The effect of various rapeseed oil-based polyols on selected properties of flexible polyurethane foams

• Autorzy: Malewska E. , Bąk S. , Kurańska M. , Prociak A.

Identyfikatory

DOI

10.14314/polimery.2016.799

Warianty tytułu

PL

Wpływ różnych polioli z oleju rzepakowego na wybrane właściwości elastycznych pianek poliuretanowych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Bio-polyols based on rapeseed oil were used to produce flexible polyurethane foams (FPURF). The bio-polyols were obtained on a laboratory and industrial scale with the two-step method involving epoxidation of double bonds in rapeseed oil and opening of oxirane rings with different alcohols, such as isopropanol (iP) and diethylene glycol (DEG). The impact of bio-polyols production scale on selected physical and mechanical properties of FPURF was analyzed. The applied bio-polyols differed slightly by hydroxyl number, functionality, and water content. It was found that the scale of bio-polyol production has no significant impact on FPURF properties such as apparent density, hardness, hysteresis, support factor, and resilience. However, it was observed, that the addition of the bio-polyol to polyurethane (PUR) formulation had the impact on the FPURF properties as compared to the reference foams that were not modified with the bio-polyols. Moreover, a continuous method was used to prepare FPURF samples modified with different rapeseed oil-based polyols. For this purpose mixing-dosing device with conveyor line was used to synthesize the foams. It was found that the replacement of petrochemical polyols with the bio-polyols resulted in lower reactivity of the modified for- mulations and the amount of catalysts had to be increased. Furthermore, the foams hysteresis, support factor, and hardness were higher, especially for foams modified with the bio-polyol that contained DEG in its structure. Moreover, the fatigue tests were performed and the results showed a beneficial effect of the bio-based polyols on the functional properties, a.o. support factor of flexible foams.

PL

Bio-poliole z oleju rzepakowego, wytworzone w skali laboratoryjnej i przemysłowej, zastosowano wsyntezie elastycznych pianek poliuretanowych (FPURF). Bio-poliole otrzymano metodą dwuetapową przez epoksydację wiązań podwójnych w oleju rzepakowym, a następnie przez otwarcie pierścieni oksiranowych za pomocą izopropanolu (iP) oraz glikolu dietylenowego (DEG). Zbadano wpływ rodzaju bio-poliolu (także tego samego rodzaju, ale otrzymanego w różnej skali) na wybrane właściwości fizyczne i mechaniczne FPURF. Zastosowane bio-poliole różniły się między sobą nieznacznie liczbą hydroksylową, funkcyjnością i zawartością wody. Stwierdzono, że skala produkcji polioli nie ma istotnego wpływu na właściwości FPURF, takie jak: gęstość pozorna, twardość, histereza, współczynnik komfortu i odbojność. Zaobserwowano jednak wpływ modyfikacji za pomocą różnych bio-polioli na właściwości FPURF w porównaniu z właściwościami niemodyfikowanej pianki referencyjnej. Pianki FPURF otrzymano również stosując metodę ciągłą z użyciem urządzenia dozująco-mieszającego wraz zlinią do przesuwu form z mieszaniną reakcyjną. Stwierdzono, że zastąpienie polioli petrochemicznych bio-poliolami powoduje zmniejszenie reaktywności kompozycji poliuretanowych, co spowodowało konieczność zwiększenia ilości katalizatorów. Ponadto, zaobserwowano wzrost histerezy, współczynnika komfortu i twardości, szczególnie w wypadku pianek zawierających bio-poliol z wbudowanym DEG. Wyniki badań zmęczeniowych wykazały korzystny wpływ bio-polioli na właściwości użytkowe, m.in. na współczynnik komfortu pianek elastycznych.

Słowa kluczowe

EN

polyurethane; flexible foam; rapeseed oil-based polyol; hardness; hysteresis; support factor; fatigue test

PL

poliuretan; pianka elastyczna; biopoliol z oleju rzepakowego; twardość; histereza; współczynnik komfortu; test zmęczeniowy

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Chemii Przemysłowej
• Czasopismo: Polimery
• Rocznik: 2016
• Tom: T. 61, nr 11-12
• Strony: 799--806
• Opis fizyczny: Bibliogr. 28 poz.

Twórcy

autor

Malewska E.

• Cracow University of Technology, Department of Chemistry and Technology of Polymers, Warszawska 24, 31-155 Cracow, Poland

autor

Bąk S.

• Cracow University of Technology, Department of Chemistry and Technology of Polymers, Warszawska 24, 31-155 Cracow, Poland

autor

Kurańska M.

• Cracow University of Technology, Department of Chemistry and Technology of Polymers, Warszawska 24, 31-155 Cracow, Poland

autor

Prociak A.

