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甲类堆场的消防? 请教各位高人:一个面积比较大的甲类桶装物品堆场,消防水量按哪个规范哪个条款来进行计算?? 谢谢 查看更多 1个回答 . 4人已关注
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淀粉聚氨酯的合成与表征? 淀粉聚氨酯的合成与表征 摘要 玉米淀粉与聚氨酯高分子反应,以改性淀粉和制备新型疏水高分子聚合物。这些高分子聚合物的合成分两步反应。第一步,在摩尔比( PCL : HDI )为 1 : 2 的情况下,在 PCL 两端引入二异氰酸酯来制备预聚物。第二步,接枝。在含有不同百分比淀粉和预聚物的二甲基亚砜淀粉溶液里添加聚氨酯预聚物来完成。样品的表征和确定用红外和核磁共振图谱、 DSC 热分析、扫描电子显微镜( SEM )来完成。通过在 PCL 端点引入官能团,在 FT-IR 图谱上会出现一个新的峰代表着官能团与合成的预聚物。把这种预聚物接枝到淀粉上会出现一个 NH 基和 Urethane 基。通过测量接触角来判定预聚物百分比对疏水性的影响,发现预聚物百分比越大疏水性越强。而且 Tg 也会受到影响。改性淀粉的表面特征通过 SEM 研究确定,发现改性淀粉的表面要比未改性淀粉的表面粗糙、凌乱。这说明淀粉被接枝和改性了。这种改性淀粉可以作为可生物降解淀粉基高分子的填充物。 1 引言 可再生资源中的生物降解材料因环保和可持续发展而引起人们的广泛的关注。生物降解聚合物适用于许多商品和医疗应用领域,例如,包装,外科移植,控制释放,药物输送系统,但是由于其高成本和低性能仍未被广泛应用。 通过与其他生物可降解和非可降解高分子的反应或混合,改变这些材料的物理和化学特性,能够满足某些特定的性能要求。淀粉作为农产品中的高分子,含有多个羟基,由于其生物降解性,多样性,实用性,和低成本等特点,它可以作为替代材料来合成可降解塑料。然而,由于纯淀粉的水敏感和脆性的特点,其应用仍不太广泛,所以仅仅淀粉自身不能满足和替代那些具有特定功能和物理特性的非可降解高分子。 合成生物可降解聚氨酯是目前聚氨酯化工行业关注的焦点问题。研究表明聚酯型聚氨酯比聚醚型聚氨酯更容易降解。生物可降解聚氨酯还可以用其他的聚酯环合成,像乳酸和聚已二酸。聚氨酯由脂肪族和有机多元芳香异氰酸酯与不同分子量的聚乙烯反应制的而且能够被微生物和酶降解。材料的韧性和生物降解能力之间有一种关系,通常聚氨酯的韧性越大越容易降解。 有效提高提高生物降解能力的方法是发展生物高分子基材料。纤维素、淀粉、蛋白质、木质素、和多糖是天然可再生高分子。他们在生物活性环境中容易降解,例如,土壤、污水、和细菌繁衍的海域。淀粉是世界上生产生物质的第二大材料,已经被广泛用于混合非可生物降解和可生物降解材料的合成,以降低总成本和 / 或改进生物降解能力。这种高分子的羟基可以和常规的二异氰酸酯或聚氨酯的预聚物发生化学反应。 本文主要介绍了淀粉改性聚氨酯的合成与表征。预聚物的合成由聚己内酯二醇与适量的 己二异氰酸酯 逐步反应得到 , 然后把预聚物接枝到淀粉上,最后进行高分子的表征。研究表明淀粉满足对 Tg 、形态和亲水性的影响。 2 实验 2.1 主要试剂 聚已内酯 (Capa225, 平均分子量 2000 ,英特罗斯化工有限公司,于 5 0 ℃ 真空状态下干燥24h后使用 ) , 六亚甲基二异氰酸酯 ( HDI ,默克公司,直接使用),二甲基亚砜( DMSO ,默克公司,经减压蒸馏净化后用分子筛储存备用),玉米淀粉( Borhan pooya chemie, 于 9 0 ℃ 下在真空烤箱内烘48h后溶于干燥的二甲基亚砜后使用 ) 2.2 预聚物的制备 用一个 250ml 圆底四口长颈瓶作为反应釜,且带有搅拌器、温度计、冷凝器、氮气进口、移液管出口。该反应在恒温油浴中进行,同时通入干燥稳定的氮气在混合物上形成气床。聚己内酯二醇加入反应釜后加热到 9 0 ℃ ,同时搅拌。然后用一个漏斗把六亚甲基二异氰酸酯加入反应釜中。反应混合物在90℃下反应4h后得到带官能团的预聚物,反应结果如第一步所示。最后反应产物存放在一个由氮气密封的密闭容器中以备下一步和淀粉反应使用。 2.3 淀粉溶液的制备 在制备前,玉米淀粉于90℃下在真空烤箱干燥4h,然后取适量的淀粉(10g)加到100ml无水二甲基亚砜四口长颈瓶中,在50℃下,混合物至少搅拌加热36h.当溶液澄清时,表明淀粉已经完全溶解。 2.4 淀粉接枝预聚物的制备 真空干燥的玉米淀粉(10g)和聚乙酸内酯分别溶于100ml的无水二甲基亚砜(10ml溶剂为1g预聚物)。用一个500ml圆底四口长颈瓶作为反应釜,且带有搅拌器、温度计、冷凝器、氮气进口、和Dean-stark圈。取适量的淀粉溶液放入反应釜中。该反应在在恒温油浴和氮气密封条件下进行。将预聚物溶液通过Dean-stark圈缓缓加入淀粉溶液中加热至85℃,同时搅拌30min。