环氧改性蓖麻油在聚氨酯中的应用

论文摘要

本文首先以蓖麻油为主要原料,H3P04作为催化剂,30%H202作为氧源,在无溶剂条件下合成环氧蓖麻油。通过正交实验的方法对蓖麻油环氧化反应的合成条件进行了优化,得出了最佳反应条件为：n(H202)：n(蓖麻油双键)=1.4：1,n(甲酸)：n(蓖麻油双键)=0.5：1,催化剂H3P04用量为蓖麻油用量的0.3%,反应时间6h,所得产品的环氧值为3.23%,并采用红外光谱和薄层色谱对环氧化产物进行了分析表征。本文详细研究了在无羧酸条件下,以CH2C12为溶剂,[(CH3)3NC16H33]3[PO4(WO3)4]为相转移催化剂,用30%H202来环氧化蓖麻油,通过正交实验得到合成环氧蓖麻油的最优化工艺条件：n(H202)：n(蓖麻油双键)=1.2：1,m(CH2C12)：m(蓖麻油)=2.5：1,反应温度为50℃,反应时间5h,合成的环氧蓖麻油的环氧值可达4.37%。本文还进一步研究了用环氧蓖麻油制备改性水性聚氨酯和改性聚氨酯硬质泡沫材料。通过用环氧蓖麻油改性水性聚氨酯,发现随着环氧蓖麻油添加量的增加,乳液的粒径及Zeta电位均呈现先降低后升高的趋势,胶膜的耐水、耐酸碱性能提高,力学性能及热稳定性增强：采用环氧蓖麻油改性聚氨酯硬质泡沫,通过红外光谱分析表明环氧蓖麻油基聚氨酯硬质泡沫中含有嗯唑烷酮环结构,并且通过TG测试分析,发现环氧蓖麻油基聚氨酯硬质泡沫具有较好的热稳定性,证实了噁唑烷酮环结构能有效提高聚氨酯硬质泡沫的热稳定性。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 蓖麻油的组成及性质
• 1.2 蓖麻油及其衍生物在聚氨酯工业中的应用
• 1.2.1 蓖麻油基聚氨酯弹性体
• 1.2.2 蓖麻油基聚氨酯泡沫
• 1.2.3 蓖麻油基聚氨酯涂料
• 1.2.4 蓖麻油基聚氨酯密封胶
• 1.2.5 聚氨酯互穿网络聚合物
• 1.2.6 蓖麻油接枝/共混改性聚氨酯
• 1.3 本课题的研究内容
• 1.4 本课题的创新点
• 第二章 无溶剂法合成环氧蓖麻油的研究
• 2.1 实验部分
• 2.1.1 实验原料品种及规格
• 2.1.2 主要实验仪器及设备
• 2.1.3 实验装置图
• 2.1.4 实验方法
• 2SO₄/H₃PO₄作催化剂合成环氧蓖麻油'>2.1.4.1 浓H₂SO₄/H₃PO₄作催化剂合成环氧蓖麻油
• 2.1.4.2 强酸性阳离子交换树脂作催化剂制备环氧蓖麻油
• 2.1.4.3 无溶剂法合成环氧蓖麻油的流程图
• 2.1.5 分析测试方法
• 2.1.5.1 酸值的测定
• 2.1.5.2 环氧值的测定
• 2.1.5.3 碘值的测定
• 2.1.5.4 红外光谱分析
• 2.1.5.5 薄层色谱分析
• 2.2 结果与讨论
• 2.2.1 羧酸选择的影响
• 2.2.2 催化剂的选择
• 2.2.3 甲酸用量的影响
• 2.2.4 双氧水用量的影响
• 2.2.5 反应时间的影响
• 2.2.6 其他因素的影响
• 2.2.6.1 搅拌速度对环氧化反应的影响
• 2.2.6.2 环氧化后处理的影响
• 2.2.7 蓖麻油环氧化工艺的正交实验
• 2.2.8 优化方案验证
• 2.2.9 红外光谱分析
• 2.2.10 碘值测定分析
• 2.2.11 薄层色谱分析
• 2.3 本章小结
• 第三章 反应控制相转移催化合成环氧蓖麻油的研究
• 3.1 实验部分
• 3.1.1 实验试剂及原料
