【正文】 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院畢業(yè)論文312 結(jié)果與討論 實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備及原料 實(shí)驗(yàn)儀器及設(shè)備表 21 儀器及設(shè)備設(shè)備名稱 規(guī)格/型號(hào) 生產(chǎn)商恒溫鼓風(fēng)干燥箱 DHG9140A 鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司電子分析天平 DJ10002 福州華志科學(xué)儀器有限公司電子萬能材料試驗(yàn)機(jī) WDW20 濟(jì)南恒瑞金試驗(yàn)機(jī)有限公司數(shù)碼相機(jī) COOLPIX S560尼康映像儀器銷售(中國)有限公司一次性塑料杯 原料表 22 主要原料及添加劑原料名稱 規(guī)格 生產(chǎn)商MDI PM200 煙臺(tái)萬華聚氨酯有限公司聚醚多元醇 TMN350 天津石化三廠聚醚多元醇 TMN450 天津石化三廠聚醚多元醇 TMN500 天津石化三廠聚醚多元醇 TMN700 天津石化三廠聚醚多元醇 TMN3050 天津石化三廠三乙醇胺（TEA） 化學(xué)純 開封化學(xué)試劑總廠二月桂酸二丁基錫 化學(xué)純 天津威晨化學(xué)試劑有限公司8868 自配河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院畢業(yè)論文32表 23 不同多元醇的參數(shù)規(guī)格羥基值/mgKOH 研究內(nèi)容本課題主要做一些基礎(chǔ)性的研究，為以后進(jìn)一步的做更深入的研究做出初步的探索。但是實(shí)踐問題是現(xiàn)有的聚氨酯產(chǎn)品發(fā)泡時(shí)間不能很好地控制，時(shí)間太短導(dǎo)致操作沒有完成就固化了，或者聚氨酯的強(qiáng)度達(dá)不到要求，所以本設(shè)計(jì)通過研究聚氨酯膨脹機(jī)理，調(diào)整配方旨在做出來具有高抗壓強(qiáng)度且凝固時(shí)間可控的的聚氨酯硬泡塑料，來幫助礦井解決需要快速填充的某些縫隙的問題。 本課題的選題意義及內(nèi)容 選題意義本課題的主要意義在于煤礦井下經(jīng)常面臨的一些封孔和封堵煤層裂隙問題的處理。目前提出的各種機(jī)理都是依據(jù)錐形量熱儀和燃燒熱分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果得到的一些認(rèn)識(shí)，對(duì)RPUF的燃燒熱分解行為、煙及毒性產(chǎn)物釋放規(guī)律的了解還需要系統(tǒng)的研究。綜述了熱分解燃燒行為及阻燃抑煙行為的研究進(jìn)展。數(shù)為殘?zhí)? 。隨著DMMP/EG復(fù)配阻燃劑中DMMP含量的增加，材料燃燒時(shí)CO 的生成速率逐步增大，說明這種2阻燃劑在抑制CO釋放方面不存在協(xié)同效應(yīng)。總煙釋放和毒性氣體主要是生成速率則是表征材料潛在的煙氣危險(xiǎn)的重要指標(biāo)上述個(gè)值越大，表明火災(zāi)的危害性越大。已有越來越多的研究人員把目光投放到如何改善的阻燃性能上最常用的阻燃劑有鹵系磷系氮系等化合物，但由于含鹵添加劑常會(huì)釋放具有腐蝕性毒性的煙霧，對(duì)環(huán)境造成污染且腐蝕設(shè)備，甚至危害人體健康同時(shí)，膦酸酯和氮類阻燃劑阻燃效果不明顯，這樣，開發(fā)出高阻燃性能且，即可膨脹型石墨在中的阻燃研究便引起了科研人員的廣泛關(guān)注。在前期工作中，作者課題組已對(duì)聚磷酸銨的阻燃性能進(jìn)行了初步研究 [73]，但由于聚磷酸銨的加入破壞了聚氨酯泡沫的泡孔結(jié)構(gòu)，從而降低了機(jī)體的力學(xué)性能，所以本研究提出用偶聯(lián)劑處理聚磷酸銨表面以加強(qiáng)它們之間的界面相互作用，從而改善復(fù)合泡沫的力學(xué)性能和阻燃性。