石墨烯纳米片/密胺复合泡沫性能增强机制研究

目的探究三聚氰胺与甲醛原料比例、发泡剂正戊烷含量、乳化剂OP-10含量和固化剂甲酸含量对密胺泡沫发泡过程的影响及作用机理,并制备石墨烯纳米片/密胺复合泡沫材料,改善密胺泡沫力学性能,提高密胺泡沫材料热稳定性以及阻燃性。方法通过调整原料比例、改变不同助剂的掺量探究发泡工艺对泡沫结构的影响,并研究石墨烯纳米片对复合泡沫性能的增强机制。对样品进行力学性能测试,并通过扫描电子显微镜和热重分析仪对泡沫微观结构和热力学性能进行分析。结果当三聚氰胺与甲醛物质的量之比为1︰3~1︰4时,预聚体交联度高,结构完整;当正戊烷质量分数为33%时,能够为预聚体提供足够的成核点;当甲酸质量分数为8%时,固化速度适宜;当OP-10质量分数为4%~6%时,有效降低了界面张力。添加石墨烯纳米片使复合泡沫最高压缩强度达到23.86 kPa,最高残碳率上升为8.24%,热导率仅上升0.006 W/(m·K),保持了良好的保温隔热性能。结论甲醛与三聚氰胺的物质的量之比会影响预聚体交联程度;正戊烷因其低沸点而促进了泡沫成核;甲酸通过为基体提供更多的交联点加速了固化速度;OP-10在发泡过程中通过调整与发泡剂的相容性以及作为表面活性剂发挥了作用。石墨烯纳米片的添加提高了复合泡沫的力学性能,在保持低密度和低热导率的同时进一步增强了其热稳定性及其阻燃能力。

多阻燃剂协同实现PP泡沫的高效阻燃改性

为提高聚丙烯(PP)泡沫的阻燃性能,以偶氮二甲酰胺(AC)为发泡剂,聚磷酸铵(APP)、双季戊四醇(PER)、三嗪大分子成炭剂(CFA)和有机倍半硅氧烷(POSS)为协同阻燃剂,通过双螺杆挤出造粒和平板硫化仪热压工艺,制备未发泡PP塑料样条以及发泡后的PP泡沫样条。通过对燃烧过程、残炭量与碳层结构分析等方面评估不同配比的PP泡沫复合材料的阻燃性能。结果表明,当AC添加质量分数为2%时,APP催化CFA和POSS来提高PER的炭层质量,形成致密碳层,提高了阻燃性能。当阻燃剂总添加质量分数为30%且APP,PER,CFA和POSS的质量比为15∶5∶8∶2时,PP泡沫复合材料的极限氧指数为32.6%,达到最高阻燃级别HF-1,形成的炭层具有优异的抑烟、隔热效果。

不同胺类催化剂对植物油基高活性硬泡聚醚多元醇合成影响的研究

以二甘醇、蔗糖、改性植物油为原料,以4种不同类型的胺为催化剂,以环氧丙烷为聚醚多元醇的聚合单体,在90~160℃下采用小试高压反应釜进行聚醚多元醇合成。主要探究了催化剂用量对聚醚多元醇合成反应时间、收率等的影响,以及不同催化剂合成的聚醚多元醇在分子量及其分布、碱性物质含量上的差异,同时也对不同反应温度区间下聚醚多元醇的反应时间进行了分析。

含磷阻燃剂对硬质聚氨酯泡沫塑料阻燃性能和力学性能的影响

比较了4种不同液体含磷阻燃剂——甲基膦酸二甲酯(DMMP)、磷酸三(β-氯异丙基)酯(TCPP)、二甲基膦酸丙酯(DMPP)以及1种新型阻燃剂膦酸二甲酯1201(DM-1201)对硬质聚氨酯泡沫塑料(RPUF)的阻燃效果和抑烟效果的影响。同时考察了这4种阻燃剂对RPUF一些物理性能的影响,包括吸水率、导热系数、压缩强度。研究表明,DM-1201的阻燃、抑烟效果最好,添加DM-1201的试样其氧指数(LOI)从纯RPUF的19.5%提高到了25.7%,单位质量的烟密度等级(SDRpm)也较纯RPUF降低了12.3%;在改善材料的压缩强度方面也最有效,垂直于泡孔生长方向上的压缩强度较纯的RPUF提高64.1%;而且添加DM-1201对RPUF的导热系数影响最小。热失重分析表明,DM-1201在提高RPUF的残炭量方面也比另外3种阻燃剂好。

