硬质聚氨酯泡沫的制备和表征不同载荷的Lignin-Derived多羧酸的酸

文摘

木质素是由氧化改性准备lignin-derived多羧酸的酸(选区)。选区可以引入硬质聚氨酯泡沫(RPUFs)通过1,。的膨胀率和抗压强度RPUFs被观察到。当选区的载荷为0.67 wt %(基于多元醇),RPUF的抗压强度最高,高于空白RPUF约59.2%。选区的强化机制被认为选区之间的交互和RPUFs细胞壁的强度增加。当加载的选区是小于0.33 wt %, RPUFs略微增加的膨胀率。的水阻力RPUFs并不受选区,表明RPUFs选区可以在潮湿的环境中使用。此外,木质素的氧化改性产品的应用扩大。

1。介绍

硬质聚氨酯泡沫塑料(RPUF)是一个广泛使用的工程材料。由于其出色的保温性能,低密度,和较高的机械性能,它可以作为保温材料,密封材料,承重结构材料,等等。它已经在大量生产和应用在很多方面,如建筑、电冰箱、汽车工业(1- - - - - -3]。传统、聚氨酯泡沫生产从原料的材料但是他们很难回收,这带来了巨大的环境问题。近年来,石油价格的上涨和可持续性问题提醒人们关注biomass-derived材料。减少使用化石资源,多种可再生能源被引入聚氨酯泡沫(4,5]。例如,生物多元醇常被用于合成聚氨酯泡沫减少原料的使用多元醇(6,7]。

木质素,一个重要的和自然界中丰富的生物资源,是唯一的天然高分子芳香族结构(8]。木质素与制浆废液通常被丢弃或焚烧与生物质燃料,造成资源的浪费和大量的环境污染问题。防止浪费和低价值利用率、木质素面临越来越大的考虑和研究[9]。通过不同的分离过程,最初的木质素可以转换成各种类型像卡夫木质素,木质素磺酸盐,organosolv木质素和木质素(蒸汽爆炸10]。与几个基团如羧基、甲氧基、羟基(11木质素,可以通过不同的方法如化学改性hydroxymethylation,曼尼希反应、烷基化、氧化(12,13]。因此,木质素可用于制备生物多元醇在RPUFs作为多元醇替代,从而增加RPUFs[的降解性14]。木质素的改性方法,氧化也是一种很有前途的方法来获取有价值的产品。许多试剂,如硝基苯、过氧化氢、金属氧化物,和漆酶,用于氧化木质素,取得了相应的应用程序(9,15,16]。例如,氧化木质素的解决方案可以作为现成的混凝土塑化剂(17]。利用氧化木质素有助于开发更多高附加值的产品木质素的应用(18]。

在这个工作中,lignin-derived多羧酸的酸(选区),木质素的氧化产品,引入RPUFs。NaOCl解决方案,一种氧化剂,可以利用在实验室,在温和的条件下氧化修饰对蒸汽爆炸木质素被选中执行准备选区。的膨胀比和压缩性能的变化RPUFs不同载荷的选区观察。此外,水阻力RPUFs也进行了研究。

2。材料和方法

2.1。材料

蒸汽爆炸木质素被吉林捐赠KAIYU生物质开发利用有限公司二二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)(型号:pm - 200)济宁Baichuan化工有限公司提供的聚醚多元醇(型号:dv - 125)是来自山东蓝星东大有限公司硅树脂的表面活性剂(型号:ak - 158)是由济宁恒泰化工有限公司提供的所有其他化学试剂在中国购买,均为分析纯。NaOCl溶液的浓度校准根据中国国家标准GB 19106 - 2003。

2.2。选区的准备

5.00 g蒸汽爆炸木质素和150毫升蒸馏水放入500毫升three-neck圆底烧瓶。瓶中的混合物加热到30°C水浴搅拌机械。然后NaOCl的解决方案是添加比例( )12更易·g¹在10分钟。激动人心的总时间是30分钟。后来,6摩尔·L¹HCl是添加到实现的pH值2(使用pH测试条的1 - 14)。离心沉淀,与蒸馏水洗一次,干在80°C 24 h,和地面获得选区。比较氧化改性的影响,一些acid-precipitated木质素制备木质素从蒸汽爆炸。

