全水发泡聚氨酯泡沫的制备及纳米改性的研究

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1、武汉理工大学硕士学位论文全水发泡聚氨酯泡沫的制备及纳米改性的研究姓名：陈汉全申请学位级别：硕士专业：材料学指导教师：谢海安20070501武汉理工大学硕士学位论文中文摘要聚氨酯泡沫是聚氨酯合成材料的主要品种之一，硬质聚氨酯泡沫塑料具有相对密度小，比强度高、热导率低及易与其它部件联接和复合成型简便等优点，广泛应用在绝热保温材料和结构部件材料领域。众所周知，传统的聚氨酯泡沫一般是以氯氟烃化合物（ＣＦＣｓ）为发泡剂进行发泡的，ＣＦＣｓ类发泡剂因其其对大气臭氧层具有破坏作用，现逐渐被禁止使用。人们做了大量的工作

2、，力图开发出新型绿色无氟聚醚及其发泡工艺路线。目前，以水为发泡剂的工艺生产路线由于操作简单，对环境无任何污染而倍受人们青睐。’本文对ＣＦＣ一１１发泡替代技术中全水发泡技术路线进行了分析，指出水作为发泡剂存在的优点与不足。着重阐述了全水发泡中几种主要因素，如水的用量以及异氰酸酯指数对泡沫性能的影响。近年来，以纳米Ｓｉ０２为基础的有机一无机纳米复合材料得到了广泛的研究，因为这种材料把聚合物的柔顺性、可延性等与纳米Ｓｉ０２的热稳定性、高强度、高硬度等性能综合起来。它特殊的微观结构使这种材料具有特殊的甚至是新的

3、性能。本文通过纳米粒子的填充，改变聚氨酯硬质泡沫的性能，探索更有利的发泡工艺条件和配方生产聚氨酯硬质泡沫制品。传统的聚氨酯硬质泡沫塑料容易产生形变，强度和韧度都不太高。通过纳米Ｓｉ０２的填充可以提高其力学性能，增大其强度，使聚氨酯硬泡能更广泛的适用于各行各业。在我们的研究中，我们先在以聚醚多元醇为油相的Ｗ／Ｏ型微乳液中合成纳米Ｓｉ０２，然后用这种带有纳米Ｓｉ０２的聚醚多元醇与ＴＤＩ反应，以其中残留的水作为发泡剂，并采用一种新的工艺来制备聚氨酯硬质泡沫（ＰＵＦ）。实验表明，这种新的制备工艺能很好的解决了泡

4、沫的烧芯、塌陷和收缩等问题。我们研究了工艺条件如搅拌时间、ｐＨ值和ＴＥＯＳ用量等对微乳液的配制和纳米Ｓｉ０２的合成的影响，以及ＴＤＩ指数、微乳液中残留的水量、搅拌和催化剂用量等对聚氨酯硬质泡沫制备的影响。合成的聚氨酯硬质泡沫样品的性能通过ＦＴＩＲ、ＤＳＣ和万能试验机进行测试。从ＦＴＩＲ谱图中可以看出，ＰＵＦ样品中除了含有氨基甲酸酯基团外，还含有大量的聚脲和胺类化合物。拉伸试验的结果表明用这种方法制得的ＰＵＦ的拉伸强度得到大幅度的提高，在纳米Ｓｉ０２含量为Ｏ～２％时，拉伸强度随着纳米Ｓｉ０２含量的增大而增

5、大，而且增大的幅度比用共混法制得的ＰＵＦ的要大得多。热分析的结果表明，所制得的纳米Ｓｉ０２含量为２％的ＰｕＦ的分解温度为３６０℃，比不含纳米Ｓｉ０２的ＰＵＦ（３００℃）的要高６０℃。关键词：全水发泡；聚氨酯硬质泡沫；异氰酸酯；聚醚多元醇；纳米Ｓｉ０２武汉理工大学硕士学位论文ｃｏｎｔｅｎｔｏｆｗａｔｅｒｉｎｔｈｅｍｉｃｒｏｅｍｕｌｓｉｏｎ，ｔｈｅｓｔｉｒｒｉｎｇｔｉｍｅａｎｄｔｈｅａｍｏｕｎｔｏｆｃａｔａｌｙｚｅｒｏｎｔｈｅｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｏｆｒｉ西ｄｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅｆｏａｍｓ．Ｔｈｅｐｒｏ

6、ｐｅｒｔｉｅｓｏｆｔｈｅｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄＰＵＦｓａｍｐｌｅｓｗｅｒｅｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄｗｉｔｈａＦＴＩＲＳｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ，ａＤＳＣｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｎｄａｕｎｉｖｅｒｓａｌｔｅｓｔｉｎｇｍａｃｈｉｎｅ．ＦｒｏｍｔｈｅＦＴＩＲｓｐｅｃｔｒｕｍ，ｗｅｆｏｕｎｄｔｈａｔｔｈｅｒｅｅｘｉｓｔａ１０ｔｏｆｐｏｌｙｕｒｅａａｎｄａｎｌｉｎｅｂｅｓｉｄｅｓｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅｉ１１ｔｈｅＰＵＦｓａｍｐｌｅｓ．１１１ｅｒｅｓｕｌｔｓｏｆｔｈｅｈａｖｅｓｔｉｇａｆｆｏｎｏｆｔｈｅｍｅｃｈａｎｉ

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