聚异氰脲酸酯—噁唑烷酮改性硬质聚氨酯泡沫

论文摘要

硬质聚氨酯泡沫是一种应用十分广泛的塑料产品，但由于较差的耐高温性能，在高温场合下硬质聚氨酯泡沫的应用受到了限制。为了提高聚氨酯泡沫的机械性能及耐高温性能，本研究首次通过一步法制备了聚异氰脲酸酯-噁唑烷酮改性硬质聚氨酯泡沫，在聚氨酯主链中引入了异氰脲酸酯环、噁唑烷酮环以及大量的苯环结构。结果表明，改性不仅提高了聚氨酯泡沫的玻璃化转变温度，还提升了泡沫材料的耐热分解性能。此外，运用红外光谱对聚异氰脲酸酯-噁唑烷酮改性硬质聚氨酯泡沫的过程进行跟踪，分析得到泡沫形成过程中内部结构的变化与反应机理。具体研究内容如下：1.分别研究了催化剂的种类与用量、原料配比对产物结构的影响。实验表明，2-乙基-4-甲基咪唑利于合成噁唑烷酮结构；2，4，6-三（二甲胺基甲基）苯酚则利于合成异氰脲酸酯环结构；三乙烯二胺在催化氨基甲酸酯合成的同时也是生成噁唑烷酮结构的催化剂。2.跟踪测量聚异氰脲酸酯-噁唑烷酮硬质聚氨酯泡沫各个时间点的红外光谱，定性及定量分析各主要反应基团的变化趋势。结果表明，在合适的催化体系下，反应初期首先生成了氨基甲酸酯与异氰脲酸酯环结构，随后它们分别与环氧树脂反应最终得到了噁唑烷酮结构。3.用模具发泡工艺获得了不同环氧含量的聚异氰脲酸酯-噁唑烷酮改性硬质聚氨酯泡沫。研究发现，随着环氧组分在白料中质量百分比的增加，样品的玻璃化转变温度逐渐升高，耐高温分解性能也更加优良，高温力学性能保持率提高。但泡沫的机械性能呈现出先增大后减小的趋势。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 硬质聚氨酯泡沫（RPUF）
• 1.2.1 基本知识
• 1.2.2 主要原料及其对性能的影响
• 1.2.2.1 异氰酸酯组分
• 1.2.2.2 多元醇组分
• 1.2.2.4 发泡剂
• 1.2.2.5 催化剂
• 1.3 聚氨酯泡沫的耐热性能改善
• 1.3.1 环氧树脂
• 1.3.2 噁唑烷酮（OX）
• 1.3.3 异氰脲酸酯（IS）
• 1.4 红外光谱在硬质聚氨酯泡沫中的应用
• 1.4.1 常用的基团特征峰吸收谱带
• 1.4.2 定量分析
• 1.4.2.1 重叠谱带的分离
• 1.4.2.2 内标峰法
• 1.5 课题的目的与意义
• 第二章 实验部分
• 2.1 原料与仪器
• 2.1.1 原料
• 2.1.2 仪器
• 2.2 配方设计
• 2.2.1 多元醇
• 2.2.2 异氰酸酯
• 2.2.3 环氧树脂
• 2.2.4 催化剂
• 2.2.5 发泡剂
• 2.2.6 匀泡剂
• 2.3 操作步骤
• 2.4 测试方法
• 2.4.1 异氰酸酯
• 2.4.2 多元醇
• 2.4.3 环氧树脂
• 2.4.4 红外测试（FTIR）
• 2.4.5 动态机械分析（DMA）
• 2.4.6 热失重分析（TGA）
• 2.4.7 密度
• 2.4.8 力学性能
• 第三章 结果与讨论
• 3.1 PISOX-PUF 的合成条件
• 3.1.1 催化剂复配体系
• 3.1.1.1 三乙烯二胺
• 3.1.1.2 DMP-30 与 2,4-EMI
• 3.1.1.3 AlCl3-HMPA
• 3.1.2 原料配比
• 3.1.2.1 异氰酸酯为单独变量
• 3.1.2.2 环氧为单独变量
• 3.1.3 固化温度
• 3.1.4 小结
• 3.2 自由发泡的红外分析
• 3.2.1 实验 1 的红外分析
• 3.2.1.1 反应历程的定性分析
• 3.2.1.2 反应历程的半定量分析
• 3.2.2 实验 2 的红外分析
• 3.2.2.1 异氰酸根（2276cm-1）
• 3.2.2.2 环氧基团（913cm-1）
• 1800cm-1）'>3.2.2.3 羰基峰的变化（1600¹800cm-1）
• 3.2.2.4 IS环特征峰的变化（1414cm-1）
• 3.2.3 小结
• 3.3 模具发泡
• 3.3.1 密度的影响
• 3.3.2 发泡剂
• 3.3.3 环氧含量的影响
• 3.2.3.1 红外谱图
• 3.3.3.2 机械强度
• 3.3.3.3 动态机械分析（DMA）
• 3.3.3.4 热失重分析（TGA）
• 3.3.3.5 高温下力学性能保持率
• 3.3.4 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