改性偶氮二甲酰胺/水復(fù)合發(fā)泡在硬質(zhì)聚氨酯發(fā)泡中的應(yīng)用研究

莫國超，姜貴全，程士金，楊兆杰，龐久寅

改性偶氮二甲酰胺/水復(fù)合發(fā)泡在硬質(zhì)聚氨酯發(fā)泡中的應(yīng)用研究

莫國超，姜貴全，程士金，楊兆杰，龐久寅*

（北華大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院，吉林 吉林 132013）

通過偶氮二甲酰胺（AC）熱分解反應(yīng)釋放出發(fā)泡用氣體，用改性偶氮二甲酰胺/水復(fù)合發(fā)泡制備無鹵素硬質(zhì)聚氨酯泡沫（RPUF）。探討改性偶氮二甲酰胺在聚氨酯發(fā)泡中的可行性。通過改變體系中改性偶氮二甲酰胺的用量，探討改性偶氮二甲酰胺對(duì)聚醚發(fā)泡體系黏度、聚氨酯泡沫力學(xué)性能和導(dǎo)熱系數(shù)的影響。發(fā)泡劑的加入能顯著降低聚醚體系的黏度，提高發(fā)泡物料的流動(dòng)性，隨著改性AC用量的增加，體系黏度逐漸增加，當(dāng)改性AC的添加量為0.3 g時(shí)，體系黏度最低為2 080 mPa·s。當(dāng)改性AC用量為0.75 g時(shí)，聚氨酯泡沫的表觀密度為78.65 kg/m3，壓縮強(qiáng)度為539.35 kPa，改性AC的加入使得聚氨酯泡沫的導(dǎo)熱系數(shù)增高，導(dǎo)熱系數(shù)為0.023 51 W/mK。改性AC的加入能顯著提高硬質(zhì)聚氨酯泡沫的壓縮強(qiáng)度，相比純水發(fā)泡，二者復(fù)合發(fā)泡性能更優(yōu)異，可以作為無鹵素發(fā)泡劑應(yīng)用于聚氨酯發(fā)泡。

改性偶氮二甲酰胺；無鹵素硬質(zhì)聚氨酯；壓縮強(qiáng)度；發(fā)泡劑

在21世紀(jì)的聚氨酯工業(yè)中，硬質(zhì)聚氨酯泡沫（RPUF）[1]被廣泛用作建筑外墻保溫、包裝、冷鏈以及管道外層的保溫抗壓材料。RPUF材料具備極低的導(dǎo)熱性，價(jià)格低廉，是理想的隔熱保溫材料。此外，RPUF還具備密度低、強(qiáng)度高、隔音、防潮、防震、耐油性、耐酸堿等特性[2-3]。同時(shí)其還具備出色的絕緣性能，可作為絕緣包裝材料在各個(gè)領(lǐng)域應(yīng)用，并且優(yōu)于其他市售的絕緣材料[4-5]。

