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高性能硬质聚氨酯泡沫塑料的制备及性能研究

作　者: 薛海蛟
导　师: 丁雪佳
学　校: 北京化工大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 聚氨酯硬质泡沫三乙醇胺 PIPA多元醇力学性能流变性能
分类号: TQ328.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

用一步法制得高性能全水发泡硬质聚氨酯泡沫塑料,采用扫描电子显微镜法(SEM)和热失重分析法(TG)等方法对不同发泡配方的泡沫塑料进行表征,研究了三乙醇胺用量对泡沫塑料发泡时间、泡孔结构、表观密度、导热系数、力学强度和热稳定性等性能的影响规律。三乙醇胺是体系反应的催化剂,由于其特殊的分子结构兼具有交联剂的作用。随着其加入量增大,发泡体系的发泡时间变短,泡沫塑料表观密度、导热系数和力学强度先下降后上升,泡孔直径和断裂伸长率则相反,拐点出现在加入量为7份左右。用实验室方法合成了聚氨酯改性聚醚多元醇(PIPA多元醇),用傅立叶变换红外光谱法(FTIR)、凝胶渗透色谱法(GPC)等方法测定其红外光谱图、分子量及分子量分布、黏度等性质,研究不同配方对其性质的影响,得到了使用性能较好的合成产物。将实验室合成的聚氨酯改性聚醚多元醇作为主要原料之一来制备全水发泡硬质聚氨酯泡沫塑料,通过扫描电子显微镜法(SEM)、溶胀实验、力学性能测试和动态流变性能测试等方法研究了发泡配方中的发泡剂、泡沫稳定剂、扩链剂与交联剂、低羟值多元醇、异氰酸酯指数等因素对发泡体系的发泡时间、泡沫塑料的泡孔结构、导热性能、交联度、力学性能、动态流变性能等性质的影响规律,得到了综合性能较好的发泡配方,认为加入1.5份水,1.0份有机硅泡沫稳定剂,1.0份1,4-丁二醇,1.0份三羟甲基丙烷,15份低羟值多元醇,异氰酸酯指数为1.15的样品综合性能最好,兼具良好的强度和韧性。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-14
第一章绪论  14-38
  1.1 聚氨酯简介  14-16
  1.2 泡沫塑料概述  16-19
    1.2.1 泡沫塑料的定义  16
    1.2.2 泡沫塑料的分类  16-17
    1.2.3 泡沫塑料的特性  17
    1.2.4 泡沫塑料的应用  17-18
    1.2.5 泡沫塑料的进展  18-19
  1.3 硬质聚氨酯泡沫塑料  19-20
  1.4 生产硬质聚氨酯泡沫塑料的主体成分  20-23
    1.4.1 异氰酸酯  20-21
    1.4.2 多元醇  21-23
  1.5 生产硬质聚氨酯泡沫塑料的各种助剂  23-25
    1.5.1 发泡剂  23-24
      1.5.1.1 化学发泡剂  23
      1.5.1.2 物理发泡剂  23-24
    1.5.2 泡沫稳定剂  24-25
    1.5.3 扩链剂  25
  1.6 硬质聚氨酯泡沫塑料的性能  25-28
    1.6.1 力学性能  25-27
      1.6.1.1 纤维增强  25-26
      1.6.1.2 微粒增强  26
      1.6.1.3 互穿网络共聚物增强  26
      1.6.1.4 其它力学性能  26-27
    1.6.2 阻燃性能  27-28
    1.6.3 老化性能  28
    1.6.4 表征方法  28
  1.7 硬质聚氨酯泡沫塑料在工程上的应用  28-29
  1.8 聚氨酯泡沫塑料的发泡过程及发泡体系  29-36
    1.8.1 聚氨酯发泡过程中的基本化学反应  29-31
    1.8.2 聚氨酯泡沫塑料中气泡的形成过程  31-34
      1.8.2.1 气泡核的形成  31-32
      1.8.2.2 气泡的增长  32
      1.8.2.3 气泡的稳定  32-33
      1.8.2.4 热固性泡沫塑料的固化定型过程  33-34
    1.8.3 聚氨酯泡沫塑料的基本发泡体系  34-36
  1.9 本课题的研究内容及目的  36-38
    1.9.1 本课题的研究内容  36
    1.9.2 本课题的研究目的  36-38
第二章实验部分  38-44
  2.1 仪器设备及原材料  38-39
    2.1.1 仪器设备  38
    2.1.2 原材料  38-39
  2.2 聚氨酯改性聚醚多元醇的制备  39
  2.3 硬质聚氨酯泡沫塑料的制备  39-41
  2.4 表观密度测试  41
  2.5 扫描电镜(SEM)分析  41-42
  2.6 导热性能测试  42
  2.7 力学性能测试  42
  2.8 热失重(TG)分析  42
  2.9 傅立叶变换红外光谱(FTIR)分析  42
  2.10 凝胶渗透色谱(GPC)分析  42-43
  2.11 黏度测试  43
  2.12 动态流变性能测试  43
  2.13 溶胀实验  43-44
第三章结果与讨论  44-68
  3.1 三乙醇胺对硬质聚氨酯泡沫塑料性能的影响  44-52
    3.1.1 三乙醇胺的催化机理  44-45
    3.1.2 三乙醇胺对体系发泡时间的影响  45
    3.1.3 三乙醇胺对泡沫塑料表观密度的影响  45-47
    3.1.4 三乙醇胺对泡沫塑料导热性能的影响  47-48
    3.1.5 三乙醇胺对泡沫塑料力学性能的影响  48-50
    3.1.6 三乙醇胺对泡沫塑料热稳定性的影响  50-52
  3.2 PIPA多元醇的表征  52-55
    3.2.1 合成PIPA多元醇的反应  52-53
    3.2.2 PIPA多元醇的红外光谱分析  53-54
    3.2.3 PIPA多元醇的分子量及分子量分布  54
    3.2.4 PIPA多元醇的黏度  54-55
  3.3 PIPA多元醇制备硬质聚氨酯泡沫塑料  55-66
    3.3.1 发泡剂的影响  56-57
    3.3.2 泡沫稳定剂的影响  57-59
      3.3.2.1 泡沫稳定剂对发泡时间的影响  57-58
      3.3.2.2 泡沫稳定剂对泡孔直径的影响  58
      3.3.2.3 泡沫稳定剂对力学强度的影响  58-59
    3.3.3 扩链剂和交联剂的影响  59-62
    3.3.4 低羟值多元醇的影响  62-64
    3.3.5 异氰酸酯指数的影响  64-66
  3.4 软质聚氨酯泡沫塑料的性能  66-67
  3.5 有待进一步研究的工作  67-68
第四章结论  68-70
参考文献  70-78
致谢  78-80
研究成果及发表的学术论文  80-82
作者和导师简介  82-84
北京化工大学硕士研究生学位论文答辩委员会决议书  84-85

高性能硬质聚氨酯泡沫塑料的制备及性能研究

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