高分子本科毕业论文-全水发泡在阻燃聚氨酯硬泡中的应用研究（附答辩记录） .doc

《高分子本科毕业论文-全水发泡在阻燃聚氨酯硬泡中的应用研究（附答辩记录） .doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高分子本科毕业论文-全水发泡在阻燃聚氨酯硬泡中的应用研究（附答辩记录） .doc（42页珍藏版）》请在三一文库上搜索。

1、中图分类号：中图分类号： 单位代号：单位代号：13993 密密 级：级： 学学 号：号：0608063053 本本 科科 毕毕 业业 论论 文文 题题 目目 全水发泡在阻燃聚氨酯硬泡中的应用研究 作作 者者： ： 斯斯 学科专业学科专业： ： 高分子材料与工程高分子材料与工程 指导教师指导教师： ： 完成日期完成日期： ： 2010.05.152010.05.15 南通大学 本论文经答辩委员会全体委员审查,确 认符合南通大学本科毕业论文质量要求。 答辩委员会主任签名： 委员签名： 指导教师： 谭 恺 答辩日期：2010 年 5 月 27 日 原原 创创 性性 声声 明明 本人声明：所呈交的论文

2、是本人在导师指导下进行的研究成果。 除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已发 表或撰写过的研究成果。参与同一工作的其他同志对本研究所做的 任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 签 名： 日 期： 本论文使用授权说明本论文使用授权说明 本人完全了解南通大学有关保留、使用学位论文的规定，即： 学校有权保留论文及送交论文复印件，允许论文被查阅和借阅；学 校可以公布论文的全部或部分内容。 （保密的论文在解密后应遵守此规定保密的论文在解密后应遵守此规定） 学生签名： 指导教师签名： 日期： 南通大学毕业论文立题卡 课题名 称 全水发泡在阻燃聚氨酯硬泡中的应用研究 出题 人

3、谭恺 课题表 述（简 述课题 的背景、 目的、 意义、 主要内 容、完 成课题 的条件、 成果形 式等） 质聚氨酯泡沫塑料是目前所有绝热材料中的佼佼者，广泛应用于建筑、 交通运输、冰箱、冰柜、石油化工管道、航空军用等诸方面作绝热材料和 结构材料。随着世界能源的日益短缺，对如何合理利用资源，降低能耗， 世界各国都做了大量的工作。硬质聚氨酯泡沫塑料作为一种新型优质隔热 保温材料，在包装及建筑上得到了越来越广泛的应用。 本课题研究了全水发泡聚氨酯硬泡的阻燃性能。主要是是通过调整聚 醚多元醇和聚酯多元醇的比例、异氰酸酯指数、不同催化剂的配比、发泡 时水发泡剂的用量等方面来考察聚酯多元醇用量对全水发泡

4、PURF 性能的影 响。 本课题希望通过改变原料配方备各项性能能满足人们所需要的聚氨酯 泡沫的要求。 课题来源科研课题类别毕业论文 该课题 对学生 的要求 高分子材料专业本科生，掌握一定的化学以及高分子专业的基础理论 知识，具备一定的动手能力。 教研室 意见 符合要求，予以立题 教研室主任签名： _ _年_月_日 学院意 见 同意立题（ ） 不同意立题（ ） 教学院长签名：_ _年_月_日 注：1、此表一式三份，学院、教研室、学生档案各一份。 2、课题来源是指：1.科研，2.社会生产实际，3. 其他。 3、课题类别是指：1.毕业论文，2.毕业设计。 4、教研室意见：在组织专业指导委员会审核后，

5、就该课题的工作量大小，难易程度及是否符合专业 培养目标和要求等内容提出具体的意见和建议。 5、学院可根据专业特点，可对该表格进行适当的修改。 南南 通通 大大 学学 毕毕 业业 论论 文文 任任 务务 书书 题目全水发泡在阻燃聚氨酯硬泡中的应用研究 学 生 姓 名 斯 凌 超 学 院 化学化工学院 专 业 高分子材料与工程 班 级 高 064 学 号 0608063053 起 讫 日 期 2009.112010.05 指导教师 谭 恺 职称 工程师 发任务书日期 2009 年 11 月 26 日 课题的内容和要求 （研究内容、研究目标和解决的关键问题） 本课题是将全水发泡聚氨酯的阻燃性能的研究

6、从在以下方面进行研究： （1）多元醇的用量对泡沫性能的影响。 （2）异氰酸酯指数的确定。 （3）水用量对泡沫的影响。 （4）TCPP 用量对阻燃性能的影响。 预计解决的难题： 聚醚多元醇和聚酯多元醇的比例对全水发泡 PURF 性能的影响。 异氰酸酯指数(R 值)对制备聚氨酯泡沫性能是十分重要的参数,直接影响到泡沫 的密度、力学性能、粘接强度、尺寸稳定性等。 TCPP 用量对助燃性能的影响。 （纯的聚氨酯硬泡的氧指数一般为 1718,使泡沫 材料的阻燃性达不到阻燃标准。TCPP 是一种含氯、磷阻燃元素的小分子添加型 阻燃剂,广泛用于阻燃泡沫材料的制备。 ） 课题的研究方法和技术路线 本工作采用将

