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聚氨酯硬泡水下保温材料的合成和性能研究

陈颖  
【摘要】:聚氨酯硬泡是一类保温效果好,有一定的抗压强度、与底材有较强粘接性的保温材料。但是,目前国内对聚氨酯硬泡应用在水下设备的保温研究较少。本文从确定聚氨酯硬泡的配方入手,研究了催化剂的种类和用量、匀泡剂和发泡剂的用量以及异氰酸酯指数,对发泡过程的乳白时间、拉丝时间、不沾时间,合成材料的体积膨胀倍数、体积收缩率以及其力学性能的影响。确定了基础配方:催化剂选用三乙醇胺和三亚乙基二胺的混合体系,用量分别在2~3份,0.3~0.5份(或者选用三乙醇胺和辛酸亚锡的混合体系,用量分别在2~3份,0.1~0.3份);发泡剂的理想用量在0.2~0.6份;匀泡剂的理想用量在3~5份;异氰酸酯指数在1.05~1.1之间较为合适,对应PAPI的量在99~105份。在此基础配方的基础下,微调催化剂、发泡剂的用量,利用扫描电子显微镜(SEM)观察并计算对应泡沫塑料的闭孔率和平均孔直径,再利用平板导热系数测定仪测定其导热系数,找出催化剂、发泡剂用量对泡沫材料内部结构(闭孔率和平均孔直径)的影响,以及对制得泡沫材料的导热系数和吸水率的影响。结果表明:锡类催化剂的用量从0.15份增大到0.25份,合成材料的闭孔率从70%增大到92%,对应的导热系数从29.26mW/(m·K)减小到27.25mW/(m·K),吸水率从0.8625%降到0.4232%;发泡剂用量从0.5份增大到0.6份,闭孔率从87%降到81%,泡孔平均直径从118um增大到271um,对应的导热系数从28.16mW/(m·K)增大到30.59 mW/(m·K),对应的吸水率从0.6973%增加到0.8261%。本文还研究了如何对聚氨酯硬泡材料力学性能进行优化。对聚醚多元醇进行复配;在聚氨酯体系中引入环氧树脂;合成环氧树脂-二乙醇胺加成物(EP-DEA)并引入到聚氨酯体系中。分别制备了聚氨酯硬泡材料、环氧/聚氨酯互穿网络聚合物(EP/PU IPN)、环氧树脂-二乙醇胺/聚氨酯互穿网络聚合物(EP-DEA/PU IPN)。结果表明:聚醚多元醇3050的添加量在30份较合适,材料的拉伸剪切强度从0.67MPa增大到0.79MPa。EP的添加量在20份左右较为合适,材料的抗压强度从2.38MPa增大到3.14MPa,剪切强度从0.67MPa增大到0.85MPa。EP-DEA引入量在20份左右较为合适,材料的拉伸剪切强度从0.67MPa增大到1.10MPa。


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