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随着城市化进程的加快,建筑高楼林立。但高楼的火灾救援工作比较困难,一旦发生火灾,人们的生命财产安全便受到较为严重的威胁。另一方面,城市人口的增多,每天都会产生大量的食用废弃油(俗称“地沟油”),且多直接倒入城市下水系统中,对环境产生污染,也浪费了资源。如果对地沟油进行适当处理,并进一步开发为其他有用产品,不仅可减少环境污染,节约资源,而且可降低地沟油流入餐桌的风险。为此,基于上述分析,本研究以地沟油衍生产品-地沟油基生物柴油作为原料,成功制备了性能优良的阻燃硬质聚氨酯泡沫。主要研究工作和结果摘要如下:(1)通过气质联用仪(GC-MS)检测地沟油基生物柴油(GOB)的成分,主要为油酸甲酯、亚油酸甲酯,不饱和脂肪酸甲酯含量约总体脂肪酸甲酯的88.78%,由此计算出的GOB平均分子量为294.22;依据GB/T5530-2005,测定GOB的酸值为0.56 mg KOH/g;依据GB/T12008.3-2009,测定GOB的羟值为4.29 mg KOH/g;依据GB/T 5532-2008,测定GOB的碘值为124 gI2/100g。可见,酸值较低,碘值较高,此地沟油基生物柴油满足实验对原料的要求。(2)通过单因素和正交实验分析,获得的结果表明:在无溶剂条件下,转速500r/min、反应温度50℃,GOB、30%双氧水、88%甲酸、浓硫酸的质量比15:13.5:2.9:0.075,反应3.5h,得到的环氧地沟油基生物柴油(EGOB)的环氧值为5.56%,环氧转化率为80.03%。同时,通过对GOB和EGOB进行红外表征和核磁共振表征,可得知GOB中的C=C已经断裂,环氧键已经形成。(3)通过单因素和正交实验分析,进一步优化了阻燃地沟油基生物柴油多元醇(FRGOBP)的合成条件。最终优化的条件是:EGOB的环氧基团与三种醇的羟基摩尔比为1:7.5,乙二醇、甘油、阻燃剂FRC-6的羟基摩尔比为1:1:1,催化剂用量为EGOB质量的1.5%,溶剂为二氯甲烷,转速为1000rpm/min,以冷却水冷凝,反应温度为65℃,反应50min,阻燃地沟油基生物柴油多元醇(FRGOBP)的羟值可达143.7 mgKOH/g。经红外表征,发现FRC-6已经接入到EGOB的环氧基中,形成了FRGOBP,但EGOB中仍剩余部分环氧基团。(4)以FRGOBP、N,N-双(2-羟乙基)氨基亚甲基膦酸二乙酯(FRC-6)作为反应型阻燃剂,氢氧化铝(ATH)为添加型阻燃剂,探究了ATH添加量对阻燃硬质聚氨酯泡沫性能(FRRPUF)的影响。随着ATH的增加,所得FRRPUF的颜色由黄色逐渐变为白色,其阻燃性能也越来越好,但随ATH添加过多,会造成阻燃性能提升不明显、原料浪费等。探究了FRC-6添加量(也可看成探究FRGOBP添加量)对FRRPUF性能的影响,发现随FRC-6添加量的增大,导致FRRPUF的颜色由白色变为黄色,阻燃性能先增强后降低,且泡沫越来越具脆性。无论是添加ATH还是添加FRC-6,所得FRRPUF的热分解基本呈现三个阶段,但随着ATH或FRC-6添加量的增大,会导致FRRPUF的未分解剩余物增多,未分解的剩余物即为残碳层,在FRRPUF燃烧时,会覆盖在FRRPUF的表面,阻止氧气和热量向FRRPUF内部传递,从而起到阻燃作用。通过对FRRPUF的燃烧试验,初步测试其燃烧表面和背面的温度差,发现FRRPUF背面的温度至少低于燃烧表面的温度700℃,说明RRPUF具有很低的导热率,可用作防火保温材料。