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可回收蓖麻油基聚氨酯泡沫的制备与性能研究OA

Preparation and Properties of Recyclable Castor Oil-based Polyurethane Foam

中文摘要英文摘要

以蓖麻油(CO)为原料,通过傅克烷基化反应制得蓖麻油多元酚(COG),然后以 CO 和 COG完全替代石油基多元醇,和多亚甲基多苯基异氰酸酯(PM-200)反应制备蓖麻油基聚氨酯泡沫(COGF)材料,当 COG 添加量为0、20%、40%、60%、80%和100%时,分别制得 COF、COGF-1、COGF-2、COGF-3、COGF-4 和 COGF-5.采用红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)、热重(TG)、变温红外(VTIR)、动态机械分析(DMA)等技术对 COGF 及其回收的薄膜材料的结构和性能进行表征.研究结果表明:随着 COG 添加量的增加,聚氨酯体系内的刚性环状结构增加,COGF 的力学性能增强,添加60%COG 的 COGF-3 的压缩强度为377.6 kPa、比压缩强度为2 971 N·m/kg,比未添加 COG 的 COF 分别提高了395%和389%;COGF-3 的热导率最低,导热系数为0.036 W/(m·K),隔热性能最佳;系列COGF 材料表现出良好的热稳定性,COGF-5 在800℃残炭率为29.2%,比 COF 提高了317%.VTIR 分析表明:COGF 中的酚-氨基甲酸酯键的分解温度范围为 80~120℃,其可使 COGF 材料能够通过动态交换反应在高温下实现再加工.其中 COGF-5 粉碎后在160℃,20 MPa 下经热压回收,制得的蓖麻油基聚氨酯泡沫薄膜 COGFF-5,其拉伸强度和应力松弛活化能分别为13.4 MPa和140.67 kJ/mol,经5 次循环回收后仍具有可观的拉伸强度.

Castor oil(CO)was used as the raw material to prepare castor oil-based polyphenol(COG)via Friedel-Crafts alkylation.Subsequently,castor oil-based polyurethane foam materials(COGF)were fabricated by reacting COG with CO and polymethylene polyphenylene isocyanate(PM-200).When the addition amounts of COG were 0,20%,40%,60%,80%,and 100%,COF,COGF-1,COGF-2,COGF-3,COGF-4,and COGF-5 were produced respectively.The structure and properties of COGF were characterized by Fourier-transform infrared spectroscopy(FT-IR),thermogravimetry(TG),variable-temperature infrared spectroscopy(VTIR),and other techniques.The results demonstrated the successful synthesis of COG and COGF.With increasing COG loading,the content of rigid cyclic structures in the polyurethane system rose,leading to enhanced mechanical properties of COGF.Compared with COF(without COG addition),the compressive strength of COGF-3 with60%COG added was377.6 kPa,and its specific compressive strength was 2 971 N·m/kg,which were 395%and 389%higher respectively than those of COF without COG added.COGF-3 had the lowest thermal conductivity,with a thermal conductivity coefficient of 0.036 W/(m·K),providing the best thermal insulation performance.The series of COGF materials exhibited good thermal stability,where COGF-5 has a carbon residue rate of 29.2%at 800℃,which was 317%higher than that of COF.VTIR analysis revealed that the decomposition temperature range of the phenol-carbamate linkages in COGF was 80-120℃,which enabled the COGF materials to be reprocessed through dynamic exchange reactions at the elevated temperatures.COGF-5 was pulverized and recovered by hot pressing at 160℃and 20 MPa to obtain castor oil-based polyurethane foam film COGFF-5,exhibiting a tensile strength of 13.4 MPa and a stress relaxation activation energy of 140.67 kJ/mol.Notably,considerable tensile strength was retained even after five cycles of recovery.

谭丽;杨蕊;宋飞;潘政;周永红;张猛

中国林业科学研究院 林产化学工业研究所||江苏省生物质能源与材料重点实验室||国家林业和草原局林产化学工程重点实验室||林木生物质低碳高效利用国家工程研究中心,江苏 南京 210042||南京林业大学 化学工程学院||江苏省林业资源高效加工利用协同创新中心,江苏 南京 210037南京林业大学 化学工程学院||江苏省林业资源高效加工利用协同创新中心,江苏 南京 210037中国林业科学研究院 林产化学工业研究所||江苏省生物质能源与材料重点实验室||国家林业和草原局林产化学工程重点实验室||林木生物质低碳高效利用国家工程研究中心,江苏 南京 210042中国林业科学研究院 林产化学工业研究所||江苏省生物质能源与材料重点实验室||国家林业和草原局林产化学工程重点实验室||林木生物质低碳高效利用国家工程研究中心,江苏 南京 210042中国林业科学研究院 林产化学工业研究所||江苏省生物质能源与材料重点实验室||国家林业和草原局林产化学工程重点实验室||林木生物质低碳高效利用国家工程研究中心,江苏 南京 210042中国林业科学研究院 林产化学工业研究所||江苏省生物质能源与材料重点实验室||国家林业和草原局林产化学工程重点实验室||林木生物质低碳高效利用国家工程研究中心,江苏 南京 210042

化学化工

蓖麻油聚氨酯泡沫可回收酚-氨基甲酸酯键

castor oilpolyurethane foamrecyclablephenol-carbamate bonds

《林产化学与工业》 2026 (4)

27-34,8

国家自然科学基金资助项目(32371825)国家林业和草原局林草科技创新发展研究项目(2024132008)

10.20195/j.issn.0253-2417.2025050

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