可瓷化PDMS改性聚氨酯泡沫复合材料的制备及其性能研究

硬质聚氨酯泡沫塑料具有低密度、低导热系数和优良的隔热保温性能,但耐热性较差,需提高其耐热性以满足应用要求。本文使用羟基硅油(PDMS)对聚氨酯进行改性,并添加低熔点玻璃粉、滑石粉和高岭土等填料,采用模压成型工艺制备可瓷化PDMS改性聚氨酯泡沫复合材料,研究了高岭土对可瓷化PDMS改性聚氨酯泡沫复合材料压缩强度、导热系数和耐热性能等的影响。结果表明:随着高岭土含量的增加,材料的密度增大,导热系数变大,压缩强度提高;SEM结果显示,800℃处理后材料表面生成一层陶瓷化连续相结构;XRD分析表明新生成的陶瓷相为α-石英和斜方锰顽辉石。因此,无机填料的添加有效地提高了硬质聚氨酯泡沫塑料的耐热性。     

硼系化合物对可瓷化硅橡胶复合材料性能的影响

研究硼系化合物B1（粒径为5～10 μm）/B2（粒径为2～3 μm）用量比对可瓷化硅橡胶复合材料物理性能和热稳定性的影响,以及研究不同烧蚀温度下可瓷化硅橡胶复合材料陶瓷体的微观形貌和物相演变。结果表明：当硼系化合物B1/B2用量比为30/20时,可瓷化硅橡胶复合材料的拉伸强度和拉断伸长率均最大,分别为4.11 MPa和255%;在较低烧蚀温度（600～800 ℃）下,随着硼系化合物B1/B2用量比的增大,可瓷化硅橡胶复合材料陶瓷体的弯曲强度增大、线性收缩率减小,但变化不大;在较高烧蚀温度（800～900 ℃）下,可瓷化硅橡胶复合材料陶瓷体的弯曲强度先减小后增大,体系中生成的液相物质较多,形成了致密的陶瓷层,从而减缓了热量传递、阻碍了氧气对内部材料的氧化,提高了复合材料的热稳定性和增大了陶瓷体的弯曲强度。     

可瓷化硅橡胶复合材料的制备与性能

通过共混法向硅橡胶中加入玻璃粉与硅灰石,制备了可瓷化硅橡胶复合材料,并对烧蚀后的复合材料的性能进行了研究。结果表明,复合材料在600-1 000℃烧蚀均可形成瓷化材料,当玻璃粉和硅灰石的用量均为50份时,复合材料的成瓷效果较佳。在烧蚀过程中硅灰石与玻璃粉发生低共熔反应,形成了羟基磷灰石的晶相结构。复合材料的吸水率、孔隙率、体积密度和抗弯强度分别可达4.8%,8.2%,1.71 g/cm3,26.6 MPa。随着玻璃粉用量的增加,复合材料的拉伸强度降低,扯断伸长率升高,邵尔A硬度减小,体积电阻率与表面电阻率降低。     

低熔点助熔剂对可瓷化硅橡胶泡沫材料性能的影响

通过添加物理发泡剂和助熔剂首次制得可陶瓷化的硅橡胶泡沫复合材料,并对其结构、性能以及物相变化进行了研究。结果表明,助熔剂的加入降低了硅橡胶的分解温度,且热处理后材料的质量残留率随着助熔剂用量的增加而升高;复合材料在1 000℃下能形成完整的陶瓷骨架结构,且保持了良好的泡孔形貌,材料的压缩强度最佳;当温度高于1 000℃时,材料的压缩强度有所降低,此时材料分解产生了二氧化硅,同时体系中有硅酸镁生成。此种可瓷化硅橡胶泡沫材料不仅对硅橡胶泡沫在极端条件下的应用做出探索,也对可瓷化复合材料的轻量化研究具有重要意义。     

白云母与玻璃粉配合对可瓷化阻燃硅橡胶泡沫性能的影响

以甲基乙烯基硅橡胶为基胶,气相法白炭黑为填料,白云母/玻璃粉为复合瓷化填料,考察了白云母/玻璃粉联用对可瓷化阻燃硅橡胶泡沫性能的影响。结果表明:随着白云母与玻璃粉质量比的逐渐增大,可瓷化阻燃硅橡胶泡沫的表观密度变化幅度较大。保持白云母/玻璃粉用量为16份,当白云母与玻璃粉质量比为12∶4时,硅橡胶的发泡效果较好;随着白云母用量的减少,氧指数呈现先上升后基本保持平衡的变化趋势;保持白云母与玻璃粉质量比为5∶3,随着白云母/玻璃粉用量的增加,可瓷化阻燃硅橡胶的表观密度呈现逐步上升的趋势,当白云母/玻璃粉用量为3份时,可瓷化阻燃硅橡胶泡沫的综合性能较好。     

