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环境友好型硬质聚氨酯泡沫的改性与低温热膨胀率研究

作　者: 徐鹤
导　师: 杨春光
学　校: 大连海洋大学
专　业: 农业机械化工程
关键词: 硬质聚氨酯泡沫 HFC-365mfc 纳米SiO2 有机蒙脱土 低温热膨胀率
分类号: TQ328.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
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内容摘要


硬质聚氨酯泡沫是一种重要的合成材料，具有热导率低、相对密度小、比强度高等特点，广泛应用在绝热保温材料和结构部件材料等领域。在传统发泡剂CFC-11已经被禁止使用，而目前广泛采用的HCFC-141b也将在2020年彻底禁用的情况下，环境友好型发泡剂替代得到了学者们的普遍关注。本文首先针对环境友好型发泡剂HFC-365mfc和水，通过改变异氰酸酯指数、发泡剂用量等方法，进行一系列实验，分析配方变化对泡沫性能的影响规律，并与目前普遍应用的过渡型HCFC-141b泡沫进行比较，得出环境友好型发泡剂HFC-365mfc及水在制备硬质聚氨酯泡沫中的优点及不足，并得出特定发泡材料的最佳比例配方。其次，为了探索纳米技术在环境友好型硬质聚氨酯泡沫泡沫体系中的独特作用，本文通过添加多种类型的纳米SiO2粒子和有机蒙脱土，制备了以环境友好型发泡剂HFC-365mfc作为物理发泡剂的改性硬质聚氨酯复合泡沫材料。通过XRD、TGA、SEM和万能试验机等测试手段，探讨纳米粒子的分散特性、泡沫强度、泡孔微观结构及泡沫热稳定性能，分析纳米粒子类型及添加量对硬质聚氨酯泡沫性能的影响。在低温工程中绝热泡沫的低温线膨胀系数应和支撑结构相匹配，制作缓冲结构时低温线性膨胀系数是一个必需考虑的主要参数，避免在大温差下内部应力导致泡沫绝热层的开裂。本文综合分析了目前存在的常温及低温线膨胀系数测试方法，设计了一套低温线膨胀系数测量装置，测量范围从液氮温度至常温。对环境友好型聚氨酯泡沫及纳米/聚氨酯复合泡沫的低温线膨胀系数进行了测量，分析了纳米粒子对聚氨酯绝热泡沫低温线膨胀系数的影响。本文针对环境友好型发泡剂HFC-365mfc，探讨泡沫的最佳配方，并采用纳米SiO2及有机蒙脱土两类纳米填充材料进行改性分析。建立了一套低温线膨胀系数测量装置，希望可以对今后聚氨酯泡沫材料力学性能、热性能及发泡工艺等方面研究提供支持。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-6
目录  6-8
一 绪论  8-16
  1.1 引言  8
  1.2 国内外聚氨酯工业的发展概况  8-9
  1.3 环保型发泡剂的研究进展和发展趋势  9-11
  1.4 纳米改性聚氨酯泡沫的研究进展  11-13
  1.5 材料热膨胀率测量方法的研究进展  13-14
  1.6 本课题的研究目的及意义  14-15
  1.7 本课题的研究内容  15-16
二 环境友好型硬质聚氨酯泡沫塑料的性能研究  16-32
  2.1 引言  16
  2.2 聚氨酯硬泡的合成机理  16-18
  2.3 原料与方法  18-21
    2.3.1 实验原料  18-19
    2.3.2 实验方法  19-20
    2.3.3 主要实验设备  20-21
  2.4 性能测试与结构表征  21
  2.5 结果与分析  21-31
    2.5.1 改变异氰酸酯指数对聚氨酯发泡体系性能的影响  21-25
    2.5.2 改变化学发泡剂水用量对泡沫性能的影响  25-27
    2.5.3 改变物理发泡剂 HFC-365mfc 用量对泡沫性能的影响  27-31
  2.6 本章小结  31-32
三 硬质聚氨酯/纳米二氧化硅复合材料的性能研究  32-42
  3.1 引言  32
  3.2 材料与方法  32-34
    3.2.1 实验原料  32
    3.2.2 实验器材  32-33
    3.2.3 硬质聚氨酯泡沫/纳米 Si02复合材料的制备  33-34
    3.2.4 性能测试与结构表征  34
  3.3 结果与分析  34-41
    3.3.1 纳米 SiO_2/聚氨酯泡沫复合材科的 X 射线衍射分析  34
    3.3.2 纳米 SiO_2/聚氨酯泡沫复合材科的压缩强度分析  34-36
    3.3.3 纳米 SiO_2/聚氨酯泡沫复合材科的热稳定性分析  36-38
    3.3.4 泡孔直径  38-40
    3.3.5 纳米粒子加入种类的影响  40-41
  3.4 本章小结  41-42
四 硬质聚氨酯/有机蒙脱土复合材料的性能研究  42-51
  4.1 材料与方法  42-44
    4.1.1 蒙脱土的有机化学处理  42-43
    4.1.2 主要实验设备  43
    4.1.3 硬质聚氨酯泡沫塑料及其复合材料的制备  43-44
    4.1.4 性能测试与结构表征  44
  4.2 结果与分析  44-50
    4.2.1 硬质聚氨酯泡沫/纳米有机蒙脱土复合材料的 X 射线衍射分析  44-46
    4.2.2 硬质聚氨酯泡沫/纳米有机蒙脱土复合材料的 SEM 及孔径分析  46-47
    4.2.3 硬质聚氨酯泡沫/纳米有机蒙脱土复合材料的压缩强度性能分析  47-48
    4.2.4 硬质聚氨酯泡沫/纳米有机蒙脱土复合材料的热稳定性分析  48-50
  4.3 本章小结  50-51
五 硬质聚氨酯泡沫低温热膨胀率的测试与性能研究  51-59
  5.1 材料与方法  51-55
    5.1.1 测试原理  51
    5.1.2 实验设备  51-52
    5.1.3 测试装置介绍  52-55
    5.1.4 实验过程  55
  5.2 结果与分析  55-57
  5.3 误差分析  57-58
  5.4 本章小结  58-59
六 结论与展望  59-61
  6.1 结论  59
  6.2 展望  59-61
参考文献  61-65
攻读硕士学位期间发表的论文  65-68
致谢  68

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中图分类: > 工业技术 > 化学工业 > 合成树脂与塑料工业 > 泡沫塑料 > 聚氨酯泡沫塑料
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