發(fā)泡劑是各種彈性體和一些合成高分子以及天然高分子聚合物材料加工成型不可缺少的原料。由于大氣層的變化和人們對(duì)環(huán)境惡化的擔(dān)憂，聚氨酯工業(yè)生產(chǎn)也在逐步淘汰氟氯烴類發(fā)泡劑。同時(shí)，近幾年一些公共大型場所發(fā)生的大型火災(zāi)使得無鹵素聚氨酯材料備受關(guān)注，但是，目前國內(nèi)使用的部分聚氨酯硬質(zhì)泡沫依然是含鹵素發(fā)泡劑。《蒙特利爾協(xié)議書》將氟氯烴等對(duì)臭氧層有破壞作用的物質(zhì)規(guī)定了逐步禁用的時(shí)間表[6]。工業(yè)硬質(zhì)聚氨酯泡沫所用的發(fā)泡劑不僅要求低氟低氯，還要求能制備出高性能的聚氨酯材料。市場上現(xiàn)有的聚氨酯硬泡發(fā)泡劑主要有LBA（反式-1-氯-3，3，3-三氟丙烯）、水/CO2、HFC-365mfc、HFC-245fa、環(huán)戊烷等。HFC-365mfc、HFC-245fa和LBA（反式-1-氯-3，3，3-三氟丙烯）這些發(fā)泡劑的價(jià)格較為昂貴，性能比較中等。綜合考慮成本等因素，部分廠家會(huì)選擇一些低成本、存儲(chǔ)安全方便的發(fā)泡劑[7-8]。國內(nèi)在冰箱外層保溫用聚氨酯材料發(fā)泡劑為環(huán)戊烷（CP）和LBA[9]。目前無鹵素的發(fā)泡劑還有全水聚氨酯發(fā)泡，得到的泡沫體成型后脆硬程度高，力學(xué)性能、黏結(jié)性能和導(dǎo)熱性能不理想，其發(fā)泡壓力和溫度高，容易造成泡孔破裂[10]，導(dǎo)致聚氨酯在阻燃應(yīng)用方面和機(jī)械應(yīng)用方面有一定的局限性。同時(shí)國內(nèi)外也有選擇環(huán)戊烷和甲酸甲酯作為聚氨酯發(fā)泡劑的廠家，而環(huán)戊烷和甲酸甲酯本身屬于易燃易爆品[11]，對(duì)聚氨酯泡沫材料高阻燃性能應(yīng)用方面的發(fā)展不利，并且環(huán)戊烷和甲酸甲酯的生產(chǎn)成本也較高，本身的揮發(fā)性發(fā)泡會(huì)給工業(yè)生產(chǎn)帶來一定的安全隱患。超臨界CO2/水共發(fā)泡[12]的技術(shù)也成為熱點(diǎn)，其發(fā)泡過程對(duì)設(shè)備要求較高，工業(yè)上操作復(fù)雜帶來的不便也是聚氨酯生產(chǎn)企業(yè)考慮的一個(gè)因素。

偶氮二甲酰胺（AC）發(fā)泡劑為黃色粉末狀固體，能溶解于醇、堿、汽油[13]，微溶于丙酮溶液，易溶于N,N-二甲基甲酰胺溶液[14]，價(jià)格低廉、發(fā)氣量大，發(fā)泡產(chǎn)品無毒、無污染[15]，常被用作發(fā)泡劑、食品添加劑、催化劑等。AC屬于強(qiáng)自催化有機(jī)熱分解化合物[16]，可將AC發(fā)泡劑改性后利用其熱分解產(chǎn)生氣體，參與聚氨酯的發(fā)泡反應(yīng)制備RPUF。其產(chǎn)物主要為氨氣、氮?dú)?、一氧化碳、?lián)二脲等[17-18]。

采用無鹵素發(fā)泡劑制備硬質(zhì)聚氨酯材料可減輕大氣層治理壓力，推動(dòng)聚氨酯工業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。更加綠色的聚氨酯產(chǎn)品可更廣泛地應(yīng)用在家具行業(yè)、醫(yī)療器械包裝行業(yè)、食品包裝行業(yè)等領(lǐng)域。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 材料與儀器

主要材料：聚合二甲烷基二異氰酸酯（化學(xué)純），南京全?；び邢薰?；聚醚多元醇（化學(xué)純），廣州市匯翔化工有限公司；三乙醇胺（分析純），深圳科晟達(dá)貿(mào)易有限公司；三乙胺，阿拉丁化學(xué)試劑有限公司；二月桂酸二丁基錫（分析純），常州凱瑞化學(xué)科技有限公司；二甲基硅油（分析純），上海晟浦集團(tuán)；蒸餾水，實(shí)驗(yàn)室制備；偶氮二甲酰胺（分析純）、N,N-二甲基甲酰胺，上海麥克林生化科技有限公司；氧化鋅，上海麥克林生化科技有限公司。

主要儀器：UTP-313電子分析天平，上海精密實(shí)驗(yàn)儀器有限公司；DW-3-50電動(dòng)攪拌器，上海精密實(shí)驗(yàn)儀器有限公司；DWD-20H微機(jī)控制電子式萬能力學(xué)試驗(yàn)機(jī)，濟(jì)南試金集團(tuán)有限公司；DV-C數(shù)顯黏度計(jì)，美國BROOKFIELD工程實(shí)驗(yàn)室有限公司；DRH-ZD-300導(dǎo)熱系數(shù)測定儀，湘潭市儀器儀表有限公司。

