硬質聚氨酯泡沫(RPUF)是一種良好的墻體保溫材料,具有隔熱性能好、質量輕、防水、耐腐蝕等優(yōu)異性能。然而,聚氨酯泡沫易燃燒,且燃燒過程放出大量有毒氣體,聚氨酯泡沫的阻燃研究對其應用推廣具有很大影響。近年來,玉米秸稈等農業(yè)廢棄物的燃燒對環(huán)境造成很大污染,因此,秸稈的高效利用具有顯著的社會意義。本論文將玉米秸桿粉(SP)加入到RPUF中,進行了以下三方面的研究。首先研究了玉米秸桿粉粒度對RPUF的性能的影響。將玉米秸稈分別粉碎成粉末,添加到RPUF發(fā)泡體系(黑料、白料)中,制備秸稈粉復合聚氨酯泡沫(S-RPUF),測試樣品的壓縮強度、表觀密度和極限氧指數。結果發(fā)現,玉米秸桿粉的加入,使RPUF的表觀密度稍有增加,粒度變化對表觀密度影響不明顯,且RPUF的壓縮強度明顯降低,極限氧指數大幅增加;隨著秸稈粉粒度的增加,生長向上的壓縮強度呈上升趨勢,水平向上則逐漸降低,RPUF的極限氧指數(LOI)總體呈升高趨勢。綜合比較不同粒度的秸稈粉對聚氨酯泡沫性能的影響,確定160目為最佳粒度。后續(xù)研究均以160目玉米秸桿粉為添加物。然后以160目玉米秸稈粉代替多元醇組分,以表觀密度和壓縮強度為參考量,研究了制備RPUF的優(yōu)化組成配方。采用1,4-丁二醇、玉米秸稈粉作為多元醇組分,多亞甲基多苯基多異氰酸酯作為黑料組分,水作化學發(fā)泡劑,辛酸亞錫作催化劑,N,N-二甲基甲酰胺作溶劑,硅油作泡沫穩(wěn)定劑,分別改變1,4-丁二醇、水及硅油的添加量,記錄不同配方樣品的發(fā)泡階段及發(fā)泡時間,測試其生長向和橫截向的壓縮強度、表觀密度,討論不同變化參數對聚氨酯泡沫發(fā)泡過程及物理性能的影響,初步確定聚氨酯泡沫發(fā)泡體系的組分種類及添加比例,1,4-丁二醇含量為14g/份,水含量為1.6g/份,硅油含量為0.4g/份。通過設計正交試驗,分析了溫度、異氰酸酯指數、N,N-二甲基甲酰胺、1,4-丁二醇變量對聚氨酯泡沫表觀密度、壓縮強度的影響;通過因素指標、交互作用等分析方法,確定聚氨酯泡沫機械性能最佳時的配方組成,其中,溫度為40℃,異氰酸酯指數為1.0,N,N-二甲基甲酰胺為4g/份,1,4-丁二醇含量為12g/份,從而得到玉米秸桿粉復配硬質聚氨酯泡沫(SP-RPUF)優(yōu)化配方。以聚甲基膦酸乙二醇酯做阻燃劑,對加入了玉米秸桿粉的SP-RPUF進行阻燃處理,得到阻燃玉米秸桿粉復配硬質聚氨酉酯泡沫(FR-SP-RPUF)。研究了阻燃劑對材料表觀密度、壓縮強度、泡孔結構、熱穩(wěn)定性及阻燃性的影響。結果發(fā)現:FR-SP-RPUF的表觀密度隨著阻燃劑的含量的增加而增加。聚氨酯泡沫材料在生長向與水平向上的壓縮強度均隨阻燃劑含量的增加呈上升趨勢。阻燃劑的添加使得泡孔結構更加均勻,而當阻燃劑含量逐漸增加時,泡沫中出現了更多的大孔,破壞了泡孔結構的均一性。聚氨酯泡沫的阻燃性能增強。通過熱紅聯用實驗(TG-FTIR)分析得,和未阻燃樣品(SP-RPUF)相比,添加質量分數15%阻燃劑的阻燃樣品(FR-SP-RPUF-15)由于致密炭層的存在沒有進一步產生揮發(fā)物質。最后對RPUF/S-RPUF/SP-RPUF和FR-SP-RPUF進行了對比分析,結果發(fā)現:與S-RPUF相比,自配料SP-RPUF具有更好的力學性能、阻燃性能和熱穩(wěn)定性,添加阻燃劑后,FR-SP-RPUF的力學性能和阻燃性能繼續(xù)增加,而熱穩(wěn)定性有所降低,與RPUF/S-RPUF相近。
【學位單位】：東北林業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TQ328.3;TB33
【部分圖文】：