7、多元醇、泡沫稳定剂、催化剂、水、阻燃剂等混合均匀 ,作为 A 组分;以多异氰酸酯作为 B 组分。发泡时 ,调节 A 料、B 料及模具的温度 2530,按配方称取 A、B 料 ,混合后搅拌 20 s,立即倒入模具使其自由发泡 ,同时依次测定上升时间、凝胶时间、表干时间。泡沫在 50熟化 36 h 后 , 测定相关性能。 基 础 条 件 江苏绿源新材料有限公司 1超声清洗机 型号:KQ-250B，昆山市超声仪器有限公司。 用于弱超声分散实验。 2旋转粘度计 型号：NDJ-1，上海天平厂 3电子万能材料试验机，等。 型号:AG-101TA，日本岛津。 RPUF 的压缩性能测试。压缩强度参照 GB/T

8、 8813-88，压缩速度为 2mm/min， 压缩模量取应力-应变曲线在直线段的斜率。 参考文献 【l】孔新平. 聚氨酯硬质泡沫塑料阻燃性的研究及应用. 化工新型材料. 1999, 28(1) : 3437 【2】Levchik SV, Weil E D. Review: Thermal decomposition, combus2tion and fire2retardancy ofpolyurethanes2a review of the recent literature. Polymer International, 2004, 53:15851610 【3】李小斌 曹宏斌, 张懿.

9、 全水发泡硬质聚氨酯泡沫塑料技术研究进展，中国塑料， 2004，18 (7)：3234 【4】刘新民,许春霞,张琼,等. 复合保温板用聚氨酯硬泡的阻燃性能研究. 聚氨酯工业, 2004,19 (2) :1720 【5】韦维，包忠水，刘博.聚氨酯阻燃软质泡沫体阻燃和发泡性能的研究J.合成树脂基塑 料，1994,11(2):24 【6】张静，袁国渊，刘鸿慈.高阻燃性聚氨酯软泡的研究J.河南化工，2001，(10):9. 【7】杨春柏，硬质聚氨酯泡沫塑料研究进展，中国塑料，2009， （2） 【8】杨宗焜，聚氨酯硬泡阻燃的应用研究，建筑节能，2007， （2） 【9】孔新平，任永秀. 聚氨酯硬质泡沫

10、塑料阻燃性的研究及应用 【10】彭 智 ,郑 震 ,王新灵. 全水发泡阻燃聚氨酯硬质泡沫塑料的制备与性能，聚氨酯工 业 2009（1）1418 【11】刘正勤，高性能硬质聚氨酯泡沫塑料的制备及其阻燃性能的研究 【12】TAKAHARA A , TASHITA J C. Polymer , 1985 , 26：978 【13】FLICKINGER GL ,DAIRANIEH I S.J. Non-Newtonian Fluid Mechanics, 1999 , 7: 283- 305 【14】Michelle H C,Brendan O T,Dacia J, etal. Cellmorphol

11、ogy and mechanical properties of rigid polyurethane foamJ.Journal of Cellular Plastics,2005,41:267285 本课题必须完成的任务： 聚氨酯的全水发泡和和对其阻燃性的研究。 成果形式 毕业论文 进度计划 起讫日期工作内容备 注 12 月 9 日1 月 15 日查阅资料,开题 1 月 26 日2 月 5 日查阅资料，准备实验 3 月 5 日4 月 3 日实验所需硬泡的制备 4 月 5 日4 月 15 日各种性能的测试 4 月 16 日5 月 15 日各种数据的处理 5 月 25 日5 月 28 日论文答

12、辩 指导老师意见 该生在做论文期间认真努力态度良好，积极的按老师要求拟初稿并及时修改。 指导教师签字_ _年_月_日 教研室审核 意 见 符合要求 教研室主任签字_ _年_月_日 院长签字 符合要求 _年_月_日 南通大学本科生毕业论文开题报告 学生姓名斯凌超学 号 0608063053 专业 高分子材 料与工程 课题名称全水发泡在阻燃聚氨酯硬泡中的应用研究 国内文献 10 篇 开题日期 2009-12-15阅读文献 情 况国外文献 5 篇 开题地点南通大学 一 文献综述与调研报告：（阐述课题研究的现状及发展趋势，本课题研究的意义和 价值、参考文献） 1.聚氨酯（英文名：polyurethan

