生物质含量对生物基聚氨酯硬泡性能的影响

硬质聚氨酯材料因其良好的保温性能、力学性能和耐化学品性能等，被广泛应用于冰箱、冷柜、管道保温、建筑节能等领域。十二五期间，国家提出了通过房屋隔热保温对建筑的节能保温起作用，来缓解我国能源短缺的问题，这使聚氨酯泡沫拥有良好的发展前景。传统的聚氨酯材料很难降解，大量的聚氨酯废弃后对环境造成巨大的压力，泡沫性能改进主要通过调节多元醇的组分来实现。然而聚醚或聚酯多元醇主要来自石化产品，化石资源的短缺导致的价格居高不下，严重制约了聚氨酯材料的发展。因此环境友好材料来替代石化产品为当前研究的热点之一。

2007年4月国务院颁布的《生物产业发展”十一五“规划》指出支持以生物质为原料的聚酯（醚）多元醇等绿色化学品的开发，减少对石油等一次性矿物资源的消耗和有害有机化学制品的应用。在政策的倡导下，以液化木材、液化竹子、大豆油、蓖麻油、棕榈油、菜籽油、玉米秸秆和松香等为原料已经成功的制备出聚氨酯材料。目前利用植物油改性制备多元醇，与异氰酸酯反应制备聚氨酯泡沫塑料的技术越来越成熟，用量也不断在扩大．由于异氰酸酯的用量较大，泡沫塑料中天然植物油的比例不高，而异氰酸酯的价格昂贵，致使此类泡沫塑料成本太高，也不利于废弃后的生物降解。生物质多元醇用量的增加不仅提高了降解能力，而且降低了聚氨酯的成本，但生物质含量的增加必然会对泡沫的性能产生影响。本文利用合成植物油多元醇作为原料与异氰酸酯反应制备生物质聚氨酯泡沫塑料，并针对不同生物质含量的泡沫塑料进行性能研究，讨论生物质含量对压缩性能、热性能、化学结构、玻璃化转变温度和泡孔结构的影响。

１试验部分
１.1材料
合成植物油多元醇聚氨酯泡沫其中生物质含量分别为0％、20％、30％和50％，均来自江苏省化工研究所有限公司。

１.2分析与测试
材料的压缩性能参照GB/T 8813-2008标准在型号为CMT 5504的微机控制电子万能试验机上进行，压缩速率为每分钟压缩试样初始厚度10％的速率。

对聚氨酯泡沫垂直发泡方向截取薄片，进行喷金处理，采用蔡司sigma扫描电镜观察形貌。

红外测试采用美国Thermo公司生产的IS10型红外光谱分析仪。将泡沫塑料KBr压片后，在红外光谱仪波数为4000~400cm-1进行测定。

热重实验采用NETZSCH公司生产的209F3A型热重分析仪。样品量为5~10mg，温度范围为40~700℃，升温速率为20℃/min，空气流为100mL/min。

称取3~7mg样品放在密封的铝坩埚中，用NETZSCH公司生产的200F3差示扫描量热仪测试材料的玻璃化转变温度。材料首先由30℃升高到50℃，以消除热历史的影响，然后降温到－80℃并保持1min，而后再升高到200℃，玻璃化转变温度在第二次升温中得到。在整个测试过程中升/降温速率均为10℃/min，氮气流为50mL/min。

２结果与讨论
２.1SEM分析

在相同的电压、放大倍数和工作距离的条件下，从图1可以看出，所有试样的泡孔基本成五面体或者六面体。随着生物质含量的增加，内部的泡孔尺寸逐渐的减小。生物基聚氨酯泡沫中切面泡孔的大小不均匀，但是底层泡孔较小，且呈现一定的均一性。从图1(e)可以看出骨架角度基本为120度左右。随着生物质含量的增加，泡沫的的切割性增强。

摘自：中国聚氨酯网