可膨胀石墨对聚氨酯半硬质泡沫性能的影响

可膨胀石墨阻燃硬质聚氨酯泡沫的性能研究的开题报告
一、选题背景及意义
随着工业化和城市化进程的加快，人们对建筑、交通、电气等领域的火灾安全要求越
来越高。

目前，聚氨酯泡沫是最常用的阻燃材料之一，但在高温下易燃而无法防火。

因此，为提高聚氨酯泡沫的阻燃性能，保障人们的生命财产安全，探索研究一种可膨
胀石墨阻燃硬质聚氨酯泡沫材料，无疑是当前科技研究的热点之一。

二、研究目的
本文旨在探究可膨胀石墨阻燃硬质聚氨酯泡沫材料的制备及性能，包括密度、尺寸稳
定性、力学性能、阻燃性能、抗氧化性能等方面，并与传统聚氨酯泡沫进行比较，寻
找最优制备工艺及性能表现。

三、研究内容和方法
1. 制备可膨胀石墨阻燃硬质聚氨酯泡沫材料。

通过改变聚氨酯硬质泡沫的配方，探究
不同配方对材料的影响，并添加不同比例的可膨胀石墨，制备该材料。

2. 测试材料的密度、尺寸稳定性、力学性能、阻燃性能、抗氧化性能等方面。

利用万
能材料试验机、热重分析仪、热导率仪、TCF测试仪等仪器检测材料的各项性能指标。

3. 对可膨胀石墨阻燃硬质聚氨酯泡沫材料和传统聚氨酯泡沫进行比较和分析。

四、研究预期成果及意义
1. 成果
（1）成功制备出可膨胀石墨阻燃硬质聚氨酯泡沫材料；
（2）明确该材料的密度、尺寸稳定性、力学性能、阻燃性能、抗氧化性能等方面的表现；
（3）找出最优制备工艺并确定该材料的应用范围。

2. 意义
（1）提高聚氨酯泡沫的阻燃性能，保障人们的生命财产安全；
（2）探索一种新型材料，推动材料科学的繁荣和发展；
（3）为实现新型阻燃材料的优化设计和推广应用提供新思路和新方法。

■建筑材料第3卷第3期2018年6月收稿日期：2018-03-27作者简介：吕兵（1985~），女，吉林省松原市人，工程师，从事建筑材料检测与研究。

硬质聚氨酯泡沫具有轻质保温、耐化学品腐蚀、粘结强度高、缓冲抗震性能优异等特点，同时其电学性能良好、加工成型方便，在包装、冷藏、交通运输、建筑等领域有着广泛的应用[1]。

但硬质聚氨酯泡沫存在弯曲强度和冲击强度等性能偏差的缺点，需通过增强手段改善。

在现有的增强手段中，利用纳米Al （OH ）3[2-3]，SiO 2[4]、可膨胀石墨[5]等无机填料改性硬质聚氨酯泡沫的研究较多，石墨改性聚氨酯材料的研究也多集中在电学性能方面，关于石墨增强硬质聚氨酯泡沫综合性能的研究鲜有报道。

本文研究了两种不同粒径的石墨对硬质聚氨酯泡沫综合性能的影响。

1实验部分1.1主要原料MDI ：烟台万华聚氨酯股份有限公司；全水聚醚多元醇：羟值349（KOHmg/g ），抚顺佳化聚氨酯有限公司；三乙醇胺，二月桂酸二丁基锡，匀泡剂：L6900；蒸馏水：自制；石墨：分析纯，天津市巴斯夫化工有限公司，分粗细两种，粗石墨粉：80目，鳞片状，颗粒大小肉眼可辨；细石墨粉：325目。

1.2试样制备不同粒径石墨增强硬质聚氨酯泡沫塑料的研究吕兵1李冠杰2（1：吉林省建筑科学研究设计院建材与节能检测研究所，吉林长春130011；2：长春市城市快速路管理维护有限责任公司，吉林长春130062）摘要:利用325目和80目两种粒径的石墨对全水发泡硬质聚氨酯泡沫进行增强改性。

结果表明,二者均可提高基体的压缩强度,325目石墨降低了基体的导热系数,提高了拉伸性能,80目石墨破坏了基体的孔隙结构,致使导热系数增大,拉伸性能下降,325目石墨对基体热稳定性的增强效果优于80目石墨。