2.3。合成RPUFs

为了引入选区RPUFs 1恶烷(以下简称为“二氧六环”)是用来溶解选区,可以防止选区刚性粒子和帮助选区修改RPUFs在分子水平上。首先,0.02 g选区试管中,然后加入0.70 g二氧六环和0.17 g添加蒸馏水先后准备选区的解决方案(0.70 g二氧六环和0.17 g水由0.80毫升80% ( )dioxane-water解决方案)。其次,15.00 g聚醚多元醇、0.08 g二月桂酸二丁基锡(DBTDL), 0.40 g表面活性剂,0.58 g蒸馏水,选区之前准备的解决方案是放入100毫升烧杯RPUF的解决方案。解决方案是搅拌磁10分钟,然后转移到一个圆柱形模具,用于发泡过程。接下来,24.00 g MDI(解决方案B)添加到模具。模具的混合物搅拌机械30年代,后来,它在自由空间产生RPUF泡沫。除此之外,一个空白的RPUF合成,选区和二氧六环没有补充道。

选区的加载RPUFs表示为选区与多元醇的重量比,也就是说, 。为了便于表达,每个RPUF被分配一个标签。RPUFs的标签,数量的选区,选区的载荷如表所示1。

2.4。描述的选区

羧基的含量是衡量滴定分析(19]。200毫克选区和20毫升0.4摩尔·L¹醋酸钙溶液100毫升圆底烧瓶涨跌互现。混合物在85°C加热30分钟。然后冷却至室温,过滤。滤液被转移到50毫升容量瓶和被蒸馏水稀释到毕业。20毫升蒸馏水和10毫升溶液在250毫升容量瓶被添加到锥形瓶。0.05摩尔·L¹用氢氧化钠溶液与酚酞作为指示剂滴定法。空白试验同时进行,样本是不习惯。羧基的内容是根据以下计算: 在哪里和氢氧化钠标准溶液的体积,选区和空白实验,分别氢氧化钠标准溶液的浓度,选区的质量在圆底烧瓶,5是转换因子,即。,50毫升/ 10毫升,45.018是羧基的分子量。

木质素的分子量是由凝胶渗透色谱法(GPC)使用安捷伦PL-GPC 220。列的温度为70°C。PLgel列的类型。木质素的溶剂DMF (N,N二甲基甲酰胺,色谱纯)。聚合物的标准用于校准PS(聚苯乙烯)。从1000年到10的校准范围⁶。软件卷GPC 3.3版本被用于分析。

2.5。表征RPUFs

RPUFs的膨胀比RPUFs的体积除以名义空白RPUF的初始体积。的体积RPUFs时溢出的水的体积RPUFs放入3000毫升烧杯。名义空白RPUF的初始体积聚醚多元醇的体积之和,DBTDL,表面活性剂,蒸馏水,MDI,求和的结果大约是34.22毫升。对于每个RPUF,体积测量至少5倍计算平均值和标准差的膨胀率。

RPUFs的压缩性能的特点是微机控制电子万能试验机(济南Liangong测试技术有限公司CMT-20)的压缩率2毫米·分钟¹根据中国国家标准GB / T 8813 - 2008。对于每个RPUF,至少5块近似的尺寸 被削减,用来计算平均值和标准差。

水的阻力试验在室温下进行。一个示例的近似尺寸 从每个RPUF被切断。后,样品被放入蒸馏水12 h。后来,采集标本,被滤纸擦拭,然后最终的样品测量的重量。重量的百分比变化是根据以下发现: 在哪里初始样本的重量吗是最后的样本的重量。

3所示。结果与讨论

3.1。表征的结果木质素

羧基的内容,相对分子量( ),和衡量分子量( )acid-precipitated木质素和选区如表所示2。木质素被NaOCl氧化溶液后,羧基含量增加,分子量下降,表明选区是成功做好准备。

3.2。选区对膨胀率的影响和RPUFs的形态

表3显示RPUFs选区的膨胀率的影响。选区的负荷增加,膨胀比第一次略微增加,然后降低。作为选区的二氧六环是用作溶剂,二氧六环添加到解决方案时,溶液的粘度降低,这样的膨胀比RPUFs加载选区时增加相对较小。当选区的加载超过0.53 wt %, RPUFs的膨胀率低于空白RPUF (F0),表明选区阻碍RPUFs的发泡过程的加载选区比较大。