膨脹型阻燃劑是在聚合物燃燒的過程中形成一層能阻隔熱源和氧源的復(fù)合碳層，從而起到了阻燃的效果 [73]。所以開發(fā)無鹵阻燃劑迫在眉睫，在過去的二十余年中科研人員一直致力于新的阻燃劑——膨脹型阻燃劑的開發(fā)應(yīng)用 [7172]。但由于其易燃性而大大降低了實(shí)用性 [6769]。結(jié)果表明，APP與TAPP都提高了聚氨酯泡沫的燃燒氧指數(shù)，后者效果更加明顯；當(dāng)聚磷酸銨用偶聯(lián)劑處理后，一定程度上改善了加入純的聚磷酸銨對(duì)聚氨酯泡沫的壓縮強(qiáng)度和模量的破壞行為。RPUF 能否作為結(jié)構(gòu)材料使用，關(guān)鍵是看其力學(xué)性能特別是壓縮拉伸及抗沖擊等性能指標(biāo)的高低。研究了聚醚型聚氨酯的熱氧老化降解，認(rèn)為聚氨酯熱氧降解主要是分子鏈化學(xué)鍵的氧化隨著溫度升高而加強(qiáng)，最后導(dǎo)致鍵斷裂物理性能下降。泡沫塑料進(jìn)行了熱氧老化研究，以抗壓強(qiáng)度為指標(biāo)考核了RPUF的抗老化能力。壽命的老化性能除了決定于自身的配方和工藝外還會(huì)受到溫度濕度光照、氧氣和水等介質(zhì)條件的影響因。分析認(rèn)為蠕變損傷的形成演化和累積或是造成這一現(xiàn)象的關(guān)鍵機(jī)制。試驗(yàn)結(jié)果表明，硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料在溫濕度無載加速老化試驗(yàn)后，其壓縮性能變化不明顯。 多因素加速老化對(duì)硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料壓縮力學(xué)性能的影響研究 顏熹琳等 [65]對(duì)硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料進(jìn)行了溫度濕度載荷多因素加速老化試驗(yàn)，研究對(duì)老化前后的壓縮性能進(jìn)行了檢測。秸稈纖維增強(qiáng)的聚氨酯泡沫塑料的壓縮過程是一個(gè)從彈性形變到完全屈服的過程。 秸稈纖維對(duì)硬泡聚氨酯性能影響的研究 蓋廣清等 [64]研究了秸稈纖維的摻量對(duì)硬質(zhì)聚氨酯的力學(xué)性能和導(dǎo)熱系數(shù)的影響，通過對(duì)硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料(RPUF)制備原理的研究，對(duì)其工藝進(jìn)行優(yōu)化，并對(duì)秸稈纖維和聚氨酯作用機(jī)理進(jìn)行了深入探討外墻保溫系統(tǒng)是建筑結(jié)構(gòu)中不可缺少的一部分，其節(jié)能作用是顯而易見的在能源缺少的今天，節(jié)能問題也成為了重中之重，我國的建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)已由節(jié)能提升到了節(jié)能現(xiàn)在建筑上普遍采用的聚苯板若要達(dá)到現(xiàn)行節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)需要很厚硬質(zhì)聚氨酯是達(dá)到現(xiàn)行節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的理想材料聚氨酯的價(jià)格是影響其在建筑業(yè)發(fā)展的主要原因，如何在保證聚氨酯保溫性能的同時(shí)降低聚氨酯的價(jià)格，已成為聚氨酯材料研究的重點(diǎn)秸稈纖維是一種天然植物纖維，通過向硬質(zhì)聚氨酯中摻入秸稈纖維，在改善硬質(zhì)聚氨酯物理性能河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院畢業(yè)論文26的同時(shí)，可降低硬質(zhì)聚氨酯的成本。 硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料的性能研究 以大豆油多元醇制備的硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料的性能研究 黃玉西等 [63]用大豆油多元醇替代石化聚醚多元醇制備出了硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料（RPUF） ，考察了石化聚醚多元醇和大　豆油多元醇的比例以及 RPUF 密度對(duì) RPUF 性能的影響。殷海龍等 [62]采用聚醚/聚酯混合二元醇為軟段合成了紫外光固化水性聚氨酯丙烯酸酯，有效解決了涂膜固化前的粘性問題。 紫外光固化水性聚氨酯結(jié)合了水性技術(shù)和輻照技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，具有高效節(jié)能環(huán)保 經(jīng)濟(jì)適應(yīng)性廣等優(yōu)點(diǎn)，因而近年來得到了國內(nèi)外研究人員的廣泛關(guān)注 [5759]，并且逐漸在木器金屬以及塑料涂層等方面得到應(yīng)用韓國首爾大學(xué)的 Hwang 等 [60]以聚碳酸酯二元醇為原料合成了紫外光固化的水性聚氨酯，討論了不同相對(duì)分子質(zhì)量的聚碳酸酯二元醇為軟段合成紫外光固化水性聚氨酯，以及不同封端劑對(duì)其性能的影響。外交聯(lián)法可成功解決 PU 乳液涂膜的親水性問題，但因外加交聯(lián)劑，組成雙組分涂飾劑給施工帶來不便，此方法使用較少。另一種方法為外交聯(lián)法，采用帶羧的陰離子 PU 乳液進(jìn)行交聯(lián)，交聯(lián)反應(yīng)發(fā)生在 PU 分子的羧基上，有氮丙啶、碳化亞胺以及金屬鹽類化合物，在室溫條件下進(jìn)行交聯(lián)?！　∵@種方法也叫前交聯(lián)法，缺點(diǎn)是易使預(yù)聚物黏度增大，較難分散在水中，影響乳液的穩(wěn)定性。因此，常采用提高涂膜的交聯(lián)密度來改善乳液涂膜的耐水性。 水性聚氨酯的研究　　目前大多數(shù)水性 PU 主要是由自乳化法制備，以含親水性基團(tuán)的 PU為主要固化成分，涂膜干燥時(shí)若親水成分不能有效的進(jìn)入交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中，干燥形成的涂膜遇水易溶脹。陳曉麗等 [54]運(yùn)用稱重法對(duì)高密度聚氨酯硬泡的吸、放水性能進(jìn)行研究，認(rèn)為厚度適宜的金屬膜層可有效阻止水分的滲透，而且在較低濕度環(huán)境下吸水試樣的失水率與環(huán)境濕度的關(guān)系較密切。KH550在泡沫內(nèi)部參與化學(xué)反應(yīng)，從鍵合角度提高了基體的抗水能力。結(jié)果表明，加入KH550的硬質(zhì)聚氨酯泡沫的吸水率明顯降低。 代仕梅等 [52]為提高聚氨酯發(fā)泡材料的耐水性能，在原料中添加γ氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)。長纖維增強(qiáng)反應(yīng)河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院畢業(yè)論文23注射成型技術(shù)(LFI) 是隨著成型設(shè)備和技術(shù)的進(jìn)步近年才發(fā)展起來的一種成型技術(shù)，它是將連續(xù)玻纖經(jīng)切碎機(jī)切成一定的長度，然后進(jìn)入混料腔中與聚氨酯反應(yīng)料液混合，接著離開混合頭注入模腔的成型過程。隨著玻纖用量和長度的增加，RPUF的沖擊強(qiáng)度均明顯提高。RPUF的壓縮強(qiáng)度隨著玻纖用量的增加而減小。，當(dāng)玻纖質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于40%時(shí)，彎曲強(qiáng)度開始下降。 