1.2 方法

1.2.1 聚氨酯發(fā)泡

1）凝膠反應(yīng)。異氰酸酯和聚醚多元醇反應(yīng)，放出大量的熱，得到交聯(lián)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的聚氨酯。發(fā)泡體系迅速凝膠，為泡沫體的成型提供強(qiáng)度支撐[19]。

2）發(fā)泡反應(yīng)。水作為氣體發(fā)生劑和異氰酸酯反應(yīng)首先生成氨基甲酸，氨基甲酸迅速分解為胺和CO2，生成的胺和異氰酸酯反應(yīng)生成取代脲，其中取代脲為硬質(zhì)聚氨酯泡沫體中的硬段成分，能夠?yàn)榕菽w的結(jié)構(gòu)提供支撐[20]。改性偶氮二甲酰胺吸收一部分的熱量，自身分解出大量的氮?dú)夂桶睔?，同時(shí)釋放出大量的熱量，為偶氮二甲酰胺后續(xù)的熱解提供熱源，使其熱分解反應(yīng)連續(xù)且可控。生成的氣泡會(huì)經(jīng)過長大、穩(wěn)定、泡孔固化。偶氮二甲酰胺熱分解反應(yīng)及其結(jié)構(gòu)見圖1。

3）交聯(lián)反應(yīng)。氨基甲酸酯和取代脲與異氰酸酯進(jìn)一步的反應(yīng)，形成了縮二脲和脲基甲酸酯。

在發(fā)泡的過程中，不斷調(diào)整發(fā)泡反應(yīng)和凝膠反應(yīng)之間的速率平衡，泡沫的強(qiáng)度慢慢的增加，氣體能夠很好地被包裹在泡孔內(nèi)部，而得到性能優(yōu)異的聚氨酯材料。

1.2.2 偶氮二甲酰胺的改性

偶氮二甲酰胺熱分解主要有3個(gè)階段，第1個(gè)階段為吸熱反應(yīng)，第2，第3階段為放熱反應(yīng)。利用氧化鋅改性偶氮二甲酰胺，降低AC的熱分解活化能，同時(shí)抑制其第2、第3放熱反應(yīng)階段。利用偶氮二甲酰胺的改性降低發(fā)泡溫度，加快AC的熱分解速率[21]。

按照1∶10的質(zhì)量比分別取一定量的氧化鋅和偶氮二甲酰胺顆粒于研缽中，搗碎細(xì)化顆粒，再將其混合均勻，存于藥品容器中備用。

1.2.3 聚氨酯發(fā)泡流程及測試方法

發(fā)泡流程見圖2。本實(shí)驗(yàn)采用一步法[22]發(fā)泡、模具成型工藝制備RPUF材料。將稱量好的聚醚多元醇、三乙醇胺、三乙胺、二月桂酸二丁基錫、二甲基硅油、N,N-二甲基甲酰胺、無鹵素發(fā)泡劑依次添加到發(fā)泡塑料容器中，攪拌棒以600 r/min的速度攪拌1 min得到混合白料，再往物料容器中添加稱量好的黑料，將攪拌棒以600～700 r/min的速度攪拌混合料至出現(xiàn)乳白、凝膠現(xiàn)象，停止攪拌，將混合料導(dǎo)入發(fā)泡模具中，靜置混合料發(fā)泡、固化。將硬質(zhì)聚氨酯泡沫在室溫下熟化12 h后按照測試標(biāo)準(zhǔn)測定泡沫試樣的性能。

本研究采用改性偶氮二甲酰胺和水作為硬質(zhì)聚氨酯的共發(fā)泡劑，通過調(diào)整改性AC的添加量，研究改性AC的添加量對(duì)RPUF聚醚體系的黏度及流動(dòng)性、泡沫力學(xué)性能、表觀密度及導(dǎo)熱系數(shù)的影響。

