【摘要】：本項(xiàng)研究采用向聚氨酯泡沫材料中添加原位制備的納米氫氧化鋁、三聚氰胺甲醛樹(shù)脂包覆可膨脹石墨等有機(jī)、無(wú)機(jī)阻燃劑的方法提高了材料的阻燃性能,主要開(kāi)展了納米氫氧化鋁在多元醇中的原位制備、微膠囊包覆可膨脹石墨以及聚氨酯阻燃機(jī)理研究的工作,提出了納米氫氧化鋁在多元醇中原位制備新工藝,發(fā)現(xiàn)了可膨脹石墨與氫氧化鋁協(xié)同阻燃的顯著作用,創(chuàng)新了聚氨酯泡沫復(fù)合材料的阻燃機(jī)理。1)采用溶膠凝膠法制備了納米氫氧化鋁粒子,考察了尿素與硝酸鋁摩爾比、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)物濃度和分散劑等因素對(duì)生成的納米氫氧化鋁粒子尺寸的影響,最終在多元醇中制備了納米尺寸的氫氧化鋁。原位制備的納米氫氧化鋁不僅可以提高聚氨酯泡沫材料的阻燃性能,而且在聚氨酯成型過(guò)程中起到異相成核作用,降低泡孔尺寸,提高泡孔密度,從而提高聚氨酯泡沫材料的熱穩(wěn)定性和尺寸穩(wěn)定性。2)設(shè)計(jì)并合成了三聚氰胺甲醛樹(shù)脂與氫氧化鋁雜化材料包覆的可膨脹石墨,用紅外光譜、熱失重分析、掃描電鏡觀察對(duì)粒子進(jìn)行表征,發(fā)現(xiàn)可膨脹石墨被成功包覆后,無(wú)機(jī)粒子的熱失重溫度提高了50℃。向聚氨酯中添加微膠囊包覆的可膨脹石墨,聚氨酯泡沫材料的阻燃性能提高,而且材料燃燒過(guò)程中生成的煙密度降低。3)發(fā)現(xiàn)原位制備的氫氧化鋁與可膨脹石墨協(xié)同阻燃作用,顯著提高了聚氨酯泡沫保溫材料的阻燃性能,復(fù)合材料的極限氧指數(shù)最高達(dá)到92.8%,通過(guò)分析材料的降解和燃燒行為,發(fā)現(xiàn)氫氧化鋁和可膨脹石墨協(xié)同作用可以加速材料降解,快速生成絨毛狀炭,提高了炭層的致密度和厚度,起到更好的隔氧和隔熱作用,從而降低了材料熱釋放速率,抑制了復(fù)合材料的燃燒與火焰的蔓延,創(chuàng)新了聚氨酯材料的阻燃理論。本項(xiàng)研究工作為高阻燃聚氨酯泡沫材料的功能化和性能優(yōu)化提供了新的技術(shù)路線,提出了一種改進(jìn)高分子復(fù)合材料阻燃性能的新方法。該研究成果可形成制備高阻燃聚氨酯泡沫材料關(guān)鍵技術(shù),在建筑防火保溫節(jié)能、工業(yè)節(jié)能等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用開(kāi)發(fā)前景。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TQ328.3;TB332

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