• 3.1.2 实验设备及仪器
• 3.1.3 实验装置图
• 3.1.4 实验方法
• 3.1.4.1 反应控制相转移催化剂的制备
• 3.1.4.2 环氧蓖麻油的制备
• 3.1.5 分析测试方法
• 3.1.5.1 环氧值的测定
• 3.1.5.2 红外光谱分析
• 31P NMR谱'>3.1.5.3³¹P NMR谱
• 3.2 结果与讨论
• 3[PW₄O₁₆]的季铵盐型杂多化合物作为反应控制相转移催化剂的作用原理'>3.2.1 组成为Q₃[PW₄O₁₆]的季铵盐型杂多化合物作为反应控制相转移催化剂的作用原理
• 3.2.2 催化剂的红外表征
• 31P NMR谱图'>3.2.3 催化剂的³¹P NMR谱图
• 3.2.4 反应控制相转移催化合成环氧蓖麻油工艺的研究
• 3.2.4.1 溶剂种类的选择
• 3.2.4.2 催化剂的选择
• 3.2.4.3 正交实验
• 3.2.4.4 优化条件的重复
• 3.2.5 反应控制相转移催化合成环氧蓖麻油的红外光谱分析
• 3.3 本章小结
• 第四章 环氧蓖麻油改性水性聚氨酯的合成与性能研究
• 4.1 实验部分
• 4.1.1 实验原料品种及规格
• 4.1.2 主要实验仪器及设备
• 4.1.3 实验装置图
• 4.1.4 环氧蓖麻油改性水性蓖麻油的合成
• 4.1.5 分析测试方法
• 4.1.5.1 胶膜的制备
• 4.1.5.2 红外光谱分析
• 4.1.5.3 环氧蓖麻油改性水性聚氨酯乳液的粒径和Zeta电位分析
• 4.1.5.4 透射电镜分析
• 4.1.5.5 耐介质性测试
• 4.1.5.6 拉伸强度和断裂伸长率
• 4.1.5.7 热失重分析（TGA）
• 4.2 结果与讨论
• 4.2.1 合成工艺研究
• 4.2.1.1 制备方法的选择
• 4.2.1.2 合成配方
• 4.2.1.3 原材料的处理
• 4.2.1.4 环氧蓖麻油加入方式的影响
• 4.2.2 环氧蓖麻油改性水性聚氨酯的红外表征
• 4.2.3 环氧蓖麻油用量对改性水性聚氨酯乳液性能的影响
• 4.2.3.1 乳液粒径和透射电镜分析
• 4.2.3.2 乳液Zeta电位分析
• 4.2.4 环氧蓖麻油用量对改性水性聚酯胶膜性能的影响
• 4.2.4.1 耐介质性能分析
• 4.2.4.2 力学性能的影响
• 4.2.4.3 热稳定性分析
• 4.3 本章小结
• 第五章 环氧蓖麻油基聚氨酯硬质泡沫的制备及性能研究
• 5.1 实验部分
• 5.1.1 实验原料品种及规格
• 5.1.2 主要实验仪器及设备
• 5.1.3 环氧蓖麻油基聚氨酯硬质泡沫的制备
• 5.1.4 分析测试方法
• 5.1.4.1 聚氨酯硬泡配方异氰酸酯用量的计算
• 5.1.4.2 硬质泡沫尺寸稳定性的测定
• 5.1.4.3 硬质泡沫塑料导热系数的测定
• 5.1.4.4 红外光谱分析
• 5.1.4.5 热失重分析（TGA）
• 5.1.4.6 泡孔结构分析
• 5.2 结果与讨论
• 5.2.1 环氧蓖麻油基聚氨酯硬质泡沫的发泡配方设计
• 5.2.2 环氧蓖麻油基聚氨酯硬质泡沫的性能测试
• 5.2.3 泡沫红外光谱分析
• 5.2.4 泡沫热稳定性分析
• 5.2.5 泡沫泡孔结构分析
• 5.3 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 参考文献
• 研究成果及发表的学术论文
• 详细摘要
• Abstract