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乙二醇

阻燃聚氨酯預(yù)聚體增韌酚醛泡沫塑料的性能

返回列表 來源：河南派勝祥商貿(mào)有限公司 日期：2018-08-03 10:13:29
阻燃聚氨酯預(yù)聚體增韌酚醛泡沫塑料的性能
摘 要
采用4,4′-亞甲基雙(異氰酸苯酯)和阻燃聚醚多元醇為原料,制備出阻燃聚氨酯預(yù)聚體(FRPUP),探討了FRPUP對酚醛泡沫增韌改性作用。研究了FRPUP的用量對酚醛泡沫的力學性能、阻燃性能、隔熱性能的影響。結(jié)果表明,當FRPUP添加量為2 phr時,改性酚醛泡沫的彎曲強度和壓縮強度分別比未改性酚醛泡沫提升了17.3%和24.5%;改性酚醛泡沫的氧指數(shù)提高到41.5%;改性酚醛泡沫的導熱系數(shù)比未改性酚醛泡沫也有所降低。
關(guān)鍵詞 :阻燃聚氨酯預(yù)聚體;酚醛泡沫;增韌;阻燃性;力學性能
酚醛(PF)泡沫塑料雖然具有耐熱、難燃、抗火焰穿透、燃燒時低煙低毒等優(yōu)點,卻存在脆性大、易粉化等缺點,大大限制了其應(yīng)用。酚醛泡沫的增韌改性劑通常為橡膠、熱塑性樹脂、增強纖維等。黃世俊等采用腰果殼油改性酚醛樹脂,研究結(jié)果表明,因腰果殼油中的腰果酚參與縮聚反應(yīng),所制備的改性酚醛樹脂較未改性酚醛樹脂具有更好的韌性。趙麗斌等以酶解木質(zhì)素增韌酚醛泡沫,改性后的酚醛泡沫具有更好的力學性能和較低的掉渣率。聚氨酯預(yù)聚體的韌性很好,也是酚醛樹脂及其泡沫材料常用的增韌改性劑。
然而,酚醛泡沫常用的改性劑通常是易燃性材料,往往會導致酚醛泡沫材料的阻燃性能降低。目前,解決的主要方法是將具有阻燃作用的元素如磷、氮、硅等接到增韌劑分子鏈中制備出阻燃性增韌劑,利用這種阻燃性增韌劑去改性酚醛泡沫,以期既能夠提高酚醛泡沫材料的韌性,又能夠保持或提高其阻燃性能。Yang等合成了一種含磷和硅的聚氨酯預(yù)聚體(PSPUP)用于增韌酚醛泡沫,結(jié)果表明在酚醛泡沫中加入PSPUP,可以顯著提高其壓縮強度、沖擊強度,減小掉渣率,顯示出PSPUP卓越的增韌效果。Sui等研究了聚乙二醇磷酸酯在酚醛泡沫中的增韌作用,結(jié)果發(fā)現(xiàn),適量添加阻燃增韌劑不僅大幅度提高泡沫材料的彎曲強度和降低泡沫材料的掉粉率,而且泡沫材料還具有優(yōu)異的阻燃性能。
本論文采用阻燃的聚醚多元醇,與毒性較低、活性較大的二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)在一定條件下進行反應(yīng),制備出阻燃的聚氨酯預(yù)聚體(FRPUP),研究其在酚醛泡沫中的增韌作用,探討其用量對酚醛泡沫的力學性能、阻燃性能、導熱性能、熱分解等特性的影響。
 
1  實驗部分
1.1  試劑與儀器
4,4’-亞甲基二對苯基二異氰酸酯(MDI,98%):上海阿拉丁生化科技股份有限公司;阻燃聚醚多元醇(FR-212):無色液體,羥值110~130 mg KOH/g,黏度300~500 mPa·s,萬華化學集團股份有限公司;熱固性酚醛樹脂(甲階,棕黃色液體):固含量77%~83%,工業(yè)品,濟南圣泉集團;吐溫-80、磷酸(濃度85%)、對甲苯磺酸、正戊烷:分析純試劑,上海阿拉丁生化科技股份有限公司。
集熱式恒溫磁力攪拌器DF-II:上海華研設(shè)備儀器有限公司;旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀VAP Precision:德國Heidolph公司;導熱系數(shù)測試儀DHR-II:湘潭湘儀儀器有限公司;偏光顯微鏡XPL-30TF:上海巍途光電技術(shù)有限公司;微機控制電子萬能試驗機CMT5105:深圳市新三科材料檢測有限公司;氧指數(shù)測定儀HC-2:上海精密儀器儀表有限公司;綜合熱分析儀STD Q600:美國TA公司;模具:自制,尺寸為200 mm×90 mm×50 mm。
1.2  阻燃聚氨酯預(yù)聚體合成
稱取一定量的阻燃聚醚多元醇于圓底燒瓶中,連接到旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀上,60℃抽真空減壓蒸餾0.5h,以除去其中可能含有的少量水分,待冷卻后置于密閉容器中密封保存待用。將三頸燒瓶置于恒溫磁力攪拌器上,按n(NCO)/n(OH)=1∶2的比例先后加入阻燃聚醚多元醇與MDI。持續(xù)通入氮氣,排盡空氣,保證氮氣氣氛。在25℃攪拌反應(yīng)1.5h后,獲得液體反應(yīng)產(chǎn)物,置于試管中密封保存。
1.3  酚醛泡沫制備方法
將制備好的阻燃聚氨酯預(yù)聚體和一定量的酚醛樹脂(100 phr)略微加熱以提高其流動性,充分攪拌使阻燃聚氨酯預(yù)聚體均勻分散在酚醛樹脂中,冷卻至室溫備用。將阻燃聚氨酯預(yù)聚體(FRPUP)和酚醛樹脂的共混物、表面活性劑(吐溫-80)、固化劑(甲苯-4-磺酸、磷酸與蒸餾水按照質(zhì)量比2∶1∶2復配)、發(fā)泡劑(正戊烷),攪拌均勻后倒入模具中,在80 ℃烘箱中固化、發(fā)泡1.5h,得到改性的酚醛泡沫。純酚醛泡沫及改性酚醛泡沫的配方見Tab.1。
1.4  測試與表征
1.4.1  POM測試:利用透反射偏光顯微鏡對泡沫的結(jié)構(gòu)進行觀察,樣品觀察面垂直于發(fā)泡方向。
1.4.2  力學性能測試:彎曲強度按GB/T8812.1-2007標準進行測試,樣條尺寸為120 mm×25 mm×
20 mm,彎曲速率為10 mm/min;壓縮強度按GB/T8813-2008標準進行測試,樣品尺寸為50 mm×50
mm×50 mm,壓縮速率為2 mm/min。
1.4.3  導熱系數(shù)測試:按GB/T3399-1982標準進行測試,樣品尺寸為100 mm×100 mm×20 mm。
1.4.4  氧指數(shù)測試:按GB/T2406-1993標準進行測試,泡沫材料尺寸為100 mm×10 mm×10 mm。
1.4.5  熱重分析:測試溫度范圍為室溫~750 ℃,氮氣氣氛,升溫速率為10℃/min。
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