混合聚醚發(fā)泡體系黏度測試：將聚醚置于燒杯中，選取s64號(hào)轉(zhuǎn)子，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速使扭矩值大于10%，改變改性偶氮二甲酰胺添加量，使用BROOKFIELD DV-C黏度計(jì)測試物料黏度[23]。試樣壓縮強(qiáng)度按照GB/T 8813—2020測定；試樣表觀密度按照GB/T 6343—2009測定。試樣導(dǎo)熱系數(shù)按照GB/T 10294—2008測定，試樣尺寸為300 mm×300 mm×25 mm。

2 結(jié)果與分析

2.1 改性偶氮二甲酰胺對(duì)聚醚發(fā)泡體系黏度及流動(dòng)性的影響

配方中固定聚醚混合體系中多元醇150份、催化劑5.58份、勻泡劑5.18份、水2.24份、N,N-二甲基甲酰胺11.20份。改性AC變化量及體系黏度變化如圖3所示。

圖3 改性AC的用量對(duì)聚醚體系黏度的影響

由圖3可知，純聚醚多元醇的黏度較大，隨著發(fā)泡物料的加入體系黏度迅速降低，在改性AC添加量為0.3 g時(shí)，體系黏度最低，為2 080 mPa·s。隨著改性AC的用量逐漸增加，其黏度稍微有所增加，改性AC為粉末狀固體物料，與聚醚混合物料的互溶性有限，分散性變差。

2.2 改性偶氮二甲酰胺用量對(duì)RPUF表觀密度影響

將熟化的RPUF通過機(jī)械切割成50 mm×50 mm× 50 mm的試樣，對(duì)試樣進(jìn)行表觀密度測試。測試結(jié)果如圖4所示。

圖4 改性AC用量對(duì)RPUF材料的表觀密度影響

由圖4可知，隨著改性AC含量的增加，RPUF材料的表觀密度先增加，后下降，然后再增大。表觀密度在改性AC用量為0.75 g時(shí)達(dá)到78.65 kg/m3。當(dāng)改性AC的用量小于0.75 g時(shí)，改性AC在發(fā)泡體系內(nèi)的分散性較好，發(fā)泡反應(yīng)穩(wěn)定，發(fā)氣量不大。隨著改性AC的含量增加，發(fā)氣量逐漸增加，泡沫孔徑增大，泡沫密度變小。當(dāng)改性AC用量增加到1.25 g以上時(shí)，改性AC在混合體系中的分散性變差，熱分解不完全，泡沫中殘留的改性AC增多，泡沫的表觀密度增大。

2.3 發(fā)泡劑配比對(duì)硬質(zhì)聚氨酯壓縮性能影響

在改性AC的用量不同時(shí)，研究硬質(zhì)聚氨酯壓縮性能的變化，影響結(jié)果如圖5所示。

由圖5可知，當(dāng)改性偶氮二甲酰胺添加量為0.75 g時(shí)，RPUF材料的壓縮性能達(dá)到最佳，其壓縮強(qiáng)度為539.35 kPa。當(dāng)改性AC添加量為0 g時(shí)，純蒸餾水發(fā)泡（不添加N,N-二甲基甲酰胺）制備的RPUF材料的壓縮強(qiáng)度為390.02 kPa?？梢姼男訟C的加入能顯著提高RPUF材料的壓縮性能，而純水發(fā)泡得到的RPUF材料的脆硬程度高、力學(xué)性能較差。在改性AC添加量為0.3 g時(shí)，壓縮強(qiáng)度達(dá)到490 kPa以上，主要是因?yàn)镽PUF發(fā)泡大部分由水承擔(dān)，泡沫結(jié)構(gòu)完整。當(dāng)改性AC的量繼續(xù)增多，改性AC的發(fā)氣量開始增加，組分發(fā)泡反應(yīng)速率不一致，導(dǎo)致RPUF材料內(nèi)部有缺陷。當(dāng)改性AC的用量達(dá)到1.25 g時(shí)，RPUF材料內(nèi)部的氧化鋅的含量增多，泡沫強(qiáng)度增大。當(dāng)改性AC的含量過多時(shí)，體系發(fā)泡的氣體量變得更多，發(fā)泡過程中的RPUF材料起泡不穩(wěn)定，制備的泡沫內(nèi)部空隙不均勻，壓縮強(qiáng)度降低。

