复合硬质聚氨酯泡沫塑料

《复合硬质聚氨酯泡沫塑料》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、四川大学硕士学位论文复合硬质聚氨酯泡沫塑料材料加工工程专业聚合物加工方向研究生；石磊指导教师：李惠明教授摘要本文第一部分主要研究了不同粒径的可膨胀石墨(EG)粒子填充高密度硬质聚氨酝泡沫塑料(RPUF)无卤阻燃往能的研究。采用超高速混合破碎机对EG粒子进行混合破碎处理得到不同粒径的EG粒子。通过扫描电子显微镜(sEM)观察了不同钓EG粒子的微观结构，发现EG粒子为不规则的片状结构，并且随混合破碎时间的增加，粒子形状趋近于圆形化，在粒子表面出现较多的破坏和划痕；在EG4(经过4分钟破碎处理的EG粒子)和EGl3(经过13分钟破碎处理的EG粒子)

2、粒子周围存在许多剥落的微小的石墨片。经过破碎处理的EG粒子其粒径远远小于未经处理的，并随混合破碎时间的增加，EG粒子尺寸逐渐下降。采用图像分析系统和电镜照片对不同的EG粒子粒径进行统计分析。未经处理的EG粒子的平均面积为39661．5ttm2，EG4的平均面积为7424．4肛m2，EGl3的平均面积最小，仅为1422．4}．tm2。随破碎时间增加，EG粒子粒径变小导致其膨胀倍率逐渐下降。采用SEM观察了EG膨胀后的微观形态。膨胀石墨为疏松多孔的蠕虫状结构，石墨片层间的距离远远大于石墨片的厚度。并且随破碎时间的增加，膨胀石墨的尺寸也逐渐变小。本

3、文采用了氧指数、水平垂直燃烧和热失重等方法衷征了不同粒径的EG填充的RPUF的阻燃性能和热稳定性。EGO(未经处理的)和EG4可以有效的改善RFUF的阻燃性能，而EGl3几乎对RPUF的燃烧性能没有影响。例如，纯RPUF的氧指数仅为22．5，当EG填充量为20wW,,时，EGo月诤u_F和EG4／R．PUF的氧指数均达到39．5，EGl3，RPlm仅为23．5；当EG含量为10wt％以上时，EG0／RPUF和EG4／RPUF垂直燃烧测试都达到了V-0级，而EGl3脚不自＆采用垂直燃烧分级，只能采用水平燃烧分级。采用SEM通过观察三种不同粒径E

4、G粒子填充的RPUF燃烧后的残余物的微观结构分析EG阻燃RPUF的机理。当EG0／RPUF和E04／RPUF样品燃烧时，EGO和EG4燃烧之后的膨胀石墨可完全占据样品燃烧表面，形成物理包覆复合硬质聚氮砖泡沫塑料层，阻止了燃烧过程中产生的可燃气体，有效的分离了燃烧样品和氧气，从而达到阻燃的目的。而EGl3由于粒子尺寸较小，膨胀倍率较小，膨胀后的粒子只能镶嵌在降解了的聚氨酯基体中，通过膨胀石墨粒子之间的裂缝，氧气继续传播，质量和热量不断转移，最终导致底层的聚合物基体进一步降解，形成燃烧降解循环。另外，本文还采用热失重曲线分析了不同EG粒子填充的R

5、PUF的热稳定性，发现EG粒子的加入对RPUF的热稳定性没有影响。本文第二部分研究了多壁碳纳米管(MWNTs)填充RPUF导电性能。采用独特的分散方式将MWNTs分散在聚氨酯中。制备了导电性能优良的RPUF。通过SEM照片观察了MWNTs／RPUF的微观结构形态。MWNTs可均匀的分散在聚氨酯基体中。对MWNTs／RPUF进行体积电阻率测试，得到了聚氨酯泡沫塑料的体积电阻率对MWNTs含量的阈渗关系曲线。纯RPUF的体积电阻率为lO功Q，era；随着MWNTs的含量逐渐增加，RPUF的体积电阻率逐渐下降。当MWNTs的含量为1．0wt％时，R

6、PUF的体积电阻率超过达到阈渗值107Q·cm，当M'WNT$的填充量为2．5wt％时，MWNTs／RPUF的体积电阻率仅为104Q·em，比纯RPUF的体积电阻率下降了12个数量级。同时对2wt％MWNTs／RPUF复合材料进行体积电阻温度测试，发现导电MWNTs／RPUF并没有PTC效应，表明其体积电阻率具有温度稳定性。当MWNT$／RPUF在高温(1500C)下，体积电阻率不随恒温时间的增加而变化，表明导电MWNTs／RPUF在高温条件下具有时间稳定性。本文同时研究了MWNT$的加入对RPUF力学性能影响。MWNTs／RPUF和纯RPU

7、F具有相同的压缩应力应变行为，均分为三个区域，即，弹性区、屈服区和致密区。不同的是MWNTs／RPUF复合材料，压缩强度、模量和稳定应力比纯RPUF的略有降低。]ViW'NT$的加入使RPUF的压缩强度有轻微降低，而RPUF的压缩模量呈上升趋势。通过细观压缩实验分析了MWNTs／R．PUF和纯RPUF的破坏机理。MWNTs／RPUF的压缩变形过程类似纯RPUF的压缩变形过程。在加载初期，样品表面没有任何皱纹和破坏，样品的变形主要表现为泡体的微小变形；随载荷的增加，在垂直载荷的方向上产生了皱褶；随着载荷进一步增大，皱褶进一步扩展并导致贯穿整个胞

8、体的裂纹，最终导致泡体坍塌。关键词：聚氨酯，泡沫塑料，复合材料，可膨胀石墨，阻燃，氧指数，热失重，导电，体积电阻率，细观压缩，力学性能，碳纳米管Ⅱ四川大学硕士学位论