新型聚氨酯弹性体的制备与表征开题报告

 2021-08-08 14:26:58

1. 研究目的与意义

随着石油消耗量增加,人类面临着石油资源的日益短缺和原油价格的不断上涨,这就促使全球越来越多的工作者致力于了解和利用可再生资源。

来源丰富、价格低廉的蓖麻油是一种主要的化学可再生原料。它是世界上十大油料和四大不可食用的油料作物之一,是一种天然脂肪酸的甘油三酸酯(tags),脂肪酸中的主要成分为蓖麻油酸:ch3(ch2)5ch(oh)=ch(ch2)7cooh它约占90%,是植物油中唯一含有羟基的。将含羟基的蓖麻油或羟基化的蓖麻油作为多元醇制备的聚氨酯既促进我国聚合物工业的更快发展,又符合我国可持续发展战略目标,且以蓖麻油为基础原料制备的聚氨酯具有良好的物理化学性能及可生物降解性能,特别是长链脂肪酸的疏水性使得聚氨酯具有更好的耐水解性和热稳定性。

近些年来,蓖麻油的深加工和开发利用都取得了很大的进展。随着蓖麻油的研究、开发和应用的不断深入开展,必定会有大量新的品种涌现。纵观蓖麻油工业的发展,欧美发达国家都投入了大量的人力、物力进行相关课题研究。我国是世界上蓖麻油资源大国之一,但是我国的蓖麻油加工利用水平远远低于工业发达国家。而就目前环境现状来看,利用资源优势发展蓖麻油加工工业势在必行。

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2. 国内外研究现状分析

聚氨酯弹性体主要是由低聚物多元醇、多异氰酸酯和小分子扩链剂反应得到,低聚物多元醇具有柔顺性从而构成软段相,异氰酸酯及小分子扩链剂(多元醇或多元胺)形成了硬段相,在分子链中软段与硬段相互交替,形成嵌段形式。由于这样的结构,就可以对其进行分子设计而赋予材料高强度、韧性好、耐磨、耐油等优异性能,使得它既有橡胶的高弹性又具有塑料的刚性。

用蓖麻油合成聚氨酯弹性体,有些品种的性能超过其他多元醇合成的聚氨酯,比如高硬度时的低应力,优良的耐水解稳定性,低的水蒸气吸收和渗透性能,耐油、耐化学品,绝缘性能等。yeganeh他用异氰酸苯醇改性成双官能度的蓖麻油和聚丙二醇制备聚氨酯弹性体,弹性材料的力学性能可以通过蓖麻油二元醇,丁二醇以及tdi用量的调节,可以制备不同的软硬弹性体,弹性体的拉伸强度为2.9~29mpa,伸长率是217%~400%,模量达到10~11.6mpa,剪切强度是15~36kn/m。

xu等人以蓖麻油为原料制备的聚酯二元醇为聚氨酯的软段,mdi和丁二醇作为硬段,得到了不同软硬段的蓖麻油基聚氨酯,可以用硬段含量来改变嵌段聚氨酯的分子量,从而来改善其最终性能。通过差示扫描量热法(dsc)、x射线小角散射(saxs)和原子力显微镜(afm)表征,他们分析得到嵌段聚氨酯具有微相分离结构。扫描电子显微镜(sem)显示有10μm的球状结构,可推测这种球状结构是由硬段晶体形成,通过saxs表征没显示各向异性散射图,所有膜材料的透明性也说明这种结构没有光学各向异性,研究结果表明蓖麻油基嵌段聚氨酯可以通过软硬段的比例的调节制备不同性能的材料。

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3. 研究的基本内容与计划

研究内容:

1.通过查阅相关文献资料,确定影响因素,设计实验步骤及表征方案;

2.熟练掌握各种实验仪器的使用,合理安排进行聚氨酯弹性体的制备实验;

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4. 研究创新点

目前大多数聚氨酯以及相关聚合物材料都是以石油化学品为原料,在全世界石油资源渐趋紧缺、价格飞涨的今天,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,蓖麻油作为一种可再生资源应用于聚氨酯方面正在逐渐受到人们的广泛关注。

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