83×1015 g.mol-1.S-1。
在甘蔗渣降解液中加入匀泡剂、发泡剂、催化剂等助剂,代替聚醚多元醇组合料,和异氰酸酯发生反应,首次制成了甘蔗渣聚氨酯硬泡沫材料。研究了利用甘蔗渣降解液在不同的催化剂用量、催化剂配比、异氰酸酯指数对合成聚氨酯硬质泡沫塑料的影响。首次制得了以甘蔗渣为主要原料的聚氨酯硬质泡沫材料。泡沫体密度为49.3kg/m。,压缩强度为153kPa。
利用动态热重分析(TG)研究了制备的聚氨酯硬质泡沫材料的热分解反应。讨论了热失重情况。对其降解动力学进行了研究。当液化溶剂为PEG时,甘蔗渣硬质泡沫起始热失重温度达283.28℃,最大分解速率温度为350.1℃,优于传统聚氨酯泡沫材料,具有良好的耐热性能。Coast—Redfern分析表明,250℃-400℃时甘蔗渣硬质泡沫的热降解反应是一级反应。研究了热降解活化能随失重率的变化情况。
采用土埋法模拟自然条件测定6个月中甘蔗渣硬泡的降解情况。电镜分析表明,经过6个月土埋,泡沫体出现微小孔洞。样品失重1-3%。