阻燃型木质素基硬质聚氨酯泡沫材料的制备及性能

摘要

本论文利用木质素磺酸盐为原料，通过一次发泡法合成木质素基硬质聚氨酯泡沫材料。采用热重分析仪、氧指数、锥形量热仪、扫描电镜等分析手段，研究了有机阻燃剂磷酸三氯丙酯(TCCP)和甲基磷酸二甲酯(DMMP)复配、木质素含量、以木质素磺酸盐为炭源的膨胀型阻燃体系对硬质聚氨酯泡沫阻燃性能的影响，得出以下主要结论:　　(1)以木质素磺酸盐替代部分二乙二醇制备硬质聚氨酯泡沫，当木质素质量分数为15％时，硬质聚氨酯泡沫LRPUF3的热性能和阻燃性能良好，表明木质素能提高聚氨酯泡沫的耐热性和阻燃性。通过阻燃剂（TCPP/DMMP）复配制备的聚氨酯硬泡LFRPU2的氧指数达到26.5％，吸水率、高低温条件下尺寸稳定性良好，可满足GB/T8624-2012墙面泡沫材料燃烧性能B2级材料性能要求，其阻燃机理为气相阻燃。　　(2)木质素质量分数对硬质聚氨酯泡沫阻燃性能的影响。硬质聚氨酯泡沫的氧指数随木质素质量分数增加而提高，当木质素质量分数为15％时，硬质聚氨酯泡沫L15RPU表现出最好的热稳定性。与纯聚氨酯泡沫RPU相比，硬质聚氨酯泡沫L15RPU和L20RPU的有效燃烧热分别减少23％和31％，平均热释放速率和总释放热减少幅度相同，分别减少46％和50％。L15RPU到达产生一氧化碳峰值时间较纯RPU推迟了96s，平均质量损失率随着木质素质量分数提高而减小，表明木质素能在聚磷酸铵作用下通过成炭作用发挥阻燃效果。当木质素质量分数控制在15％～20％时，聚氨酯泡沫分子羰基区N-H与C=O氢键化程度逐渐增大。　　(3)木质素磺酸盐为炭源的膨胀型阻燃体系对硬质聚氨酯泡沫阻燃性能的影响，当木质素/聚磷酸铵的复配比为1∶5时，硬质聚氨酯泡沫LRPU5具有最好的阻燃性能，其氧指数达到30.5％，有效燃烧热、烟释放速率、总烟释放量、平均一氧化碳生成量较LRPU1分别减少了10％，26％，25％和68％，炭残留量提高35％，可满足GB/T8624-2012墙面泡沫材料燃烧性能B1级材料性能要求。其阻燃机理为凝固相阻燃。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 引言

1．2 木质素

1．2．1 木质素的理化性质

1．2．2 木质素的利用现状

1．3 硬质聚氨酯泡沫材料

1．3．1 硬质聚氨酯泡沫材料的基本反应

1．3．2 木质素应用于聚氨酯的研究

1．4 硬质聚氨酯泡沫材料的阻燃研究进展

1．4．1 硬质聚氨酯泡沫材料的燃烧机理

1．4．2 硬质聚氨酯泡沫材料的阻燃机理

1．4．3 硬质聚氨酯泡沫材料的阻燃方法

1．5．1 本课题的目的与意义

1．5．2 本课题的主要研究内容

1．5．3 本课题的创新之处

2 阻燃型木质素基硬质聚氨酯泡沫材料的制备及性能

2．1 引言

2．2．1 实验原料、试剂与仪器

2．2．2 阻燃型木质素基硬质聚氨酯泡沫的制备

2．2．3 性能表征

2．3．1 木质素质量分数对硬质聚氨酯泡沫材料热性能和阻燃性能的影响

2．3．2 阻燃型木质素基硬质聚氨酯泡沫材料的热稳定性能

2．3．3 阻燃型木质素基硬质聚氨酯泡沫材料的阻燃性能

2．3．4 阻燃型木质素基硬质聚氨酯泡沫材料的吸水率和尺寸稳定性

2．3．5 阻燃型木质素基硬质聚氨酯泡沫材料的残炭形貌

2．4 本章小结

3 木质素质量分数对木质素／聚磷酸铵阻燃硬质聚氨酯泡沫材料的阻燃性能研究

3．1 引言

3．2 实验原料与方法

3．2．1 实验原料、试剂与仪器

3．2．2 木质素／聚磷酸铵阻燃木质素基硬质聚氨酯泡沫的制备

3．3 结果与讨论

3．3．1 木质素质量分数对木质素／聚磷酸铵阻燃硬质聚氨酯泡沫材料热性能的影响

3．3．2 木质素质量分数对木质素／聚磷酸铵阻燃硬质聚氨酯泡沫材料阻燃性能的影响

3．3．3 木质素质量分数对木质素／聚磷酸铵阻燃硬质聚氨酯泡沫材料红外结构的影响

3．4 本章小结

4 木质素为炭源的膨胀型阻燃剂对硬质聚氨酯泡沫材料阻燃性能研究

4．1 引言

4．2 实验原料与方法

4．2．1 实验原料、试剂与仪器

4．2．3 性能表征

4．3 结果与讨论

4．3．1 木质素为炭源的膨胀型阻燃剂对硬质聚氨酯泡沫材料热性能的影响

4．3．2 木质素为炭源的膨胀型阻燃剂对硬质聚氨酯泡沫材料阻燃性能的影响

4．3．3 木质素为炭源的膨胀型阻燃剂阻燃硬质聚氨酯泡沫材料的阻燃机理

4．4 本章小结

5 结论

参考文献

个人简介

致谢