阻燃聚氨酯预聚体增韧酚醛泡沫塑料的性能

采用4,4'-亚甲基双(异氰酸苯酯)和阻燃聚醚多元醇为原料,制备出阻燃聚氨酯预聚体(FRPUP),探讨了FRPUP对酚醛泡沫增韧改性作用。研究了FRPUP的用量对酚醛泡沫的力学性能、阻燃性能、隔热性能的影响。结果表明,当FRPUP添加量为2 phr时,改性酚醛泡沫的弯曲强度和压缩强度分别比未改性酚醛泡沫提升了17.3%和24.5%;改性酚醛泡沫的氧指数提高到41.5%;改性酚醛泡沫的导热系数比未改性酚醛泡沫也有所降低。     

端异氰酸根聚氨酯预聚体增韧改性酚醛泡沫塑料性能研究

以聚丙二醇(PPG2000)和二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)为原料合成了异氰酸根封端的聚氨酯预聚体(PUP),分别以合成的预聚体和市售的聚氨酯预聚体为增韧剂改性酚醛泡沫,研究了PUP用量及异氰酸根含量对酚醛泡沫力学性能、热稳定性能、导热性能及阻燃等性能的影响,并对改性前后的酚醛泡沫进行了电子显微镜扫描泡孔结构和红外光谱分析。结果表明,聚氨酯预聚体用量为5%(wt,质量分数,下同),异氰酸根含量为4.1%时,酚醛泡沫的韧性和保温性能最好,其中相对弯曲强度和相对压缩强度分别为5.11kPa·m~3/kg和3.33kPa·m~3/kg,分别比纯泡沫提高了86.5%和43.5%;改性泡沫导热系数为0.057W/m·K,比纯泡沫导热系数(0.064W/m·K)低;增韧的酚醛泡沫热稳定性能略有降低,但下降幅度不大;此外,聚氨酯增韧后的酚醛泡沫阻燃性能均大于34%,具有优良的阻燃性能,且酚醛泡沫闭孔率高、泡空分布均匀。     

硼改性酚醛泡沫复合材料的制备与性能研究

为改善酚醛泡沫的耐高温性能,实验将适量的B2O3引入酚醛泡沫,经模压成型、固化后,制备出硼改性酚醛泡沫复合材料;研究了硼改性酚醛泡沫复合材料的微观结构,以及不同的硼含量对酚醛泡沫的压缩性能、耐高温性能的影响。结果表明,硼改性酚醛泡沫的压缩断裂特征为假塑性断裂模式;引入适量的B2O3,可改善树脂基体相的韧性,提高酚醛泡沫复合材料的压缩强度,当B2O3含量为质量分数4%时,酚醛泡沫的压缩强度最大,为10.14 MPa,比纯酚醛泡沫提高了5.18%。硼改性有利于酚醛泡沫的高温稳定性,酚醛泡沫的热分解温度和残碳率均随硼含量的增加而有所提高;当B2O3含量为质量分数7%时,酚醛泡沫的耐高温性能最优,其失重10%时的热分解温度为447℃,比纯酚醛泡沫提高了76.68%;其800℃下的残碳率为66.37%,较纯酚醛泡沫高出16.05%。     

KH-560修饰纳米SiO_2及其改性酚醛泡沫的制备和表征

采用Stober法水解正硅酸乙酯(TEOS)制得的纳米SiO2并用硅烷偶联剂(KH-560)修饰纳米SiO2,并且以其作为改性剂制备改性酚醛树脂。研究了KH-560修饰纳米SiO2的接枝率,并用此接枝率不同含量的修饰纳米SiO2对酚醛树脂泡沫进行改性研究,测试了改性纳米SiO2对酚醛泡沫的韧性、机械强度和热稳定性还有阻燃性能的影响。实验结果表明:KH-560改性纳米SiO2具有很好的疏水性,在改性酚醛树脂中能够均匀的分散,不会发生沉降的现象,改性纳米SiO2质量分数为1.5%~2.0%时能够改善酚醛泡沫的机械强度和韧性,同时显著提高酚醛泡沫的热稳定性和阻燃性能。     