2.4 改性AC用量對(duì)RPUF導(dǎo)熱系數(shù)影響

由圖6可知，當(dāng)改性AC添加量為0 g時(shí)，RPUF的導(dǎo)熱系數(shù)為0.021 46 W/mK；當(dāng)改性AC添加量為0.3 g時(shí)，RPUF的導(dǎo)熱系數(shù)增高至0.023 95 W/mK，泡沫絕熱性能下降。主要是因?yàn)楦男訟C發(fā)泡釋放的氣體中有大量的CO2存在，而CO2在常溫下導(dǎo)熱系數(shù)相對(duì)較高，傳熱主要以氣相熱傳導(dǎo)為主，RPUF材料中殘留的CO2的量變多使得泡沫導(dǎo)熱系數(shù)升高。當(dāng)改性AC的添加量為0.75 g時(shí)，泡沫導(dǎo)熱系數(shù)為0.023 51 W/mK，此時(shí)制備的RPUF密度和壓縮強(qiáng)度均較大，泡孔更加均勻，降低了輻射熱傳導(dǎo)作用，隔熱效果稍好。

3 結(jié)語

本課題主要研究了改性偶氮二甲酰胺/水復(fù)合發(fā)泡體系制備的硬質(zhì)聚氨酯泡沫的性能，得到的結(jié)論如下：

在無鹵素改性偶氮二甲酰胺/水復(fù)合發(fā)泡體系中，采用單因素變量法。當(dāng)改性AC的用量為0.75 g時(shí)，白料的黏度降低到2 560 mPa·s，制備的RPUF表觀密度為78.65 kg/m3，壓縮強(qiáng)度達(dá)到539.35 kPa，泡沫導(dǎo)熱系數(shù)為0.023 51 W/mK。制備的泡沫力學(xué)性能優(yōu)異，絕熱性能良好。

本研究只探討了改性偶氮二甲酰胺/水復(fù)合發(fā)泡在RPUF材料中應(yīng)用的可行性，并未對(duì)硬質(zhì)聚氨酯發(fā)泡配方進(jìn)行優(yōu)化。改性偶氮二甲酰胺/水復(fù)合發(fā)泡劑制備的無鹵素硬質(zhì)聚氨酯的材料性能良好，可應(yīng)用于硬質(zhì)聚氨酯材料的發(fā)泡。

[1] JIANG Y, YANG H, LIN X, et al. Surface Flame-Retardant Systems of Rigid Polyurethane Foams: An Overview[J]. Materials, 2023, 16(7): 2728.

[2] 季新宇, 冶昕瑤, 朱恩清, 等. 含磷木質(zhì)素/聚磷酸銨硬質(zhì)聚氨酯泡沫的制備及性能研究[J]. 西南林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)), 2023, 43(3): 145-153.

JI Xin-yu, YE Xin-yao, ZHU En-qing, et al. Preparation and Characterization of Phosphorus-Containing Lignin/Ammonium Polyphosphate Rigid Polyurethane Foam[J]. Journal of Southwest Forestry University, 2023, 43(3): 145-153.

[3] 劉道春. 聚氨酯材料發(fā)展趨勢分析[J]. 化學(xué)工業(yè), 2015, 33(10): 34-37.

LIU Dao-chun. The Analysis of Polyurethane Materials Development Trend[J]. Chemical Industry, 2015, 33(10): 34-37.

[4] ENGELS H W, PIRKL G, ALBERS R, et al. ChemInform Abstract: Polyurethanes: Versatile Materials and Sustainable Problem Solvers for Today's Challenges[J]. Angewandte Chemie International Edition, 2013, 52(36): 9422-9441.

[5] SZYCHER M. Rigid Polyurethane Foams[J]. Szycher's Handbook of Polyurethanes, 2012: 257-308.

[6] YAKUSHIN V, CABULIS U, FRIDRIHSONE V, et al. Properties of polyurethane foam with fourth-generation blowing agent[J]. e-Polymers, 2021, 21(1): 763-769.

[7] WAN Dan, XU Jian-hua, ZHANG Jian-bo, et al. Historical and Projected Emissions of Major Halocarbons in China[J]. Atmospheric Environment, 2009, 43(36): 5822-5829.

