高分子本科毕业论文开题报告聚合物多元醇在高回弹性体中的应用研究.doc

南通大学本科生毕业论文开题报告学生姓名张磊学 号0608063013专业高分子材料与工程课题名称聚合物多元醇在高回弹性体中的应用研究阅读文献情 况国内文献10篇 篇开题日期2009．12．15国外文献4篇 篇开题地点南通大学文峰校区一 文献综述与调研报告：（阐述课题研究的现状及发展趋势，本课题研究的意义和价值、参考文献） 1．简述以聚合物分散体填充的聚醚是一种新型改性聚醚，即聚合物多元醇(POP)，通常是在稳定剂存在下，苯乙烯(St)和丙烯腈(AN)在聚醚介质中分散聚合制得的稳定分散体分散填充的聚合物粒子对泡沫体起填料增强作用，可显著提高泡沫体的模量和硬度；在发泡过程中附着在泡孔壁上，增加开孔率，从根本上改变了泡沫闭孔所引起的收缩现象，同时可扩大泡沫硬度的可调范围，提高了泡沫的回弹性因而POP广泛用于制造高回弹、高负载、高硬度的软质及半硬质聚氨酯泡沫，用于制造汽车，火车、飞机等的坐垫、靠背和扶手，高档家具，地毯背衬和抗震吸能材料由于POP既保持了聚醚链原有的柔性，又增加了支链乙烯基聚合物的良好机械性能(如刚性、阻燃性)，因而，近十几年来高固含量的POP产品应用领域不断扩大。

GPOP-H45是一种高活性、高固含量聚合物多元醇，颜色白、黏度低、稳定性好、St/AN残留量低，用它制得的泡沫具有良好的撕裂强度、拉伸强度、高硬度及较佳开孔性能，是生产高档聚氨酯泡沫塑料的理想原料目前主要以聚合物多元醇对聚氨酯的回弹性的提升的研究聚氨酯聚氨酯是聚氨基甲酸酯的简称凡是在高分子主链上含有许多重复的氨基甲酸酯基团的高分子化合物通称为聚氨酯由二元或多元异氰酸酯与二元或多元羟基化合物作用而成的高分子化合物一般，聚氨酯泡沫塑料合成的总反应可用下面的通式表示:聚氨酯可以说是目前节能改造和建筑保温方面最好的材料，硬质聚氨酯塑料具有质量轻、导热系数低、耐热性好、耐老化、容易与其他材料粘结、燃烧不产生溶滴等优异性能聚氨酯硬质泡沫塑料生产反应过程中不产生副产物因而体积收缩较小，胶层固化后产生的内应力也比较小因而被誉为“第五大塑料”，因其卓越的性能而被广泛应用于国民经济众多领域聚氨酯各项性能指标都优于传统的XPS、EPS外保温系统生产技术: 20世纪40年代，德国Bayer实验室用二异氰酸酯及多元醇为原料，制得了硬质泡沫塑料等聚氨酯样品美国于1946年起开展了硬质聚氨酯泡沫塑料的研究，产品用于飞机夹心板材部件。

1952年，Bayer公司报道了聚酯型软质聚氯酯泡沫塑料中试研究成果；1952～1954年，又开发连续方法生产聚酯型软质聚氨酯泡沫塑料技术，并开发了相应的生产设备；1961年，采用蒸气压较低的多异氰酸酯PAPI制备硬质聚氨酯泡沫塑料，提高了硬质制品的性能和减少了施工时的毒性，并应用于现场喷涂工艺，使硬质泡沫塑料的应用范围进一步扩大由于价格较低的聚醚多元醇在60年代的大量生产，以及一步法和连续法软泡生产工艺及设备的开发，聚氨酯软泡获得应用60年代中期，冷熟化半硬泡和自结皮模塑泡沫被开发，70年代在高活性聚醚多元醇的基础上开发了冷熟化高回弹泡沫70年代开发了聚氨酯软泡的Maxfoam平顶发泡工艺、垂直发泡工艺，使块状聚氨酯软泡的工艺趋于成熟后来，随着各种新型聚醚多元醇及匀泡剂的开发，还开发了各种模塑聚氨酯泡沫塑料聚氨酯制品分为泡沫制品和非泡沫制品两大类聚氨酯泡沫塑料在合成过程中伴有复杂的化学变化，影响泡沫结构性能的变化因素非常多其中不仅涉及异氰酸酯，多元醇与水之间的化学反应，而且也涉及到起泡的胶体化学泡沫体系的化学反应包括有扩链，起泡与交联等过程这些反应与参加反应的物质结构、官能度、分子量等均有关系。

