苯乙烯与甲基丙烯酸缩水甘油酯无规共聚物的制备以及静电纺丝研究开题报告

1. 研究目的与意义

酚醛泡沫是一种隔热、隔音、轻质、导热系数低的节能材料。相比于聚苯乙烯、发泡橡胶、聚氨酯等常用有机保温材料，酚醛泡沫具有难燃、自熄、低烟等优异的防火性能，被誉为保温之王，因此酚醛泡沫的应用前景十分广阔。酚醛树脂泡沫材料一般是将可发性酚醛树脂（通常为热固性树脂）、发泡剂、表面活性剂、固化剂等搅拌均匀后倒入模具中，在一定温度下进行固化、发泡而得到的。与目前广泛使用的聚苯乙烯（ＰＳ）泡沫和聚氨酯（ＰＵ）建筑保温材料相比，酚醛泡沫具有耐热温度高、阻燃性能优异、燃烧时低烟低毒等优点，是ＰＵ泡沫和ＰＳ泡沫潜在的替代品。然而，酚醛泡沫也存在硬度高、脆性大、易粉化等严重缺陷，使其应用受到很大限限制。长期以来围绕这一问题，人们做了大量酚醛泡沫的改性工作，以期改善酚醛泡沫的脆性。如采用聚丙烯酸正丁酯、腰果壳油、柔性环氧、纤维、蒙脱土、糠醛等改性酚醛泡沫。通过将聚氨酯预聚体与多聚甲醛、苯酚反应，合成了一种带有柔性基团的改性酚醛树脂，然后发泡制得性能较优异的酚醛泡沫。因此，研究生物质基聚氨酯预聚体改性酚醛泡沫是非常有意义的。

2. 国内外研究现状分析

酚醛泡沫是一种新型的隔热保温材料，与其他正被广泛使用的建筑保温材料如聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚氨酯泡沫等相比，酚醛泡沫具有耐热性能良好，不易燃烧，发烟量少，不产生有毒气体等优点。但是酚醛树脂由于其分子交联密度大，分子内网络链太短，且含有大量的刚性苯环使制备的泡沫存在延伸率低，硬度大，耐冲击性差，掉粉等问题，限制了酚醛泡沫塑料的应用及快速发展。因此对酚醛泡沫进行改性研究以降低其脆性，提高其韧性，具有一定理论和现实意义。

目前，酚醛泡沫塑料的增韧改性主要有以下3种方法：（1）物理共混增韧：在酚醛树脂中加入外增韧物质，如天然橡胶、丁腈橡胶、丁苯橡胶等橡胶弹性体；聚乙烯醇，聚乙二醇，聚砜、聚醚、聚酰胺等热塑性树脂；乙二醇、邻苯二甲酸二辛酯等小分子物质；玻璃纤维、玻璃布及石棉等增强材料。（2）原位聚合增韧，用部分带有韧性链的改性苯酚如间苯二酚、邻甲酚、对甲酚、对苯二酚、壬基酚、木质素等代替苯酚与甲醛缩合，从而达到增韧目的。（3）化学增韧，在树脂中加入改性剂，通过酚羟基和改性剂的化学反应接枝上柔性链，从而得到内增韧的改性甲阶树脂。反应增韧技术中，采用异氰酸酯改性，也就是聚氨酯改性酚醛泡沫，可以提高制品的强度，降低密度及导热系数，并能提高制品的韧性，被认为是最有成效的改性方法之一。

还有些学者这样改性：

（1）聚氨酯预聚体能有效改善酚醛泡沫的韧性。当聚氨酯预聚体的用量为酚醛树脂的9%时，其物理性能最佳；

3. 研究的基本内容与计划

聚氨酯改性酚醛树脂的原理是利用异氰酸酯基团与酚醛树脂中的羟甲基反应生成氨基甲酸酯链段，同时引入相对柔软的低聚合度聚醚或聚酯链段，从而改善酚醛树脂的脆性。通常使用两种方式:一种将低聚物多元醇与甲阶酚醛树脂混合、多异氰酸酯与固化剂混合的一步法，有着粘度小、操作容易的优点，但存在增韧效率差的缺点；另一种方式是使用预聚体，增韧效果好，但粘度大，使用范围受限制。在聚氨酯改性酚醛泡沫制备过程中,无论采用何种改性方法,其反应机理是一致的。主要有两种反应发生：a.异氰酸酯基团和组分中的多羟基化合物的羟基进行交联或扩链反应；b.异氰酸酯基团和甲阶酚醛树脂中的羟甲基进行交联反应。两种反应的结果是在酚醛刚性分子结构中引入了柔韧性链段,从根本上改变了酚醛树脂的刚性分子结构,从而提高了泡沫制品的韧性,降低了脆性；同时引入了聚氨酯的特性,如提高闭孔率,降低吸水性,加快固化反应速度,成型快,也提高了制品的强度。

1.1 实验用主要原料：

多聚甲醛、苯酚、tdi，聚醚220。

4. 研究创新点

特色：已解决实际问题为本，通过实验所得数据进行分析解决。