【摘要】：半交聯(lián)聚氯乙烯(PVC)硬質(zhì)結(jié)構(gòu)泡沫材料是一種以乙烯基聚合物為基礎(chǔ),通過貫穿的芳香酰亞胺交聯(lián)聚合網(wǎng)絡(luò)形成剛性閉孔的泡沫材料。其具有密度低,比強(qiáng)度高、耐化學(xué)腐蝕、耐高溫的特點(diǎn),做成夾芯結(jié)構(gòu)件后可以大大增強(qiáng)構(gòu)件的力學(xué)性能,但幾乎不增加構(gòu)件的重量,在特定的應(yīng)用場合可作為金屬、水泥、橡膠等的替代材料,主要應(yīng)用于風(fēng)機(jī)葉片、機(jī)車內(nèi)飾、游艇殼體、航空航天、建筑保溫等行業(yè)。本研究以聚氯乙烯(PVC)為基體、酰胺為化學(xué)發(fā)泡劑、聚合多異氰酸酯為交聯(lián)劑和多元酸酐為交聯(lián)助劑,采用模壓成型工藝制備具有高力學(xué)強(qiáng)度、高阻燃性的輕質(zhì)PVC硬質(zhì)交聯(lián)結(jié)構(gòu)泡沫材料。本研究采用模壓發(fā)泡法制備了具有一定阻燃性的PVC硬質(zhì)交聯(lián)結(jié)構(gòu)泡沫材料,測得的極限氧指數(shù)為26.1,力學(xué)性能適中,經(jīng)壓縮試驗(yàn)測得其壓縮強(qiáng)度為1.7MPa的交聯(lián)型PVC結(jié)構(gòu)泡沫塑料;通過原料配比實(shí)驗(yàn)研究,差示掃描量熱分析(DSC)測試了PVC糊樹脂的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度T_g,選擇了PB1302型PVC糊樹脂為結(jié)構(gòu)泡沫塑料的基體;通過熱失重分析和單因素實(shí)驗(yàn)研究,探索混合糊料內(nèi)發(fā)泡劑添加量對PVC泡沫發(fā)泡行為的影響,結(jié)果顯示在PVC糊樹脂為50g的情況下,偶氮二異丁腈(AIBN)與偶氮二甲酰胺(AC)按5:1的質(zhì)量比組成復(fù)合發(fā)泡劑且用量為6g(12 wt%)時(shí),制備出的PVC結(jié)構(gòu)泡沫塑料的泡孔尺寸均勻、密度較低、力學(xué)性能適中的結(jié)論。進(jìn)一步研究了甲苯二異氰酸酯(TDI)與甲基六氫苯酐配比對PVC泡沫發(fā)泡行為的影響。通過PVC結(jié)構(gòu)泡沫模壓工藝研究,確定模壓壓力10MPa下PVC凝膠化溫度及糊料分解溫度,即加熱溫度為155℃、保溫保壓90min和開模溫度為30℃的模壓工藝。通過水煮發(fā)泡實(shí)驗(yàn)確定了適于交聯(lián)發(fā)泡的水溫為65℃。通過模具設(shè)計(jì)和模壓發(fā)泡裝備研究,設(shè)計(jì)并制造模壓階段所用模具和水煮發(fā)泡用模具各一套,其中確立了靜壓密封方式為模壓用模具的密封方式,采用螺紋傳動(dòng)方式實(shí)現(xiàn)對水煮發(fā)泡用模具型腔容積的連續(xù)調(diào)節(jié),使用該P(yáng)VC發(fā)泡裝備可制備密度分別為100Kg/m~3、200Kg/m~3、300Kg/m~3的力學(xué)性能優(yōu)異的PVC泡沫塑料。最后通過研究環(huán)氧化合物(環(huán)氧大豆油)對PVC結(jié)構(gòu)泡沫塑料的力學(xué)及熱穩(wěn)定性的影響,制備出具備良好的壓縮性能和熱穩(wěn)定性的PVC阻燃結(jié)構(gòu)泡沫塑料。
【圖文】：

開始了對泡沫塑料的研究，但工業(yè)基礎(chǔ)薄弱，直到 70 年代才實(shí)現(xiàn)對軟質(zhì)業(yè)化生產(chǎn)。改革開放后，泡沫行業(yè)有了大幅發(fā)展，目前也已能夠生產(chǎn)大多產(chǎn)品，但對于高性能的結(jié)構(gòu)泡沫塑料和發(fā)泡劑、穩(wěn)定劑、改性劑等加工助與國外有著較大差距，比如高性能的硬質(zhì)交聯(lián) PVC 結(jié)構(gòu)泡沫塑料近年才前還沒有實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，發(fā)泡劑、熱穩(wěn)定劑、納米填料等加工助劑國外、低毒的產(chǎn)品，而我國仍在大量使用偶氮二甲酰胺、偶氮二異丁腈等偶氮有毒性的鉛鹽類熱穩(wěn)定劑[10]。硬質(zhì)結(jié)構(gòu)泡沫塑料具有低密度、低吸水率、比強(qiáng)度、耐腐蝕性、高吸能性、無磁性的特點(diǎn)，，使得其具有金屬材料所不途，常被用來作隔熱、保溫、緩沖、密封、隔音等材料，用作復(fù)合結(jié)構(gòu)的足結(jié)構(gòu)的剛度和強(qiáng)度的條件下大大減輕構(gòu)件的重量，比如，瑞典海軍的 V隱身”巡洋艦如圖 1 所示，大部分結(jié)構(gòu)采用夾層復(fù)合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，其重量只同級艦艇的一半[11,12,13]。

用于水聲系統(tǒng)中做聲吶的結(jié)構(gòu)部件，在實(shí)際應(yīng)用中表現(xiàn)出了果[8,27]。管隨發(fā)泡倍數(shù)的增加結(jié)構(gòu)泡沫塑料的力學(xué)強(qiáng)度會(huì)有所降低，但由于相對密很低，結(jié)構(gòu)泡沫塑料比普通材料仍有著高得多的比強(qiáng)度（材料強(qiáng)度與相對，這使得結(jié)構(gòu)泡沫塑料可以成為一種優(yōu)質(zhì)的結(jié)構(gòu)材料，在滿足強(qiáng)度要求的減少了結(jié)構(gòu)的自重。比如，在風(fēng)力發(fā)電中，要求風(fēng)電葉片具有良好的剛度荷分布均勻以保證葉片運(yùn)行平穩(wěn)，交聯(lián)聚氯乙烯結(jié)構(gòu)泡沫塑料的泡壁內(nèi)部這使得該泡沫塑料硬度高并有優(yōu)良的比剛度、比強(qiáng)度、良好的尺寸穩(wěn)定性孔、打磨、車削等機(jī)械加工，交聯(lián)聚氯乙烯結(jié)構(gòu)泡沫是第一種用作結(jié)構(gòu)承的材料，其與風(fēng)電葉片內(nèi)的玻璃鋼復(fù)合可以提高葉片的剛度和穩(wěn)定性，在大量的應(yīng)用[28,29,30]。如圖 2，3 所示為 PVC 結(jié)構(gòu)泡沫在風(fēng)電、軌道交通、用。
【學(xué)位授予單位】：河南工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TQ328.2

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本文編號：2678696