聚氨酯泡沫塑料/纳米SiO2复合材料的制备与研究

论文摘要

聚氨酯泡沫塑料的合成工艺、配方及其与其他材料的复合工艺对它的分子结构、泡孔形态等都有直接的影响,从而影响其力学性能。本论文研究了聚氨酯软泡（FPUF）和硬泡（RPUF）的制备工艺,获得了优化的最佳配方;同时通过在聚氨酯基体中添加纳米SiO2粒子,达到提高其力学性能和热稳定性的目的。采用硅烷偶联剂KH-570对纳米SiO2进行了表面处理,获得了表面改性的纳米SiO2粒子。研究了在聚氨酯软泡和硬泡的制备过程中各组分的作用机理,并探讨了纳米SiO2粒子的加入对聚氨酯泡沫塑料性能的影响。利用红外光谱表征了KH-570改性纳米SiO2粒子,同时也分析了RPUF/SiO2复合材料的结构;利用SEM研究了RPUF/SiO2复合材料的泡孔形态;利用TGA研究了FPUF和RPUF的热稳定性;同时对FPUF和RPUF的力学性能也进行了研究。研究结果表明,KH-570与纳米SiO2发生了反应生成以Si-O键结合的稳定化学键。SiO2粒子与聚氨酯基体之间通过KH-570形成了稳定的化学键联接。纳米SiO2粒子的加入使FPUF的力学性能经历了先增大后减小的过程,其最佳添加量（质量分数）为1%1.5%;热分解温度也因为SiO2粒子含量的增加而提高。SiO2粒子与RPUF的结合改善了RPUF的泡孔结构,增强了泡孔壁强度,提高了它的压缩强度和尺寸稳定性。TGA结果表明,SiO2提高了复合材料高温部分的热分解温度,增强了热稳定性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 聚氨酯泡沫塑料概述
• 1.2.1 聚氨酯材料的发展历史
• 1.2.2 硬质聚氨酯泡沫塑料
• 1.2.3 软质聚氨酯泡沫塑料
• 1.3 聚合物/纳米无机粒子（纤维、管）复合材料的制备
• 1.3.1 共混法
• 1.3.2 溶胶凝胶法（Sol-Gol）
• 1.3.3 原位聚合法
• 1.4 聚合物/纳米复合材料的性质
• 1.4.1 聚合物/纳米复合材料的高强度、高韧性
• 1.4.2 聚合物/纳米复合材料的阻隔性能
• 1.4.3 聚合物/纳米复合材料的热稳定性
• 1.5 聚氨酯/纳米复合材料的研究进展
• 2 粒子的表面改性研究进展'>1.6 纳米SiO₂粒子的表面改性研究进展
• 2 粒子的结构和特性'>1.6.1 纳米SiO₂粒子的结构和特性
• 2 粒子的表面改性'>1.6.2 纳米SiO₂粒子的表面改性
• 1.7 本论文主要研究内容
• 2粒子表面改性及表征'>第2章 纳米SIO₂粒子表面改性及表征
• 2.1 实验部分
• 2.1.1 原料与试剂
• 2.1.2 实验原理
• 2.1.3 实验步骤
• 2.1.4 透射电镜分析
• 2.1.5 红外光谱分析
• 2.2 结果与讨论
• 2.3 本章小结
• 2复合材料的制备与研究'>第3章 聚氨酯软泡/纳米SIO₂复合材料的制备与研究
• 3.1 主要原料与试剂
• 3.2 基本化学反应及成泡原理
• 3.3 实验过程
• 3.3.1 复合材料的制备
• 3.3.2 测试与表征
• 3.4 结果与讨论
• 3.4.1 发泡剂用量的选择
• 3.4.2 泡沫稳定剂用量的选择
• 3.4.3 催化剂用量的选择
• 2 含量对复合材料力学性能的影响'>3.4.4 纳米SiO₂含量对复合材料力学性能的影响
• 2 含量对复合材料热稳定性的影响'>3.4.5 纳米SiO₂含量对复合材料热稳定性的影响
• 3.5 本章小结
• 2复合材料的制备与研究'>第4章 聚氨酯硬泡/纳米SIO₂复合材料的制备与研究
• 4.1 主要实验原料
• 4.2 基本化学反应及成泡原理
• 4.3 实验过程
• 4.3.1 聚氨酯硬泡及其复合材料的制备
• 4.3.2 测试及表征
• 4.4 结果与讨论
• 4.4.1 配方中的影响因素
• 4.4.2 温度对复合材料制备的影响
• 2 对复合材料结构的影响'>4.4.3 纳米SiO₂对复合材料结构的影响
• 2 对复合材料泡孔形态的影响'>4.4.4 纳米SiO₂对复合材料泡孔形态的影响
• 2 对复合材料压缩强度的影响'>4.4.5 纳米SiO₂对复合材料压缩强度的影响
• 2 对复合材料尺寸稳定性的影响'>4.4.6 纳米SiO₂对复合材料尺寸稳定性的影响
• 2 对复合材料热稳定性的影响'>4.4.7 纳米SiO₂对复合材料热稳定性的影响
• 4.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间主要成果
• 致谢
• 作者简介