13、e） 聚氨酯（PU）是聚氨基甲酸酯的简称,凡是在高分子主链含有许多重复的氨 基甲酸酯基团的高分子化合物通称为聚氨酯.它具有优良的物理力学性能,声学性能, 电学性能和耐化学性能,尤其是硬质聚氨酯泡沫塑料的热导率特别低,是一种优良的 绝热保温材料。泡沫塑料是聚氨酯合成材料的主要品种之一，它的主要特征是具有 多孔性，因而具有相对密度小，比强度高的特点。 聚氨酯泡沫塑料是一种新型的高分子材料。 。聚氨酯泡沫都是由多元醇和二异氰 酸酯或多异氰酸酯在催化剂和其它助剂的作用下形成的。另外还有发泡剂、表面活 性剂、阻燃剂等助剂。此外生产设备、工艺控制对泡沫体的性能也有重要影响。聚 氨酯泡沫塑料在合成过程中伴有

14、复杂的化学变化，影响泡沫结构性能的变化因素非 常多。其中不仅涉及异氰酸酯，多元醇与水之间的化学反应，而且也涉及到起泡的 胶体化学。泡沫体系的化学反应包括有扩链，起泡与交联等过程。这些反应与参加 反应的物质结构、官能度、分子量等均有关系。通常聚氨酯泡沫塑料是通过在液态 聚合物中引入气相，然后经加热或化学方法固化来得到。发泡过程分成 3 个阶段:首 先是液态聚合物内小泡的成核;然后是气泡长大到预定的体积;最后是保持泡体结构 的稳定性。最初成核的气泡是球形泡，它随着发泡剂所产生的气体的扩散面快速长 大。一般，聚氨酯泡沫塑料合成的总反应可用下面的通式表示: 2 异氰酸酯： 异氰酸酯是制备聚氨酯所用的基

15、础原料,主要包括 TDI、MDI、PAPI 等 3 种,但 基于异构比、聚合度以及各种改性产品的出现,在使用中也会有较大幅度的选择余地。 TDI 的异构比影响聚氨酯泡沫的微相分离,随着 TDI 异构比的变化,聚脲相的聚集度 发生变化。异氰酸指数的变化也会导致泡沫体微相区和玻璃化转变温度的改变。根 据异氰酸酯的三聚化反应原理发展出的异氰脲酸酯类型的泡沫已经形成一类新的品 种,广泛应用于制备耐高温、阻燃隔热新材料。扩大聚异氰脲酸酯硬泡的应用范围, 提高其耐温性是很必要的。 3 发泡剂: 发泡剂是聚氨酯泡沫塑料中最重要的一种助剂,发泡剂的种类、数量对聚氨酯泡 沫的物理机械性能、泡沫密度、耐温性等有直

16、接影响。制备聚氨酯泡沫所使用的发 泡剂基本上分为两种类型:一种是利用水与异氰酸酯反应放出 CO2 作为起泡剂,即化 学发泡剂;另一种是选用低沸点化合物,利用泡沫体系的反应热使之汽化发泡,即物理 发泡剂。 4 聚氨酯硬质泡沫 (PUR)塑料: 聚氨酯硬质泡沫(PUR)塑料是一种性能优越的高分子合成材料 ,它既可作为 绝热保温材料 ,又可作为结构承重材料,广泛应用于建筑、交通运输、冰箱、冰柜、 石油化工管道、航空军用等领域1 。但是目前在生产 PUR 时 ,多数发泡剂采用的是 氯氟烃类 ,由此导致对环境臭氧层的破坏已引起世界各国的高度重视;同时 PUR 的应 用场所大多有阻燃的要求 ,尽管添加含卤

17、磷酸酯阻燃剂能赋予其满意的阻燃特性 , 但有些阻燃剂会向材料表面迁移导致阻燃性能持久性差 ,并且阻燃材料在燃烧时释 放大量有毒、具有腐蚀性的卤化氢气体造成环境污染。因此 ,臭氧消耗潜值(ODP 值) 为零的发泡技术和非卤阻燃技术将成为阻燃性 PUR 塑料的研究方向。 5 全水发泡技术 : 全水发泡技术是 PU 发泡过程中 ODP 值为零的工艺技术之一 ,它利用水和异氰酸 酯反应生成的 CO2作发泡剂 ,以替代氯氟烃类发泡剂。目前关于 PUR 全水发泡技术的 研究和以 HCFC-141b 为代表的发泡剂制备的无卤阻燃 PUF 的研究分别有文献报道。 本实验研究了三聚氰胺 MEL 、改性 MEL、

18、多聚磷酸铵 APP 及其复配物对全水发泡 PUR 性能的影响 ,提出了利用全水发泡体系制备非卤阻燃 PURD。 6 硬泡全水发泡技术： 全水发泡的原理是谁与多异氰酸酯反应生成CO 2 ，CO 2留在泡沫中作为泡沫塑料 的发泡剂。该体系ODP值为零，无毒、环保、工艺简单、对设备无特殊要求、成本低， 是CFC-11替代的一条重要路线。全水发泡的PU硬泡可用于非绝热用途，如高密度泡 沫塑料、泡沫材料、填充材料等，以及少数绝热要求不高的绝热材料如喷涂绝热硬 泡、金属饰面夹芯板长；用于与管道保温、建筑材料；汽车内饰材料、水加热保温 材料等。在常规发泡体洗中，物理发泡剂具有溶剂稀释效应；能大幅降低泡沫物料

