环氧大豆油基聚氨酯泡沫塑料的制备开题报告

全文总字数：1511字

1. 研究目的与意义

聚氨酯是聚氨基甲酸酯的简称。凡是高分子主链上含有重复基团的高分子化合物统称为聚氨酯。自1937年德国的Bayer等人首次合成聚氨酯以来，作为高分子新材料的聚氨酯工业发展很快。其中聚氨酯泡沫塑料的发展最为迅速，应用也最为广泛。

合成聚氨酯的主要原料多元醇和异氰酸酯都是不可再生资源石油的下游品。受到石油资源有限性和不可再生性的限制，开发基于可再生资源的聚氨酯产品正在被越来越多地关注。由于植物油属于可再生资源，因此无论是从环保方面，还是从资源可持续性利用方面看，开发植物油多元醇制备工艺都具有重要意义。大豆油在这方面受到了广泛的关注，一方面是由于分子内含有双键，可以经过适当改性，使双键变为羟基；另一方面，随着全球转基因大豆的大面积播种，大豆产量将有极大提高。而转基因食品的食用安全没有经过长远评估，在欧美一些国家内转基因食品是禁止销售的，因此很有必要进行转基因大豆的非食用性下游产品的开发。目前国际上众多的企事业单位都在从事植物油基聚氨酯的开发研究工作。

2. 国内外研究现状分析

①　美国堪萨斯州pitsburg州立大学的研究人员在美国大豆委员会的资助下，以环氧大豆油为原料，成功地制备了高羟值而分子量和黏度适中的大豆油多元醇，并由它制备了用于冰箱绝热、住宅嵌板及用于门的隔音隔热的聚氨酯硬泡。研究人员认为，与普通泡沫相比，以大豆油为原料的聚氨酯泡沫具有更好的疏水性、耐水性和耐热性。因此在绝热硬泡领域，基于植物油的多元醇与聚醚多元醇竞争，以植物油为原料的聚氨酯硬泡可能是植物油最大的非食用用途市场，市场潜力较大。研究人员正在进一步精制并提高其经济性。

②　美国印第安那波利斯的vertellusperformancematerials公司首度从单一的蓖麻籽油中得到了可用于生产涂料、粘结剂、密封剂和弹性体等聚氨酯产品的多元醇。这种名为polycingr系列的多元醇的羟值在340~35之间的很宽范围内变动，官能度在2.9到2之间，因此从这种天然多元醇制得的聚氨酯，其硬度可从邵氏硬度75shored到10shorea，而拉伸强度可从超过每平方英寸6000磅直到低于每平方英寸50磅。polycingr系列产品分子中所包含的蓖麻油酸主链使最终产品的表面不容易吸潮，其吸水量比相当的聚醚多元醇低6倍。

③　美国陶氏化学公司(dowchemicalco．)开发了名为renuva的大豆油基聚醚多元醇，陶氏化学公司表示renuva是第一代大豆油基聚醚多元醇，具有广泛的用途，可以用于聚氨酯泡沫、涂料、黏合剂、密封剂和弹性体。用renuva制备的开孔型泡沫塑料可以在很宽的温度范围内具有黏弹性，可应用于寝具和家具的生产。陶氏化学公司生产的第一代泡沫中含有20%的生物基物质。从自身生命周期角度来讲，生产renuva比传统的多元醇节省60%以上的原料，而且排放的气体属于中性温室气体。陶氏化学公司生产renuva的工艺分为4个步骤：甲醇解反应、加氢异构化反应、加氢反应和聚合反应，现已进入商业化生产阶段。卡吉尔公司将把其牌号为bioh的大豆油基多元醇的生产业务拓展至南美洲，其生产的bioh牌大豆油基多元醇主要用于制备性能柔韧、坚韧的泡沫生产。bioh牌大豆油基多元醇已经获得美国环境保护机构的认可，并获得2007年美国总统绿色化学挑战奖的设计绿色化学品奖，与石油基同类产品相比，可以降低25％的能源需求，减少36％的温室气体排放。全球聚氨酯工业的领军人物德国拜尔材料科技公司(bayermaterialscience)正在可再生多元醇的研究和生产领域独自开展工作。拜尔材料科技公司在2007年北美聚氨酯展会上展示了1种大豆油基多元醇制成的汽车靠头。

3. 研究的基本内容与计划

大豆油开环反应过程中反应的温度、时间、催化剂的加入量都将直接影响到大豆油多元醇分子量、羟值和官能度。

①　加入相同量的催化剂，反应温度相同，反应不同时间，反应后测其羟基值；

②　加入相同量的催化剂，反应时间设定相同，温度分设不同温度，反应后测其羟基值；

4. 研究创新点

(1)节约能源

现代高分子材料是在石油化学工业的基础上发展起来的，随着化石资源的日益枯竭，寻求高效、廉价、可再生的替代原料制备绿色高分子材料已经成为当务之急。目前，石化聚醚多元醇与聚酯多元醇是制备聚氨酯的主要原料。开发植物油制备聚氨酯技术对节约宝贵的石油资源具有重大的意义。可再生资源生产的多元醇具有广阔的市场发展前景。

(2)保护环境