淮薯淀粉在慢回弹海绵中应用及性能研究

论文总字数：13059字

摘 要

使用模塑成型方法,在聚氨酯泡沫塑料中加入淮薯淀粉,制备不同淀粉填充量的外观和力学性能良好的聚氨酯泡沫塑料,最大填充量达45 % ,并研究填料用量对聚氨酯泡沫塑料力学性能的影响。研究表明: 随着NCO／OH比值的增大，泡沫的拉伸强度、撕裂强度、断裂伸长率都随之增大，但尺寸稳定性相应变差。因此，NCO／OH的最宜摩尔比为1.05:1。不同淮薯淀粉用量对产品性能的泡沫塑料的拉伸强度、撕裂强度和断裂伸长率都相应减小，同时制品的尺寸稳定性随之降低。淀粉含量的增加不仅会使材料具有更为优异的降解性能，也会降低产品的生产成本。因此，合适的淀粉加入量为20％～30％。

关键词：聚氨酯，淀粉，慢回弹

Abstract: Using the molding method, Huai potato starch added in the polyurethane foam, to prepare a good appearance and mechanical properties of different polyurethane foam filling amount of starch, 45% of the maximum filling capacity and to study the amount of filler the mechanical properties of polyurethane foam affected. Studies show that: with increasing NCO / OH ratio, the tensile strength of the foam, tear strength, elongation at break are increased, but the size stability deteriorates accordingly. Therefore, NCO / OH molar ratio is most preferably 1.05:1. Huai different tensile strength potato starch amount of foam performance, tear strength and elongation at break are reduced accordingly, and the dimensional stability decreases. Will not only increase the starch content of the material has more excellent performance degradation will reduce the production cost of the product. Therefore, an appropriate amount of starch is 20% to 30%.

Keyword: Polyurethanes, starch, slow rebound

目 录

1 前言 4

1．1 聚氨酯慢回弹泡沫 4

1．1．1 聚氨酯泡沫的基本反应 4

1．1．2 聚氨酯慢回弹泡沫的制备工艺 6

1．2．3 聚氨酯慢回弹泡沫的应用及研究现状 6

1.3 淮薯淀粉 8

1.3．1 淮薯淀粉的结构 8

1.3.2 淀粉在聚氨酯中的应用现状 9

1.4 本文的研究内容和意义 10

1.4.1 目的与意义 10

1.4.2 内容 10

2 实验部分 11

2.1 实验原料及仪器 11

2.2 实验方法 11

2.2.1 淀粉改性新型环保聚氨酯泡沫的制备 11

2.2.2 力学性能测试 12

3 结果与分析 12

3.1 工艺条件的考察 12

3.1.1 NCO／OH比值的影响 12

3.1.2 淀粉含量对聚氨酯泡沫的影响 13

3.1.3 淀粉含量在聚氨酯泡沫体最大填充量 13

3.1.4 聚氨酯泡沫塑料的红外光谱分析 14

结论 15

参考文献 16

致谢 17

1 前言

1．1 聚氨酯慢回弹泡沫

聚氨酯慢回弹泡沫，又称聚氨酯粘弹性泡沫，由于其独特的分子结构，近年来已被广泛应用于家居用品、汽车、鞋材、医疗器械等领域^[1]。目前，用于制备聚氨酯泡沫的多元醇多为石油基的聚醚多元醇，仅有少量植物油多元醇用于聚氨酯硬泡及Case。据报道，合成植物油多元醇的方法主要有：植物油环氧化、羟基化：植物油醇解；植物油烷氧基化；植物油羰基化、加氢等。尽管前人通过上述方法合成了植物油多元醇，但各种方法都有着各自的缺点，从而限制着其应用。例如，植物油羰基化、加氢法合成工艺中的反应较为复杂，产物的分子量、羟值等性能较难控制。聚氨酯慢回弹泡沫由于其独特的分子结构，具有较高的舒适性能。当受到一定压力时，聚氨酯慢回弹泡沫会随着压力而改变形状，使压力平均分布，减少局部受力点；压力释去后，其形状又缓慢恢复到原状。慢回弹泡沫在欧美及亚洲的日本和韩国非常流行，从原料供应到产品开发都在不断地投入。2010年中国慢回弹泡沫的生产量已达10万吨／年，年增长率在15％以上，主要出口至欧美日等发达国家，而北美地区产量高达15万吨，其人均产量及消费量均远高于中国，可见中国未来市场的发展潜力巨大。本论文旨在将淮薯淀粉加入聚氨酯慢回弹泡沫中，通过改变淮薯淀粉加入量的不同研究新材料的性能。聚氨酯慢回弹泡沫按其异氰酸酯组分的不同分为MDI基聚氨酯慢回弹泡沫和TDI基聚氨酯慢回弹泡沫。与TDI基聚氨酯慢回弹泡沫相比，MDI基聚氨酯慢回弹泡沫在工艺技术和环保方面都有一定的优势。MDI反应活性较高，可以减少催化剂用量，从而降低了泡沫的VOC。另外，MDI的蒸汽压较低，为TDI的1／2500，在储存、运输和生产过程中都较为方便^[2]。在欧洲，聚氨酯慢回弹泡沫有40％以上以MDI为原料，而在中国仅有5％为MDI基聚氨酯慢回弹泡沫。在聚氨酯慢回弹泡沫的研究中，性能的提高是研究的重点，其中，聚氨酯慢回弹泡沫的的性能主要包括以下几个方面：力学性能、透气性能等。

1．1．1 聚氨酯泡沫的基本反应

聚氨酯泡沫的合成过程中一般伴随着三类化学反应：链增长反应、气体发生

反应和交联反应。一般聚氨酯泡沫的制备过程中都伴随着这三类反应，三类反应的反应速度对聚氨酯泡沫的性能有重要的影响。

(1)链增长反应

链增长反应不仅是制备聚氨酯泡沫的主反应，在所有聚氨酯弹性体、胶黏剂

的制各过程中也会发生类似的链增长反应，具体反应如下

RNCO R´OH RNHCOOR´

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