19、 的粘度，有利于各组分的混合，可采用高粘度聚醚多元醇。而全水发泡体系没有物 理发泡剂加入，须采用较低粘度且能与水、助剂良好混容的聚醚多元醇。在制作低 密度硬泡时，由于用手量较大，照成泡沫脆，强度、尺寸稳定性、绝热性能差，且 消耗较多的多异氰酸酯。泡沫塑料的导热系数高时全水发泡技术的主要缺点。25 时CO2的导热率高达16.3mW/m. k，较CFC-11及其它替代物高。CO2气体分子小，易穿 过聚氨酯硬泡的泡孔而溢出，造成泡孔内压降低，空气慢慢渗入泡孔。而空气的热 导率是27W/m. k。因此，全水发泡聚氨脂硬泡的绝热性能不佳，不能用于对绝热性 能要求高的场合。如欲得到相同的隔热效果，CO2发

20、泡体系的泡沫体厚度须提高30%以 上。另外，CO2从泡沫孔向外扩散的速度比空气进入的速度快1.0倍为防止发泡收缩， 聚氨脂的密度也必须提高，成本也因此大幅提高。但经配方改良，可使硬泡密度适 当降低。全水技术今年来得到长足发展，Bayer公司的一种全水发泡冷冻集装箱用硬 泡体系密度为65kg/m3,压缩强度为350kPa、粘接强度为0.65MPa，泡沫导热系数为25 mW/m. k；Dow等。国内已经有多个单位开发该技术。许多汽车内饰材料、保温管材、 高密度泡沫制品及建筑材料生产技术也采用全水技术。 二 课题的研究方法、技术路线 实验部分 11 试剂 聚醚 455 羟值(430mgkoh/g f

21、=4.705) 聚醚 2605 羟值(400 mgkoh/g f=4.761) 聚酯多元醇 3360 羟值(270 mgkoh/g f=2) 硅油 AK8805 粘度 850PaS T-9 三乙醇胺 TCPP 粗制 MDI 12 仪器 （1）模具 300 mm 120 mm 60 mm,自制； （2）万能试验机； （3）扫描电镜 SEM , JSM235C 型； （4）氧指数仪； （5）导热系数测定仪 。 1. 4 测试方法 （1）多元醇的用量对泡沫性能的影响： 通过调整聚醚多元醇和聚酯多元醇的比例, 考察聚酯多元醇用量对全水发泡 PURF 性能的影响。 （2）异氰酸酯指数的确定： 异氰酸酯指

22、数(R 值)对制备聚氨酯泡沫性能是十分重要的参数,直接影响到泡沫 的密度、力学性能、粘接强度、尺寸稳定性等。 （3）不同催化剂配比对全水阻燃 PURF 工艺参数的影响： 测试在不同催化剂配比时产物的上升时间、不粘时间和凝胶时间的变化。 （4）水发泡剂用量对 PURF 性能的影响。 （5）聚氨酯硬泡的阻燃性能： 纯的聚氨酯硬泡的氧指数一般为 1718,使泡沫材料的阻燃性达不到阻燃标准。 TCPP 是一种含氯、磷阻燃元素的小分子添加型阻燃剂,广泛用于阻燃泡沫材料的制备。 通过用不同分量的 TCPP 研究全水发泡 PURD 的阻燃作用。 四 研究工作条件和基础： 1 高分子教研室提供电脑供文献查阅。

23、 2 江苏绿源新材料有限公司实验室提供仪器和药品试剂。 参考文献参考文献 【l】孔新平. 聚氨酯硬质泡沫塑料阻燃性的研究及应用. 化工新型材料. 1999, 28(1) : 3437 【2】Levchik SV, Weil E D. Review: Thermal decomposition, combus2tion and fire2retardancy ofpolyurethanes2a review of the recent literature. Polymer International, 2004, 53:15851610 【3】李小斌 曹宏斌, 张懿. 全水发泡硬质聚氨酯泡沫塑

24、料技术研究进展，中国塑料，2004，18 (7)：3234 【4】刘新民,许春霞,张琼,等. 复合保温板用聚氨酯硬泡的阻燃性能研究. 聚氨酯工业,2004,19 (2) :1720 【5】韦维，包忠水，刘博.聚氨酯阻燃软质泡沫体阻燃和发泡性能的研究J.合成树脂基塑料， 1994,11(2):24 【6】张静，袁国渊，刘鸿慈.高阻燃性聚氨酯软泡的研究J.河南化工，2001，(10):9. 【7】杨春柏，硬质聚氨酯泡沫塑料研究进展，中国塑料，2009， （2） 【8】杨宗焜，聚氨酯硬泡阻燃的应用研究，建筑节能，2007， （2） 【9】孔新平，任永秀. 聚氨酯硬质泡沫塑料阻燃性的研究及应用 【10