可膨胀石墨对聚氨酯半硬质泡沫性能的影响

采用一步法制备了不同含量可膨胀石墨(EG)阻燃聚氨酯半硬质泡沫塑料(PUF)。通过扫描电子显微镜观察了纯PUF和EG改性PUF的泡孔结构、EG粒子在泡沫内的分布状态和泡沫燃烧后泡孔和炭层形貌。结果表明,添加EG粒子后,EG粒子附着在泡孔表面,泡孔形貌改变;燃烧后,纯PUF泡孔严重炭化变形,添加EG粒子的泡沫表面覆盖一层浓密的"蠕虫状"石墨炭层。采用垂直–水平燃烧试验和极限氧指数(LOI)试验对PUF的阻燃性能进行了测试。试验结果表明,随着EG用量的增加,PUF的阻燃性能增强,EG添加量为12%时,水平阻燃等级达到HF–1级,LOI达到23.9%,有较好的阻燃效果。     

可膨胀石墨对吸油型聚氨酯泡沫性能的影响

以聚醚多元醇、亲油性二元醇、三乙烯二胺、辛酸亚锡、有机硅匀泡剂、去离子水、可膨胀石墨(EG)、三(2-氯乙基)磷酸酯(TCEP)、甲苯二异氰酸酯(TDI)为原料制备了阻燃吸油型聚氨酯泡沫,研究了EG用量对该阻燃型聚氨酯泡沫的泡孔结构、吸油性能和阻燃性能的影响。结果表明:随着EG用量的增加,聚氨酯泡沫的吸油性能呈下降趋势;EG和TCEP并用可以产生协同阻燃效应,聚氨酯泡沫的极限氧指数最高可达36%。     

基于三元乙丙橡胶的可瓷化复合材料的制备及性能

将陶瓷化填料玻璃微粉、陶土、白炭黑及玻璃纤维按不同组合添加到三元乙丙橡胶中,制备了具有耐高温耐烧蚀功能的橡胶复合材料.通过扫描电子显微镜、热重、X射线衍射的分析以及物理机械性能的测试研究了复合材料的瓷化效果和物理机械性能,并初步分析了陶瓷化机理.结果发现,当较大数量加入以玻璃微粉和玻璃纤维为熔融液相、陶土和白炭黑为陶瓷...     

利用锥形量热仪评价可瓷化硅橡胶复合材料的防火性能

通过熔融共混法将氢氧化镁(MH)和聚磷酸铵(APP)添加至有机硅中,制备可瓷化硅橡胶复合材料。采用锥形量热仪评价了该复合材料的防火性能。结果显示:APP的添加使得可瓷化硅橡胶的点燃时间(TTI)延长至59s,热释放速率峰值(HRR)降至264kW/m~2,且总热释放(THR)为最低。     

氮化硼/硅橡胶可瓷化复合材料的制备及性能研究

以硅橡胶为基体材料、氮化硼为成瓷填料、短切碳纤维为补强填料,制备出硅橡胶可瓷化复合材料,研究氮化硼用量对硅橡胶可瓷化复合材料性能的影响。结果表明:随着氮化硼用量的增大,硅橡胶可瓷化复合材料的物理性能提高,当氮化硼用量为20份时,复合材料的拉伸强度和拉断伸长率均达到最大值;复合材料高温热解产物的弯曲强度随着氮化硼用量的增大而逐渐增大;复合材料中氮化硼的X射线衍射峰强度随其用量的增大而逐渐增强;当氮化硼用量为40份时,高温热解产物表面形成了坚硬、致密的陶瓷层,能够有效地阻止热量传递。     

发泡剂对硬质聚氨酯泡沫性能的影响

以多异氰酸酯(PAPI)、聚醚多元醇(8345、4110、310)为主要原料,三乙醇胺(TEOA)为扩链剂,分别用HCFC-141b、环戊烷、环/异戊烷、环戊烷/HFC-245fa和环/异戊烷/HFC-245fa为发泡剂,采用一步法合成了一系列硬质聚氨酯泡沫材料。通过力学性能、导热性能、老化性能以及闭孔率测试研究了发泡剂对硬质聚氨酯泡沫性能的影响。结果表明当使用环/异戊烷时,聚氨酯泡沫的抗压性能和尺寸稳定性较好,而采用HCFC-141b的泡沫的导热系数和闭孔率更高,综合性能则以发泡剂环戊烷/HFC-245fa最优。     

