环保型无卤阻燃生物基硬质聚氨酯泡沫的制备及性能研究开题报告

 2021-08-09 00:03:13

1. 研究目的与意义

随着全球能源短缺、环境污染与温室效应的不断加剧,利用可再生生物质资源部分替代石油化工原料,制备生物可降解的硬质聚氨酯泡沫塑料,符合国家节能减排和低碳经济的发展战略。

松香是自然界极其丰富的一种天然树脂,将松香的三元菲环结构引入至聚酯多元醇,用其制备的硬质聚氨酯泡沫塑料是一种性能优越的高分子合成材料,具有密度小、强度高、导热系数低、粘接性强、泡抹均匀细腻、尺寸稳定性好、施工方便以及成本低廉等特点,因而其可作为绝热保温材料和结构承重材料,广泛应用于建筑、交通运输、冰箱、冰柜、石油化工管道、航空军用等领域。

硬质聚氨酯泡沫由于比表面积大、密度低和热导率低,具有易燃、火焰传播速度快、产烟量大等特点,燃烧释放出co、hcn和其他有毒气体,具有严重的安全隐患。开发无卤阻燃、生物可降解的硬质聚氨酯泡沫塑料,进一步提高其使用安全性就显得非常迫切。

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2. 国内外研究现状分析

罗振扬【1】等采用全磷阻燃剂(dmmp、deep、v6)、卤代磷酸酯阻燃剂(tcep、tcpp、tdcp)以及二者复配对硬质聚氨酯泡沫塑料进行阻燃改性,测试结果证明全磷阻燃剂的阻燃效果优于卤代磷酸酯类阻燃剂,而磷卤复配阻燃效果优于单一阻燃剂。另外硅烷匀泡剂ak8803可以提高硬质聚氨酯泡沫塑料的点燃时间以及降低硬质泡沫塑料燃烧释放热危害,硅烷匀泡剂l580在降低燃烧时的烟气量方面效果较优。

彭智【2】等采用多元醇、异氰酸酯、催化剂、发泡剂和阻燃剂等为原料,制备了全水发泡阻燃聚氨酯硬质泡沫塑料,测试结果表明,聚酯多元醇能够改善泡孔结构,但会降低压缩强度和尺寸稳定性;水发泡剂用量不宜过高;异氰酸酯指数在1.1~1.2时,泡沫的压缩强度、尺寸稳定性等较好;添加型阻燃剂三(2-氯异丙基)磷酸酯(tcpp)可赋予材料一定的阻燃性,但对泡体结构、压缩强度和尺寸稳定性有影响。

石磊【3】等制备出不同粒径的可膨胀石墨(eg),考察了不同粒径eg对硬质聚氨酯泡沫塑料微观形态和燃烧性能的影响,研究测试表明,eg与聚氨酯结构的相容性较差,作为阻燃剂,eg的粒子粒径越大,泡沫塑料的阻燃性越好,最高氧指数可达到39.5%。

k.kulesza【4】等利用nah2po4/nahso4阻燃体系对硬质聚氨酯泡沫塑料进行了改性研究。通过tg/dta测试表明当nah2po4/nahso4的质量比为5:3时,可以达到最好的阻燃效果,其原因是钠磷酸二氢盐和钠硫酸盐在燃烧时给予协同阻燃效应,在聚合物表明形成炭化层,从而起到保护的作用。

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3. 研究的基本内容与计划

研究内容:

针对目前松香基硬质聚氨酯泡沫存在的阻燃效果较差、发烟量较大和力学性能不够理想等问题,从提高松香基硬质聚氨酯泡沫塑料阻燃性能、热性能、力学性能和降低成本等方面出发,通过配方设计,制备无卤阻燃松香基硬质聚氨酯泡沫塑料。采用极限氧指数、锥形量热仪、tga、sem和力学性能测试仪,着重对制备的无卤阻燃松香基硬质聚氨酯泡沫塑料的燃烧性能、热稳定性、表面形貌和力学性能进行研究,以确定阻燃处理对rpuf微观结构和宏观性能的影响,揭示硬质聚氨酯泡沫组成、结构与其性能内在本质关系。

配方:

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4. 研究创新点

1.制备无卤、低烟、低毒、高性能的阻燃聚氨酯泡沫塑料。

2.提高硬质聚氨酯泡沫的阻燃性能,满足gb8624-2006b1标准:氧指数大于27,平均燃烧时间30s,平均燃烧高度小于250mm,烟密度等及(sdr)小于75。

3.降低发烟量

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