25、】彭 智 ,郑 震 ,王新灵. 全水发泡阻燃聚氨酯硬质泡沫塑料的制备与性能，聚氨酯工业 2009（1）1418 【11】刘正勤，高性能硬质聚氨酯泡沫塑料的制备及其阻燃性能的研究 【12】TAKAHARA A , TASHITA J C. Polymer , 1985 , 26：978 【13】FLICKINGER GL ,DAIRANIEH I S.J. Non-Newtonian Fluid Mechanics, 1999 , 7: 283-305 【14】Michelle H C,Brendan O T,Dacia J, etal. Cellmorphology and mechanica

26、l properties of rigid polyurethane foamJ.Journal of Cellular Plastics,2005,41:267285 五、进度计划 起讫日期工作内容 09.11.2809.12.1 3 查阅资料,开题 09.12.1410.2.05查阅资料，准备实验 10.3.0510.4.03实验所需的板材的制备 10.4.0510.4.15各种性能的测试 10.4.1610.5.15撰写论文 10.5.1610.5.25论文修改 10.5.2610.5.27论文答辩 文献调研 完成日期 09.12.15 论文实验完成日期 10.05.10 论文阶段完成日

27、期 撰写论文 完成日期 10.05.20 评议答辩完成日期 10.05.28 指 导 教 师 评 语 经认真批阅，符合要求 导师签名： 年 月 日 教 研 室 意 见 符合要求 教研室主任签名： 年 月 日 学 院 意 见 通过开题（ ） 开题不通过（ ） 教学院长签名： 年 月 日 注：1、学院可根据专业特点，可对该表格进行适当的修改。 南通大学化学化工学院 2010 年 5 月 题目：全水发泡在阻燃聚氨酯硬泡中的应用研究 姓 名： 斯斯 凌凌 超超 指导教师： 谭谭 恺恺 专 业：高分子材料与工程高分子材料与工程 南南 通通 大大 学学 毕毕 业业 论论 文文 南通大学毕业论文 I 摘要

28、采用多元醇、异氰酸酯、催化剂、发泡剂和阻燃剂等为原料制备了全水发泡阻燃聚 氨酯硬质泡沫（PURF） ，讨论了聚醚多元醇种类、催化剂、发泡剂、异氰酸酯指数以及阻 燃剂对聚氨酯硬质泡沫性能的影响。结果表明 ，聚酯多元醇能够改善泡孔结构 ，但降 低压缩强度和尺寸稳定性；不同催化剂复配 ，可以控制发泡工艺;水发泡剂与泡沫的密 度、泡孔结构、力学性能有关；异氰酸酯指数在 1.11.2 时 ，泡沫的压缩强度、尺寸 稳定性等较好;三(2-氯异丙基) 磷酸酯(TCPP)可赋予聚氨酯硬质泡沫一定的阻燃性，但 对泡体结构、压缩强度和尺寸稳定性有影响。 关键词关键词：聚氨酯硬质泡沫，全水发泡，阻燃性能 南通大学毕业

29、论文 II ABSTRACT The water-blown rigid polyurethane flame-retardant foam(PURF) was prepared by polyol, isocyanate , catalyst ,blowing agents and flame retardants as raw materials,in this pape. The types of polyrther polyols, catalysts, blowing agents,isocyanate index and fire retardant on the PURF per

30、formance were investgated. The results show that the polyester polyol can improve the cell structure, but reduce the compression strength and dimensional stability; different catalyst compound, can control the foaming process; water foaming agent and foam density, cell structure, the mechanical prop

31、erties; isocyanate index of 1.1 to 1.2, the foam compression strength, good dimensional stability, etc.; Tris-(2-chloroisopropyl)phosphate phosphate (TCPP) flame retardant may be given to PURF certain, but on the bubble structure, compressive strength dimensional stability, and impact. Keywords：Rigi

32、d Polyurethane Foam,Water-blown, Flame retardant 南通大学毕业论文 III 目目 录录 摘要摘要 .I ABSTRACTII 第一章第一章 前言前言.1 1.1 聚氨酯概况.1 1.1.1 聚氨酯简介及其应用1 1.2 聚氨酯的发展现状及趋势.2 1.3 硬质聚氨酯泡沫塑料3 1.3.1 硬质聚氨酯泡沫塑料的性能特点3 1.3.2 聚氨酯泡沫塑料的制备3 1.3.3 聚氨酯硬泡的应用4 1.4 硬泡全水发泡技术4 1.5 全水发泡在阻燃聚氨酯硬泡的研究5 第二章第二章 实验部分实验部分.6 2.1 实验仪器及药品.6 2.2 基本化学反应及泡沫形

