功能化氧化石墨烯-聚氨酯泡沫材料的制備及性能研究.pdf

1、傳統(tǒng)的聚氨酯泡沫因其具有良好的物理和化學(xué)性能等優(yōu)勢(shì)而被廣泛應(yīng)用于建筑、醫(yī)療、汽車等領(lǐng)域。此外，聚氨酯泡沫具有獨(dú)特的多孔結(jié)構(gòu)，利用其特殊的結(jié)構(gòu)來探究功能化應(yīng)用也在未來的生產(chǎn)生活中具有十分大的潛力。為了拓寬聚氨酯材料的應(yīng)用領(lǐng)域，使聚氨酯泡沫得到更廣泛的應(yīng)用，常需要對(duì)聚氨酯泡沫的綜合性能進(jìn)行優(yōu)化，使其的各項(xiàng)性能達(dá)到一個(gè)更加優(yōu)異的水平，為了實(shí)現(xiàn)這一目的，就主要通過向聚氨酯基體材料中添加各種功能化納米無機(jī)填料來實(shí)現(xiàn)。而石墨烯作為近幾年來的新興材料

2、因其具有良好的強(qiáng)度硬度，較高的導(dǎo)熱性，高模量等突出的特點(diǎn)而受到人們廣泛的關(guān)注。本課題將石墨烯作為無機(jī)填料加入到聚氨酯基體中，利用石墨烯的成核作用及其對(duì)聚氨酯基體的增強(qiáng)作用，調(diào)控聚氨酯泡沫的微觀泡孔結(jié)構(gòu)，進(jìn)而優(yōu)化聚氨酯泡沫材料的力學(xué)性能、導(dǎo)熱性能、及吸聲降噪性能。具體研究內(nèi)容如下:
　　首先，通過多次對(duì)照試驗(yàn)確定了聚氨酯發(fā)泡過程中基本配方的原料配比，并對(duì)各個(gè)配方所制得的聚氨酯泡沫進(jìn)行泡孔形狀及泡沫密度進(jìn)行測(cè)試，得出結(jié)論，水用量的多少

3、會(huì)影響泡沫孔徑的大小，催化劑用量的改變會(huì)影響泡沫密度及發(fā)泡倍率，乳化劑的添加會(huì)影響發(fā)泡反應(yīng)從而影響泡沫壁厚與密度。
　　其次，采用Hummers氧化法將石墨烯酸化氧化為氧化石墨烯，將制得的氧化石墨烯用異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)進(jìn)行改性，提高了氧化石墨烯與聚氨酯基體的相容性，可以實(shí)現(xiàn)氧化石墨烯納米材料在聚氨酯泡沫中的均勻分散。利用傅里葉紅外光譜、拉曼測(cè)試、X射線掃描、掃描電鏡、XPS等方法對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行表征。測(cè)試結(jié)果表明能夠成功的制

4、備氧化石墨烯并且對(duì)其進(jìn)行改性。同時(shí)，通過改變反應(yīng)時(shí)間及IPDI添加量最終確定了最佳的配方及工藝。
　　最后，將改性后的氧化石墨烯超聲分散于異氰酸酯中參與聚氨酯發(fā)泡反應(yīng)，并對(duì)最終的樣品進(jìn)行了力學(xué)、熱學(xué)及聲學(xué)性能方面的測(cè)試。測(cè)試結(jié)果表明，氧化石墨烯與改性氧化石墨烯的加入都會(huì)對(duì)聚氨酯泡沫泡孔結(jié)構(gòu)的均勻性產(chǎn)生影響，但是由于異氰酸酯的改性使得氧化石墨烯的加入對(duì)泡沫基本結(jié)構(gòu)的破壞有所減小，泡孔結(jié)構(gòu)相對(duì)穩(wěn)定;改性氧化石墨烯對(duì)聚氨酯泡沫中軟段的玻

5、璃化轉(zhuǎn)變溫度的影響較大，儲(chǔ)能模量也有了極大的提高;填充了改性氧化石墨烯的聚氨酯泡沫的壓縮強(qiáng)度先增大后減小，在添加量為0.5％時(shí)達(dá)到最大值0.78MPa，而加入氧化石墨烯后泡沫壓縮強(qiáng)度不斷減小;改性氧化石墨烯的加入對(duì)泡沫在3000～4000Hz頻率范圍內(nèi)的吸聲性能也有了一定程度的提高;導(dǎo)熱系數(shù)隨著改性氧化石墨烯加入量的增多也有了小幅增加，但隨著氧化石墨烯的加入量的增多而不斷減小。通過測(cè)試可以觀察出，相比較于氧化石墨烯填充后對(duì)聚氨酯泡沫材料