论文部分内容阅读
石化资源的利用带来了日益突出的环境问题,利用可再生资源替代石化资源成为必然趋势。生物质废弃物的利用已逐渐成为各国研究者的关注重点。本文以水稻秸秆为研究对象,以聚乙二醇400 （PEG-400）和丙三醇为液化剂,浓硫酸为催化剂,制备了水稻秸秆液化物。选取水稻秸秆液化条件为催化剂用量98mg/g （以水稻秸秆的质量计）,液化剂间比例2:8 （甘油与PEG-400比例,以质量计）,固液比1:5,反应时间90min,反应温度160℃。制备的水稻秸秆液化物的液化率为55%,液化物酸值为3mg/g,羟值为450mg/g,制备的液化物可直接用于聚氨酯泡沫的合成。通过傅立叶变换红外光谱分析表明液化产物是富含羟基的聚醚,可以利用其代替聚醚多元醇,与异氰酸酯反应,制备水稻秸秆基聚氨酯泡沫。以水稻秸秆液化产物为原料,以五甲基二乙烯三胺（P5）和N,N-二甲基环己胺（P8）为复合催化剂,制备了全水发泡聚氨酯泡沫材料（PUF）。通过调节水用量、催化剂比例、异氰酸酯指数及泡沫稳定剂（B8462）用量,对不同条件下制备的泡沫性能进行测试,确定较优的制备工艺。利用万能试验机、热重分析仪（TGA）、傅里叶红外光谱仪（FT-IR）和扫描电子显微镜（SEM）对聚氨酯泡沫的力学性能、热稳定性、结构和表观形貌进行了测试和表征。研究表明:当发泡剂用量为2%,催化剂用量2%,催化剂比例P5/P8的质量比为1.5,异氰酸酯指数为1.2,硅油用量为4%时,制得的聚氨酯泡沫性能最佳,其密度为40kg/m3、拉伸强度为309kPa、压缩强度为154kPa,其力学性能优于以有机锡和叔胺类化合物为催化剂制备得到的水稻秸秆聚氨酯泡沫,且具有良好的热稳定性。随着升温速率的增加,TG和GTG曲线依次向高温侧移动。升温速率的提高对异氰酸酯和多元醇等的降解、炭化影响较大。当转化率为0.7时活化能达到最大值,为272kJ/mol,此时为热解过程中第二阶段异氰酸酯和多元醇等的进一步降解过程,热裂解所需的能量最大。PU泡沫的热裂解反应动力学模型用D3模型来表述,可以得到很好的线性拟合结果。降低升温速率有助于泡沫材料的热解。随着纳米SiO2的加入,使水稻秸秆基聚氨酯泡沫的力学性能增强,热稳定性也有了一定的提升,纳米SiO2改性聚氨酯泡沫具有很好的耐热性。扫描电镜显示,随着纳米SiO2的加入,泡沫泡孔的孔径减小,闭口率下降,泡孔总体均匀。