33、成原理.7 2.3 硬泡合成过程及样品的制备7 2.4 抗压强度8 2.5 表观密度（GB/T 6343-1995）8 2.6 吸水率的测定9 第三章第三章 结果与讨论结果与讨论.10 南通大学毕业论文 IV 3.1 配方影响因素.10 3.1.1 多元醇的选择及用量对泡沫性能的影响10 3.1.2 异氰酸酯指数的确定12 3.1.3 水的量对聚氨酯泡沫性能的影响13 3.1.4 聚氨酯硬泡的阻燃性能15 结结 论论.16 参考文献参考文献.17 致致谢谢.18 南通大学毕业论文 1 第一章第一章 前言前言 1.11.1 聚氨酯概况聚氨酯概况 1.1.11.1.1 聚氨酯简介及其应用聚氨酯简介

34、及其应用 聚氨酯是聚氨基甲酸酯的简称。凡是在高分子主链上含有许多重复的(-NHCOO-)氨基 甲酸酯基团的高分子化合物通称为聚氨酯。一般聚氨酯系由二元或多元有机异氰酸酯与 多元醇化合物（聚醚多元醇或聚酯多元醇）相互作用而得。根据所用原料官能度数目的 不同，可以制成线形结构或体形结构的高分子聚合物。由于聚合物的结构不同，性能也 不一样。利用这样的性质，聚氨酯类聚合物可以分别制成塑料、橡胶、纤维、涂料、胶 粘剂等1。近二十年来，聚氨酯在这几个方面的应用都发展很快，特别是聚氨酯泡沫塑 料、聚氨酯橡胶、聚氨酯涂料发展更加迅速。 聚氨酯泡沫塑料具有优良的物理机械性能、电学性能和耐化学性能，尤其是硬质聚

35、氨酯泡沫塑料的热导率特别低，是一种优质的绝热保温保冷材料。聚氨酯泡沫塑料的密 度大小及软硬程度均可以随着原料及配方的不同而改变，加上成型施工方面，使其它塑 料品种无法与其相比。 聚氨酯泡沫塑料又分为软质聚氨酯泡沫塑料和硬质聚氨酯泡沫塑料。软质聚氨酯泡 沫塑料，简称聚氨酯软泡，是一种具有一定弹性的柔软性聚氨酯泡沫塑料，它是聚氨酯 制品中用量最大的一种聚氨酯产品。 长期以来，聚氨酯软泡沫塑料的应用主要作为衬垫及绝热保温材料。现在的趋向是 不断扩大应用领域，在农业上用于作物栽培，代替土壤，使农业生产工厂化，改造土壤， 疏松土质，吸着肥料，提高肥料的利用率；在运输业上作为车辆的安全防震缓冲材料； 在三

36、废回收治理中，作为油类、农药的吸附材料，保护环境；在医药上作为包扎材料， 代替石膏；以及一些国防尖端、航空宇宙飞行中的特殊材料。此外，可用作包装材料、 过滤材料以及抗菌除臭泡沫等。为了建筑物的节能，建筑部已颁布节能措施，要求采用 新型保温绝热材料，聚氨酯泡沫塑料夹层材料是推广应用的主要品种之一，因而将会进 一步扩大聚氨酯泡沫材料的发展。 聚氨酯软泡多为开孔结构，具有密度低、弹性回复好、吸音、透气、保温等性能， 主要用作家具垫材、床垫、交通工具座椅坐垫等垫材，工业和民用上也把软泡用作过滤 材料、隔音材料、防震材料、装饰材料、包装材料及隔热材料等。 南通大学毕业论文 2 按软硬程度，即耐负荷性能的

37、不同，聚氨酯软泡可以分为普通软泡、超柔软泡、高 承载软泡、高回弹软泡等，其中高回弹软泡、高承载软泡一般用于制造座垫、床垫。按 生产工艺的不同，聚氨酯软泡又可分为块状软泡和模塑软泡，块状软泡是通过连续法工 艺生产出大体积泡沫再切割成所需形状的泡沫制品，模塑软泡是通过间隙法工艺直接将 原料混合后注入模具发泡成所需形状的泡沫制品3。 聚氨酯软泡的主要用途包括以下几个方面4： 1.垫材：如座椅、沙发、床垫等，聚氨酯软泡是一种非常理想的垫材材料，垫材也 是软泡用量最大的应用领域。 2.吸音材料：开孔的聚氨酯软泡具有良好的吸声消震功能，可用作室内隔音材料。 3.织物复合材料：玩具，等。 1.21.2 聚氨

38、酯的发展现状及趋势聚氨酯的发展现状及趋势 随着我国国民经济的增长，国内近几年聚氨酯业发展也经历了日新月异的变化，其 规模也是举世瞩目的，尤其是汽车和电子业的飞速发展使聚氨酯应用领域也实现了更多 元化的发展。 近年来世界聚氨酯研究比较活跃，主要集中于原料的选择、工艺路线的优化及物 性改善等方面。液晶聚氨酯是由刚性致介基因和柔性间隔基团连接而成，是一种在溶体 状态下有液晶性能的聚氨酯弹性体。该材料具有良好的机械、热稳定、高弹性、高延伸 性能及良好的加工性能。液晶聚氨酯弹性体的合成采取一步或二步聚会的方法加工成型， 工艺多样，挤出、注射模塑、涂覆均可5。 作为一个年均增长率长期高于全球经济增长率的产

