蓖麻油基聚氨酯的制备及其性能研究

由于石油资源的日益短缺，以天然产物及其衍生物等可再生资源为基础的聚合物重新获得了人们的广泛关注，其中蓖麻油型聚氨酯是近年来在我国崭露头角的一种新型高分子材料。与聚醚型和聚酯型的聚氨酯相比，蓖麻油基聚氨酯以天然可再生的、价格低廉且来源丰富（我国蓖麻油的年产量居世界第3位）的蓖麻油为原料, 代替其他石油型多元醇，可缓解石油资源的短缺，降低聚氨酯的成本。但目前这方面的开发与研究工作尚未广泛开展，且市面上此类产品并不多见。
本方法以蓖麻油（CO）和2，4’-甲苯二异氰酸酯（TDI）为原料制备出蓖麻油基聚氨酯，采用FTIR进行了定性分析，并对材料的热性能、力学性能等进行探讨研究。
1实验部分
1.1原料及试剂
蓖麻油（CO），化学试剂，天津市博迪化工有限公司；甲苯-2，4-二异氰酸酯（TDI），化学纯，上海试剂一厂；亚甲基双邻氯苯胺（MOCA），化学纯，江苏武进化学厂；溴酚蓝指示剂，GB12592，上海三爱思试剂有限公司；二月桂酸二丁基锡，化学纯，上海化学试剂总厂；二甲苯，分析纯，天津市福晨化学试剂厂；二正丁胺-甲苯溶液，自制；其他助剂：市购。
1.2蓖麻油基聚氨酯材料的制备
1.2.1蓖麻油的醇解
将蓖麻油与甘油1∶0.48(mol比)进行醇解。以PbO为催化剂，每kg加铅(按金属计)0.04 g。在240℃醇解2 h后，冷却至60℃，加入二甲苯共沸脱水，得溶液备用。
1.2.2蓖麻油基PU预聚体的制备
称取适量的醇解后的蓖麻油，加入一定量的溶剂和少量催化剂，搅拌数min之后，滴加一定配比的TDI，搅拌均匀后升温至60～70℃，保温2～3h。冷却至50℃左右出料保存备用。
1.2.3蓖麻油基PU预聚体的固化
将蓖麻油基聚氨酯预聚体和溶解的MOCA及其它助剂混合均匀后，流延在平置的玻璃板上，在所需的条件下固化成膜后备用，并测定其表干时间。
1.3材料性能测试与结构表征
NCO含量的测定：预聚体中NCO(%)用二正丁胺法测定。
力学性能测试：采用美国的INSTRON5566万能材料实验机对固化后的成膜物进行拉伸，拉伸速度为50mm/min，夹距为20mm。
热重分析（TG）：采用NETZSCH公司的TG 209F1型热重分析仪，称取样品10mg左右，以10℃/min升温速率对样品以室温扫描到650℃，气氛为高纯N2，气氛流量为60mL/min进行测定。
傅立叶红外光谱分析（FT-IR）：采用Bruker公司生产的Spectrum One型傅立叶红外交换光谱仪；测试方法：透过；扫描范围：400～4500cm[sup]-1[/sup]；扫描次数：16次；分辨率：4cm[sup]-1[/sup]。
2结果与讨论
2.1红外光谱分析
         图1是蓖麻油醇解前后的红外光谱图。由图1可知，醇解后的蓖麻油在3441cm[sup]-1[/sup]左右的峰有所增大，应为羟基峰。1360cm[sup]-1[/sup]处的吸收峰是酯交换油具有而蓖麻油没有的甲酯的-CH3中C-H对称变形振动；1250～980cm[sup]-1[/sup]范围内是蓖麻油酸酯的一些特征峰，1165cm[sup]-1[/sup]处的O=C-O中C-O对称伸缩振动，1120cm[sup]-1[/sup]处的O=C-O-C中C-O-C的伸缩振动。醇解使得产物中伯羟基的含量增加，从而增加了PU预聚体制备中羟基化合物的反应活性点，提高了产物的活性，增加了交联密度。

         图2为蓖麻油基聚氨酯材料固化前后的红外光谱图。由图2可知，3300～3400cm[sup]-1[/sup]为聚氨酯中(N-H)基团的伸展振动峰；2970cm[sup]-1[/sup]和2870cm[sup]-1[/sup]有强峰，为-CH2、-CH3的伸展振动；2274cm[sup]-1[/sup]左右有强峰，为-NCO的特征吸收峰；1734cm[sup]-1[/sup]为氨基甲酸酯(NH-CO-O) 脂肪族的羰基(CO-O)的联合特征峰；1540cm[sup]-1[/sup]为N-H向外弯曲和C-N的伸展吸收峰；1110cm[sup]-1[/sup]和1330cm[sup]-1[/sup]分别为(C-O-C)的伸缩振动峰;1225～1235cm[sup]-1[/sup]为酯C-O伸展或-OH的变形振动;1060～1150cm[sup]-1[/sup]有较宽的吸收峰,为C-O-C(脂肪族醚)吸收峰。

植物油多元醇，学习一下。

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