[8] 王勇. 聚氨酯泡沫行業(yè)HCFC-141b淘汰行動(dòng)計(jì)劃及淘汰對(duì)策分析[J]. 聚氨酯工業(yè), 2010, 25(3): 1-3.

WANG Yong. Plan and Countermeasure of Phase-out HCFC-141b in Polyurethane Foam Industry[J]. Polyurethane Industry, 2010, 25(3): 1-3.

[9] 陳文靖, 席強(qiáng), 朱霞林. HCFO-1224yd(Z)對(duì)硬質(zhì)聚氨酯泡沫性能的影響[J]. 聚氨酯工業(yè), 2023, 38(1): 15-18.

CHEN Wen-jing, XI Qiang, ZHU Xia-lin. Effects of HCFO-1224yd(Z)on the Properties of Rigid Polyurethane Foam[J]. Polyurethane Industry, 2023, 38(1): 15-18.

[10] 楊紹斌, 杜斌. 發(fā)泡劑復(fù)配對(duì)聚氨酯泡沫封孔材料性能的影響[J]. 塑料工業(yè), 2015, 43(12): 113-116.

YANG Shao-bin, DU Bin. Effect of the Proportion of Foaming Agents on Properties of Polyurethane Foam Sealing Materials[J]. China Plastics Industry, 2015, 43(12): 113-116.

[11] 周艷艷, 鄒宇田, 李思成, 等. 戊烷發(fā)泡劑特性及其硬質(zhì)聚氨酯泡沫的性能[J]. 聚氨酯工業(yè), 2022, 37(1): 1-3.

ZHOU Yan-yan, ZOU Yu-tian, LI Si-cheng, et al. Properties of Pentane Foaming Agent and Its Rigid Polyurethane Foam[J]. Polyurethane Industry, 2022, 37(1): 1-3.

[12] 陳金炎, 沈晨光, 章林杰, 等. 液態(tài)CO2輔助噴涂發(fā)泡聚氨酯硬泡的研究[J]. 聚氨酯工業(yè), 2020, 35(1): 8-11.

CHEN Jin-yan, SHEN Chen-guang, ZHANG Lin-jie, et al. Study on Liquid CO2Assisted Spray Foaming RPUF[J]. Polyurethane Industry, 2020, 35(1): 8-11.

[13] 黃騰華, 王軍鋒, 宋戀環(huán), 等. 偶氮二甲酰胺發(fā)泡劑對(duì)脲醛樹脂性能的影響[J]. 林產(chǎn)工業(yè), 2021, 58(2): 12-15.

HUANG Teng-hua, WANG Jun-feng, SONG Lian-huan, et al. Effect of Azodicarbonamide Foaming Agent on Properties of Urea-Formaldehyde Resin[J]. China Forest Products Industry, 2021, 58(2): 12-15.

[14] 周信芳, 韓寧, 張琳萍, 等. 偶氮二甲酰胺在紡織品中的應(yīng)用及檢測現(xiàn)狀[J]. 紡織檢測與標(biāo)準(zhǔn), 2021, 7(6): 1-4.

ZHOU Xin-fang, HAN Ning, ZHANG Lin-ping, et al. Application and Detection Status of Azodicarbonamide in Textiles[J]. Textile Testing and Standard, 2021, 7(6): 1-4.

[15] 趙穎俊, 周兆良. 偶氮二甲酰胺的改性[J]. 廣東化工, 2005, 32(2): 8-9.

ZHAO Ying-jun, ZHOU Zhao-liang. Modification of Azodicarbonamide[J]. Guangdong Chemical Industry, 2005, 32(2): 8-9.

[16] GUO R L, LIU S H, LU Y M. Investigation of How Pressure Influences the Thermal Decomposition Behavior of Azodicarbonamide[J]. Journal of Loss Prevention in the Process Industries, 2023, 83: 105062.

[17] 張婕, 史翎, 張軍營. 偶氮二甲酰胺熱分解機(jī)理及氧化鋅對(duì)其分解的影響[J]. 北京化工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2011, 38(3): 39-43.

ZHANG Jie, SHI Ling, ZHANG Jun-ying. The Mechanism of Thermal Decomposition of Azodicarbonamide and the Influence of Zinc Oxide[J]. Journal of Beijing University of Chemical Technology (Natural Science Edition), 2011, 38(3): 39-43.