玻璃纤维增强体形式对酚醛泡沫性能的影响

针对酚醛泡沫脆性大、强度低等缺点,采用3种不同增强形式的玻璃纤维增强体,即短切玻璃纤维(SGF)、酚醛树脂浸渍固化的玻璃纤维针(GFN)及三维间隔连体织物,对酚醛泡沫进行增强.研究了纤维含量和纤维长度对酚醛泡沫压缩性能的影响规律,对比了不同增强形式纤维增强酚醛泡沫复合材料的压缩性能与保温性能.结果表明:当SGF长度为3 mm,与基体质量比为5%时,SGF增强酚醛泡沫的比压缩强度最佳,较纯泡沫的提高了21%;GFN(长度5 mm,与基体质量比为25%)增强酚醛泡沫的比强度提高8%;三维间隔连体织物增强酚醛泡沫的比强度虽略有下降,但其压缩强度(0.239 MPa)达到了承重类酚醛泡沫的要求.SGF和GFN增强的酚醛泡沫的热导率与纯酚醛泡沫的相比略有上升,但仍符合高效保温材料的要求;三维间隔连体织物增强酚醛泡沫的热导率上升明显.     

掺杂铝溶胶改性可膨胀石墨(EG)对半硬质聚氨酯泡沫(SRPUF)阻燃性能的影响

先使用铝溶胶对可膨胀石墨(EG)进行改性,然后用一步法制备纯半硬质聚氨酯泡沫(SRPUF)、掺杂未改性EG的SRPUF和掺杂改性EG的SRPUF。使用傅立叶红外光谱仪(FT-IR)和透射电子显微镜(TEM)表征了铝溶胶改性的EG,结果表明:铝溶胶包覆已经在EG表面。用材料拉伸试验机和氧指数测试仪测试泡沫的拉伸性能和阻燃性能,确定了EG的用量为12%、掺杂改性EG的SRPUF的力学性能优于掺杂未改性EG的SRPUF。使用氧指数测试仪和水平垂直燃烧测定仪测试三种SRPUF的阻燃性能,结果表明:掺杂铝溶胶改性EG的SRPUF阻燃性能最好,极限氧指数为27.6%,水平燃烧等级达到HF-1级。使用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)分析了阻燃机理,结果表明:EG表面的γ-Al OOH以脱水、晶型转变和释放不燃气体的三种形式提高了阻燃效果,同时起粘结蠕虫石墨的作用。     

高流动性尼龙6/改性MCA阻燃复合材料的性能

将氧化石墨烯(GO)改性的三聚氰胺氰尿酸盐(m MCA)、未改性的三聚氰胺氰尿酸盐(MCA)分别与高流动性尼龙6(HFPA6)熔融共混,制备出HFPA6/m MCA复合材料和HFPA6/MCA复合材料。研究了MCA改性前后的结构、阻燃复合材料的阻燃性能、热稳定性和力学性能,结果表明:HFPA6/m MCA复合材料的阻燃性能、拉伸强度、弯曲强度和成炭效果比HFPA6/MCA复合材料有很大的提高,冲击强度略有降低,在阻燃剂含量为14%时复合材料的阻燃性能达到UL 94 V-0级。     

正硅酸乙酯水解SiO_2改性酚醛泡沫的制备与表征

通过正硅酸乙酯在碱性条件下水解生成的SiO2粒子改性酚醛泡沫。利用SEM和TEM对泡沫体进行了观察,同时测试了不同正硅酸乙酯添加量对泡沫冲击强度和压缩强度的影响,并通过热失重分析了改性酚醛泡沫的热稳定性。结果表明:正硅酸乙酯水解生成的SiO2和泡沫体有良好的亲和性,大部分SiO2晶粒尺寸在1μm左右,当正硅酸乙酯的添加量为2%时,泡沫有较好的压缩强度和冲击强度,比纯酚醛泡沫分别提高了40%和63%。同时泡沫的热稳定性有了一定的提升。     

