有机——无机混成材料对聚氨酯改性的研究

摘要

1-羟基聚丁二烯(Hydroxyl terminated polybutadiene-HTPB)为基体的聚氨酯(PUs)具有低模数(modulus)及在低温下裂解的特性，聚碳二亚胺(Polycarbodiimide-PCDI)和液态二氧化硅的聚硅氧烷(Polysiloxane-PSi)是反应型添加剂，分别以碳二亚胺反应和溶凝胶法(sol-gel)合成，PCDI和PSi在燃烧过程中释放出无毒、无腐蚀性的挥发性气体，最后形成碳质或硅质的焦化层(carbonaceous orsiliceous char)。本文研究PCDI和PSi添加使改质PUs材质具有高含炭、氮及硅等成份，同时改质PUs是一种有机-无机混成材料(organic-inorganic hybrid)，比起以HTPB为基体的PUs材质，具有较高的模数及热稳定性。 利用拉力试验机及热重分析仪探讨改质聚氨酯及硅橡胶机械性能和热稳定性。以衰减全反射-红外光谱(Attenuated TotalReflectance/Fourier Transform Infrared-ATR/FTIR)技术应用在PCDI合成过程的监测及经TG(Thermogravimetry)热裂解前后绝热层表面化学的探讨。使用热重分析仪(TGA)并结合FTIR(TGA/FTIR)技术来探讨绝热层在氮气或空气下裂解热稳定性。由一系列升温速率改变(1、3、5、10、20、30、40和50℃/min)评估热裂解最大分解温度及焦化层残留量，假设当燃烧时升温速率为5000℃/min，可估算改质聚氨酯(IMPTD-40％PSi及HIPTD-30％PMPS-PSi)在氮气下T<,max>分别为538℃和522℃。利用光学及扫描电子显微镜(Optical/ScanningElectron Microscope)观察经由热重分析仪热裂解前后改质聚氨酯。

目录

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摘要

第一章聚氨酯/聚硅氧烷耐烧蚀材料(文献综述)

1.1前言

1.2绝热层材料基本要求

1.2.1耐烧蚀、隔热性能

1.2.2机械性能

1.2.3粘结强度

1.2.4相容性

1.2.5发烟量

1.2.6施工性

1.3绝热层材料的选择

1.3.1高分子基体材料

1.3.2耐烧蚀填充材料

1.4文献回顾

1.4.1绝热层材料概述

1.4.2绝热材料的特点

1.4.3绝热层烧蚀反应机理

1.4.4绝热层烧蚀模式

1.4.5绝热层材料的阻燃机理

1.5本文研究目的与内容

参考文献

第二章聚碳化二亚胺及共聚物的制备

2.1前言

2.2实验内容

2.2.1化学原料及合成高分子

2.2.2衰减全反射-红外线光谱原理

2.2.3机械性能测试

2.2.4聚碳二亚胺-PCDI的制备

2.2.5聚氨酯/聚碳二亚胺(PU/PCDI)共聚物的制备

2.2.6聚硅氧烷/聚碳二亚胺共聚合物的制备

2.3实验结果

2.3.1聚碳二亚胺分子量测量

2.3.2聚氨酯/聚碳二亚胺共聚物的机械性能

2.3.3聚氨酯/聚碳二亚胺共聚物ATR-FTIR

2.3.4聚氨酯/聚碳二亚胺共聚物热特性

2.3.5聚硅氧烷/聚碳二亚胺共聚物热特性的探讨

2.4结论

参考文献

第三章溶凝胶法——聚硅氧烷的制作

3.1前言

3.2液态二氧化硅的研制

3.3实验内容

3.4结果与讨论

3.4.1热重量分析(TGA)

3.4.2红外线光谱分析

3.4.3核磁共振光谱

3.4.4聚硅氧烷合理分子式计算

3.4.5凝胶渗透层析法

3.4.6 PSi聚合物热稳定性评估

3.4.7 ATR-FTIR对PSi热裂解行为的探讨

3.5结论

参考文献

第四章有机-无机高分子混成材料的制备

4.1前言

4.2有机-无机高分子混成材料的制备[7]

4.3聚氨酯/聚硅氧烷共聚物机械性能探讨

4.4聚氨酯/聚硅氧烷共聚物热特性

4.5聚氨酯/聚硅氧烷热分解探讨

4.5.1升温速率对热分解的影响

4.5.2混成材料料形态的探讨

4.6结论

参考文献

致谢

攻读学位期间已录用的学术论文