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      可降解聚氨酯塑料介紹,改性PU你得這樣做!

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      瀏覽: 發布日期:2020/8/26 13:29:01【

      纖維素/木質素/樹皮改性PU

      利用纖維素、木質素、甲殼質等合成的生物可降解型高分子材料,由于其原料為可再生資源,又具有完全生物降解性,因此對其應用開發方興未艾。




      以木質素作為合成PU的多元醇,制備了具有高應力和低極限應變的材料。加入18%的聚乙二醇(PEG),以提供軟段結構;它與二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)反應,則可改善PU的硬度,但它還會與甲苯二異氰酸酯(TDI)反應,所得產物硬度仍很高。


      以四氫呋喃為溶劑,木質素、MDI 和聚腿三元醇為原料,室溫下聚合8h,所得PU能做成透明且相當均勻的薄膜。當-NCO/-OH為摩爾比1.2,木質素質量分數為10%~15%時,所制得的PU材料物理力學性能(楊氏模量、極限應力、極限應變),比單獨用聚醚三元醇作羥基組分合成的材料性能還要好。


      以乙氰為溶劑,使異氰酸苯酯和兒茶素在氮氣中,溫度為30℃的條件下反應24h,根據二者不同的摩爾比得到3種反應產物:互變異構的3'-o-苯氨羰基兒茶素,4'-o-苯氨羰基兒茶素(兒茶素過量),3',4'-二-o-苯氨羰基兒茶素(異氰酸酯過量)。


      用植物組分(糖漿、木質素、木粉填料、咖啡末等)填充PU,可以改善其熱力學性能和生物降解性。將植物組分分散或溶解于PEG或聚癸二酸乙二醇酯(PES)中,然后在室溫下與MDI混合,得預固化物,再經熱壓制得PU試樣。若在加人MDI前先加入增塑劑、表面活性劑和催化劑(二丁基錫-二月桂酸酯),并以水發泡則得PU泡沫。PU的DSC譜圖和TG譜圖表明,隨植物組分質量分數的增加,聚合物的Tg也增大,其物理力學性能也隨之增強。當植物組分質量分數達20%時,增強效果最為顯著。用土埋法測得PU-植物組分的降解性為:PU-咖啡末9個月后的失重率達5%- 10%,PU-糖漿12個月后的失重率達15%。


      木質素、兒茶素等作為可降解的組分被成功地引人PU中,但其提取過程極為復雜。如果直接以含有這些組分的樹皮作為羥基組分,則工藝可簡單化。將樹皮(BK)加工成80目的顆粒,溶解或懸浮于PEG或PES中,在80℃下攪拌5.5h,冷卻后加入助劑和二異氰酸酯,并在700r/min下攪拌聚合,制得PU泡沫。隨樹皮用量的增加,所得PU的抗壓強度和彈性成線性增加。而且PU的強度系數隨之增加很快,可得到剛性很很強的泡沫(見表)。這種泡沫的生物降解性的試驗表明,隨樹皮含量的增加,失重率增加,彈性亦有所下降。


      生物降解用PU泡沫塑料的配制與性能



      2單糖或二糖改性PU

      有人對葡萄糖/果糖/蔗糖與PEG-MDI的共混體系,作了熱力學分析和力學性能測試。該實驗以溶于二甘醇的1,4-重氮二環(2, 2, 2)辛烷為催化劑,所用PEG為PEG 200/PEG 400的混合物,在室溫下預聚10min后,在120℃下硫化25h。當葡萄糖和果糖質量分數為8%,或果糖質量分數為14%時,可得到延性均勻的薄膜。DSC測試發現,所得PU的Tg隨糖組分質量分數的增加而上升,熔點則隨之下降。DMA測試還表明,隨糖組分含量的增加,儲能模量和損耗y因子增加,斷裂應力增加,斷裂應變降低,說明隨糖組分質量分數的增加,所得試樣的彈性增加,粘性下降。


      3淀粉改性PU

      用玉米淀粉對PU進行化學改性,制得高吸水性的泡沫。將TDI和聚醚在三口燒瓶中,于80-90℃反應1- 2h制得預聚體。用二丙胺-鹽酸法分析-NCO含量以控制反應。將干燥至恒重的玉米淀粉加入預聚體中,在70-90℃溫度下快速攪拌1-2h,得到淀粉-預聚體。在預聚體和淀粉-預聚體的混合物中,加入稀釋劑(二甲苯:鄰苯二甲酸二丁酯摩爾比為5:1)、水、催化劑和表面活性劑,高速攪拌2-3s,然后倒入模具內發泡,即制得PU泡沫。這種PU泡沫的力學性能,除回彈性有所降低外,其余性能均達到或超過普通PU泡沫的性能。當玉米淀粉質量分數達50%時,吸水能力比不含淀粉的PU泡沫增加近20倍。分析紅外圖譜知,所生成的聚合物結構為- NHCO- OCH3-淀粉。


      向聚醚型PU預聚體中添加改性的木薯醚化淀粉(取代度為0.05-0.07),再經進一步交聯可得到PU彈性體。結果表明,木薯醚化淀粉的填充量為6%~30%時,除斷裂伸長率外,PU彈性體的力學性能均有明顯提高,熱老化穩定性亦增強。


      以淀粉為多元醇合成生物可降解PU彈性體,所得彈性體隨淀粉質量分數和-NCO/- OH摩爾比的增加,交聯密度增大;而極限強度隨該比值的增加而增大,隨淀粉質量分數的增加而下降,所得彈性體均有良好的回彈性。埋在土里1個月后,與不含淀粉的PU彈性體相比,前者的強度損失率達20%-40%,并在表面出現大量霉點,表明具有良好的生物可降解性。


      用乳酸改性PU制得的防振材料,所得材料40d后,失重率達50%。


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