阻燃酚醛—聚氨酯復(fù)合改性泡沫的制備和性能研究.pdf

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(diǎn)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(duì)目前市場(chǎng)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(diǎn)和缺點(diǎn)，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(jìn)行相互改性。針對(duì)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(guò)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(diǎn)，并對(duì)組合泡沫的力學(xué)、熱穩(wěn)定性和燃燒性能進(jìn)行研究。
　　 本論文的具體研究?jī)?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(duì)短切玻纖增強(qiáng)的酚醛泡沫進(jìn)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(qiáng)度和彎曲強(qiáng)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(qiáng)度最大，密度為53.4 kg/m3的改性泡沫的彎曲強(qiáng)度最佳。3wt％的DOPU明顯改善了玻纖增強(qiáng)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(dá)到難燃級(jí)別。
　　 2.通過(guò)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(qiáng)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(shí)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(dá)到27.0％,并通過(guò)UL-94的V-0級(jí)別，DPN和EG之間有一定的協(xié)同作用。MCC結(jié)果也說(shuō)明DPN和EG的加入能明顯改善泡沫的潛在燃燒危險(xiǎn)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(guò)接枝含磷聚合物成功制備功能性木質(zhì)素lignin-POH(簡(jiǎn)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(guò)TGA，LOI和錐形量熱對(duì)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(jìn)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(qiáng)度較純泡沫增加。改性的復(fù)合泡沫的儲(chǔ)存模量和阻尼性能由于較高的交聯(lián)