聚氨酯/蒙脱土纳米硬质泡沫的制备及表征

摘要

在聚合物中加入少量层状硅酸盐，可提高聚合物/层状硅酸盐纳米复合材料的力学性能和热力学性能，因此该研究引起人们的广泛关注。
　　 本文以一步法制备了硬质聚氨酯泡沫；考察了各种因素，如水、发泡剂和异氰酸酯用量、温度、阻燃剂等对聚氨酯泡沫性能的影响，确定聚氨酯硬质泡沫的较优配方。制备的聚氨酯硬泡外形美观、孔径均匀、闭孔率高、密度为34.71 kg/m3、尺寸稳定性为1.72％，初始分解温度和中心分解温度分别为182.85℃和325.75℃。添加阻燃剂后，改善了材料的燃烧性能，使材料由易燃材料变为可燃材料。该材料具有较佳的力学性能，承受的压缩强度和弯曲强度分别为139.8 kPa和167.73 kPa，是良好的结构材料。
　　 本文通过插层聚合法制备了聚醚-蒙脱土(POP-MMT)聚合物，并以此为原料制备聚氨酯/蒙脱土纳米硬质泡沫。XRD测试表明，聚醚多元醇插层进入蒙脱土层间，层间距由2.1nm扩大到3.9nm。用不同比例POP-MMT与多亚甲基多苯基多异氰酸酯(PM200)、聚醚多元醇、扩链剂、交联剂及其它助剂反应，制备了聚氨酯/蒙脱土纳米硬质泡沫。实验表明蒙脱土片层在聚氨酯/蒙脱土纳米硬质泡沫呈纳米级的层状结构。密度、力学性能及热重测试表明，适量引入有机蒙脱土体系，可以在不增加纳米复合材料密度的前提下，提高材料的力学性能和热稳定性能。当聚氨酯·蒙脱土(POP-MMT)质量分数分别为2.2%和3.5%时，材料的热稳定性能和力学性能较优。POP-MMT的添加对聚氨酯/蒙脱土纳米硬质泡沫的燃烧性能影响很小；但会影响聚氨酯/蒙脱土纳米硬质泡沫的均匀性，使泡孔均匀程度下降。
　　 本文详细叙述了实验的整个过程，以详实的数据论证了POP-MMT的用量对聚氨酯/蒙脱土纳米硬质泡沫材料的力学性能和热稳定性能具有重要的影响。