聚氨酯/环氧树脂互穿网络硬质泡沫塑料反应过程和微观结构

聚氨酯/环氧树脂互穿网络(PU/EP IPN)硬泡中异氰酸根的消耗速度较纯PU硬泡高,是由于环氧树脂的固化剂同时也是异氰酸根反应的催化剂。而PU/EP IPN硬泡中环氧基的反应速度和反应程度均较纯EP网络低,归因于互穿网络对基因扩散的阻碍。在互穿网络硬泡形成过程中,存在环氧开环中所新产生的羟基与异氰酸根的反应、大分子多元醇中羟基与环氧基的反应以及异氰酸根与环氧基形成噁唑烷酮的反应三种形成网络间的化学键的途径。同时由于PU/EP IPN硬泡高度的交联,使得IPN硬泡中两个网络具有良好的相容性。动态力学性能表明所有IPN样品都只有一个玻璃化温度。透射电镜表明IPN样品无明显的相界面。

热重-红外-质谱联用研究酚醛泡沫塑料热解过程

采用热重-傅里叶红外光谱-质谱(TG-FTIR-MS)联用技术对酚醛泡沫塑料的热解反应行为进行研究,深入分析酚醛泡沫热解反应过程.结果表明:酚醛泡沫塑料热解过程分为3个阶段,第1阶段失重率小,H2O,HCHO小分子气体物理性逸出;第2阶段生成H2O,HCHO,CO2,SO2,SCH4(甲基硫醇)和C2NH5(氮杂环丙烷),是酚醛泡沫塑料裂解反应开始阶段;第3阶段主链发生断裂、裂解,CO2大量生成,C2NH7(二甲胺),CH2O2(甲酸),HCHO及C2NH5产生速率在这一阶段达到最大值,425.58℃下达最大失重速率-1.478 7%/min,酚醛泡沫塑料裂解反应最为剧烈;第2,3阶段失重加和约为酚醛泡沫塑料总质量的84%,565.20℃时失重结束.

橡胶粒子对微发泡聚丙烯复合材料发泡行为与力学性能的影响

利用型腔体积可控注塑发泡装置制备微发泡聚丙烯(PP)/粉末橡胶复合材料,通过橡胶粒子的分散性以及复合材料的结晶行为,研究不同橡胶粒子对聚丙烯复合材料发泡行为和力学性能的影响。结果表明:橡胶粒子的加入使微发泡聚丙烯材料的泡孔分布细密而均匀,微发泡聚丙烯/马来酸酐接枝聚丙烯/粉末丁腈胶(PP/PP-MAH/NBR)复合材料的发泡质量较理想,其泡孔密度和尺寸分别为7.64×106个/cm3,29.78μm;综合泡孔结构和力学性能,微发泡聚丙烯/聚丙烯接枝马来酸酐/粉末羧端基丁腈胶(PP/PP-MAH/CNBR)复合材料的力学性能最优,与纯PP比较其冲击强度提升了2.2倍,拉伸强度仅仅降低了26%,是理想的微发泡复合材料。

高性能MAA/AN/AM共聚物泡沫制备过程中的“原位成环”反应研究

利用甲基丙烯酸（MAA）、丙烯腈（AN）和丙烯酰胺（AM）的自由基本体共聚，及相应的发泡和热处理反应制备出高性能MAA／AN／AM共聚物泡沫。提出MAA／AN／AM三元共聚物在发泡和热处理过程中所发生的“原位成环”反应机理，并通过差示扫描量热（DSC）、热失重（TG／DTG）和红外光谱（FTIR）分析进行验证。结果表明；经过发泡和160℃／2h-200℃／2h的热处理后，可发泡MAA／AN／AM共聚物的DSC曲线有峰温为149．17℃的弱放热峰和峰温为270．85℃的强放热峰。DTG曲线峰温为175．87℃，TG曲线在276．58℃有较小的失重速率。在红外吸收图谱中，930～970cm^-1处和1480cm^-1处的-OH吸收峰减弱，在1220cm^-1处的酰胺（酰亚胺）C—N吸收峰增强，1700cm^-1左右的〉C=O吸收峰略向低频偏移且低频子峰增大；在2240cm。处的-C=N吸收峰略减小，且出现了新的-C=N-吸收谱带。说明分子链上发生了一系列“原位成环”反应，形成了六元酰亚胺环及梯形结构。