39、业，聚氨酯工业迅猛发展的势头 有赖于其技术的快速发展及应用领域的不断拓展。随着聚氨酯产品大众化趋势的加剧， 开发新产品、拓展新用途对聚氨酯工业能否继续保持良好发展势头变得至关重要。在其 他聚氨酯新技术的研发中，降低 VOC 和中间体游离 TDI 技术的研究、可降解回收的聚氨 酯材料的研制、喷涂聚脲弹性体技术等也是业界关注的焦点，这些技术恰恰也是建立在 保护环境、促进经济可持续发展的基础上。而拓展聚氨酯产品新用途和新的应用领域， 则是各大公司重点研究方向。 1.31.3 硬质聚氨酯泡沫塑料硬质聚氨酯泡沫塑料 1.3.1 硬质聚氨酯泡沫塑料的性能特点 硬质聚氨酯泡沫塑料(RPUF)是聚氨酯材料体系

40、中最重要的品种之一，它具有密度在 大范围内可调，绝热隔音性能较佳，比模量和比强度高，有较好的化学稳定性等优点;同 时合成硬质聚氨酯泡沫塑料的原料(主要指聚多元醇)结构多变，使其性能变化范围广泛， 南通大学毕业论文 3 而且加工方式灵活，既可以自由发泡，又可以模塑成型，还可以现场喷涂.因此硬质聚氨 酯泡沫塑料受到普遍重视而发展迅速。硬质聚氨酯泡沫塑料的用途主要分为两大类，即 绝热材料和结构材料，前者的密度一般在 0.1 g/cm3 以下，主要用于工业或家用的隔热 和制冷，后者的密度一般超过 0.1 g/cm3，主要用于汽车工业和建筑结构件，因为其密 度小，比模量和比强度高，也为航空和航天应用领域

41、所关注。硬质聚氨酯泡沫塑料(RPUF)是 指在一定负荷作用下不发生明显形变，当负荷过大发生形变后恢复到初始状态的泡沫塑 料。它是一种优良的绝热材料和结构材料，在聚氨酯中的消费量仅次于软质聚氨酯泡沫 塑料6。 硬质聚氨酯泡沫塑料由于成型工艺简单、导热系数低、比强度高、抗辐射、耐腐蚀 等优良性能，而广泛用于包装、电子密封、减震等领域中，但弯曲强度和冲击强度稍差 一些，为了进一步提高其力学性能，常采用在聚氨酯体系中加入填料，如玻璃纤维、玻 璃微球和无机填充物等。采用玻璃纤维对其进行增强是目前国内外采用较多的一种增强 手段，己经有比较成熟的工艺及技术途径，其增强效果己被许多文献报道。为了有效提 高聚氨

42、酯体系的力学性能，从成型工艺、原材料配方、成品密度等角度对体系进行了各 种研究，并取得了一系列的进展。除此以外，目前更倾向于从复合材料界面的角度来分 析增强机理，越来越多的研究表明界面结合强度及界面层形成对成品的力学性能有非常 大的影响，通过进行界面设计及结构改善，可有效提高玻璃纤维在基材中的分散性能、 增加玻璃纤维与基材的结合强度,进一步提高增强效果。 1.3.2 聚氨酯泡沫塑料的制备 发泡聚氨酯硬泡一般为室温发泡，成型工艺比较简单。按施工机械化程度可分为手 工发泡及机械发泡；按发泡时的压力可分为高压发泡及低压发泡；按成型方式可分为浇 注发泡及喷涂。 聚氨酯泡沫塑料在合成过程中伴有复杂的化学

43、变化，影响泡沫结构性能的变化因素 非常多。其中不仅涉及异氰酸酯，多元醇与水之间的化学反应，而且也涉及到起泡的胶 体化学。泡沫体系的化学反应包括有扩链，起泡与交联等过程。这些反应与参加反应的 物质结构、官能度、分子量等均有关系。通常聚氨酯泡沫塑料是通过在液态聚合物中引 入气相，然后经加热或化学方法固化来得到8。发泡过程分成 3 个阶段：首先是液态聚 合物内小泡的成核;然后是气泡长大到预定的体积;最后是保持泡体结构的稳定性。 1.3.3 聚氨酯硬泡的应用 聚氨酯硬泡主要用途有以下方面： 南通大学毕业论文 4 1.食品等行业冷冻冷藏设备：如冰箱、冰柜、冷库、冷藏车等，聚氨酯硬泡是冷冻 冷藏设备的最理