关键词:硬质聚氨酯泡沫;石墨;力学性能;导热系数;热稳定性中图分类号:TQ323.8文献标识码:A文章编号:2096-2118(2018)03-0070-03Study on Graphite Reinforced Rigid Polyurethane Foamwith Different Particle SizeLV Bing 1，LI Guanjie 2（1：Institute of Building Materials and Energy Testing ，Jilin Research and Design Institute of Building Science ，Changchun Jilin130011，China ；2：Expressway Management and Maintenance Limited Liability Company of Changchun ，Changchun Jilin130062，China ）Abstract ：The rigid polyurethane foam was modified by 325mesh and 80mesh graphite.The results show that thetwo different particle size of graphite can improve the compressive strength of the matrix.The 325mesh graphite reduces the thermal conductivity of the matrix and improves the tensile properties.The 80mesh graphite destroys the pore structure of the matrix ，resulting in the increase of thermal conductivity and the decrease of tensile properties.The enhancement effect of 325mesh graphite to the thermal stability of the matrix is superior to that of80mesh graphite.Keywords ：rigid polyurethane foam;graphite ；mechanical property ；thermal conductivity ；thermal stability将模具在40℃的恒温内预热，按配比称取各组分，将三乙醇胺、二月桂酸二丁基锡、匀泡剂、蒸馏水加入聚醚多元醇中，高速搅拌均匀后加入称量好的石墨，继续搅拌均匀后倒入MDI，经高速搅拌至物料发白后倒入40℃左右的模具中发泡成型，在80℃的恒温内放置3h后脱模，熟化后得到试样。

两种磷酸酯与可膨胀石墨在刚性聚氨酯泡沫中连续阻燃作用的研究1. Introduction刚性聚氨酯泡沫（RPUF）具有广泛的应用作为保温材料在各种消费和商业产品，如建筑，石油管道等。

RPUF有许多优异的性能，包括优良的机械性能性能和冷冻装置和低密度，特别是a低导热系数[1e5]。

然而，RPUF是非常易燃的材料，具有快速火焰蔓延和高热释放速率。

在火灾的情况下，PU泡沫不仅释放大热量也有毒气体如HCN和CO [6,7]。

因此，研究阻燃RPUF是非常必要的近年来，RPUF的阻燃处理包括加入阻燃添加剂基于磷，氮，卤素或无机化合物[11e13]。

由于较少健康危害，含磷/硝基- 在RPUF中应用的基因已经受到更多的关注。

根据以前的文献中，有些研究者使用了大量的补充型阻燃剂，例如磷杂菲- EDAB-DOPO）[14]，聚磷酸铵（APP）[15,16]，聚多巴胺（PDA）[17]，可膨胀石墨（EG）[18e20]，多面体低聚倍半硅氧烷（POSS）[21]（TPP）[22]，甲基膦酸二甲酯（DMMP）[23e25]，二甲基丙烷膦酸酯（DMPP）[26]苯氧基- 环三磷腈（HPCP）[27]phinate [28]。

它们都可以增强RPUF的阻燃性。

接枝反应型阻燃剂可以代替聚醚多元醇掺入PU基质中。

还有很多在RPUF中使用反应型阻燃剂的研究者，[双（2-羟乙基）氨基] - 甲基- 膦酸二甲基酯（BH）[29]，磷酸化大豆油[30][31]。

近年来，EG被广泛用于RPUF中作为优秀阻燃，可赋予优异的阻燃效果到凝血相的RPUF [32,33]。

阻燃剂- EG的原理是EG可以以大的比率快速扩展，因为，当EG被快速加热时，石墨片脱落并卷曲。

的膨胀石墨可覆盖基体表面以阻挡热转移到内矩阵。

然而，EG也有一些缺点，实际生产中的实际情况。

一方面，融入更多EG会增加基质粘度，使EG会堵塞塞子喷嘴，这将导致破碎生产。

因此，在研究中纳入更少的EG将在实践中带来更多的价值。

磷改性膨胀石墨对硬质聚氨酯泡沫燃烧性能的影响高明;陈顺;杨楠【期刊名称】《高分子材料科学与工程》【年(卷),期】2018(34)12【摘要】用六氯环三磷腈(HCCP)对可膨胀石墨(EG)进行改性,所得改性可膨胀石墨(EGP)用于硬质聚氨酯泡沫(RPUF)的阻燃处理。

利用红外光谱、热重分析和扫描电镜表征EGP的结构特征。

利用万能试验机、极限氧指数(LOI)和锥形量热(CONE)研究了EGP对RPUF力学性能和阻燃性能的影响,通过扫描电镜和热重分析研究了RPUF样品燃烧后残炭的微观形貌和阻燃机理。

分析结果表明,随着EG或EGP添加量的增加其LOI随之增加,在相同添加量的情况下RPUF/EGP的LOI最高,且其力学性能优于RPUF/EG的力学性能;由于EGP促使RPUF分解产生更加致密坚固的炭层,所以RPUF/EGP的点燃时间比RPUF/EG推迟了4s,其热释放速率峰值、总的热释放量、烟释放速率峰值和总的烟释放量分别比RPUF/EG降低了9.1%、5.9%、19.0%和33.8%,EGP表现出优于EG的阻燃抑烟性能。

