低吸水保温硬质密胺泡沫的制备及性能研究

来源 :合肥工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:Heat05041094
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硬质密胺泡沫是通过三聚氰胺和甲醛在碱性水溶液中合成的密胺预聚物,经过一定发泡工艺制备的一种本征阻燃泡沫材料。由于密胺泡沫基体内依然存在未反应完全的亲水基团(-NH-、-OH),其易与空气中的水分子形成氢键,增加泡沫基体亲水性。并且密胺泡沫闭孔率较低,开孔的泡沫结构不能有效阻碍水分向泡孔内部渗透。保温材料长期被水分渗透的影响下,导热系数将有所提高。储存在泡沫内部的水分,随着冻融循环的作用(低温结冰,常温冰融化)使得泡沫材料泡孔形变、破碎及与钢板之间粘结力变差,影响了泡沫力学性能及使用寿命。本文通过提高密胺树脂基体疏水性及提高泡沫的闭孔率,制备低吸水保温硬质密胺泡沫,有望将其作为冷藏保温材料。主要研究内容如下:(1)在密胺树脂预聚物合成阶段使用戊二醛作为小分子疏水改性剂,向聚合物分子链中“插入”“-CH2CH2CH2CH2CH2-”疏水柔性烷基链,得到疏水性提高的改性密胺树脂预聚物,进一步发泡制备戊二醛改性硬质密胺泡沫;(2)在密胺树脂预聚物合成阶段使用正丁醇作为小分子疏水改性剂,向聚合物分子链侧端引入“-CH2CH2CH2CH3”疏水柔性烷基链。正丁醇参与醚化,对部分活性基团(-CH2OH)封端,有助于增加树脂储存稳定性,同时降低亲水基团-OH含量,提高树脂疏水性,得到改性密胺树脂预聚物,进一步发泡制备正丁醇改性硬质密胺泡沫;(3)对上述两类改性密胺树脂预聚物的疏水性、储存稳定性及所得改性密胺泡沫的吸水率、表观密度、泡孔形貌、压缩强度等进行研究,结果表明,正丁醇改性密胺预聚物的储存稳定性更优;两类改性密胺泡沫综合性能相似,但正丁醇改性密胺泡沫的吸水率更低;(4)正丁醇改性密胺树脂预聚物中分别添加纳米白炭黑、微米白炭黑、Na+-MMT、Aerosil R974这四类固体填料,制备复合改性硬质密胺泡沫。首先对上述制备的泡沫的形貌进行分析,确定了纳米及微米白炭黑制备的复合改性硬质密胺泡沫泡孔尺寸更为均匀。重点研究了纳米及微米白炭黑的不同含量对泡沫形貌、吸水率、闭孔率等性能的影响。最终得到了吸水率显著降低,闭孔率有所提高的复合改性硬质密胺泡沫。改性硬质密胺泡沫的最佳制备工艺及配方为:正丁醇改性预聚物粘度达30-50 Pa·s时,加入以预聚物质量为基准的2wt%的匀泡剂硅油,1wt%的乳化剂十二烷基苯磺酸,5wt%的发泡剂正戊烷,0.7wt%的固化剂盐酸,1wt%(三聚氰胺质量)纳米白炭黑,75℃烘箱发泡40 min,120℃熟化6h。所得复合改性硬质密胺泡沫最佳综合性能为:表观密度为53kg/m~3,压缩强度为252.2k Pa,吸水率为11.26%,导热系数为0.039W/(m·K),平均泡孔直径为160μm,极限氧指数为32.5%。
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