44、想的绝热材料。 2.工业设备保温：如储罐、管道等。 3.建筑材料：在欧美发达国家，建筑用聚氨酯硬泡占 硬泡总消耗量的一半左右，是冰箱、冰柜等硬泡用量的一倍以上；在中国，硬泡在 建筑业的应用还不像西方发达国家那样普遍，所以发展的潜力非常大。 4.交通运输业：如汽车顶篷、内饰件等。 5.仿木材：高密度（密度 300-700kg/m3）聚氨酯硬泡或玻璃纤维增强硬泡是结构 泡沫塑料，又称仿木材，具有强度高、韧性好、结皮致密坚韧、成型工艺简单、生产效 率高等特点，强度可比天然木材高，密度可比天然木材低，可替代木材用作各类高档制 品。 6.灌封材料，等等。 1.41.4硬泡全水发泡技术硬泡全水发泡技术 全

45、水发泡的原理是水与多异氰酸酯反应生成 CO 2 ，CO 2 留在泡沫中作为泡沫塑料 的发泡剂。该体系 ODP 值为零，无毒、环保、工艺简单、对设备无特殊要求、成本低， 是 CFC-11 替代的一条重要路线。全水发泡的 PU 硬泡可用于非绝热用途，如高密度泡沫 塑料、泡沫材料、填充材料等，以及少数绝热要求不高的绝热材料如喷涂绝热硬泡、金 属饰面夹芯板长；用于与管道保温、建筑材料；汽车内饰材料、水加热保温材料等。在 常规发泡体洗中，物理发泡剂具有溶剂稀释效应；能大幅降低泡沫物料的粘度，有利于 各组分的混合，可采用高粘度聚醚多元醇。而全水发泡体系没有物理发泡剂加入，须采 用较低粘度且能与水、助剂良好

46、混容的聚醚多元醇。在制作低密度硬泡时，由于用水量 较大，照成泡沫脆，强度、尺寸稳定性、绝热性能差，且消耗较多的多异氰酸酯。泡沫 塑料的导热系数高时全水发泡技术的主要缺点。25时 CO2 的导热率高达 16.3mW/m. k，较 CFC-11 及其它替代物高。CO2 气体分子小，易穿过聚氨酯硬泡的泡孔而溢出，造 成泡孔内压降低，空气慢慢渗入泡孔。而空气的热导率是 27W/m. k。因此，全水发泡聚 氨脂硬泡的绝热性能不佳，不能用于对绝热性能要求高的场合。如欲得到相同的隔热效 果，CO2 发泡体系的泡沫体厚度须提高 30%以上。另外，CO2 从泡沫孔向外扩散的速度比 空气进入的速度快 1.0 倍为

47、防止发泡收缩，聚氨脂的密度也必须提高，成本也因此大幅 提高。但经配方改良，可使硬泡密度适当降低。全水技术今年来得到长足发展，Bayer 公司的一种全水发泡冷冻集装箱用硬泡体系密度为 65kg/m3,压缩强度为 350kPa、粘接强 度为 0.65MPa，泡沫导热系数为 25 mW/m. k；Dow 等。国内已经有多个单位开发该技术。 许多汽车内饰材料、保温管材、高密度泡沫制品及建筑材料生产技术也采用全水技术。 南通大学毕业论文 5 1.51.5全水发泡在阻燃聚氨酯硬泡的研究全水发泡在阻燃聚氨酯硬泡的研究 聚氨酯硬质泡沫聚氨酯硬质泡沫塑料是一种性能优越的高分子合成材料 ,它既可作 为绝热保温材料

48、 ,又可作为结构承重材料,广泛应用于建筑、交通运输、冰箱、冰柜、石 油化工管道、航空等领域 。全水发泡技术是 PURF 发泡过程中 ODP 值为零的工艺技术之 一 ,它利用水和异氰酸酯反应生成的 CO2 作发泡剂 ,以替代氯氟烃类发泡剂。但是 ,全 水发泡体系与氯氟烃类体系相比存在许多不足 ,如组合聚醚粘度比较大、泡孔粗大、尺 寸稳定性差等 ,从而限制了全水发泡聚氨酯泡沫的推广和应用 。 目前关于 PURF 全水发泡技术和阻燃的研究已有文献报道 ,BASF、Bayer 等公司 分 别开发了用于全水发泡多元醇组合料 ,均采用了官能度较低、粘度较小的“减粘聚醚 ” 用以改善体系粘度与流动性 ,减小泡沫脆性。而 PURF 的阻燃多采用含磷、氯、溴元素 的有机化合物和固体阻燃剂三聚氰胺（MEL） 、多聚磷酸铵（APP）等 ,这类阻燃剂都可赋 予 PURF 一定的阻燃性 ,但泡沫各项性能都有所下降 。本实验采用多元醇、异氰酸酯、 催化剂、发泡剂和阻燃剂等制备了全水发泡阻燃聚氨酯硬质泡沫。讨论了多元醇种类、 催化剂、发泡剂、异氰酸酯指数以及阻燃剂对 PURF 性能的。 南通大学毕业论文 6 第二章第二章