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阻燃聚氨酯预聚体增韧酚醛泡沫塑料的性能

返回列表 来源：河南派胜祥商贸有限公司日期：2018-08-03 10:13:29

阻燃聚氨酯预聚体增韧酚醛泡沫塑料的性能
摘要
采用4,4′-亚甲基双(异氰酸苯酯)和阻燃聚醚多元醇为原料,制备出阻燃聚氨酯预聚体(FRPUP),探讨了FRPUP对酚醛泡沫增韧改性作用。研究了FRPUP的用量对酚醛泡沫的力学性能、阻燃性能、隔热性能的影响。结果表明,当FRPUP添加量为2 phr时,改性酚醛泡沫的弯曲强度和压缩强度分别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数提高到41.5%;改性酚醛泡沫的导热系数比未改性酚醛泡沫也有所降低。
关键词 :阻燃聚氨酯预聚体;酚醛泡沫;增韧;阻燃性;力学性能
酚醛(PF)泡沫塑料虽然具有耐热、难燃、抗火焰穿透、燃烧时低烟低毒等优点,却存在脆性大、易粉化等缺点,大大限制了其应用。酚醛泡沫的增韧改性剂通常为橡胶、热塑性树脂、增强纤维等。黄世俊等采用腰果壳油改性酚醛树脂,研究结果表明,因腰果壳油中的腰果酚参与缩聚反应,所制备的改性酚醛树脂较未改性酚醛树脂具有更好的韧性。赵丽斌等以酶解木质素增韧酚醛泡沫,改性后的酚醛泡沫具有更好的力学性能和较低的掉渣率。聚氨酯预聚体的韧性很好,也是酚醛树脂及其泡沫材料常用的增韧改性剂。
然而,酚醛泡沫常用的改性剂通常是易燃性材料,往往会导致酚醛泡沫材料的阻燃性能降低。目前,解决的主要方法是将具有阻燃作用的元素如磷、氮、硅等接到增韧剂分子链中制备出阻燃性增韧剂,利用这种阻燃性增韧剂去改性酚醛泡沫,以期既能够提高酚醛泡沫材料的韧性,又能够保持或提高其阻燃性能。Yang等合成了一种含磷和硅的聚氨酯预聚体(PSPUP)用于增韧酚醛泡沫,结果表明在酚醛泡沫中加入PSPUP,可以显著提高其压缩强度、冲击强度,减小掉渣率,显示出PSPUP卓越的增韧效果。Sui等研究了聚乙二醇磷酸酯在酚醛泡沫中的增韧作用,结果发现,适量添加阻燃增韧剂不仅大幅度提高泡沫材料的弯曲强度和降低泡沫材料的掉粉率,而且泡沫材料还具有优异的阻燃性能。
本论文采用阻燃的聚醚多元醇,与毒性较低、活性较大的二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)在一定条件下进行反应,制备出阻燃的聚氨酯预聚体(FRPUP),研究其在酚醛泡沫中的增韧作用,探讨其用量对酚醛泡沫的力学性能、阻燃性能、导热性能、热分解等特性的影响。

1  实验部分
1.1  试剂与仪器
4,4’-亚甲基二对苯基二异氰酸酯(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):无色液体,羟值110~130 mg KOH/g,黏度300~500 mPa·s,万华化学集团股份有限公司;热固性酚醛树脂(甲阶,棕黄色液体):固含量77%~83%,工业品,济南圣泉集团;吐温-80、磷酸(浓度85%)、对甲苯磺酸、正戊烷:分析纯试剂,上海阿拉丁生化科技股份有限公司。
集热式恒温磁力搅拌器DF-II:上海华研设备仪器有限公司;旋转蒸发仪VAP Precision:德国Heidolph公司;导热系数测试仪DHR-II:湘潭湘仪仪器有限公司;偏光显微镜XPL-30TF:上海巍途光电技术有限公司;微机控制电子万能试验机CMT5105:深圳市新三科材料检测有限公司;氧指数测定仪HC-2:上海精密仪器仪表有限公司;综合热分析仪STD Q600:美国TA公司;模具:自制,尺寸为200 mm×90 mm×50 mm。
1.2  阻燃聚氨酯预聚体合成
称取一定量的阻燃聚醚多元醇于圆底烧瓶中,连接到旋转蒸发仪上,60℃抽真空减压蒸馏0.5h,以除去其中可能含有的少量水分,待冷却后置于密闭容器中密封保存待用。将三颈烧瓶置于恒温磁力搅拌器上,按n(NCO)/n(OH)=1∶2的比例先后加入阻燃聚醚多元醇与MDI。持续通入氮气,排尽空气,保证氮气气氛。在25℃搅拌反应1.5h后,获得液体反应产物,置于试管中密封保存。
1.3  酚醛泡沫制备方法
将制备好的阻燃聚氨酯预聚体和一定量的酚醛树脂(100 phr)略微加热以提高其流动性,充分搅拌使阻燃聚氨酯预聚体均匀分散在酚醛树脂中,冷却至室温备用。将阻燃聚氨酯预聚体(FRPUP)和酚醛树脂的共混物、表面活性剂(吐温-80)、固化剂(甲苯-4-磺酸、磷酸与蒸馏水按照质量比2∶1∶2复配)、发泡剂(正戊烷),搅拌均匀后倒入模具中,在80 ℃烘箱中固化、发泡1.5h,得到改性的酚醛泡沫。纯酚醛泡沫及改性酚醛泡沫的配方见Tab.1。
1.4  测试与表征
1.4.1  POM测试:利用透反射偏光显微镜对泡沫的结构进行观察,样品观察面垂直于发泡方向。
1.4.2  力学性能测试:弯曲强度按GB/T8812.1-2007标准进行测试,样条尺寸为120 mm×25 mm×
20 mm,弯曲速率为10 mm/min;压缩强度按GB/T8813-2008标准进行测试,样品尺寸为50 mm×50
mm×50 mm,压缩速率为2 mm/min。
1.4.3  导热系数测试:按GB/T3399-1982标准进行测试,样品尺寸为100 mm×100 mm×20 mm。
1.4.4  氧指数测试:按GB/T2406-1993标准进行测试,泡沫材料尺寸为100 mm×10 mm×10 mm。
1.4.5  热重分析:测试温度范围为室温~750 ℃,氮气气氛,升温速率为10℃/min。
酚醛树脂厂

咨询热线：17320188259

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