【总页数】7页(P71-77)【关键词】硬质聚氨酯泡沫;可膨胀石墨;六氯环三磷腈;阻燃性【作者】高明;陈顺;杨楠【作者单位】华北科技学院环境工程学院;山东省菏泽市城市开发投资(集团)有限公司;中国环境监测总站【正文语种】中文【中图分类】TQ328.3【相关文献】1.可膨胀石墨阻燃聚氨酯硬质泡沫燃烧安全性能研究 [J], 齐乐;王颖辉;王黎娜2.改性可膨胀石墨的制备及在硬质聚氨酯泡沫中的阻燃性能 [J], 许冬梅;丁飞;郝建薇;杜建新3.改性膨胀性石墨对硬质聚氨酯泡沫性能和胞体结构的影响 [J], 郭世玉;赵瑞正;冯清福;李长玉4.改性膨胀石墨对硬质聚氨酯燃烧性能的影响 [J], 陈顺;高明;王昊;王彦霞5.磷-氮多元醇浸渍可膨胀石墨协同增强硬质聚氨酯泡沫的隔热及阻燃性能 [J], 李齐敏;王靖宇;陈腊梅;郝建薇因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

改性膨胀石墨对硬质聚氨酯燃烧性能的影响陈顺;高明;王昊;王彦霞【摘要】本文采用磷元素接枝膨胀石墨(EG)制备了改性膨胀石墨(EGM),并研究其对聚氨酯泡沫(RRPUF)燃烧性能的影响.利用极限氧指数(LOI)和锥形量热研究了EGM对RPUF的阻燃性能的影响,通过扫描电镜和热重分析研究RPUF燃烧后残炭的微观形貌和阻燃机理.分析结果表明,RPUF/EGM的LOI和残炭量最高,热释放量和烟释放量均有大幅度的降低;RPUF/EGM燃烧生成的炭层也更加坚固致密.【期刊名称】《华北科技学院学报》【年(卷),期】2017(014)004【总页数】5页(P120-124)【关键词】聚氨酯泡沫;膨胀石墨;阻燃性;锥形量热;热重分析【作者】陈顺;高明;王昊;王彦霞【作者单位】华北科技学院环境工程学院,北京东燕郊 065201;华北科技学院环境工程学院,北京东燕郊 065201;华北科技学院环境工程学院,北京东燕郊 065201;华北科技学院环境工程学院,北京东燕郊 065201【正文语种】中文【中图分类】O633.2聚氨酯泡沫(RPUF)是由聚醚多元醇、异氰酸酯及助剂等反应合成的一种高分子材料，具有优异的物理力学性能、声学性能、电学性能、保温隔热性能和耐化学性能[1-2]，被广泛应用于建筑材料、管道保温材料、汽车座垫及内饰等领域。

然而，由于RPUF的多气泡结构使聚合物骨架与空气中氧的接触面积增加，使RPUF极易燃烧、火焰扩散速度快，故普通硬泡氧指数只有17%左右，具有安全隐患，因此在许多应用领域需要对RPUF进行阻燃处理。

目前，聚氨酯泡沫的阻燃化途径中以添加非反应型的卤代化合物作为阻燃剂最为常用，也最有效，但其燃烧后会释放出大量烟雾及有毒有害气体，不但使人窒息，而且损害设备[3]，因此已不被乃至禁止使用，被无卤阻燃技术取代。

一种新型的膨胀阻燃剂—可膨胀石墨 (EG)，又称为石墨层间化合物(GIC)引起了人们的注意。

可膨胀石墨对聚异氰酸酯-聚氨酯泡沫材料阻燃性能的影响李来丙;龚必珍;罗耀华【期刊名称】《石油化工》【年(卷),期】2008(037)002【摘要】研究了可膨胀石墨(EG)对聚异氰酸酯一聚氨酯(PIR-PU)泡沫材料阻燃性能的影响,考察了聚磷酸铵(APP)、三聚氰胺氰尿酸酯(MC)和EG 3种无卤阻燃剂的添加量对PIR-PU泡沫材料阻燃性能的影响;用锥形量热计对PIR-PU泡沫材料的阻燃性能和氧指数进行了测定.实验结果表明,当EG的添加量为25%(质量分数)时,EG 对PIR-PU泡沫材料具有很好的阻燃效果,防火性能达到德国DIN 4102-B2<防火标准>,氧指数达到28%以上;APP和MC对PIR-PU泡沫材料阻燃性能的改善不明显,特别是MC形成炭层后不能有效防止聚合物的进一步分解,但MC能降低聚合物燃烧时CO与CO2的质量比.【总页数】5页(P178-182)【作者】李来丙;龚必珍;罗耀华【作者单位】湖南工学院,高新材料研究所,湖南,衡阳,421008;湖南工学院,高新材料研究所,湖南,衡阳,421008;湖南工学院,高新材料研究所,湖南,衡阳,421008【正文语种】中文【中图分类】TQ323.8【相关文献】1.可膨胀石墨阻燃聚氨酯硬质泡沫燃烧安全性能研究 [J], 齐乐;王颖辉;王黎娜2.可膨胀石墨与含磷阻燃剂对聚氨酯硬泡性能影响研究 [J], 刘艳平;刘丰;徐明;张万伟3.硬质聚氨酯泡沫/可膨胀石墨复合材料制备及阻燃性能研究 [J], 周子健;姜浩浩;崔爱华;刘新亮;陈均;唐刚4.不同添加剂对聚氨酯泡沫材料阻燃性能的影响 [J], 李智;唐瑞;王何晨阳;王京鲁;高仲亮5.磷-氮多元醇浸渍可膨胀石墨协同增强硬质聚氨酯泡沫的隔热及阻燃性能 [J], 李齐敏;王靖宇;陈腊梅;郝建薇因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