三聚氰胺改性聚乙烯醇缩甲醛泡沫材料的制备与热性能

采用三聚氰胺对聚乙烯醇进行化学改性,制备了聚乙烯醇缩甲醛泡沫材料(PVFM)。探讨了材料的制备并研究了三聚氰胺用量对材料性能的影响。采用红外光谱、热失重分析法和差示扫描量热法对材料进行了测试表征。当三聚氰胺含量相对于聚乙烯醇为7.5%时,材料的拉伸强度为1.96 MPa,比未改性材料提高两倍多;初始热分解温度为322.5℃,比改性前提高了81.6℃。上述结果表明,三聚氰胺的加入明显改善了PVFM的拉伸强度和耐热性。     

表面接枝防老剂的白炭黑在天然橡胶中的应用

为了提高白炭黑与橡胶的相容性,同时防止防老剂的挥发,采用γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷与对氨基二苯胺(PPDA)的反应物对白炭黑进行表面改性,得到表面接枝防老剂的白炭黑。将改性白炭黑应用于天然橡胶(NR)中考察其增强与防老性能,并与炭黑/NR、未改性白炭黑/NR和Si69改性白炭黑/NR复合材料相比较(均添加防老剂4020)。结果表明,改性白炭黑/NR复合材料的焦烧时间延长,硫化时间缩短,白炭黑在橡胶中的分散性提高,同时具备更出色的力学性能。随着表面接枝防老剂含量的增加,改性白炭黑/NR复合材料的拉伸强度和撕裂强度比未改性白炭黑和Si69改性白炭黑/NR均有大幅提高。当接枝的PPDA含量达到5.27%(与白炭黑的质量比)时,其拉伸强度比未改性白炭黑/NR提高了90%,比Si69改性白炭黑/NR提高了73%,并接近炭黑/NR; 其撕裂强度是未改性白炭黑/NR的5倍,Si69改性白炭黑/NR的2.5倍,炭黑/NR的2倍。另外,表面接枝防老剂的白炭黑/NR复合材料具有优异的抗热氧、抗臭氧和湿热老化性能;其抗臭氧老化性能优于添加通用防老剂4020的对比复合材料。     

可膨胀石墨阻燃半硬泡聚氨酯材料的性能

聚氨酯半硬质泡沫(SPUF)性能优异,应用广泛,但它属于易燃材料,且燃烧时极易产生烟毒,进而会对环境造成不利的影响。文中选用可膨胀石墨(EG)以及硅烷偶联剂KH791改性EG对全水发泡聚氨酯半硬泡进行阻燃,利用热重分析和残炭形貌对聚氨酯泡沫的热降解行为进行了研究,对比了EG改性前后对全水发泡聚氨酯半硬泡阻燃性能、热稳定性、力学性能和泡孔形貌的影响。结果表明,当EG的质量分数为20%时制得的可膨胀石墨阻燃聚氨酯泡沫氧指数可达29.4%,达到了UL94HB防火测试中HF-1级水平测试的要求;KH791改性EG后,阻燃效果略微降低,但是改性EG对于泡沫的泡孔形貌影响较小,能够提高全水发泡聚氨酯半硬泡的密度和压缩强度。     

聚磷酸铵-三聚氰胺-三嗪成炭剂协同阻燃改性环氧树脂及玻璃纤维增强树脂复合材料

采用聚磷酸铵(APP)与不同比例三聚氰胺(MA)和三嗪成炭剂(CFA)复配对环氧树脂进行阻燃改性。系统研究了不同配比阻燃剂(总量保持40wt%)的加入对环氧树脂流变特性、固化行为、热机械性能、力学性能及阻燃性能的影响。将优化后的阻燃改性环氧树脂用于制备玻璃纤维增强环氧树脂复合材料(GFRC),对并其力学和阻燃性能进行了研究。结果表明,APP单独与MA或CFA复配改性环氧树脂并未表现出明显的协同阻燃效应,但它们组成的三元复配阻燃体系(30wt%APP-5wt%MA-5wt%CFA)具有良好的协同阻燃效应。相比未改性环氧树脂,APP-MA-CFA改性环氧树脂的极限氧指数(LOI)由18.0%提高到了50.2%,热释放峰值速率(PHRR)下降了84%,总热释放量(THR)下降了78%。树脂基体中加入阻燃剂后,GFRC的力学性能有所下降,尤其是层间剪切强度。同样地,基于APP-MA-CFA复配改性环氧树脂的GFRC表现出最佳阻燃性能,相比未改性的GFRC,其LOI值由22.8%提高到了66.0%,PHRR由354 kW/m2下降到93 kW/m2,THR由49.3 MJ/m2下降到22.8 MJ/m2。      

