三聚氰胺甲醛复合物泡沫的制备与阻燃防静电性能的研究

摘要

泡沫塑料常被用作隔音材料、包装材料、建筑材料、农用材料、保暖材料、电器材料、机械零件、医用材料等方面，但由于大多数泡沫塑料为易燃的绝缘体，由此也限制了泡沫塑料在很多领域的应用。就泡沫塑料易燃的问题而言，当这些泡沫塑料被应用于隔音、包装、建筑、农用、保暖、电器、机械零件及医用等领域时，易燃的泡沫塑料极易产生火灾隐患。一旦产生火灾不仅会给国家和企业造成财产损失，还会造成人员的伤害。就泡沫塑料产生静电的问题而言，当这些泡沫塑料被应用于隔音、包装、建筑、农用、保暖、电器、机械零件及医用等领域时，产生静电的泡沫塑料经摩擦和撞击后极易产生火花，一旦火花引燃可燃气体或易燃物（也可能是泡沫本身）时，就会产生火灾。然而，静电隐患还不仅仅是这些。例如:军事包装要求包装材料必须要有抗静电的性能，只有这样才能保证弹药的安全。这也即意味着人们增加了对防静电泡沫塑料的需求。无论如何，令人遗憾的是目前人们对防静电泡沫塑料的研究并不是十分成熟，并且具有防静电性能的泡沫塑料产品更是少之又少。本论文的研究目标就是要制备出一种同时具有阻燃性能和防静电性能的泡沫，进而进一步拓宽泡沫塑料的应用。为了完成研究的目标，我们将本论文的研究设计成以下六个方面的工作。
　　(1)三聚氰胺甲醛泡沫的制备。以三聚氰胺和甲醛为原料，原位合成三聚氰胺甲醛树脂，然后加入正戊烷、碳酸氢钠、氯化铵、OP-10制备三聚氰胺甲醛泡沫。在此基础上，变化一个药品的加入量，固定其它量，筛选出制造膨胀石墨复合物泡沫和鳞片石墨复合物泡沫过程中使用的正戊烷、碳酸氢钠、氯化铵、OP-10的最佳质量比。
　　(2)膨胀石墨复合物泡沫和鳞片石墨复合物泡沫的制备。以三聚氰胺、甲醛、膨胀石墨和鳞片石墨为原料，原位合成三聚氰胺甲醛树脂与膨胀石墨的复合物、三聚氰胺甲醛树脂与鳞片石墨的复合物，按最佳质量比加入正戊烷、碳酸氢钠、氯化铵、OP-10发泡制备泡沫。然后，改变膨胀石墨和鳞片石墨的剂量制备出一系列的膨胀石墨复合物泡沫和鳞片石墨复合物泡沫。
　　(3)三聚氰胺甲醛泡沫、膨胀石墨复合物泡沫和鳞片石墨复合物泡沫的表征。使用JSM和红外光谱仪表征三聚氰胺甲醛泡沫、膨胀石墨复合物泡沫和鳞片石墨复合物泡沫的形貌和结构。
　　(4)膨胀石墨复合物泡沫和鳞片石墨复合物泡沫内的游离甲醛含量的调查。利用分光光度计测量膨胀石墨复合物泡沫和鳞片石墨复合物泡沫内的游离甲醛含量。
　　(5)膨胀石墨复合物泡沫和鳞片石墨复合物泡沫阻燃性能的调查。使用氧指数测定仪测定膨胀石墨复合物泡沫和鳞片石墨复合物泡沫的氧指数，找出膨胀石墨和鳞片石墨的剂量对膨胀石墨复合物泡沫和鳞片石墨复合物泡沫阻燃性能的影响，进而筛选出制备阻燃膨胀石墨复合物泡沫和阻燃鳞片石墨复合物泡沫中使用的膨胀石墨和鳞片石墨的最佳剂量。
　　(6)膨胀石墨复合物泡沫和鳞片石墨复合物泡沫防静电性能的调查。使用表面电阻测定仪测定膨胀石墨复合物泡沫和鳞片石墨复合物泡沫的表面电阻，找出膨胀石墨和鳞片石墨的剂量对膨胀石墨复合物泡沫和鳞片石墨复合物泡沫表面电阻的影响，进而筛选出制备防静电膨胀石墨复合物泡沫和防静电鳞片石墨复合物泡沫中使用的膨胀石墨和鳞片石墨的最佳剂量。
　　基于上述的研究，最后归纳出了以三聚氰胺、甲醛、膨胀石墨和鳞片石墨为原料，经过原位合成和发泡制备膨胀石墨复合物泡沫和鳞片石墨复合物泡沫的方法。同时，还归纳出了当膨胀石墨和鳞片石墨的剂量分别为2.500g时，利用原位合成和发泡方法制备的膨胀石墨复合物泡沫和鳞片石墨复合物泡沫的阻燃性能和防静电性能好、游离甲醛含量低，此时制备出的泡沫为最佳的阻燃防静电泡沫。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 多孔材料

1．2 泡沫塑料

1．2．1 泡沫塑料的发展

1．2．2 泡沫塑料的分类

1．2．3 制备泡沫塑料的材料

1．2．4 泡沫塑料的发泡

1．2．5 泡沫塑料的高性能研究

1．3 阻燃高分子材料

1．3．1 阻燃高分子材料的现状

1．3．2 阻燃机理

1．3．3 常用阻燃剂及其阻燃机理

1．4 防静电高分子材料

1．4．1 静电的产生及危害

1．4．2 防静电高分子材料的现状

1．4．3 防静电剂

1．4．4 泡沫塑料防静电的途径

1．4．5 防静电包装材料分类

1．5 本论文的研究目的和意义

1．6 本论文的工作

1．7 创新点

2 三聚氰胺甲醛泡沫的制备研究

2．1 引言

2．1．1 三聚氰胺的性质

2．1．2 三聚氰胺甲醛泡沫

2．2 实验研究

2．2．1 实验药品及仪器设备

2．2．2 三聚氰胺甲醛泡沫的制备

2．2．3 最佳质量比的选择

2．3 本章小结

3 石墨复合物泡沫的制备、表征和游离甲醛含量的测定

3．1 引言

3．2 石墨复合物泡沫的制备

3．2．1 膨胀石墨复合物泡沫的制备

3．2．2 鳞片石墨复合物泡沫的制备

3．3 三聚氰胺甲醛泡沫和石墨复合物泡沫的表征

3．3．1 JSM表征

3．3．2 红外表征

3．4 石墨复合物泡沫中的游离甲醛

3．4．1 石墨复合物泡沫中游离甲醛的测定与结果

3．4．2 石墨剂量对石墨复合物泡沫中游离甲醛含量的影响

3．5 本章小结

4 石墨复合物泡沫的阻燃性能和防静电性能

4．1 石墨复合物泡沫的阻燃性能

4．1．1 石墨复合物泡沫氧指数的测定

4．1．2 石墨复合物泡沫的氧指数的测定与结果

4．1．3 石墨剂量对石墨复合物阻燃性能的影响

4．2 石墨复合物泡沫的防静电性能

4．2．1 石墨复合物泡沫表面电阻的测定与结果

4．2．2 石墨剂量对石墨复合物泡沫防静电性能的影响

4．3 本章小结

5 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

致谢