Ｆｉｇ．?２－１?Ｔｈｅ?ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ?ｏｆ?ｓｉｚｅ?ｏｆ?ＳＰ?ｏｎ?ｔｈｅ?ａｐｐａｒｅｎｔ?ｄｅｎｓｉｔｙ??２＿２．２秸軒粉粒度對Ｓ－ＲＰＵＦ力學性能的影響??根據表２－３數據，秸稈粉目數對Ｓ－ＲＰＵＦ力學性能影響結果如圖２－２所示。??０．１６???＼?—■—?ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ?ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ??＾?＂?＼?—ｖｅｒｔｉｃａｌ?ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ??Ｑ＿??Ｅ?０１２?－?＼??Ｓ?＼??？?０．１０?－?＼??Ｓ?＼??Ｉ?０．０ａ．?＼?Ａ?＾＾?＾??Ｓ?０?０６?－?■???｜?０．０４?－?＾＾??０．０２??１?？?１?＞?１?１?１?１?１???０?５０?１００?１５０?２００??ｓｉｚｅ（ｍｅｓｈ）??圖２－２玉米秸稈粉粒度對壓縮強度的影響??Ｆｉｇ．?２－２?Ｔｈｅ?ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ?ｏｆ?ｓｉｚｅ?ｏｆ?ＳＰ?ｏｎ?ｔｈｅ?ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅ?ｓｔｒｅｎｇｔｈ??圖２－２分別從豎直和水平兩個方向上顯示了聚氨酯泡沫的壓縮強度，以此衡量材料的力??學性能。從圖中可以看出，在豎直方向上，加入秸稈粉末后材料壓縮強度下降較大，可能是??因為秸稈粉顆粒破壞了材料的閉孔結構，增加了開孔率，對壓縮強度產生一定的影響；且秸??桿作為一種高分子材料，聚合度大導致官能度小，使得材料的交聯網狀結構的交聯度降低，??導致壓縮強度降低；隨著秸稈粉目數的改變，壓縮強度有高有低，且幅度較小，說明秸稈粉??顆粒尺寸對材料的壓縮強度影響不大，其中添加１６０目秸稈粉的聚氨酯泡沫材料的壓縮強度??相對最大。在水平方向上

?２００??ｓｉｚｅ?（ｍｅｓｈ）??圖２－１玉米秸稈粉粒度對表觀密度的影響??Ｆｉｇ．?２－１?Ｔｈｅ?ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ?ｏｆ?ｓｉｚｅ?ｏｆ?ＳＰ?ｏｎ?ｔｈｅ?ａｐｐａｒｅｎｔ?ｄｅｎｓｉｔｙ??２＿２．２秸軒粉粒度對Ｓ－ＲＰＵＦ力學性能的影響??根據表２－３數據，秸稈粉目數對Ｓ－ＲＰＵＦ力學性能影響結果如圖２－２所示。??０．１６???＼?—■—?ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ?ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ??＾?＂?＼?—ｖｅｒｔｉｃａｌ?ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ??Ｑ＿??Ｅ?０１２?－?＼??Ｓ?＼??？?０．１０?－?＼??Ｓ?＼??Ｉ?０．０ａ．?＼?Ａ?＾＾?＾??Ｓ?０?０６?－?■???｜?０．０４?－?＾＾??０．０２??１?？?１?＞?１?１?１?１?１???０?５０?１００?１５０?２００??ｓｉｚｅ（ｍｅｓｈ）??圖２－２玉米秸稈粉粒度對壓縮強度的影響??Ｆｉｇ．?２－２?Ｔｈｅ?ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ?ｏｆ?ｓｉｚｅ?ｏｆ?ＳＰ?ｏｎ?ｔｈｅ?ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅ?ｓｔｒｅｎｇｔｈ??圖２－２分別從豎直和水平兩個方向上顯示了聚氨酯泡沫的壓縮強度，以此衡量材料的力??學性能。從圖中可以看出，在豎直方向上，加入秸稈粉末后材料壓縮強度下降較大，可能是??因為秸稈粉顆粒破壞了材料的閉孔結構，增加了開孔率，對壓縮強度產生一定的影響；且秸??桿作為一種高分子材料，聚合度大導致官能度小，使得材料的交聯網狀結構的交聯度降低，??導致壓縮強度降低；隨著秸稈粉目數的改變，壓縮強度有高有低，且幅度較小，說明秸稈粉??顆粒尺寸對材料的壓縮強度影響不大

?２．２．３秸軒粉粒度對Ｓ－ＲＰＵＦ的ＬＯＩ影響??根據表２－３數據，玉米秸稈粉目數對Ｓ－ＲＰＵＦ的ＬＯＩ的影響如圖２－３所示。??１９．６?－??１９．４?－?＾＾?＼??１９．２?－?＼??？１９０?？?／?＼??一?１８．８?－?／?■??３?．?／??１８．６?－?／??１８．４?－?／??１８．２?－?■??１８．０??１?＇?１?１?１?＇?１?＇?１???０?５０?１００?１５０?２００??ｓｉｚｅ?（ｍｅｓｈ）??圖２－３玉米秸稈粉粒度對ＬＯＩ的影響??Ｆｉｇ．?２－３?Ｔｈｅ?ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ?ｏｆ?ｓｉｚｅ?ｏｆ?ＳＰ?ｏｎ?ｔｈｅ?ＬＯＩ??從圖２－３可以看出，加入秸桿粉的Ｓ－ＲＰＵＦ的極限氧指數顯著高于未加秸稈粉的純??ＲＰＵＦ，所以加入秸奸粉降低了?ＲＰＵＦ的燃燒性能；隨著目數的增加，極限氧指數呈上升趨??勢，添加１６０目的玉米秸桿粉ＬＯＩ值達到最大，為１９．５?％，比未添加前ＲＰＵＦ的１８．２?％增??加了?５．５?％。玉米稻桿粉目數到２００目時，Ｓ－ＲＰＵＦ的ＬＯＩ值又降低了。??２．３本章小結??根據一步法制備了玉米秸桿粉復合硬質聚氨酯泡沫（Ｓ－ＲＰＵＦ），研究了秸稈粉目數對??硬質聚氨酯泡沫的表觀密度、壓縮強度、彎曲強度以及極限氧指數（ＬＯＩ）的影響。旨在探??討制備硬質聚氨酯泡沫（ＲＰＵＦ）的過程中加入玉米秸稈粉的可行性，研究結果如下：將??４０、６０、８０、１６０、２００目的玉米秸稈粉，分別加入到制備ＲＰＵＦ體系的白料中，充分攪拌??后再與黑料混合反應
【參考文獻】

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本文編號：2879560