纳米三聚氰胺磷酸盐的合成及其在酚醛泡沫中的应用

以三聚氰胺和磷酸为原料,采用溶剂热方法合成出纳米三聚氰胺磷酸盐(NMP)阻燃剂。用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等手段表征产物的组成和结构,研究了不同溶剂(蒸馏水、无水乙醇和苯)、不同类型的表面活性剂(十二烷基硫酸钠(SDS)、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、壬基酚聚氧乙烯醚(NP))、以及反应温度和反应时间对产物形貌的影响。结果表明:只有使用苯为溶剂才能合成出NMP,表面活性剂的种类对产物的形貌有较大的影响。将合成的NMP与市售的微米级MP(MMP)在增韧酚醛泡沫中的阻燃性能和力学性能对比,NMP阻燃增韧酚醛泡沫的弯曲强度比MMP阻燃增韧酚醛泡沫提高了39%。     

聚氨酯预聚体改性酚醛泡沫的研究进展EI北大核心CSCD

酚醛泡沫是近几年发展起来的一类新型泡沫塑料,具有阻燃、低烟、自熄等独特性能,传统酚醛泡沫是由酚醛树脂在固化剂、发泡剂、表面活性剂及其他助剂存在条件下,同时发泡、固化制成。固化后的酚醛树脂因自身结构的缺陷,从而使得制备的酚醛泡沫存在延伸率低、硬度大、耐冲击性差、粉碎率高等问题,限制了其产品应用及快速发展。因此对酚醛树脂及其泡沫进行改性研究以降低其脆性,提高其韧性,具有一定理论和现实意义。文中阐述了酚醛泡沫的增韧方法,着重介绍了直接混合法、NCO链端预聚体法以及OH链端预聚体法等3种聚氨酯预聚体增韧酚醛泡沫的方法,并分析了聚氨酯预聚体增韧酚醛泡沫的增韧机理。最后总结了聚氨酯预聚体改性酚醛泡沫存在的问题。     

聚氨酯预聚体改性酚醛泡沫的研究进展

酚醛泡沫是近几年发展起来的一类新型泡沫塑料,具有阻燃、低烟、自熄等独特性能,传统酚醛泡沫是由酚醛树脂在固化剂、发泡剂、表面活性剂及其他助剂存在条件下,同时发泡、固化制成。固化后的酚醛树脂因自身结构的缺陷,从而使得制备的酚醛泡沫存在延伸率低、硬度大、耐冲击性差、粉碎率高等问题,限制了其产品应用及快速发展。因此对酚醛树脂及其泡沫进行改性研究以降低其脆性,提高其韧性,具有一定理论和现实意义。文中阐述了酚醛泡沫的增韧方法,着重介绍了直接混合法、NCO链端预聚体法以及OH链端预聚体法等3种聚氨酯预聚体增韧酚醛泡沫的方法,并分析了聚氨酯预聚体增韧酚醛泡沫的增韧机理。最后总结了聚氨酯预聚体改性酚醛泡沫存在的问题。     

低温发泡制备酚醛泡沫材料及其表征

采用40℃低温发泡的方法制备酚醛泡沫,研究了发泡剂、表面活性剂和固化剂对泡沫的表观密度和压缩强度的影响,讨论了低温发泡对泡沫力学性能、导热性能、泡孔形态、阻燃性能、微观结构和热稳定性的影响。试验结果表明,40℃低温发泡对酚醛泡沫的阻燃性和热稳定性影响较小,泡沫的韧性和脆性得到了明显改善,泡孔孔径更小、分布更加均匀。     

