阻燃酚醛—聚氨酯復(fù)合改性泡沫的制備和性能研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、建筑保溫材料中硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料的保溫性能優(yōu)越,力學(xué)性能優(yōu)良,但因其火災(zāi)安全性能差的特點而被限制了使用,另一種建筑保溫材料—酚醛泡沫的火災(zāi)安全性高,阻燃性好,但材料易脆,不易施工。本文主要針對目前市場上應(yīng)用前景較大的這兩種保溫材料—硬質(zhì)聚氨酯泡沫和酚醛泡沫結(jié)構(gòu)上的優(yōu)點和缺點,即聚氨酯泡沫由于存在大量的柔性鏈而易燃,而酚醛泡沫結(jié)構(gòu)中大量的苯環(huán)導(dǎo)致脆性大,將兩種泡沫進行相互改性。針對酚醛泡沫的脆性,在酚醛的結(jié)構(gòu)上引入鏈段較柔軟的聚氨酯預(yù)聚物

2、作為內(nèi)增韌劑;合成制備線性酚醛多元醇和木質(zhì)素多元醇,通過共聚將芳雜環(huán)結(jié)構(gòu)引入到聚氨酯泡沫的結(jié)構(gòu)中,提高聚氨酯泡沫的耐熱性和阻燃性。制備了多種酚醛-聚氨酯復(fù)合阻燃泡沫,主要改善其泡沫自身的缺點,并對組合泡沫的力學(xué)、熱穩(wěn)定性和燃燒性能進行研究。
   本論文的具體研究內(nèi)容如下:
   1.為解決酚醛泡沫的脆性,合成了一種新型的含磷增韌改性劑聚氨酯預(yù)聚物(DOPU),并對短切玻纖增強的酚醛泡沫進行增韌改性得到一系列以不同比例混

3、合的玻璃纖維和DOPU改性的酚醛泡沫。DOPU和玻纖改善了酚醛泡沫的力學(xué)性能,壓縮強度和彎曲強度得到提高,并發(fā)現(xiàn)力學(xué)性能一定程度上依賴于泡沫的密度。密度為58.2 kg/m3的改性酚醛泡沫的壓縮強度最大,密度為53.4 kg/m3的改性泡沫的彎曲強度最佳。3wt%的DOPU明顯改善了玻纖增強的酚醛泡沫的吸水率。熱失重(TGA)結(jié)果表明,加入3wt%的DOPU和0.5 wt%玻纖不僅提高了酚醛泡沫的熱穩(wěn)定性,而且其殘?zhí)苛吭黾虞^明顯,比未改

4、性的泡沫增加了58.4%。極限氧指數(shù)(LOI)由于聚氨酯預(yù)聚物的加入略有下降,但是仍然優(yōu)于傳統(tǒng)泡沫,達到難燃級別。
   2.通過縮合反應(yīng)制備了DOPO取代的線性酚醛多元醇(DPN),并取代部分聚醚多元醇和添加型阻燃劑可膨脹石墨(EG)共同制備阻燃的聚氨酯泡沫,提高EG阻燃的聚氨酯泡沫的尺寸穩(wěn)定性、力學(xué)性能及耐熱性。EG改性的聚氨酯泡沫的壓縮強度明顯降低,加入DPN改善了PU/EG阻燃泡沫的力學(xué)性能,同時得到泡孔均勻、致密的泡沫

5、。10 wt% DPN明顯改善了PU/EG復(fù)合阻燃泡沫的吸水率。TGA結(jié)果表明,加入20 wt%的DPN和10 wt%EG的聚氨酯泡沫的熱穩(wěn)定性不僅得到了提高,其殘?zhí)苛勘任锤男缘呐菽黾恿?8.4%。LOI和UL-94表明添加適量DPN和EG能使聚氨酯泡沫的氧指數(shù)達到27.0%,并通過UL-94的V-0級別,DPN和EG之間有一定的協(xié)同作用。MCC結(jié)果也說明DPN和EG的加入能明顯改善泡沫的潛在燃燒危險性。
   3.為提高木質(zhì)

6、素的利用率,降低聚氨酯泡沫成本,通過接枝含磷聚合物成功制備功能性木質(zhì)素lignin-POH(簡稱PL)作為阻燃多元醇取代部分聚醚多元醇,與添加型阻燃劑-酚醛包裹APP(PFAPP)制備阻燃聚氨酯泡沫。通過TGA,LOI和錐形量熱對添加改性木質(zhì)素和PFAPP的阻燃泡沫體系的熱穩(wěn)定性和燃燒性能進行研究。改性的木質(zhì)素和PFAPP改性的聚氨酯泡沫的泡孔尺寸大小均勻,泡孔致密。壓縮強度較純泡沫增加。改性的復(fù)合泡沫的儲存模量和阻尼性能由于較高的交聯(lián)

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