1. 研究目的与意义
酚醛泡沫是一种隔热、隔音、轻质、导热系数低的节能材料，以其绝热性、难燃性、燃烧时低发烟性、高氧指数及尺寸稳定性等方面优良的特性得到了肯定，但是其既脆而易粉化的缺点也不容忽视，这些缺陷导致酚醛泡沫并未在国内得到广泛应用。故，近年来酚醛泡沫的主要研究方向在其增韧改性方面。
在一定条件下，多异氰酸酯和聚醚或聚酯多元醇发生反应形成的高分子聚合物即聚氨酯，而聚氨酯的预聚体则是上述反应物按照一定比例反应生成的半成品，其仍具有可反应性。由于反应物的种类繁多，反应配比的不同，故可制备出不同性能参数的聚氨酯预聚体。因此，聚氨酯预聚体有很多合成方法，如果按照末端基团的反应特性来划分的话，可以划分为以下几种：端羟基预聚体、端异氰酸酯基预聚体、含封闭基团预聚体、端丙烯酸烷酯和含其它基团如端硅烷基等不同类型的预聚体。聚氨酯的合成最开始是由多元醇与二异氰酸酯以一步反应生成，这种反应过程中将释放大量的热量，难以控制反应的进行，而我们所说的预聚法，是先将其制成低分子量的预聚体；之后再经过扩链反应，生成高分子量聚合物；通过添加交联剂，生成聚氨酯。因此可以看出，聚氨酯预聚体具有交联密度较小、密度小、弹性好的特点。
通过添加聚氨酯预聚体对酚醛泡沫进行改性属于一种化改性方法，也是目前看来效果很好的一种改性方法，采用聚氨酯预聚体进行酚醛泡沫改性不仅能提泡沫的抗压/抗拉强度，降低泡沫体密度及其导热率，还能提高泡沫的韧性。有学者研究采用mdi型聚氨酯预聚体改性酚醛泡沫脆性，此方法虽能降低泡沫的粉化程度，但此种预聚体反应活性高、结晶趋势强，对于贮存条件要求较高，不利于高质量的储存，故其使用场合受到了很大限制。而tdi型聚氨酯半预聚体对于储存条件要求低，故其使用范围较mdi型预聚体得到了拓展，有利于提高酚醛泡沫的耐高温性能并能使酚醛树脂的泡孔结构更佳。
2. 国内外研究现状分析
聚氨酯改性酚醛泡沫是一种很好的化学增韧方法，直接在酚醛树脂的合成过程中加入聚氨酯预聚体对其进行改性，在日本、美国已进行了一系列研究，并取得了较好的成果。美国的聚氨酯改性酚醛泡沫主要研究方向在隔音保温防火功能，美国的酚醛有近一半应用在隔音保温防火方面，日本则颁布了《酚醛泡沫塑料作为标准建筑物耐燃材料》的法令 [17] 。聚氨酯预聚体常用的增韧酚醛泡沫的方法有以下两种：
1）以糠醇树脂、芳胺多元醇等作为聚氨酯组分中的多羟基化合物，将酚醛树脂、多异氰酸酯(MDI、PAPI)和上述各种多元醇混合，加入发泡剂等助剂进行复合发泡，有着粘度小、操作容易的优点，但存在增韧效率差的缺点；
2）聚醚、聚酯多元醇和异氰酸酯合成末端为-NCO 基团的预聚体，再与酚醛树脂、发泡助剂混合，进行复合发泡，增韧效果好，但粘度大，在合成过程中需多加控制 [18] 。而国内研究聚氨酯改性酚醛泡沫的进展还不够，极大多数处于研发阶段。只有部分单位初步探索了酚醛改性聚氨酯的研究工作，如：河南省科学院高新技术研究中心等单位完成的聚氨酯改性酚醛高分子阻燃材料等，为随后聚氨酯改性酚醛的研究积累了一定的经验，随后专注于聚氨酯预聚体及制品的研究开发，顺利完成了与聚氨酯相关的多项科研项目，并顺利实现了中试生产 [18,19] 。一些单位对聚氨酯增韧酚醛泡沫进行了深入研究，探索出适应于国内情况、简单可行的改性技术。但是，由于技术力量有限，我国的聚氨酯改性酚醛发泡材料还未形成国外的应用水平。
3. 研究的基本内容与计划
以蓖麻油( CO )和1 ,6-己二异氰酸酯( HD I)为原料合成蓖麻油基聚氨酯预聚体，采用蓖麻油基聚氨酯预聚体对酚醛泡沫进行改性。通过红外光谱（ F T- IR） 和1H 核磁（ 1H N MR） 对预聚体结构进行了鉴定和表征。采用扫描电镜( SE M)、万能试验机结合热重分析仪研究了蓖麻油基聚氨酯预聚体对酚醛泡沫的形态，机械性能和热稳定性的影响。这项工作的目的是证明酚醛泡沫（PFs）中油基材料的潜在应用。有了这个目标，准备CO为基础的聚氨酯预聚物（COPUP）. 聚氨酯预聚物（COPUP）的结构通过1 H核磁共振（1HNMR）和傅里叶变换红外光谱（FTIR）进行表征. 随后加入一系列的PFs制备不同内容的聚氨酯预聚物（COPUP）。PFS的形态性质，机械性能和热稳定性是由通用测试，扫描电子显微镜（SEM）和热重分析（TGA）评估的。
4. 研究创新点
在一般情况下， 酚醛（PF）的的机械性能可以通过引入增韧剂来加强，主要有以下两种方式：化学改性和物理改性。具体地，化学改性而引入柔性链为酚醛树脂的刚性骨干显示出了显著的增韧性能，实际上，这已经引起了广泛关注。其中，聚氨酯预聚物（COPUP）作为最有效的改性剂由于其高反应性的异氰酸酯基团可以增加机械性能，其能够与增韧剂可熔酚醛树脂中的分子链的末端发生反应，从而减少脆性和粉碎性能。[10-12] .根据文献，近年来，由于它们在石油化学替代衍生工具中的潜在用途生物质资源的聚氨酯产品的利用率已显着地提高。由于其可用性，多功能性和技术可行性，植物油化学已成为化学行业中最重要的生物量原材料。在最流行的植物油中，蓖麻油（CO）代表的是一类有前景发展的原材料。因为它是来自CO种子一种丰富的和可再生的天然资源。CO是一种成本相对低成本的材料并且不与食物竞争。它是与大约70％纯甘油三蓖麻醇酸酯和大约30％的甘油蓖麻醇/油酸酯或亚油酸酯以及并且具有2.7的平均羟基官能度混合，允许使用CO作为多元醇来合成具有成本效益的和可生物降解性能的聚氨酯制品并且由于CO中的长脂肪酸链提供了灵活性，CO的调查重点在聚氨酯网络，而不是酚醛泡沫中CO的应用。这项工作的目的是证明酚醛泡沫（PFs）中油基材料的潜在应用。