通常聚氨酯泡沫塑料是通过在液态聚合物中引入气相，然后经加热或化学方法固化来得到发泡过程分成3个阶段:首先是液态聚合物内小泡的成核;然后是气泡长大到预定的体积;最后是保持泡体结构的稳定性最初成核的气泡是球形泡，它随着发泡剂所产生的气体的扩散面快速长大聚氨酯泡沫塑料又分为软质聚氨酯泡沫塑料和硬质聚氨酯泡沫塑料软质聚氨酯泡沫塑料，简称聚氨酯软泡，是一种具有一定弹性的柔软性聚氨酯泡沫塑料，它是聚氨酯制品中用量最大的一种聚氨酯产品硬质聚氨酯泡沫塑料(RPUF)是指在一定负荷作用下不发生明显形变，当负荷过大发生形变后恢复到初始状态的泡沫塑料它是一种优良的绝热材料和结构材料，在聚氨酯中的消费量仅次于软质聚氨酯泡沫塑料 聚氨酯软泡多为开孔结构，具有密度低、弹性回复好、吸音、透气、保温等性能，主要用作家具垫材、床垫、交通工具座椅坐垫等垫材，工业和民用上也把软泡用作过滤材料、隔音材料、防震材料、装饰材料、包装材料及隔热材料等按软硬程度，即耐负荷性能的不同，聚氨酯软泡可以分为普通软泡、超柔软泡、高承载软泡、高回弹软泡等，其中高回弹软泡、高承载软泡一般用于制造座垫、床垫按生产工艺的不同，聚氨酯软泡又可分为块状软泡和模塑软泡，块状软泡是通过连续法工艺生产出大体积泡沫再切割成所需形状的泡沫制品，模塑软泡是通过间隙法工艺直接将原料混合后注入模具发泡成所需形状的泡沫制品。

聚氨酯软泡的主要用途包括以下几个方面：1.垫材：如座椅、沙发、床垫等，聚氨酯软泡是一种非常理想的垫材材料，垫材也是软泡用量最大的应用领域2.吸音材料：开孔的聚氨酯软泡具有良好的吸声消震功能，可用作室内隔音材料3.织物复合材料：玩具，等等聚氨酯硬泡一般为室温发泡，成型工艺比较简单按施工机械化程度可分为手工发泡及机械发泡；按发泡时的压力可分为高压发泡及低压发泡；按成型方式可分为浇注发泡及喷涂发泡 聚氨酯硬泡主要用途有以下方面：1.食品等行业冷冻冷藏设备：如冰箱、冰柜、冷库、冷藏车等，聚氨酯硬泡是冷冻冷藏设备的最理想的绝热材料2.工业设备保温：如储罐、管道等 3.建筑材料：在欧美发达国家，建筑用聚氨酯硬泡占硬泡总消耗量的一半左右，是冰箱、冰柜等硬泡用量的一倍以上；在中国，硬泡在建筑业的应用还不像西方发达国家那样普遍，所以发展的潜力非常大4.交通运输业：如汽车顶篷、内饰件等 5.仿木材：高密度（密度300~700kg/m3）聚氨酯硬泡或玻璃纤维增强硬泡是结构泡沫塑料，又称仿木材，具有强度高、韧性好、结皮致密坚韧、成型工艺简单、生产效率高等特点，强度可比天然木材高，密度可比天然木材低，可替代木材用作各类高档制品。

6.灌封材料，等等众所周知,有机多异腈酸以及低聚物多元醇是合成聚氨酯的两大主要原料助剂用量虽少,却是多数聚氨酯材料的关键原材料主原材料和助剂的发展,促进了聚氨酯新材料的开发聚氨酯的助剂品种很多,从功能上分有催化剂,扩链剂,交联剂(固化剂),阻燃机,发泡剂,泡沫稳定剂,抗氧剂,紫外光吸收剂,抗水解剂,杀菌剂,偶联剂,抗静电剂,脱模剂等等随着聚氨酯(PU)泡沫塑料产品的迅速发展,各种密度的PU泡沫塑料相应产生,市场需要密度越来越低的PU泡沫但低密度PU泡沫的压缩负荷较低,而人们希望密度低的泡沫具有高抗压值,因而提出了如何增加泡沫塑料硬度的课题本文将介绍用接枝聚醚来提高泡沫塑料的硬度的方法2．聚合物多元醇聚合物多元醇是由乙烯基单体在多元醇中经本体聚合而制得，它由乙烯基聚合体在液态多元醇中的分散体与接枝共聚醚组成其原理：⑴分散体的合成：HO─R1 ─OH + OCN─R2 ─NCO + OH─R3 ─OH → HO─ -R1 ─ -OCONH ─ -R2 ─ -NHCOO ─ -R3 ─OH⑵接枝共聚物的合成：链引发 → 链增长 → 链终止3.聚合物多元醇的主要优点1 ．粘度聚合物多元醇是由不饱和大分子单体与乙烯基单体通过氢消除接枝和双键加成反应形成大分子单体分散剂，加之体系中固含量较高，这就使得接枝共聚产物的粘度较高，通常在4000mPa·s以上。