硬质聚氨酯泡沫塑料隔爆性能的研究

对四种不同密度的硬质聚氨酯泡沫塑料（简称ＲＰＵＦ）隔爆性能进行了研究。发现随着ＲＰＵＦ材料密度的增加，其被发雷管爆炸概率为５０％时的隔板厚度不断下降。对密度为０．０９１和０．３４５ｇ／ｃｍ３的ＲＰＵＦ材料作了静态压缩及动态冲击压缩试验（应变率为１０３ｓ－１）。结果表明此材料具有较好的吸能缓冲性能，并且在所研究的密度范围内，随着密度的增加，材料的吸能缓冲性能增加。

低密度交联硬质聚氯乙烯泡沫塑料的研究

以酸酐和异氰酸酯为交联组分,糊用聚氯乙烯为基体树脂,制备了低密度交联硬质聚氯乙烯(Crosslinked-PVC)泡沫塑料。考察了甲基六氢苯酐、偏苯三酸酐和对苯二甲酸与甲苯二异氰酸酯及多亚甲基多苯基多异氰酸酯的不同官能度配比对模压块和泡沫塑料交联度的影响,酸酐/异氰酸酯配比对泡沫塑料的性能影响,不同[K]值PVC树脂对泡沫塑料的性能影响。研究表明,异氰酸酯和酸酐的官能度对模压块和泡沫塑料的交联度影响十分显著,模压块中过早产生交联对后续发泡过程不利。随着酸酐/异氰酸酯摩尔比的增加,泡沫密度减小,压缩强度降低,且泡沫密度达到最低密度的时间缩短。当糊用PVC树脂[K]值过小时,发泡体系容易发生并泡和中间鼓泡;当[K]值过大时,压缩性能反而下降。制备的Crosslinked-PVC泡沫塑料具有半互穿聚合物网络结构。

3种粘结剂材料的力学性能对比研究

对比研究了F2311、F2314和Estane5703粘结剂的粘弹性能和准静态拉伸、压缩力学性能。利用修正的"朱-王-唐"非线性粘弹性本构关系描述了粘结剂拉伸屈服前的力学响应。结果表明,弹性模量关系为F2314>F2311>Estane5703;拉伸断裂强度关系为F2314>Estane5703>F2311;拉伸断裂延伸率关系为F2311>Estane5703>F2314。总的来说,F2311与Estane5703性能比较接近,而F2314与前两者相差较大。Estane5703具有介于F2311和F2314之间的断裂强度和韧性,是很好的粘结剂。研究结果为PBX炸药配方设计中粘结剂材料的选择提供了重要的依据。

AN/MAA共聚物泡沫塑料泡体结构研究

通过烘箱自由发泡制备丙烯腈(AN)/甲基丙烯酸(MAA)共聚物泡沫塑料,讨论了该泡沫塑料泡孔平均孔径随泡沫塑料密度变化的规律,研究了成核剂和应力对泡沫塑料泡孔尺寸的影响,通过光学显微和电子扫描显微观察了该泡沫塑料的整体结构和微观结构。结果表明:AN/MAA共聚物泡沫塑料泡孔平均孔径随密度的增加而减小;碳酰胺能起到成核剂的作用,显著减小泡沫塑料泡孔尺寸;可发泡共聚物的应力发白现象能改善其发泡成核效果并使泡孔孔径大大减小;该共聚物泡沫塑料具有高闭孔率、各向同性的特征,其泡壁为三至七边形,泡棱由三个泡壁相交而成,泡壁体积分数随密度的增加而减小。

水对硬质聚氨酯-酰亚胺泡沫泡孔结构与性能的影响

采用PI预聚体法合成硬质聚氨酯-酰亚胺泡沫塑料,分析了发泡剂水对泡沫塑料密度、表面粉化程度以及力学性能的影响。运用幂次法则建立了力学性能与密度之间的关系,并利用体视显微镜和偏光显微镜对泡沫塑料的泡孔结构进行了研究。结果表明,硬质聚氨酯-酰亚胺泡沫塑料的密度、抗压强度与压缩模量、冲击强度以及泡孔棱厚随水用量的增加逐渐减小;孔径和表面粉化程度随水用量的增加而逐渐增大;密度与抗压强度、压缩模量、冲击强度之间的密度指数分别为1.78,1.55和0.72。