聚氨酯改性研究進(jìn)展周秋明等 [40]利用高壓噴灌機(jī)開展了長玻纖增強(qiáng)硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料(RPUF)的成型技術(shù)研究。因此可以設(shè)法減小粉煤灰顆粒粒徑，增大其表面粗糙度，進(jìn)而提高粉煤灰的填充效果。如選擇兩種或兩種以上的金屬有機(jī)酸酯類偶聯(lián)劑進(jìn)行復(fù)配，取代有機(jī)硅烷偶聯(lián)劑，達(dá)到降低成本、提高表面處理效果的目的。但是由河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院畢業(yè)論文22于粉煤灰本身具有顆粒形狀不規(guī)則、表面活性低等缺陷，限制了其在聚氨酯材料中的摻入量，因此粉煤灰的改性方法應(yīng)是當(dāng)前研究的重點(diǎn)。美國一家預(yù)拌混凝土生產(chǎn)商 [39]提供了一種用于回填需要的流態(tài)低強(qiáng)度材料，該材料能直接從車上泵送，用來填筑不規(guī)則空間，也可以用來填筑廢棄礦道以防坍塌和地面沉降。有機(jī)無機(jī)混合體系充填材料是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)之一，可發(fā)泡的有機(jī)高分子材料具有輕質(zhì)、高強(qiáng)度、低成本等優(yōu)點(diǎn)，將其與混凝土復(fù)合，添加矸石粉、粉煤灰等填料，可以獲得廉價(jià)、高強(qiáng)度的礦井回填材料。長期以來，國內(nèi)外主要采用的技術(shù)包括干式充填、水砂充填以及膠結(jié)充填 3 種方法。測試結(jié)果表明，該保溫板具有良好的保溫性能和力學(xué)性能，導(dǎo)熱系數(shù)低于 (m?K)，密度低于 250kg/m3，壓縮強(qiáng)度超過，拉伸強(qiáng)度超過 。聚氨酯泡沫保溫材料是一種新型的絕熱防腐高分子合成材料，其泡孔結(jié)構(gòu)由無數(shù)個(gè)微孔組成，這些微孔互不相通，因此，其導(dǎo)熱系數(shù)及密度低、強(qiáng)度高、吸水性小、絕熱、絕緣、化學(xué)穩(wěn)定性好，作為一種絕熱材料，廣泛用于石油、化工、運(yùn)輸、建筑、日常生活等領(lǐng)域。（4）建筑保溫材料河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院畢業(yè)論文21建筑保溫材料包括屋面保溫、外墻外保溫、外墻內(nèi)保溫 3 種形式，材料的保溫性能是由其導(dǎo)熱系數(shù)決定的。李永學(xué) [37]研究了粉煤灰改性聚氨酯(PUFA)作為橋梁加固材料的性能，粉煤灰填充量最高可達(dá) 60%，固化的 PUFA 材料具有輕質(zhì)高強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。故粉煤灰用量以占聚氨酯樹脂基料質(zhì)量的 60%至 80%為宜。加入催化劑、增塑劑、粉煤灰等，在研缽中研磨均勻后，加入消泡劑消泡后出料。馮冬然 [36]等研究了粉煤灰加入量對(duì)雙組分聚氨酯防水涂料涂膜性能的影響，甲組分制備方法為按配方將聚醚二元醇、聚醚三元醇、TDI80加入反應(yīng)器中，攪拌，在超聲波作用下反應(yīng) 7 至 8h，用二正丁胺法測定—NCO 質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到理論值時(shí)，停止反應(yīng)，出料。采用上述工藝方法制備的粉煤灰改性聚氨酯材料在一些運(yùn)動(dòng)場地試用兩年，觀察結(jié)果表明，老化及回彈性能良好。而且當(dāng)粉煤灰用量超過 40%后，由于混合物黏度顯著提高，甲乙組分混合攪拌時(shí)裹夾大量空氣，鋪裝層內(nèi)氣泡數(shù)量增多，使硬度、斷裂伸長率下降明顯，涂層的流平性能變差，因此粉煤灰用量以占聚氨酯樹脂基料質(zhì)量的 30%至 40%為宜。室溫下將甲乙組分按比例混合，攪拌均勻后，倒入涂有脫膜劑的模具中成型，室溫熟化 7d 后進(jìn)行性能測定。