聚氨酯/酚醛泡沫材料的制备研究

论文摘要

酚醛泡沫具有非凡的耐火性能和耐热性,如难燃,白熄,耐火焰穿透,火灾时烟雾少,无滴落物,有毒气体极微,且价格低廉等优点。近几十年来,人们把主要精力集中在了对酚醛泡沫的综合性能如泡沫的韧性、强度等方面的研究上。本研究从化学改性的角度,采用-NCO封端的聚氨酯作为改性单体,利用化学共聚的方法,在酚醛树脂的网络结构中引入聚氨酯弹性单元。产物结构中弹性结构单元与酚醛树脂的化学键结合,经发泡过程得到新型泡沫。本实验采用碱性钡酚醛树脂,碱性钡酚醛树脂具有线型高邻位的酚醛树脂的特点,能够很好的与端-NCO预聚体很好的反应,并且形成统一的均匀结合体；同时聚甲基聚苯异氰酸酯的对称结构决定了制得的泡沫具备良好的耐磨性、强度和弹性。实验中确定了PAPI与聚乙二醇（PEG—400）预聚温度为75℃,预聚时间为30min为宜。聚氨酯预聚体与酚醛树脂发生反应到开始发泡的乳白时间大约在30s左右,并且制得泡沫体的密度随着酚醛树脂的加入量的增加密度逐渐增大,但是当酚醛树脂用量超过57%时,由于酚醛树脂的加入量过多,导致与端—NCO基预聚体反应完全后剩余大量的未参加反应的酚醛树脂,使得泡沫体很难固化。甲酸在体系中起到了发泡剂的作用,随着甲酸的用量不断的增加,泡沫发泡所需时间逐渐变短,泡沫形成更迅速,这主要是因为甲酸用量的提高,使得与异氰酸酯中—NCO反应的基团数量不断增加,反应加速,随着反应的进行,不断的发出热量,促使预聚体中残留的游离—NCO基团继续与酚醛树脂中的羟甲基继续反应,形成交联错综的网络结构。在甲酸用量>3.1%（甲酸相对酚醛的百分数）时,泡沫体的泡孔结构规整,交联充分、紧密,制得了理想地泡沫结构。随着甲酸用量的提高,泡孔直径开始变大。PEG—400加入量对乳白时间没有影响。用量越大,泡沫体的密度越大；聚乙二醇的用量为PAPI用量30～40%。

论文目录

• 学位论文数据集
• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 ：文献综述
• 1.1 引言
• 1.1.1 酚醛泡沫及其发展
• 1.2 酚醛泡沫的原料
• 1.2.1 酚醛树脂
• 1.2.2 表面活性剂
• 1.2.3 发泡剂
• 1.2.4 固化剂
• 1.3 酚醛泡沫的改性
• 1.3.1 化学改性
• 1.3.2 共混改性
• 1.3.3 填充改性
• 1.4 聚氨酯泡沫
• 1.4.1 聚氨酯泡沫塑料的定义和分类
• 1.4.2 异氰酸酯概述
• 1.4.3 异氰酸酯的种类
• 1.4.4 异氰酸酯的特点
• 1.5 酚醛泡沫的应用
• 1.5.1 绝热保温
• 1.5.2 防震缓冲
• 1.5.3 防火材料
• 1.5.4 吸水材料
• 1.5.5 其他方面的应用
• 1.6 课题研究的目的和意义
• 第二章 实验部分
• 2.1 主要原料来源、规格和性质
• 2.2 实验仪器
• 2.3 预聚物的合成
• 2.4 树脂的分析测试
• 2.4.1 树脂固含量的测定
• 2.4.2 树脂粘度的测定
• 2.4.3 FTIR光谱分析
• 2.4.4 预聚体异氰酸根含量的测定
• 2.5 泡沫的制备
• 2.5.1 泡沫制备示意图
• 2.5.2 泡沫制备
• 2.6 泡沫性能的测试
• 1和发泡时间T₂的测定'>2.6.1 乳白时间T₁和发泡时间T₂的测定
• 2.6.2 表观密度的测定
• 2.6.3 泡沫制品的显微镜观测
• 第三章 结果与讨论
• 3.1 酚醛树脂的选择
• 3.2 异氰酸酯的选择
• 3.2.1 异氰酸酯结构的影响
• 3.2.2 聚甲基聚苯异氰酸酯（PAPI）粘度
• 3.2.3 聚甲基聚苯异氰酸酯（PAPI）游离异氰酸酯基百分含量
• 3.2.4 聚甲基聚苯异氰酸酯（PAPI）反应活性的影响
• 3.2.5 小结
• 3.3 端—NCO基聚氨酯预聚体的制备
• 3.3.1 异氰酸酯与体系中化合物的反应
• 3.3.2 端—NCO基聚氨酯预聚体的作用
• 3.3.3 不同比例端—CNO预聚体游离异氰酸酯基百分含量
• 3.3.4 端—NCO基预聚体的红外谱图分析
• 3.3.5 小结
• 3.4 泡沫的制备
• 3.4.1 影响泡沫收缩泡沫分析
• 3.4.2 PF用量对泡沫的影响
• 3.4.3 HCOOH用量对泡沫性能的影响
• 3.4.4 PEG—400用量对泡沫性能影响
• 3.4.5 小结
• 第四章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 研究成果及发表的学术论文
• 作者和导师简介
• 附件