交联剂对PMI泡沫塑料结构与性能的影响

分别选用MgO和甲基丙烯酸烯丙酯作为交联剂,探讨了两者对PMI泡沫塑料性能的影响。结果发现:PMI泡沫塑料的密度随着交联剂用量的增加而逐渐升高,泡孔平均孔径随着交联剂用量的增加而逐渐减小。PMI泡沫塑料的压缩强度、剪切强度、拉伸强度和弹性模量均随着交联剂用量的增加而逐渐升高,断裂伸长率随着交联剂用量的增加先升高后降低。交联剂的加入改善了PMI泡沫塑料的耐热性能。使用MgO作交联剂时有利于PMI泡沫塑料弹性模量的提高,使用甲基丙烯酸烯丙酯作交联剂时对密度的影响更加显著,并且有利于PMI泡沫塑料断裂伸长率的提高。

异氰酸酯交联聚氯乙烯泡沫塑料的制备研究

以PVC树脂为基体材料,以不饱和酸酐为接枝剂,以异氰酸酯为交联剂制备了交联型硬质聚氯乙烯泡沫塑料。推测了交联型硬质聚氯乙烯泡沫塑料在制备过程中所发生的化学反应;通过对增塑糊、模压块及泡沫塑料进行FTIR和DSC测试,证明了我们对制备过程中所发生的化学反应推测的正确性;讨论了马来酸酐对交联型硬质聚氯乙烯泡沫塑料凝胶含量的影响,实验表明,随着马来酸酐用量的增加,其交联反应程度提高,凝胶含量随之增大。

全水发泡硬质聚氨酯泡沫塑料技术研究进展

对CFC 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、聚醚多元醇性质和结构以及异氰酸酯指数对泡沫性能的影响 。

磷杂菲反应型阻燃多元醇制备聚异氰脲酸酯硬泡及性能

以9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)、顺丁烯二酸、丙三醇、乙二醇为原料,合成出一种基于磷杂菲基团的新型无卤阻燃多元醇。通过傅里叶变换红外光谱、核磁共振氢谱表征了目标化合物的基本结构,热失重测试表明硬泡的残炭量也随阻燃多元醇的增加而升高,锥形量热测试表明阻燃多元醇的加入,使热释放速率和总热释放量大幅下降,阻燃多元醇制备的硬泡极限氧指数为26.7,达到UL-94V0级,压缩强度测试结果表明阻燃泡沫能满足建筑用聚氨酯硬泡保温材料高承载使用要求。

酸固化剂对酚醛泡沫材料性能的影响

以多聚甲醛代替部分甲醛溶液制备高固体含量可发性酚醛树脂,在70℃发泡制备酚醛泡沫塑料。研究了酸固化剂的种类对酚醛泡沫塑料的密度、固化速度、力学性能、易碎性能、阻燃性能、热稳定性和微观结构的影响。结果表明,以盐酸、磷酸、对甲苯磺酸、水复配的酸固化剂基本符合酸固化剂的选择标准,制备的酚醛泡沫塑料性能较优,密度为51.82 kg/m3,初始分解温度为155℃,900℃时的质量保持率为52.6%,弯曲及压缩强度分别为0.2,0.355 MPa,掉渣率为25.7%,氧指数为48.5%,孔径分布在100～200μm的范围内。

催化剂对酚醛树脂及其泡沫材料性能的影响

分别以氢氧化钡[Ba(OH)2]、三乙胺[(C2H5)3N]、氢氧化钠(NaOH)为催化剂,利用多聚甲醛代替甲醛溶液合成3种高固体含量可发性酚醛树脂,并在70℃发泡制备酚醛泡沫材料。研究了催化剂对酚醛树脂的黏度、固体含量、游离苯酚含量、游离甲醛含量、凝胶时间、树脂结构,以及催化剂对酚醛泡沫材料的力学性能、易碎性能、阻燃性能、热稳定性和微观结构的影响。结果表明,3种催化剂的催化效率依次为:NaOH>(C2H5)3N>Ba(OH)2。以NaOH为催化剂制备的酚醛树脂及其泡沫材料的综合性能最优。

聚甲基丙烯酰亚胺泡沫塑料研究进展

综述了聚甲基丙烯酰亚胺(PMI)泡沫塑料的制备方法、性能、国内外研究概况和应用情况,并指出了今后PMI泡沫塑料研究的方向。