• Cracow University of Technology, Department of Chemistry and Technology of Polymers, Warszawska 24, 31-155 Cracow, Poland

Bibliografia

• [1] Gopalakrishnan A., Fernando T.: Bulletin of Materials Science 2012, 35, 243. http://dx.doi.org/10.1007/s12034-012-0279-5
• [2] Prociak A., Rojek P., Pawlik H.: Journal of Cellular Plastics 2012, 48, 489. http://dx.doi.org/10.1177/0021955X12446210
• [3] Kirpluks M., Cabulis U., Kurańska M., Prociak A.: Key Engineering Materials 2013, 559, 69. http://dx.doi.org/10.4028/www.scientific.net/KEM.559.69
• [4] Prociak A.: Cellular Polymers 2007, 26, 381.
• [5] Lubguban A.A., Tu Y.-C., Lozada Z.R. et al.: Journal of Applied Polymer Science 2009, 112, 19. http://dx.doi.org/10.1002/app.29382
• [6] Stirna U., Fridrihsone A., Misane M., Vilsone Dz.: Scientific Journal of Riga Technical University 2011, 6, 85. http://dx.doi.org/10.2478/v10145-011-0012-4
• [7] Petrovic Z.S.: Polymer Reviews 2008, 48, 109. http://dx.doi.org/10.1080/15583720701834224
• [8] Ionescu M.: “Chemistry and Technology of Polyols for Polyurethanes”, Rapra Technology Ltd., Shawbury 2005.
• [9] Austin A.: Polyurethanes Magazine International 2015, 4, 264.
• [10] Karuk O., Sain M., Farnood R.: Polyurethanes Magazine International 2015, 5, 372.
• [11] Septevani A., Annamalai P., Evans D. et al.: Polyurethanes Magazine International 2015, 3, 222.
• [12] Zlatanic A., Javni I., Ionesu M. et al.: Journal of Cellular Plastics 2015, 51, 289. http://dx.doi.org/10.1177/0021955X14537660
• [13] Stirna U., Lazdina B., Vilsone Dz. et al.: Journal of Cellular Plastics 2012, 48, 476. http://dx.doi.org/10.1177/0021955X12445178
• [14] Prociak A., Rojek P., Pawlik H.: Journal of Cellular Plastics 2012, 48, 489. http://dx.doi.org/10.1177/0021955X12446210
• [15] Zieleniewski M., Auguścik M., Prociak A. et al.: Polymer Degradation and Stability 2014, 108, 241. http://dx.doi.org/10.1016/j.polymdegradstab.2014.03.010
• [16] Michałowski M., Prociak A.: Journal of Renewable Materials 2015, 3, 14.
• [17] Rojek P., Prociak A.: Journal of Applied Polymer Science 2012, 125, 2936. http://dx.doi.org/10.1002/app.36500
• [18] Tu Y.-C., Kiatsimkul P., Suppes G., Hsieh F-H.: Journal of Applied Polymer Science 2007, 105, 453. http://dx.doi.org/10.1002/app.26060
• [19] Zhang L., Jeon H., Malsam J. et al.: Polymer 2007, 48, 6656. http://dx.doi.org/10.1016/j.polymer.2007.09.016
• [20] Prociak A., Rokicki G., Ryszkowska J.: „Materiały poliuretanowe”, PWN, Warszawa 2014.
• [21] Palanisamy A., Rao B.S., Mehazabeen S.: Journal of Polymers and the Environment 2011, 19, 698. http://dx.doi.org/10.1007/s10924-011-0316-2
• [22] Singh P., Bhattacharya M.: Polymer Engineering and Science 2004, 44, 1977. http://dx.doi.org/10.1002/pen.20201
• [23] Pawlik H., Prociak A.: Journal of Polymers and the Environment 2012, 20, 438. http://dx.doi.org/10.1007/s10924-011-0393-2
• [24] Rojek P., Prociak A.: Journal of Applied Polymer Science 2012, 125, 2936. http://dx.doi.org/10.1002/app.36500
• [25] Zieleniewska M., Leszczyński M.K., Kurańska M. et al.: Industrial Crops and Products 2015, 74, 887. http://dx.doi.org/10.1016/j.indcrop.2015.05.081
• [26] Prociak A., Kurańska M., Malewska E. et al.: Polimery 2015, 60, 592. http://dx.doi.org/10.14314/polimery.2015.592
• [27] Malewska E., Bąk S., Prociak A.: Journal of Applied Polymer Science 2015, 132, 42 372. http://dx.doi.org/10.1002/app.42372
• [28] Hu Y.H., Gao Y., Wang D.N. et al.: Journal of Applied Polymer Science 2007, 105, 453. http://dx.doi.org/10.1002/app.26060

Uwagi

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).