木粉对聚氨酯硬质泡沫性能的影响

采用聚醚多元醇、多亚甲基多苯基多异氰酸酯(PAPI)、泡沫稳定剂、催化剂、高效阻燃剂、发泡剂、木粉等原料通过一步法制备了聚氨酯硬质泡沫材料,研究了不同木粉添加比例的聚氨酯硬质泡沫材料的压缩强度、导热系数、极限氧指数和降解性能。结果表明,随着木粉添加量的增加,压缩强度呈现减少的趋势,聚氨酯硬质泡沫的导热系数变化不大,极限氧指数则呈下降趋势,降解性能随着木粉添加量的增加而逐渐提高。     

聚氨酯/无机填料复合材料制备及性能

以空心玻璃微珠、氢氧化铝为无机填料,采用物理共混–浇注工艺制备了聚氨酯/无机填料复合材料。分别研究了空心玻璃微珠和氢氧化铝对浆料黏度、复合材料的力学性能、密度、成本的影响。结果表明,相对于氢氧化铝,添加改性空心玻璃微珠的异氰酸酯或组合聚醚的黏度更低,对流动性的影响更小。添加改性空心玻璃微珠,复合材料的力学性能有所降低,当改性空心玻璃微珠含量为40 g时,复合材料的弯曲强度和压缩强度分别降低53.4%,55.3%;添加氢氧化铝的复合材料的力学性明显提高,当氢氧化铝含量为140 g时,复合材料的弯曲强度和压缩强度提升36.0%,22.1%。添加40 g的改性空心玻璃微珠,复合材料的密度降低到0.73 g/cm~3,密度降低43.8%,具有明显的减重效果;添加140 g氢氧化铝时,复合材料的密度增大到1.30 g/cm~3,密度提高28.7%。改性空心玻璃微珠具有更明显的降成本效果。     

聚氨酯改性聚醚多元醇对硬质聚氨酯泡沫性能的影响

将聚氨酯改性聚醚多元醇（PIPA多元醇）与低羟值多元醇共混制备全水发泡硬质聚氨酯泡沫塑料,研究了扩链剂、交联剂、低羟值多元醇用量、异氰酸酯指数对材料压缩强度、弯曲强度、冲击强度等力学性能和动态流变性能的影响。结果表明：加入1,4-丁二醇和三羟甲基丙烷各1.0份,TMN-3050多元醇15份,异氰酸酯指数为1.15份的发泡材料的力学性能较好,兼具良好的强度和韧性。     

聚氨酯填充型泡沫混凝土复合材料的性能研究

将不同掺量聚氨酯（PU）加入泡沫混凝土（FC）,研究聚氨酯填充型泡沫混凝土（FC/PU）复合材料的性能。结果表明：随着PU掺量的增加,FC/PU复合材料的导热系数不断降低,阻燃性能变差。PU掺量为0～4%时,随着PU掺量的增加,FC/PU复合材料的浆体黏度逐渐降低,气孔特性变好,抗压强度不断增大。PU掺量超过4%时,FC/PU复合材料黏度开始增大,气孔特性变差,抗压强度逐渐降低。PU掺量为4%时,FC/PU复合材料的综合性能最优,与未掺入PU相比,黏度降低62.7%,气孔特性较好,抗压强度提高75.0%,导热系数降低18.7%,阻燃性能仍能达到A1级。     

乙二醇醚化改性三聚氰胺树脂对软质聚氨酯吸音泡沫性能的影响

用乙二醇醚化改性三聚氰胺合成了分子结构中含有三嗪环的羟基封端改性剂乙二醇醚化三聚氰胺(EGEMF),制备了软质聚氨酯泡沫材料。发现当w(EGEMF) 8%时,能有效地改善聚氨酯泡沫材料的吸声性能、力学性能及耐热阻燃性能。     

低熔点玻璃粉/硅橡胶可瓷化复合材料的制备与性能

以硅橡胶为基体、低熔点玻璃粉为填料制备高温可瓷化硅橡胶复合材料,并对其结构与性能进行研究。结果表明：经偶联剂KH-560包覆的玻璃粉在硅橡胶中的分散性获得改善,拉伸强度提高;玻璃粉/硅橡胶复合材料在400~700 ℃的热空气中加热1 h即可瓷化,填料的表面处理对复合材料的瓷化效果无明显影响。     

碳酸锂对氟金云母/硅橡胶复合材料瓷化性能的影响

以氟金云母为成瓷填料,碳酸锂为助熔剂,制备可瓷化硅橡胶复合材料,研究碳酸锂用量对氟金云母/硅橡胶复合材料瓷化性能的影响。结果表明,当碳酸锂用量为3份时,氟金云母/硅橡胶复合材料的综合性能最好,经1 000℃处理1 h后,其陶瓷体的三点弯曲强度达3.57 MPa。扫描电子显微镜和X射线衍射分析结果表明,1 000℃时碳酸锂产生液相,将氟金云母和白炭黑粘结起来,并与氟金云母发生共晶反应,生成LiAl(SiO3)2晶体,提高了氟金云母/硅橡胶复合材料的瓷化性能。