可膨胀石墨对聚氨酯半硬质泡沫性能的影响徐久升摘要：采用一步法制备了不同含量可膨胀石墨(EG) 阻燃聚氨酯半硬质泡沫塑料(PUF)。

通过扫描电子显微镜观察了纯PUF 和EG 改性PUF 的泡孔结构、EG 粒子在泡沫内的分布状态和泡沫燃烧后泡孔和炭层形貌。

结果表明，添加EG 粒子后，EG 粒子附着在泡孔表面，泡孔形貌改变；燃烧后，纯PUF 泡孔严重炭化变形，添加EG 粒子的泡沫表面覆盖一层浓密的“蠕虫状”石墨炭层。

采用垂直–水平燃烧试验和极限氧指数(LOI) 试验对PUF 的阻燃性能进行了测试。

试验结果表明，随着EG 用量的增加，PUF 的阻燃性能增强，EG 添加量为12% 时，水平阻燃等级达到HF–1 级，LOI 达到23.9%，有较好的阻燃效果。

关键词：聚氨酯；半硬质泡沫；可膨胀石墨；阻燃性能Effect of Expandable Graphite on Properties of Semi-rigid Polyurethane FoamXu JiushengAbstract ：Expandable graphite(EG) was added to polyurethane to form flame retardant semi-rigid polyurethane foam(PUF)in one step. The cells structure of pure PUF，EG modified PUF，particle distribution of EG and the morphology of char layer after combustion were observed by scanning electron microscope. The results indicated that EG particles attached to the surface of the cells led to the change of the cells after adding EG particles. The cells of pure PUF changed and carbonized severely，while the foam added EG was covered with thick vermicular graphite after burning. The flame-retardant performance of PUF was studied with vertical-horizontal burning test and limit oxygen index(LOI) experiments. The results showed that the flame retardancy of PUF was reinforced with the increase of the amount of EG. When the content of EG was 12%，the horizontal flame retardant grade of EG modified PUF reached HF–1 and LOI reached 23.9%，which met to the flame retardancy standard.Keywords ：polyurethane ；semi-rigid polyurethane foam ；expandable graphite ；flame retardancy聚氨酯半硬质泡沫塑料(PUF) 简称聚氨酯半硬泡，是一种性能介于聚氨酯软泡与硬泡之间的泡沫，其特点是具有较高的压缩负荷值和较高的密度，主要用于减震和吸能材料等。

可膨胀石墨—氢氧化镁—秸秆纤维—聚氨酯硬泡复合保温材料的制备及性能研究作者：盖广清张兵来源：《科技视界》2018年第05期【摘要】本文以秸秆纤维为增强材料，以氢氧化镁和和膨胀石墨作为协同阻燃剂，制备出一种难燃的聚氨酯复合保温材料。

当秸秆掺量为6份，膨胀石墨10份，氢氧化镁15份时，制备样品的密度为45kg/m3，压缩强度为0.43MPa，导热系数为0.022W/（mK），氧指数达到30%。

【关键词】聚氨酯；秸秆纤维；氢氧化镁；可膨胀石墨中图分类号： TQ165 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2018）05-0018-002【Abstract】In this paper，straw fiber is used as reinforcement material and magnesium hydroxide and expanded graphite are used as a synergistic flame retardant to prepare a flame-retardant polyurethane composite thermal insulation material.When the straw content is 6 parts，the expanded graphite is 10 parts，and the magnesium hydroxide is 15 parts， the prepared sample has a density of 45kg/m3，a compression strength of 0.43MPa，a thermal conductivity of 0.022 W/（mK），and an oxygen index of 30%.【Key words】Polyurethane；Straw fiber；Magnesium hydroxide；Expandable graphite0 引言近年来，全国推广超低能耗建筑，对外墙保温材料的保温性能要求越来越高。