甲組分制備方法為將聚醚多元醇與擴(kuò)鏈劑 MOCA 混合，攪拌、升溫，當(dāng) MOCA 溶解后降溫，加入催化劑、抗氧劑、增塑劑、粉煤灰及其他助劑，攪拌混合。這些粉狀填充物的加入，不僅能有效降低綜合成本，還可以使鋪筑材料的某些性能得到很好的改善和提高。它們都是由聚氨酯樹脂基料、粉狀無機(jī)填料、催化劑及各種改性劑組成。 （1）鋪筑材料河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院畢業(yè)論文19聚氨酯鋪筑材料因具有顏色鮮艷、物理和化學(xué)性能優(yōu)異、軟硬可調(diào)、耐沖擊、耐磨損、耐低溫、無毒無污染、防震隔音等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛用于各種運(yùn)動(dòng)場地的鋪設(shè)。尤其是經(jīng)偶聯(lián)劑處理后的粉煤灰填充到聚氨酯聚合物中，兩者幾乎沒有相的分離，結(jié)合得更緊密，能形成纏繞覆蓋的近似交聯(lián)的鏈網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，聚氨酯材料的性能得到明顯的改善。粉煤灰改性聚氨酯技術(shù)及應(yīng)用領(lǐng)域粉煤灰經(jīng)過表面改性后，與聚氨酯等聚合物分子之間的相容性得到明顯改善。粉煤灰填充改性聚氨酯材料既可以實(shí)現(xiàn)粉煤粉煤灰是一種大小不等、形狀不規(guī)則的粒狀體，主要由硅鋁玻璃、微晶礦物顆粒和未燃盡的殘?zhí)课⒘＝M成。聚氨酯材料具有物理和化學(xué)性能優(yōu)異、彈性好、強(qiáng)度高、軟硬可調(diào)、耐沖擊、耐磨損、耐低溫、無毒無污染、防震隔音、經(jīng)久耐用、品種齊全等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛用做涂料、膠黏劑、建筑材料、鋪筑材料等。大量的粉煤灰如不加以處理，會(huì)產(chǎn)生揚(yáng)塵，污染大氣，對(duì)人體健康危害很大；排入河道水系會(huì)造成河流淤塞，污染水質(zhì)，并且粉煤灰滲水使地下水產(chǎn)生不同程度的污染，因此粉煤灰的處理和利用問題已成為我國環(huán)境保護(hù)與再生資源開發(fā)領(lǐng)域的一個(gè)重要課題。粉煤灰是一種大小不等、形狀不規(guī)則的粒狀體，主要由硅鋁玻璃、微晶礦物顆粒和未燃盡的殘?zhí)课⒘＝M成。 (3)通過濕度平移因子函數(shù)和參考濕度下蠕變?nèi)崃恐髑€可以得到任意濕度下的長時(shí)蠕變性能，可為評(píng)估RPUF在濕熱環(huán)境下長期使用的形穩(wěn)性和力學(xué)性能提供途徑。 結(jié)論： (1)隨著濕度的增加，硬質(zhì)聚氨酯復(fù)合泡沫塑料（RPUF）的剛度下降，儲(chǔ)能模量變小，柔韌性增強(qiáng)，損耗因子值增加，蠕變?nèi)崃吭龃?，且增幅隨濕度增加而增大。這些研究工作為RPUF在濕熱環(huán)境下的耐用性評(píng)價(jià)提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，但含濕量對(duì)RPUF黏彈力學(xué)性能影響的研究文獻(xiàn)尚未見報(bào)道。隨著環(huán)境相對(duì)濕度的變化，RPUF材料的尺寸會(huì)發(fā)生可逆變化：相對(duì)濕度增大，材料尺寸增大；相對(duì)濕度降低，材料尺寸減小RPUF的吸濕率隨環(huán)境溫濕度的增高而明顯增大；但吸濕量對(duì)RPUF常溫下的拉伸強(qiáng)度和壓縮強(qiáng)度影響較小。濕度對(duì) RPUF 彎曲蠕變性能的影響具有類似于時(shí)間—溫度等效原理的等效關(guān)系，并給出了 60℃/50%RH 參考溫濕度下RPUF 的蠕變主曲線和平移因子。在相同恒壓時(shí)間下，壓力太小對(duì)泡沫密度和泡沫開孔率沒有顯著影響；壓力越大，泡孔數(shù)目越大，均勻性越好。恒