2．体系稳定性用于聚合物多元醇生产的基础聚醚均是相对分子量较高的环氧乙烷和环氧丙烷的共聚物，提高了聚合物多元醇体系中聚合物粒子之间的空间位阻作用，使聚合物粒子之间的聚集受阻，体系较为稳定3．固体含量较高聚合物多元醇中乙烯基颗粒的粒径一般在25μm，着利于单体快速转变成聚合物，提高了乙烯基单体在聚合物多元醇体系中的含量，通常在30％以上4．优异的综合性能聚合物多元醇粒子交联系数低，为20－45，粒子的特性粘度高，为0.3 ml/g－0.55ml/g ,其结果即保证了聚合物多元醇的良好的加工性能，又使得生产制品有优异的力学性能和阻燃性能4．聚氨酯弹性体的主要优点1． 性能的可调节范围大多项物理机械性能指标均可通过对原材料的选择和配方的调整，在一定范围内变化，从而满足用户对制品的性能的不同要求譬如硬度，往往是用户对制品的一个重要指标，聚氨酯弹性体既可以制成邵尔A硬度20左右的软质印刷胶辊，又可以制成邵尔D硬度70以上的硬质轧钢胶辊，这是一般弹性体材料所难以做到的聚氨酯弹性体是由许多柔性链段和刚性链段组成的极性高分子材料，随着随着刚性链段的比例的提高和极性基团的密度的增加，弹性体的原强度和硬度会相应的提高2． 耐磨性的优越。

特鄙视在有水，油等润湿介质存在的工作条件下，起耐磨性往往是普通橡胶材料的几倍到几十倍3． 加工方式多样适用性广泛聚氨酯弹性体既可以跟通用橡胶一样采用塑练，混炼，硫化工艺成型（指MPU）；也可以制成液体橡胶，浇注模压成型或喷涂，灌封，离心成型（指CPU）；还可以制成颗粒料，与普通塑料一样，用注射，挤出，压延，吹塑等工艺成型（指CPU）模压或注射成型的制件，在一定的硬度范围内，还可以进行切割，修磨，钻孔等机械加工4． 耐油，耐臭氧，耐老化，耐辐射，耐低温，透声性好，粘结力强，生物相容性和血液相容性优秀这些优点正是聚氨酯弹性体在军工，航天，声学，生物学等领域获得良好使用的原因5.需要研究的问题通过国内外文献调研，目前聚氨酯高回弹泡沫面临2大技术挑战：一是合成低密度泡沫（普通密度一般为40--60kg/m3,低密度一般<40kg/m3），从而降低成本二是提高泡沫阻燃性能，因为聚氨酯材料在空气中易燃烧，且燃烧时会放出大量有毒气体及烟尘,所以很多国家已经制定了日趋完善的标准和规范为降低聚氨酯泡沫的原料成本，在能满足客户要求和保证泡沫的基本性能的前提下，各国的聚氨酯原料供应商都正致力于研究如何最大程度地降低聚氨酯泡沫的密度。

在降低聚氨酯泡沫密度时，配方中需加入大量的水作发泡剂，水量的提高势必增加聚合物中脲基的含量，从而使泡沫的压陷硬度和压缩残余变形值大大提高，严重影响泡沫的舒适性和使用寿命因此有必要对低密度高回弹聚氨酯泡沫进行研究，研究聚合多元醇、异氰酸酯、后熟化时间、交联剂对泡沫压缩永久变形的影响因此本文将工作定位在以下方面：1、聚氨酯泡沫的发泡配方及工艺： 在20--25°C 下，将聚醚多元醇、聚合物多元醇、小分子多元醇、水、交联剂、催化剂等按比例配制成组合聚醚A组分，与一定量的异氰酸酯（PMDI/TDI）组分混合，用机械搅拌高速充分搅拌6s，快速将组合料倒入40cm*40cm*10cm模具中，待4--5分钟熟化后脱模，得到高回弹泡沫制品，样品放置48h到72h后进行泡沫物性测试2、预计解决的难题： 在制备聚氨酯泡沫塑料时考虑个方面的影响因素，配方计算准确，取料准确，设备工作正常，此外，对发泡机理的认识不够充分，对实验过程中出现特殊情况的正确处理会有一定的难度6.研究目的与意义随人民生活水平提高，对聚氨酯泡沫塑料的使用性能和加工性能提出了更高要求，原有的高活性POP产品由于固含量偏低，已不能满足高档用户需求，国内外企业都向着开发高固含量。