復合硬質聚氨酯泡沫塑料

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1、四川大學碩士學位論文復合硬質聚氨酯泡沫塑料材料加工工程專業(yè)聚合物加工方向研究生；石磊指導教師：李惠明教授摘要本文第一部分主要研究了不同粒徑的可膨脹石墨(EG)粒子填充高密度硬質聚氨醞泡沫塑料(RPUF)無鹵阻燃往能的研究。采用超高速混合破碎機對EG粒子進行混合破碎處理得到不同粒徑的EG粒子。通過掃描電子顯微鏡(sEM)觀察了不同釣EG粒子的微觀結構，發(fā)現(xiàn)EG粒子為不規(guī)則的片狀結構，并且隨混合破碎時間的增加，粒子形狀趨近于圓形化，在粒子表面出現(xiàn)較多的破壞和劃痕；在EG4(經(jīng)過4分鐘破碎處理的EG粒子)和EGl3(經(jīng)過13分鐘破碎處理的EG粒子)

2、粒子周圍存在許多剝落的微小的石墨片。經(jīng)過破碎處理的EG粒子其粒徑遠遠小于未經(jīng)處理的，并隨混合破碎時間的增加，EG粒子尺寸逐漸下降。采用圖像分析系統(tǒng)和電鏡照片對不同的EG粒子粒徑進行統(tǒng)計分析。未經(jīng)處理的EG粒子的平均面積為39661．5ttm2，EG4的平均面積為7424．4肛m2，EGl3的平均面積最小，僅為1422．4}．tm2。隨破碎時間增加，EG粒子粒徑變小導致其膨脹倍率逐漸下降。采用SEM觀察了EG膨脹后的微觀形態(tài)。膨脹石墨為疏松多孔的蠕蟲狀結構，石墨片層間的距離遠遠大于石墨片的厚度。并且隨破碎時間的增加，膨脹石墨的尺寸也逐漸變小。本

3、文采用了氧指數(shù)、水平垂直燃燒和熱失重等方法衷征了不同粒徑的EG填充的RPUF的阻燃性能和熱穩(wěn)定性。EGO(未經(jīng)處理的)和EG4可以有效的改善RFUF的阻燃性能，而EGl3幾乎對RPUF的燃燒性能沒有影響。例如，純RPUF的氧指數(shù)僅為22．5，當EG填充量為20wW,,時，EGo月諍u_F和EG4／R．PUF的氧指數(shù)均達到39．5，EGl3，RPlm僅為23．5；當EG含量為10wt％以上時，EG0／RPUF和EG4／RPUF垂直燃燒測試都達到了V-0級，而EGl3腳不自＆采用垂直燃燒分級，只能采用水平燃燒分級。采用SEM通過觀察三種不同粒徑E

4、G粒子填充的RPUF燃燒后的殘余物的微觀結構分析EG阻燃RPUF的機理。當EG0／RPUF和E04／RPUF樣品燃燒時，EGO和EG4燃燒之后的膨脹石墨可完全占據(jù)樣品燃燒表面，形成物理包覆復合硬質聚氮磚泡沫塑料層，阻止了燃燒過程中產(chǎn)生的可燃氣體，有效的分離了燃燒樣品和氧氣，從而達到阻燃的目的。而EGl3由于粒子尺寸較小，膨脹倍率較小，膨脹后的粒子只能鑲嵌在降解了的聚氨酯基體中，通過膨脹石墨粒子之間的裂縫，氧氣繼續(xù)傳播，質量和熱量不斷轉移，最終導致底層的聚合物基體進一步降解，形成燃燒降解循環(huán)。另外，本文還采用熱失重曲線分析了不同EG粒子填充的R

5、PUF的熱穩(wěn)定性，發(fā)現(xiàn)EG粒子的加入對RPUF的熱穩(wěn)定性沒有影響。本文第二部分研究了多壁碳納米管(MWNTs)填充RPUF導電性能。采用獨特的分散方式將MWNTs分散在聚氨酯中。制備了導電性能優(yōu)良的RPUF。通過SEM照片觀察了MWNTs／RPUF的微觀結構形態(tài)。MWNTs可均勻的分散在聚氨酯基體中。對MWNTs／RPUF進行體積電阻率測試，得到了聚氨酯泡沫塑料的體積電阻率對MWNTs含量的閾滲關系曲線。純RPUF的體積電阻率為lO功Q，era；隨著MWNTs的含量逐漸增加，RPUF的體積電阻率逐漸下降。當MWNTs的含量為1．0wt％時，R

6、PUF的體積電阻率超過達到閾滲值107Q·cm，當M'WNT$的填充量為2．5wt％時，MWNTs／RPUF的體積電阻率僅為104Q·em，比純RPUF的體積電阻率下降了12個數(shù)量級。同時對2wt％MWNTs／RPUF復合材料進行體積電阻溫度測試，發(fā)現(xiàn)導電MWNTs／RPUF并沒有PTC效應，表明其體積電阻率具有溫度穩(wěn)定性。當MWNT$／RPUF在高溫(1500C)下，體積電阻率不隨恒溫時間的增加而變化，表明導電MWNTs／RPUF在高溫條件下具有時間穩(wěn)定性。本文同時研究了MWNT$的加入對RPUF力學性能影響。MWNTs／RPUF和純RPU

7、F具有相同的壓縮應力應變行為，均分為三個區(qū)域，即，彈性區(qū)、屈服區(qū)和致密區(qū)。不同的是MWNTs／RPUF復合材料，壓縮強度、模量和穩(wěn)定應力比純RPUF的略有降低。]ViW'NT$的加入使RPUF的壓縮強度有輕微降低，而RPUF的壓縮模量呈上升趨勢。通過細觀壓縮實驗分析了MWNTs／R．PUF和純RPUF的破壞機理。MWNTs／RPUF的壓縮變形過程類似純RPUF的壓縮變形過程。在加載初期，樣品表面沒有任何皺紋和破壞，樣品的變形主要表現(xiàn)為泡體的微小變形；隨載荷的增加，在垂直載荷的方向上產(chǎn)生了皺褶；隨著載荷進一步增大，皺褶進一步擴展并導致貫穿整個胞

8、體的裂紋，最終導致泡體坍塌。關鍵詞：聚氨酯，泡沫塑料，復合材料，可膨脹石墨，阻燃，氧指數(shù)，熱失重，導電，體積電阻率，細觀壓縮，力學性能，碳納米管Ⅱ四川大學碩士學位論