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阻燃工业废渣及木质素改性聚氨酯硬泡研究

王瑞  
【摘要】:聚氨酯是一种用途广泛的高分子材料。聚氨酯有着很低的导热系数,主要可以用作保温材料,但是常温下,纯聚氨酯硬泡的极限氧指数只有17,很容易燃烧,不能满足使用要求。寻找一种高效环保阻燃聚氨酯硬泡的方法是势在必行的。一般提高阻燃性只有有两方面可以实施:物理添加和化学合成。两种方法各有优势和劣势,物理添加型阻燃剂操作简单,适合大规模的生产和利用,但是阻燃剂的颗粒大小会严重影响聚氨酯发泡的过程,并且对机械性能影响较大;化学反应型阻燃剂阻燃效果良好,对孔泡影响较小,但是制备过程复杂,会产生大量的有毒副产物。因此,寻求一种扬长避短方法,是很有价值的。本文采用溶液原位聚合方法制备以三聚氰胺和甲醛的前聚体为囊材的微囊化工业废渣(MFA),然后制备不同含量MFA的聚氨酯硬泡,考察了MFA含量对聚氨酯硬泡阻燃性能、热性能、机械性能、尺寸稳定性和表观形态的影响。发现MFA会提高聚氨酯硬泡的分解温度和残炭量,残炭量达到了33.9%,对聚氨酯硬泡的阻燃性能和密度也有很大的帮助,极限氧指数达到25.6,并且显著提高了聚氨酯硬泡的压缩性能,不同含量的MFA对聚氨酯硬泡的尺寸稳定性影响较小,尺寸变化率不超过2.5%。以木质素为基体,与甲醛和二乙醇胺反应制备得到了木质素胺基多元醇(LAP),然后进行磷酸酯化,得到木质素胺基磷酸酯多元醇(LAPP)。考察了LAPP含量对聚氨酯硬泡阻燃性能、热性能、机械性能、尺寸稳定性和表观形态的影响。研究发现,磷氮协同阻燃可以提高聚氨酯的阻燃型,极限氧指数达到23.1。改性后聚氨酯硬泡的压缩性能提高,达到0.262MPa,断裂伸长率达到31.2%。随着LAPP增加,对聚氨酯硬泡表观形态影响也较大。同时以MFA和LAPP对聚氨酯进行改性,制备了综合性能较佳的聚氨酯硬泡((MFA+LAPP)/RPUF)。兼具两种阻燃剂优点,MFA消除了容易破坏孔泡的劣势,LAPP实现了环保型阻燃。聚氨酯硬泡((MFA+LAPP)/RPUF)阻燃性能有了较大改进,当MFA添加量为30%时,20%LAPP改性聚氨酯硬泡的极限氧指数达到27.8。


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