氧化石墨烯的有机增容改性及其在硬泡聚氨酯中的应用开题报告

 2021-08-14 01:08

1. 研究目的与意义(文献综述)

目前我国建筑能耗已占到全社会总能耗的 1/3,且仍以每年 1%的速度在增长,因此建筑节能是我国节能工作的重要内容之一。我国建筑总面积约为 400 亿平方米,高能耗建筑占到了95%以上,这是造成我国建筑能耗较高的主要原因。通过墙体、管道、屋顶等传热是建筑物耗能的主要途径,而应用优异保温材料的建筑物能显著减少采暖制冷所造成的能量损耗,是减少建筑能耗的关键。

硬质聚氨酯泡沫塑料(rpuf)因其优异的隔热保温性能(导热系数是所有有机保温材料中最低的)被广泛应用于建筑保温领域,但其本身固有的不耐老化、不耐高温、耐沾污性不好等性能缺陷,导致聚氨酯材料的进一步应用受到了限制。近年来,我国发生了多起重大火灾事故,从2008年深圳龙岗区“舞王”歌舞厅特大火灾事故,到上海“11·15”特大火灾,采用未阻燃的聚氨酯保温材料是这些火灾事故的真正原因。

在国外,聚氨酯硬泡主要应用于建筑保温领域。而在国内聚氨酯硬泡则主要应用于冰箱、冷柜和管道等保温领域,在建筑保温领域的应用则尚处于起步阶段。在欧美等一些发达国家,聚氨酯硬泡在墙体保温材料所占市场份额已经在 50%以上,而目前我国聚氨酯保温材料的使用率还不到 10%。随着人们节能环保意识的增强以及国家节能标准的不断提高,聚氨酯硬泡在建筑保温领域的应用将迎来爆发式的增长,经济的快速发展和人民生活水平的提高,传统领域中使用的聚氨酯材料已经不能满足使用要求。因此,研究制备经济、环保的新型阻燃硬质聚氨酯泡沫塑料具有非常重要的现实意义。

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2. 研究的基本内容与方案

本毕业论文将石墨烯应用到聚氨酯材料中,通过有机化增容改性,提高氧化石墨烯与聚氨酯的相容性,并利用氧化石墨烯的超高比表面积、高强度和红外热反射效应等,提升聚氨酯材料的机械性能、绝热性能和耐老化性能。

氧化石墨烯的制备及表征:采用液相中超声剥离的方法,即将鳞片石墨溶于n, n-二甲基甲酰胺和正丁醇进行化学插层,然后利用超声波产生的机械力进行机械剥离得到石墨烯,再利用强酸氧化制备氧化石墨烯。借助原子力显微镜afm、拉曼光谱raman、xrd对样品形貌结构进行表征。

聚氨酯制备采用原位聚合法,第一步:将氧化石墨烯与聚醚多元醇组合材料混合均匀,第二步:与二苯基甲烷二异氰酸酯混合进行聚合反应。制得氧化石墨烯改性聚氨酯泡沫,并对其各项性能进行表征。采用氧指数仪测试极限氧指数,锥形量热仪进行燃烧热释放等参数的测试,硬泡塑料垂直测试仪和水平垂直燃烧测试仪对rpuf及阻燃rpuf进行垂直和水平燃烧测试,拉伸试验机进行强度测试,差式扫描量热仪测试、导热率测试仪测试、sem测试。研究氧化石墨烯氧化程度对强度、导热性能、阻燃性能的影响。

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3. 研究计划与安排

1-3周:查阅相关文献资料,完成英文翻译。明确研究内容,了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案,并完成开题报告。

4周:研究石墨的氧化及剥离原理及其与聚氨酯的复合原理。5-6周,合成氧化石墨并进行剥离制备氧化石墨烯,并对其进行表征。

7-9周,将制备的氧化石墨烯复合于硬质聚氨酯,制备氧化石墨烯改性聚氨酯泡沫,并对其各项性能进行表征。10-12周:分析相关数据,补充数据,研究氧化石墨烯氧化程度对强度、导热性能、阻燃性能的影响规律。13-14周:撰写论文。

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4. 参考文献(12篇以上)

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