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

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.

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.