图1的macrophoto RPUFs不同载荷的选区。照片中的样品如下:(一)F0, (b) F1, F2 (c), (d) F3, F4 (e)和(f) F5。每两个相邻之间的距离在每个subphoto黑色线条是1毫米。大量泡沫细胞将导致大量和一个大泡沫的膨胀率。F1的泡沫细胞(b)和(c) F2比其他的大,这与表3。

3.3。选区对RPUFs的抗压强度的影响

图2和表4显示RPUFs选区的抗压强度的影响。当加载选区之间0.53 wt % 0.67 wt %, RPUFs的膨胀率(例如,F3, F4)可能接近空白RPUF (F0),而抗压强度明显增加。特别是,当加载选区为0.67 wt %, RPUF的抗压强度是最高的,F0高出59.2%。作为比较,生物聚氨酯泡沫的抗压强度与木质素含量10 wt %(基于挂钩/甘油混合物)大约是65.8%高于空白泡沫(20.]。因此,尽管选区的加载是远远低于10 wt %, RPUF的抗压强度的提高程度类似于上面的例子,即强调在这个研究。选区是溶解在80% ( )dioxane-water解决方案,选区的片段可能完全伸展的解决方案,有助于形成选区之间的交互和RPUFs通过范德华力。选区有羧基含量相对较高,这增加了他们的极性,并帮助与RPUFs的软硬段通过氢键。通过交互RPUFs选区可以增加细胞壁的强度,然后增加RPUFs的抗压强度。因此,选区的强化机制RPUFs类似于选区的强化机制对水性聚氨酯弹性体(21)和选区RPUFs可以发挥积极作用的改造。

当选区的加载是小于0.33 wt %, RPUFs的抗压强度几乎等于F0,虽然RPUFs的膨胀率(例如,F1和F2)大于F0。选区的装载0.13 wt %时,RPUF的膨胀率是最高的,F0高出5.7%。暗示如果抗压强度满足一定要求和填充量是相同的,更高的膨胀率有助于节省原料材料RPUFs RPUFs和降低成本。例如,中国国家标准GB / T 26689 - 2011硬质聚氨酯泡沫塑料用于冰箱和冰柜需要II型泡沫的抗压强度必须不少于110 kPa。在图2,所有RPUFs的抗压强度高于110 kPa,满足标准的要求。

3.4。水电阻RPUFs

图3显示RPUFs的水阻力测试的结果。图3(一个)是RPUFs的照片没有浸在水中。后放在蒸馏水12 h, RPUFs如图的状态3 (b)。然后每个烧杯中的水被删除,如图3 (c)。重量的百分比变化RPUFs不同载荷的选区表所示5。在图3 (b)RPUFs后,它可以观察到,浸在水里,几乎没有物质溶解于RPUFs RPUFs没有崩溃的泡沫细胞,表明RPUFs一直几乎一样的外观与水接触后很长一段时间。此外,引入RPUFs选区后,体重的百分比RPUFs增加到不同程度的变化。作为选区有羧基的含量相对较高,选区的极性基团的数量增加RPUFs的细胞壁,从而吸附更多的水。总之,水阻力RPUFs并不受选区,表明RPUFs选区可以在潮湿的环境中使用。

4所示。结论

木质素被氧化为选区,然后引入RPUFs。当加载选区之间0.53 wt % 0.67 wt %, RPUF的膨胀率可以接近空白RPUF,而抗压强度明显增加。选区的装载0.67 wt %时,RPUF的抗压强度最高,高于空白RPUF约59.2%。选区的强化机制被认为交互(例如,范德华力和氢键)选区和RPUFs细胞壁的强度增加。当加载的选区是小于0.33 wt %, RPUFs略微增加的膨胀率。此外,水阻力RPUFs并不受选区,表明RPUFs选区可以在潮湿的环境中使用。

数据可用性

使用的数据来支持本研究的结果包括在本文中。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

确认

这项工作部分是由中国国家自然科学基金(没有。51502108),吉林省发改委的基础,中国(没有。2014 n145),科技创新“双十工程”(没有。55 ss06),长春科技局(没有。15 ss06)。

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