然后混合物在同样温度(85℃)下搅拌3h。当反应混合物冷却至室温时,加入过量的甲醇溶液。过滤回收沉淀物。通过反复溶剂-非溶剂方法出去未反应的预聚物。最终产物于80℃下在真空烤箱内放置72h。反应所需预聚物和淀粉的百分含量如表1所示,反应结果如第二步所示。 2.5 表征 用BrukerIFS48傅立叶转换红外分光计测量其红外吸收光谱。用氘 二甲基亚砜-d6 溶液在BrukerAvance400MHz分光仪上测量其1HNMR光谱。化学位移值以百万分之一的四甲基硅作为标准。接触角用G10(KRUSS)仪器通过固定滴定法测定。DSC数据分析用StantonRedcraftSTA-780记录。样品以20℃/min的速率从室温加热到250℃。用剑桥电子扫描显微镜观测共聚物的表面特征。样品浸入液氮后断裂并且在表面形成一层金属薄膜。 3 结果与讨论 3.1 预聚物的红外光谱 预聚物由聚乙酸酯和二异氰酸酯在摩尔比为1:2的反应下制的。该反应由第一步简要说明。这种预聚物用来作为淀粉基聚亚氨酯的中间体。预聚物的红外光谱分析如图1所示。未反应的聚乙酸内酯的红外光谱图上有较大的羟基峰约3442cm-1 和一个内酯官能团峰约1724cm-1。通过在聚乙酸内酯的的端点引入官能团将会出现一个新的窄峰约2270cm-1。官能团峰约1525cm-1,新形成的氨基化合物峰值约3387cm-1。同时预聚物的羟基峰消失。 3.2 淀粉改性聚氨酯 淀粉改性聚氨酯是利用不同百分含量淀粉聚乙内酸终止聚环己二异氰酸酯酯来完成的。在反应的第二步和表1中列出预聚物和淀粉的百分用量。淀粉和预聚物的反应使淀粉的OH基和预聚物的官能团重复结合形成聚氨酯。这一反应代替了淀粉上的OH基和预聚物一端的官能团的反应直到所有高分子自由基链至少都发生反应。然后第二阶段的反应在淀粉OH和预聚物另外一端的官能团才开始进行。由于数量较少的自由聚合物链,显然,第二阶段的反应速率远低于第一阶段。图2和图3分别说明淀粉改性聚氨酯的红外光谱和核磁共振光谱。在图2中玉米淀粉呈现出一个典型的宽而高的羟基峰约3410cm-1,一个C-H峰约2927cm-1和一个C-O峰在937cm-1与1156cm-1之间。接枝淀粉聚合物时,红外光谱上出现一个新的约1734cm-1的C=O峰,和一个约1540cm-1的urethane-NH峰。图3中核磁共振图谱同样证实以上结果。NHCOO峰值信号在7.10-7.91ppm之间被检测出,一些新的峰在3.77ppm-4.88ppm之间被检测出,CH2、CH2O、CH2OCO和CH2N质子峰值信号在2.63-3.03ppm之间分别出现,这些物质都能够形成淀粉改性聚氨酯。 3.3 热性能 如图4所示,淀粉改性聚氨酯的量热曲线说明预聚物满足热量要求。这些高分子的玻璃转化温度(Tg)随着预聚物百分含量的增加而降低。合成初始阶段,Tg越高,淀粉含量越大。这一现象说明淀粉参与反应并且成为高分子结构的组成部分。Tg的降低意味着随着预聚物量的增加淀粉自由基分子量增加。接枝共聚物Tg的变化不仅取决接枝预聚物的量而且取决于预聚物与淀粉的两条分子链和分子间氢键的交联作用的影响。用不同的方法这些都能够影响淀粉改性聚氨酯链的活性。 3.4 接触角的测量 用G10(KRUSS)测量水滴和改性样品间的接触角来判定其亲水性。为此,用microsyring把水滴装在样品表面的3个不同的部位,其测量结果的平均值就是所需要的结果。从显示器上可以看出水滴在样品表面的图像。不同淀粉含量的接枝聚氨酯的接触角如表2所示。显然,从00的纯淀粉到1070含量为25%预聚物的淀粉改性聚氨酯间由明显的不同。这说明预聚物随着接枝的进行淀粉的亲水性逐渐降低。 3.5 扫描电子显微镜(SEM) 用SEM分析淀粉和淀粉改性聚氨酯的表面形态。如图5所示,淀粉颗粒完全被一层紧紧附着的聚氨酯层包覆着。这既说明了聚亚安酯和淀粉颗粒之间有很大的联系也是淀粉和聚亚安酯接枝的一种依据。显然,把表面光滑的淀粉转化为表面粗糙的淀粉具有良好的性质能够代替生物可降解淀粉聚氨酯。这能够促进淀粉的兼容性和分散性。 4 结论 通过玉米淀粉与聚氨酯预聚物的反应制备一种新型的疏水性淀粉改性聚氨酯。这种预聚物以聚乙内酯和环已二异氰酸酯发生反应来合成。反应产物用核磁共振图谱和红外光谱、DSC热分析、扫描电子显微镜来表征和确定。通过测量接触角来判定预聚物百分含量对疏水性的影响,发现预聚物百分含量越高疏水性越强。随着聚氨酯的量增加,Tg越来越低。扫描结果显示,淀粉颗粒完全被聚氨酯包裹,说明聚氨酯和淀粉之间存在强附着力。由于其良好的兼容性和分散性,这种改性淀粉可以作为淀粉改性聚氨酯的填充物。 查看更多 1个回答 . 4人已关注
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职业:安徽省元进金元钙业有限公司 - 技术开发工程师
学校:济源职业技术学院 - 冶化系
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