关键词：
硬质聚氨酯泡沫
添加型阻燃剂
埃洛石纳米管
单层氧化石墨烯
摘要：
硬质聚氨酯泡沫（RPUF）具有低表观密度、易于生产和低成本等优良特性,并可以通过调节配方来合成满足不同应用的产品。因而,RPUF被广泛应用于各行各业和日常家庭生活中。但RPUF具有多孔结构,这使其在空气中高度易燃并会释放有毒气体和烟雾,严重影响人民生命和财产安全。因此,对其进行阻燃改性成为聚氨酯行业关注的重要问题。本文以全水发泡方法制备了RPUF,并利用埃洛石纳米管和氧化石墨烯对其进行复合改性,主要研究了复合材料的阻燃性能、压缩强度、表观密度和泡孔结构变化。
首先,通过全水发泡方法制备了RPUF,探讨了水的添加量、市售的两种聚醚多元醇和两种泡沫稳定剂对RPUF性能和结构的影响,通过正交试验得到了优化配方。结果表明:聚醚多元醇DL-403与异氰酸酯（MDI-50）的易混性差,但反应速率快,制得的RPUF压缩强度高;聚醚多元醇DL-400与MDI-50的易混性好,但反应速率慢,制得的RPUF压缩强度低。将DL-403和DL-400按照重量比4:5.34得到混合聚醚多元醇,与MDI-50的反应速率适合进行全水发泡实验操作,制备的RPUF压缩强度较高。在全水发泡过程中,当H2O:MDI-50>0.1:10（质量比）时,RPUF的泡孔容易破裂;当H2O:MDI-500<0.1:10时,导致发泡不完全。与M-7715LF型号泡沫稳定剂相比,JC-7788型号泡沫稳定剂可以使泡孔大小更加均匀。通过实验优化配方,该配方制备的RPUF密度为112.53 kg/m3,压缩强度为0.8 MPa,泡孔大小均匀。
其次,采用不同类型的埃洛石纳米管（HNTs）对硬质聚氨酯泡沫（RPUF）进行改性,探讨了对复合材料（HNTs/RPUF）结构和性能的影响。结果表明,随着HNTs的平均长度变短（需要说明的是,相同质量的HNTs,平均长度越短,数量越多）,HNTs/RPUF的泡孔增大,当HNTs的平均长度达到1μm时,HNTs/RPUF的少量泡孔破裂,平均长度达到0.4μm时,HNTs/RPUF的大量泡孔破裂。随着HNTs的平均长度变短,HNTs/RPUF的表观密度和压缩强度下降,但HNTs/RPUF的热稳定性和LOI值升高,当HNTs的平均长度达到0.4μm时,LOI达到20%。另外,综合不同平均长度HNTs对HNTs/RPUF结构和性能的影响,选取平均长度为1μm的HNTs添加进RPUF中,探讨不同含量的HNTs对HNTs/RPUF结构和性能的影响。结果表明,HNTs的添加量越多,HNTs/RPUF的泡孔越大,当添加量达到3 wt%时,HNTs/RPUF的少量泡孔破裂,当添加量为5 wt%时,HNTs/RPUF的泡孔大量破裂。随着HNTs的添加量增多,表观密度和力学性能下降,但热稳定性和LOI值逐渐升高,当HNTs的添加量为5 wt%时,LOI值达到20.5%。
最后,探讨了添加不同含量的单层氧化石墨烯（m GO）对复合材料（m GO/RPUF）结构和性能的影响。结果表明,随着m GO含量增加,m GO/RPUF泡孔逐渐变大,当含量达到0.4 wt%时,泡孔出现破裂现象。m GO含量的增加使m GO/RPUF的表观密度和压缩强度略有下降,但热稳定性和阻燃性能逐渐升高,当含量达到0.5 wt%时,m GO-5/RPUF的LOI值为22%。
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