[18] CHAROEYTHORNKHAJHORNCHAI P, SAMTHONG C, BOONKERD K, et al. Effect of Azodicarbonamide on Microstructure, Cure Kinetics and Physical Properties of Natural Rubber Foam[J]. Journal of Cellular Plastics, 2017, 53(3): 287-303.

[19] 楊偉濤. 異氰酸酯和水的反應(yīng)過程及動(dòng)力學(xué)研究[D]. 杭州: 浙江大學(xué), 2017.

YANG Wei-tao. Study on Reaction Process and Kinetics of Isocyanate and Water[D]. Hangzhou: Zhejiang University, 2017.

[20] 王嘯. 異氰酸酯與醇的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)研究[D]. 杭州: 浙江大學(xué), 2018.

WANG Xiao. Study on Reaction Kinetics of Isocyanate and Alcohol[D]. Hangzhou: Zhejiang University, 2018.

[21] 趙美杰. 偶氮二甲酰胺的合成及其改性研究[D]. 天津: 河北工業(yè)大學(xué), 2011.

ZHAO Mei-jie. Study on Synthesis and Modification of Azodicarbonamide[D]. Tianjin: Hebei University of Technology, 2011.

[22] 呂小健. 影響溫敏硬質(zhì)聚氨酯泡沫材料性能的因素研究[D]. 青島: 青島科技大學(xué), 2021.

LYU Xiao-jian. Study on the Factors Affecting the Properties of Temperature-Sensitive Rigid Polyurethane Foam[D]. Qingdao: Qingdao University of Science & Technology, 2021.

[23] 程士金, 姜貴全, 胡金國, 等. 乙醇/水無鹵發(fā)泡及木質(zhì)素磷酸酯基阻燃硬質(zhì)聚氨酯泡沫的制備及性能研究[J]. 塑料工業(yè), 2022, 50(11): 29-35.

CHENG Shi-jin, JIANG Gui-quan, HU Jin-guo, et al. Study on Preparation and Performance of Ethanol/Water Halogen-Free Foaming and Lignin Phosphate Flame Retardant Rigid Polyurethane Foam[J]. China Plastics Industry, 2022, 50(11): 29-35.

Application of Modified Azodicarbonamide/Water Composite Foam in Rigid Polyurethane Foams

MO Guo-chao, JIANG Gui-quan, CHENG Shi-jin, YANG Zhao-jie, PANG Jiu-yin*

(Material Science and Engineering College, Beihua University, Jilin Jilin 132013, China)

The work aims to prepare halogen-free rigid polyurethane foam (RPUF) by compound foaming with modified azodicarbonamide and water through the release of gases for foaming by thermal decomposition reaction of azodicarbonamide (AC), to explore the feasibility of modified azodicarbonamide in polyurethane foaming. By changing the amount of modified azodicarbonamide in the system, the effects of modified azodicarbonamide on the viscosity, mechanical properties and thermal conductivity of the polyether foaming system were investigated. The results showed that the addition of the foaming agent could significantly reduce the viscosity of the polyether system and improve the fluidity of the foamed material, and the viscosity of the system gradually increased with the increase of the amount of modified AC, and the lowest viscosity of the system was 2 080 when the amount of modified AC was 0.3 g. When the amount of modified AC was 0.75 g, the apparent density of polyurethane foam was 78.65 kg/m3, the compression strength was 539.35 kPa, and the addition of modified AC increased the thermal conductivity of polyurethane foam, which was 0.023 51 W mK-1. The addition of modified AC can obviously improve the compressive strength of rigid polyurethane foam. Compared with pure water foaming, the compound foaming performance of the two is superior and can be applied to polyurethane foaming as a halogen-free foaming agent.

modified azodicarbonamide; halogen-free rigid polyurethane; compressive strength; foaming agent

TQ328.3；O6622.6

A

1001-3563(2023)19-0283-06

10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.19.036

2023-06-02

吉林省科學(xué)技術(shù)廳項(xiàng)目（20200402101NC）；北華大學(xué)創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目（202110201184）

責(zé)任編輯：曾鈺嬋