تهیه پلی ال زیستی از پسماند لیگنوسلولزی به روش مایع سازی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری فرآورده های چندسازه چوبی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران

2 دانشیار گروه علوم و صنایع چوب و کاغذ، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران

3 استاد گروه پلی یورتان و مواد پیشرفته، پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی ایران، تهران، ایران

چکیده

فوم سخت پلی‌یورتان به‌دلیل دارا بودن ویژگی‌های مطلوبی مانند هدایت حرارتی کم و فرآیند تولید آسان، امروزه به‌طور گسترده‌ای استفاده می‌شود. در حال حاضر صنعت پلی‌یورتان به‌علت دو ماده اولیه عمده یعنی پلی‌ال‌ها و ایزوسیانات‌ها که از مشتقات نفتی می‌باشند، به‌طور زیادی به منابع پترو‌شیمیایی وابسته است. نگرانی کاهش منابع فسیلی و آلودگی موجب علاقه زیادی به توسعه پلی‌ال‌ها‌ی زیستی از منابع تجدید شونده شده است. مواد لیگنو‌سلولزی با داشتن ترکیباتی غنی از گروه‌های هیدروکسیل برای تولید پلی‌ال‌های زیستی مناسب می‌باشند. در فرآیند‌های پالایش زیستی با استفاده از حلال‌های معینی تا حد زیادی درشت مولکول-های ماده لیگنو‌سلولزی شکسته شده و به مایعی ویسکوز تبدیل می‌گردد. مصرف زیاد این حلال‌ها، افزایش هزینه تولید پلی‌ال‌ها را به‌دنبال داشته است. این امر سبب تحقیق بر روی حلال‌ها‌ی تجدید‌پذیر و ارزان‌قیمت مانند گلیسرول خام شده است. در این پژوهش از گلیسرول خام به عنوان حلال زیستی برای مایع سازی خاک اره و تولید پلی ال استفاده گردید. اثر عوامل فرآیندی زمان و دمای واکنش بر ویژگی‌ها‌ی پلی‌ال‌های حاصل بررسی شد. با افزایش دمای مایع سازی، عدد اسیدی و هیدروکسیل کاهش و بازده تولید و ویسکوزیته پلی ال-ها افزایش یافت. با بررسی دما‌ها و زمان‌های مختلف، پلی ال حاصل از مایع سازی در دمای 0C 180 به مدت 360 دقیقه، با بازدهی 51 درصد و عدد اسیدی و هیدوکسیل به ترتیب 7/9 و mgKOH/g 325 و ویسکوزیته Pa.s 16 به عنوان پلی ال بهینه تعیین گردید.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Xu, Z.B, Tang, X.L., Gu, A.J. and Fang, Z.P., 2007. Novel preparation and mechanical properties of rigid polyurethane foam/organoclay nanocomposites. Applied Polymer Science, 106 (4): 439-442.

[2] Petrovic, Z.S., Yang, L., Zlatanic, A., Zhang, W. and Javni, I., 2007. Network structure and properties of polyurethanes from soybean oil. Applied Polymer Science, 105 (5): 2717–2727.

[3] Sercer, M., Raos, P. and Rujni Sokele, M., 2012. Study on thermal properties of synthetic and bio-based polyurethane. Science Journal, 5 (2): 1-11.

[4] Hatakeyama, H., Kosugi, R. and Hatakeyama, T., 2008. Thermal properties of lignin-and molasses-based polyurethane foams.Thermal Analysis and Calorimetry, 92 (2): 419-424.

[5] Zheng, Z., Pan, H., Huang, Y., Chung, Y.H., Zhang, X. and Feng, H., 2011. Rapid liquefaction of wood in polyhydric alcohols under microwave heating and its liquefied products for preparation of rigid polyurethane foam.The Open Materials Science Journal, 5 (3): 1-8.

[6] Xu, J., Jiang, J., Hse, C.Y. and Shupe, T.F., 2013. Preparation of polyurethane foams using fractionated products in liquefied wood. Applied Polymer Science, 84 (4): 1-7.

[7] Demirbas, A., 2010. Biorefineries for biomass upgrading facilities. Green Energy and Technology, 12 (2): 139-149.

[8] Chen, F. and Lu, Z., 2009. Liquefaction of wheat straw and preparation of rigid polyurethane foam from the liquefaction products. Applied Polymer Science, 111 (3): 508-516.

[9] Lee, S.H., Yoshioka, M. and Shiraishi, N., 2000. Liquefaction of corn bran (CB) in the presence of alcohols and preparation of polyurethane foam from its liquefied polyol. Applied Polymer Science, 78 (3): 319-325.

[10] Satpathy, P., Thosa A. and Rajan, A.R., 2014. Green technology for glycerol waste from biodiesel plant. Current Microbioloy and Applied Science, 3 (2): 730-739.

[11] Hu, S., Wan, C. and Li, Y., 2012. Production and characterization of bio-polyols and polyurethane foams from crude glycerol based liquefaction of soybean straw. Bio-resource Technology, 103 (5): 227–233.

[12] Hu, S. and Li, Y., 2014. Two-step sequential liquefaction of lignocellulosic biomass by crude glycerol for the production of polyols and polyurethane foams. Bioresource Technology, 161 (6): 410–415.

[13] Kosmela, P., Hejna, A., Formela, K., Haponiuk, J.K. and Piszczyk, L., 2016. Bio-polyols obtained via crude glycerol-based liquefaction of cellulose: their structural, rheological and thermal character. Cellulose, 23: 2929–2942.

[14] Standard Test Method for Acid Value Determination of polyester or polyether polyols. ASTM D 4662, 2008.

[15] Standard Test Method for Hydroxyl Value Determination of polyester or polyether polyols. ASTM D 4274, 2005.

[16] Wang, Y., Wu, J., Wan, Y.L.H., Yu, F., Chen, P., Lin, X., Liu, Y. and Ruan, R., 2009. Liquefaction of corn stover using industrial biodiesel glycerol. Agricultural and Biological Engineering, 2 (2): 32–40.

[17] Standard Test Method for Viscosity Determination of Asphalt at Elevated Temperatures Using a Rotational Vis-cometer. ASTM D 4878, 2008.

[18] Biswas, A.K. and Ganguly, D., 1960. Esterification of fatty acids with glycerol. Nature, 188: 56-57.

[19] Yao, Y., Yoshioka, M. and Shiraishi, N., 1995. Rigid polyurethane foams from liquefaction mixture of wood and starch. Mokuzai Gakkaishi, 41 (7): 659-668.