固化温度对苯甲基化木材制备的聚氨酯树脂微相分离的影响

作者:付贤树;程发;李厚萍;魏玉萍 刊名:化学工业与工程 上传者:陈永娟

【摘要】以二价酸酯DBE(己二酸、戊二酸、丁二酸的混合酯)与乙酸丁酯(质量比5∶1)的混合溶剂为液化试剂的苯甲基化木材溶液与甲苯二异氰酸酯 三羟甲基丙烷(TDI TMP)的预聚物为固化剂进行反应制备了聚氨酯树脂。利用FT IR、DSC、WXRD、DTA及TG等测试手段,研究了固化温度对聚氨酯树脂的微相分离和热性能的影响。结果表明,高温固化样品的微相分离程度较小,树脂的硬段初始分解温度有所降低,但软段的初始分解温度则有所提高。

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聚氨酯材料作为一种性能优异的合成高分子材料,已广泛应用于建筑、电器、包装和医学等领域。传统的聚氨酯合成反应是由多异氰酸酯(如二异氰酸酯)与多元醇(如二元醇)逐步聚合反应而成的,其化学反应式为:nHOROH+nOCNRNCOCONHRNHCOOROn其中聚多元醇ORO为软段,其余部分为硬段。硬段互相规整有序的紧密地排列在一起,形成了结晶区,而软段是无规卷曲排列,形成了无定形区,硬段的微小结晶恳浮分散在无定形相中,通常称之为微相分离结构。由于石油资源的日益枯竭,各种来自石油的高分子单体受到严重的限制,极大影响了聚氨酯工业的原料来源,并影响着聚氨酯工业的发展。因此,寻求和发展新的生物物质资源的利用方法对于开创未来生物物质的利用途径、缓解能源和原材料危机有着重要的意义。以木材代替多元醇[14],利用FTIR及13CNMR分析表明了木材中羟基可以用来作为多元醇与多异氰酸酯制备聚氨酯材料。由于木材中的羟基被包埋在由纤维素、半纤维素和木质素构成的三维网状结构中,反应活性低于多元醇中羟基的活性,为了提高木材中羟基活性,将木材转化为苯甲基化木材。本文讨论了固化温度对苯甲基化木材上羟基活性的影响。同时,由于聚氨酯体系在不同的固化温度下,有NCO质量分数随温度升高而下降、粘度随之而上升的趋势,若固化温度超过100,有可能生成脲基甲酸酯而支化交联,NCO质量分数下降,粘度可能迅速增加甚至产生凝胶,文献[5][7]中都有类似的相关报道,固化温度一般选择在7585之间。因此,本试验确定了室温和80二个不同的固化温度,并利用FTIR、DSC、WXRD、DTA及TG等测试手段,着重研究固化温度对由苯甲基化木材制备的聚氨酯树脂的微观结构及热性能的影响。1试验部分11试验原料苯甲基化木粉[8](实验室自制);乙酸丁酯、二月桂酸二丁基锡、HCl等均为分析纯;甲苯二异氰酸酯/三羟甲基丙烷的预聚物(固化剂,天津灯塔涂料有限公司);二价酸酯DBE(天津灯塔涂料有限公司)。12苯甲基化木材溶液化将苯甲基化木粉DBE乙酸丁酯浓HCl按照10g25g05g01mL的比例投入带有机械搅拌和温度计的三口瓶中,于7580下搅拌25h30h得到深褐色木材溶液,室温冷却,过滤后备用。13聚氨酯树脂的制备取上述苯甲基化木材溶液400g于带有机械搅拌和温度计的三口瓶中,加入065%(质量分数)的二月桂酸二丁基锡和一定量的甲苯二异氰酸酯三羟甲基丙烷预聚物,搅拌30min,混合均匀制成固化剂用量为535%(质量分数)聚氨酯树脂。14涂膜剪出一块5cm10cm的铁片,用100目200目砂纸打磨除去表面的附着物并清洗,置于烘箱内烘干,取出冷却至室温后,用刷子均匀的涂膜,分别在常温(样品标号为1)和80(样品标号为2)下固化,待固化完全后测试。15分析测试仪器1)红外光谱(FTIR):傅立叶红外光谱仪BIOBADEXALIBURFTS3000型,KBr压片制样。2)宽角X射线衍射(WXRD):DMAXRC型,Cu靶,石墨单色滤波器,=15410-10m,扫描范围2=10()40()。3)差示热分析(DTA及TG):ZRYZP型综合热分析仪,试样量5mg10mg,升温速率10/min,扫描范围室温至600。4)差示扫描量热法(DSC):NETZSCHDSC204型,试样量10mg左右,升温速率10/min,扫描范围-100到300。2结果与讨论21固化温度对苯甲基化木材制备的聚氨酯树脂嵌段结构的影响图1为不同固化温度的聚氨酯树脂的红外光谱图。1常温固化;280固化图1不同固化温度的聚氨酯树脂的红外光谱图参照有关文献[9]

参考文献

引证文献

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