端-NCO聚氨酯预聚物/酚醛树脂体系泡沫的制备与性能研究

论文摘要

酚醛泡沫由于具有良好的性能广泛应用于各行各业,但是,酚醛泡沫脆性大、易粉化,极大的限制了其在某些方面的应用。本论文选用聚氨酯预聚物代替传统的无机酸,与可发性酚醛树脂反应制备了新型聚氨酯/酚醛泡沫体,解决了聚氨酯预聚物与酚醛树脂相容性差、反应快的问题。聚氨酯/酚醛泡沫是一种既有很好的热稳定性,同时又具有很好韧性的新型泡沫体材料。论文主要工作如下：采用苯酚、多聚甲醛为原料,合成了一种与聚氨酯相容性好、黏度小、固含量高、与聚氨酯预聚物反应相对温和、发泡倍率高的可发性酚醛树脂。采用两种端异氰酸酯聚醚（MDI/PPG预聚物）制备了聚氨酯/酚醛树脂双组份泡沫体。通过不同-NCO含量的端异氰酸酯聚醚复配调节端异氰酸酯聚醚体系单体和三聚体的相对含量；研究了异氰酸酯基团与可发性酚醛树脂比例、异氰酸酯基团和三聚体相对含量对泡沫体制备及泡沫体性能的影响。结果表明：异氰酸酯基团与酚醛树脂质量比为40/100、三聚体含量低于17.33%时,泡沫体的体积稳定性好,收缩率低。通过改变聚合反应时间控制酚醛树脂结构。研究了可发性酚醛树脂黏度（分子量）对泡沫体成型及性能的影响。结果表明,酚醛树脂黏度大于2.15Pa.s时,泡沫体的体积稳定性好,收缩率低；可发性酚醛树脂分子量增加（树脂黏度从2.15Pa.s增加到5.05Pa.s）时,泡沫体的密度从60.16kg·m-3增加到63.96 kg.m-3,基本保持稳定；其弯曲强度达到0.2MPa,弯曲应变达到15%以上,远高于纯酚醛泡沫（6%）；泡沫体的热稳定性优于聚氨酯泡沫,在150℃烘烤2小时,泡沫体的质量损失为5%-6%,体积变化为-5%左右；通过增加发泡剂的用量,调节泡沫体密度,当泡沫体密度由95 kg·m-3下降到55 kg.m-3时,泡沫仍具有很好的韧性和较好的尺寸稳定性。通过加入不同的阻燃剂及其他助剂制备阻燃性泡沫。结果表明,添加黏度小的液体阻燃剂,可能使泡沫体在成型后发生收缩；若在发泡体系中仅添加可膨胀石墨,制得的泡沫体韧性好,当添加可膨胀石墨30份时,泡沫的氧指数达到了28.2%；当添加DMMP、Sb2O3、Al（OH）3各1份（本文中份数均指质量份数）,可膨胀石墨20份时,得到的泡沫体韧性好,其氧指数达到27.5%；硼酸锌与可膨胀石墨一同使用,可以更加充分发挥可膨胀石墨的阻燃效果,氧指数最高可达到32.1%。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 聚氨酯及聚氨酯泡沫塑料
• 1.2 聚氨酯泡沫塑料的原料
• 1.2.1 多异氰酸酯
• 1.2.2 多元醇
• 1.2.3 催化剂
• 1.2.4 发泡剂
• 1.3 聚氨酯泡沫塑料的阻燃
• 1.3.1 聚氨酯泡沫塑料的阻燃方法
• 1.3.2 阻燃协效剂及阻燃剂之间的协同效应
• 1.4 酚醛树脂及酚醛泡沫塑料
• 1.5 酚醛树脂泡沫塑料的原料
• 1.5.1 甲阶热固性酚醛树脂
• 1.5.2 催化剂/固化剂
• 1.5.3 发泡剂
• 1.5.4 表面活性剂
• 1.5.5 改性剂
• 1.6 酚醛泡沫的特点
• 1.6.1 酚醛泡沫塑料的优点
• 1.6.2 酚醛泡沫塑料的缺点
• 1.7 酚醛树脂及其泡沫塑料的增韧研究
• 1.7.1 物理增韧
• 1.7.2 化学增韧
• 1.8 聚氨酯改性酚醛泡沫塑料
• 1.8.1 聚氨酯改性酚醛泡沫塑料的机理
• 1.8.2 聚氨酯改性酚醛泡沫塑料的研究现状
• 1.8.3 改性酚醛树脂时聚氨酯的用量
• 1.9 课题研究的目的意义和创新点
• 第二章 实验与测试
• 2.1 实验部分
• 2.1.1 实验原材料
• 2.1.2 实验仪器
• 2.2 分析与测试部分
• 2.2.1 可发性酚醛树脂的合成
• 2.2.2 泡沫体的制备
• 2.2.3 ESI-MS光谱分析
• 2.2.4 红外光谱分析
• 2.2.5 泡沫体密度测定
• 2.2.6 泡沫体稳定性测定
• 2.2.7 泡沫体弯曲性能测定
• 2.2.8 端异氰酸酯聚醚预聚物中-NCO基团的含量测定
• 2.2.9 泡沫体制备过程中的起泡时间、不粘时间和充模时间的测定
• 2.2.10 可发性酚醛树脂黏度的测定
• 2.2.11 可发性酚醛树脂固含量的测定
• 2.2.12 泡沫体耐热性能的测定
• 第三章 结果与讨论
• 3.1 新型聚氨酯/酚醛泡沫体的制备
• 3.1.1 端异氰酸酯聚醚预聚物与可发性酚醛树脂比例对泡沫体制备的影响
• 3.1.2 端异氰酸酯聚醚预聚物体系组成及结构对泡沫体制备的影响
• 3.1.3 可发性酚醛树脂对泡沫体制备的影响
• 3.1.4 发泡剂用量对泡沫体制备的影响
• 3.2 新型聚氨酯/酚醛泡沫体性能影响因素的研究
• 3.2.1 可发性酚醛树脂黏度（分子量）对泡沫体性能的影响
• 3.2.2 发泡剂用量（密度）对泡沫体性能的影响
• 3.3 新型聚氨酯/酚醛泡沫体阻燃性能研究
• 2O₃、硼酸锌、Al（OH）₃阻燃体系'>3.3.1 DMMP/TCEP、Sb₂O₃、硼酸锌、Al（OH）₃阻燃体系
• 3.3.2 可膨胀石墨阻燃剂
• 2O₃、Al（OH）₃、可膨胀石墨阻燃体系'>3.3.3 DMMP、Sb₂O₃、Al（OH）₃、可膨胀石墨阻燃体系
• 3.3.4 硼酸锌、可膨胀石墨阻燃体系
• 3.3.5 三乙醇胺对硼酸锌、可膨胀石墨阻燃体系的影响
• 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
• 硕士研究生学位论文答辩委员会决议书