对苯二胺改性酚醛泡沫的性能研究

采用对苯二胺改性酚醛树脂分子结构并对酚醛树脂进行发泡制得性能优异的改性酚醛泡沫。通过红外光谱、核磁共振氢谱、核磁共振碳谱、GPC和旋转黏度计对改性酚醛树脂进行表征，结果表示对苯胺已经成功引入酚醛树脂分子结构中，改性树脂分子量提高了25%。对改性酚醛泡沫的吸水率、质量损失率、尺寸稳定性、热重、极限氧指数等进行测试，结果表明：改性泡沫的吸水率最低可达到4.28%;质量损失率最低可达到3.94%;尺寸稳定性明显提高；质量损失5%时的温度、热分解峰值温度和残碳率均有所提高；极限氧指数最高可达41.2。对苯二胺改性酚醛泡沫具有更优异的耐热性和阻燃性。     

纤维增强发泡保温复合材料的制备与性能

为了增强玻化微珠/水泥发泡保温复合材料的力学性能和保温性能,通过掺加改性物理泡沫降低发泡保温复合材料的密度和导热系数,采用改性纤维对发泡保温复合材料进行增强。研究了纤维增强发泡保温复合材料的力学性能和耐水性能,并利用扫描电镜对试样内部微观形貌进行观察,探讨了改性泡沫和改性纤维对发泡保温复合材料的增强机制。结果表明,掺加泡沫明显降低了发泡保温复合材料的密度和导热系数,当泡沫掺量为1.05 mL/g时,试样密度和导热系数分别为186 kg/m³和0.056 W/（m·K）。泡沫改性可有效改善发泡保温复合材料的强度和软化系数,掺加改性泡沫试样的抗折强度、抗压强度和软化系数较掺加乳胶粉试样的分别提高了21.05%、21.43%和13.56%。改性纤维可显著提高发泡保温复合材料的强度和软化系数,掺加改性纤维试样的抗折强度、抗压强度和软化系数较掺加未改性纤维试样的分别提高了25.93%、13.51%和8.33%。     

超高分子量聚乙烯纤维的液相氧化改性及其环氧树脂基复合材料的力学和摩擦性能

为增强超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维与环氧树脂(EP)基体之间的界面粘结强度,采用重铬酸钾溶液对UHMWPE纤维进行表面改性并制备UHMWPE纤维/EP复合材料。结果表明,UHMWPE纤维经液相氧化后表面刻蚀痕迹明显,表面粗糙度明显增加,结晶度增加了11.3%,与乙二醇的接触角减小了14.12°。与纯环氧树脂相比,纤维含量为0.4%的未改性UHMWPE纤维/EP复合材料的拉伸强度降低18.04%,纤维含量为0.6%的液相氧化改性UHMWPE纤维/EP复合材料的拉伸强度降低51.55%,未改性UHMWPE(纤维含量0.5%)和液相氧化改性UHMWPE(纤维含量0.4%)纤维/EP复合材料的冲击强度分别提升了3.29%和4.39%。当纤维含量为0.3%时,液相氧化改性UHMWPE纤维/EP复合材料的弯曲强度比纯环氧树脂增加6.55%,比未改性UHMWPE纤维/EP复合材料增加19%。当纤维含量由0增大到0.5%时,改性和未改性UHMWPE纤维/EP复合材料的摩擦系数先增加后减小。     

纳米SiO2改性炭纤维乳液上浆剂的性能评价

采用纳米SiO₂改性环氧树脂乳液上浆剂和未改性乳液上浆剂对聚丙烯腈(PAN)基炭纤维进行表面上浆。通过静置沉淀法和光学显微镜评价了两种乳液的稳定性。利用扫描电子显微镜(SEM)、 X射线能谱仪(EDS)、 原子力显微镜(AFM)和动态接触角测试仪(DCAA)研究了未上浆、 未改性和改性上浆炭纤维的表面性能, 并用单纤维碎裂法探讨了上浆剂对炭纤维与环氧树脂界面黏结的影响。结果表明: 未改性和经纳米SiO₂改性的两种乳液粒径较小, 稳定性较好, 而前者优于后者。上浆后, 炭纤维表面的粗糙度和表面能都增大, 而且最大值出现在改性乳液上浆炭纤维的表面。改性乳液上浆单纤维复合材料拥有最大的界面剪切强度(IFSS), 比未改性上浆的高出27.2%; 改性上浆炭纤维与基体的调和平均黏结功(W(h)_a )和几何平均黏结功(W(g)_a )也分别高出未改性上浆的12.7%和11.7%。