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天然高分子合成聚氨酯研究渐热 |
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| http://cn.newmaker.com
6/22/2006 10:00:00 AM
上海合成树脂研究所 徐炽焕
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聚氨酯自上世纪50年代开始生产以来，以其所具有的独特性能，已在家具、汽车、建筑等几乎各个经济领域得到广泛应用，是发展速度很快的一种塑料。中国近年来已成为全球聚氨酯消费量增长最快的国家。据英国IAL集团预测，中国的聚氨酯产量将从2004年的270万吨增加到2009年的400万吨，年增长率达到7.8%。但我们不得不考虑到作为生产聚氨酯的主要原料之一——聚醚多元醇主要来自石油，为了减少对石油资源的依赖，许多专家已把研究方向转向淀粉、纤维素、木质素等天然高分子化合物。
淀粉部分取代聚醚多元醇
从上世纪70年代开始人们就开始致力于可生物降解的淀粉作为原料的研究。如有人用直链或支链淀粉部分（50%）取代聚醚多元醇以制备聚氨酯泡沫，研究了不同分子量的聚醚多元醇对聚氨酯密度、压缩强度、玻璃化温度等性能方面的影响。国内一些大学的学者用玉米淀粉部分取代聚醚多元醇，制备了高吸水性的聚氨酯泡沫材料。还有人向聚醚型聚氨酯预聚体中添加木薯淀粉制成了聚氨酯弹性体。这些成功研究，为淀粉的利用和聚氨酯工业均作出了一定的贡献。
用纤维素部分代替聚醚多元醇
纤维素是地球上储量最大的天然高分子化合物，早在上世纪20年代，英、美、法、日等国已先后用天然纤维与异氰酸酯反应，从而制得聚氨酯板材。成品率高，质地好。利用麻纤维和芦苇制得的聚氨酯材料，其密度可达40㎏/m³，压缩强度达150kpa，弹性模量4mpa。
用木质素部分代替聚醚多元醇
木质素除了含有大量脂肪族的羟基结构外，还含有大量的芳香族羟基，即酚基结构，这些基因都可与异氰酸酯反应从而得到聚氨酯。如采用中等分子量，分布较为均匀的木质素，与异氰酸酯和聚醚三元醇在室温下共同反应，可制成聚氨酯透明薄膜。另外，在木材中还含有一定数量的单宁，单宁也是含有大量酚羟基和醇羟基的天然高分子化合物，因此很容易与异氰酸酯反应制得聚氨酯弹性体。也有报道可以茶叶中的茶单宁为原料来制得可生物降解的聚氨酯。
石油资源本身储量有限，加之石油价格不断高涨，利用淀粉、纤维素、木质素等天然高分子材料代替原来的聚醚多元醇以制备聚氨酯的研究，方兴未艾，尤以日本、德国的研究工作比较活跃。由于这一路线原料成本低，可再生，产品可降解，其机械性能、热稳定性能均有提高。但目前尚未有商品化产品开发成功。通过加强改性研究，改进工艺，降低分子极性、熔点和粘度，提高与异氰酸酯的相容性和反应活性，使这一工艺路线逐步成熟起来，一定会在聚氨酯的生产中起主导作用，从而推动聚氨酯工业不断向前发展。
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