高性能硬质聚氨酯泡沫塑料的制备及其阻燃性能的研究

浙江大学

硕士学位论文

高性能硬质聚氨酯泡沫塑料的制备及其阻燃性能的研究

姓名：唐希玲

申请学位级别：硕士

专业：化学工程

指导教师：许忠斌

20070515

摘要

硬质聚氨酯泡沫塑料以其轻质、良好的隔热保温性能、优良的吸音及缓冲抗

震性，较高的压缩强度和较好的尺寸稳定性，加工方式灵活，成型施工方便，固

化速度快，而广泛应用于国防及建筑、交通等国民经济各部门。

作为结构材料，要求有一定的强度、刚度和韧性，普通的硬质聚氨酯泡沫塑

料由于绝对强度较结构材料仍低，力学性能较差，在许多特殊的工作条件下达不

到作为结构材料的使用要求。为解决这些问题，就要对硬质聚氨酯泡沫塑料进行

增强。在硬质聚氨酯泡沫塑料中加入各种增强性的无机填料制造复合材料，一方

面可以提高硬质聚氨酯泡沫塑料的耐磨性能、物理力学性能和强度，另一方面还

可降低成本、节约能源。有机蒙脱土具有天然的纳米结构、资源丰富、价格低廉、

使用方便等特点，其作为增强相能显著改善材料的拉伸性能，同时对材料的压缩

模量等影响很小，逐渐成为研究的热点。

本文通过水易与异氰酸酯基团反应产生二氧化碳气体，首次提出利用有机蒙

脱土的层问水作为硬质聚氨酯泡沫复合材料的发泡剂，改善了发泡工艺，制得了

同时具有较高压缩强度和拉伸强度的硬质聚氨酯泡沫／有机蒙脱土复合材料，分

析表明复合材料的力学性能与材料的化学结构和泡孔结构密切相关。

由于无机蒙脱土与有机单体及大分子之间的相容性较差，制备高性能聚合物

／蒙脱土复合材料的难度大。同时，聚氨酯燃烧会产生大量的一氧化碳、氢氰酸

等剧毒气体，严重影响了公共安全。聚氨酯泡沫塑料阻燃性能的改善，已成为其

今后能否继续向前发展的关键因素之一。为了制备阻燃型高性能的聚氨酯／有机

蒙脱土复合材料，我们分别选用了三种不同的有机蒙脱土ＯＤｌＭＡ－ＭＭＴ、

ＯＤＰＡ．ＭＭＴ和ＤＤＡ．ＭＭＴ制备硬质聚氨酯泡沫复合材料，考察了有机蒙脱土在

聚氨酯基体中的分散情况。同时，探索蒙脱土的有机表面改性剂对复合材料力学

性能、热稳定性能和阻燃性能的影响。其中，ＤＤＡ．ＭＭＴ是我们利用ＮＨ２．基团

易与异氰酸酯中的ＮＣＯ．基团进行反应而制备的一端带有活性基团ＮＨ２．的有机

蒙脱土。

研究发现有机蒙脱土的加入大大改善了复合材料的热稳定性和阻燃性能，其中ＰＵ／ＤＤＡ－ＭＭＴ复合材料具有最高的力学性能、热稳定性能和阻燃性能，这些

性能方面的改善都与蒙脱土的有机表面改性剂有关；结果分析还表明有机蒙脱土

在硬质聚氨酯泡沫，有机蒙脱土复合材料中的分散情况和复合材料的泡孔结构，

很大程度上取决于蒙脱土的有机表面改性剂。

关键词：聚氨酯；泡沫塑料；复合材料；分散；力学性能；阻燃性能

ＡＢＳＴＲＡＣＴ

Ｒｉｇｉｄｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ（ＰＵ）ｆｏａｍｓ

ｔｏｔｈｅｉｒｈａｖｅａｒｅｍａｒｋａｂｌｙｂｒｏａｄｒａｎｇｅｏｆａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｉｎａｓｋｉｎｄｓｏｆｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓｄｕｅｄｅｓｉｒａｂｌｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｓｕｃｈｌｏｗｄｅｎｓｉｔｙ，ｆｍｅｄｉｆｆｕｓｅ

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Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅ

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