醇解废弃聚酯制备聚氨酯泡沫

论文摘要

聚酯纤维作为一种高分子材料在各个行业中被广泛应用,同时,废弃聚酯的数量也在日渐增多,若不对废弃聚酯进行回收处理利用,不仅会造成资源浪费,而且还会给环境带来大量的污染,因此,废弃聚酯的回收利用成为了当前聚酯工业发展的重大研究课题。另外,近年来我国建筑能耗持续快速提升,建筑节能成为全社会关注的热点问题,而硬质聚氨酯泡沫是一种非常优秀的保温隔热材料,主要应用于外墙保温等工业用途,这可以增加建筑物内部的可用面积,对地价越来越昂贵的城市有特别的吸引力。因此将聚酯回收和聚氨酯泡沫二者有机地结合起来,不仅可以解决废弃聚酯的处理问题,而且得到的发泡材料强度高,质量轻,且成本低廉。本课题研究了乙二醇醇解废弃聚酯纤维的工艺条件,分析了反应温度、反应时间、催化剂含量等各种参数对醇解工艺的影响,采用扫描量热法DSC、热重法TGA、红外光谱IR等测试手段对醇解产物进行表征,并测试和分析了醇解产物的羟值和酸值,综合各种结果推断出醇解产物为对苯二甲酸乙二醇酯。确定了醇解率可达到97.08%的醇解工艺条件为:温度为196℃,催化剂Zn（AC）2?2H2O含量为0.2%,反应时间2.5h。分析表明:醇解的主要产物是聚酯纤维的单体对苯二甲酸乙二醇酯（BHET）,经结晶提纯后,BHET纯度可达96%。研究BHET的化学结构得知:在BHET的对位上有两个-OH,-OH可以与多异氰酸酯（PAPI）中的-NCO基发生反应,经过一系列的链增长、气体发生以及交联反应等制备聚氨酯泡沫材料。研究分析了泡沫催化剂和发泡剂等辅助原料对硬质聚氨酯泡沫压缩性能和密度的影响,并采用傅立叶变换红外光谱仪、DSC、TGA和光镜等测试仪器对产物进行定性分析,确定产物结构为聚氨酯结构,产物熔点为156℃,分解温度为240℃,并了解了泡沫体的胞体结构,这种网络骨架和泡孔结构增强了泡沫体的支撑力,提高了压缩性能。结果表明当原料配比一定,催化剂0.32g、发泡剂0.8g时,得到聚氨酯泡沫有较高的压缩强度724kpa和较低的密度99 kg·m-3。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 回收废弃聚酯的目的及意义
• 1.2 废弃聚酯的回收利用
• 1.2.1 物理回收利用
• 1.2.2 化学回收利用
• 1.3 聚氨酯泡沫的研究背景
• 1.3.1 聚氨酯泡沫的合成思路
• 1.3.2 聚氨酯泡沫的应用
• 1.4 本课题的研究内容
• 第二章 废弃聚酯纤维的醇解
• 2.1 废弃聚酯纤维的醇解原理
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 实验原料及仪器
• 2.2.2 废弃聚酯纤维的醇解工艺过程
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 醇解工艺确定
• 2.3.2 醇解产物羟值与羧值的测定
• 2.3.3 醇解产物的表征
• 2.4 结论
• 第三章 聚氨酯泡沫的合成
• 3.1 聚氨酯泡沫的合成原理
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 实验设备及仪器
• 3.2.2 实验过程
• 3.3 结果讨论
• 3.3.1 聚氨酯泡沫的结构表征
• 3.3.2 聚氨酯泡沫的性能测试
• 3.4 结论
• 第四章 结论
• 4.1 废弃聚酯纤维的醇解反应及醇解产物分析
• 4.2 聚氨酯泡沫的制备
• 4.3 今后实验设想思路
• 致谢
• 参考文献
• 附录：作者在攻读硕士学位期间发表的论文