论文总字数：15644字

摘 要

Abstract II

第一章 绪论 3

1.1 引言 3

1.1.1 研究目的与背景 3

1.1.2 国内外研究状况 4

1.1.3 发展前景 5

1.2 反应原料 6

1.2.1 聚醚多元醇 6

1.2.2 异氰酸酯 6

1.2.3 发泡剂 6

1.2.4 超吸水树脂 6

1.2.5 泡沫稳定剂 7

1.2.6 催化剂 7

1.3 反应原理 7

1.3.1 预聚体的合成反应 7

1.3.2 发泡反应 8

1.3.3 凝胶反应 8

第二章 试验方案 9

2.1 原料 9

2.2 实验仪器 9

2.3 样品制备 9

2.3.1 原料预处理 9

2.3.2 预聚体的制备 10

2.3.3 聚氨酯/SAP复合泡沫的制备 10

2.4 研究方法 10

2.4.1 泡沫泡孔微观观测 10

2.4.2 压缩性能测试 10

2.4.3 接触角测试 11

2.4.4 泡沫吸水率与保水率的研究 11

第三章 实验结果分析与讨论 12

3.1 泡孔结构观测 12

3.2 接触角测试 14

3.3 压缩性能测试 15

3.4 泡沫吸水与保水率的测试 17

第四章 结论与展望 19

参考文献 20

致谢 23

聚氨酯/SAP吸水泡沫材料的合成与研究

摘 要

课题选用的超吸水树脂为微米级聚丙烯酸钠与聚丙烯酰胺，通过对聚丙烯酸钠与聚丙烯酰胺含量与含量比的控制来研究其对聚氨酯/超吸水树脂吸水泡沫性能的影响。观测了聚氨酯/超吸水树脂复合泡沫吸水材料的微观泡孔结构，并测试了其压缩性能、接触角与吸水保水性能，来评价超吸水树脂对吸水泡沫性能的影响程度，数据表明，微米级聚丙烯酸钠与聚丙烯酰胺的加入改善了聚氨酯泡沫的吸水性能与保水性能、以及表面的润湿性；也在很大程度上提高了制品的压缩性能，最后通过对泡孔长度的统计分析，对超吸水树脂的加入所产生的影响进行了进一步的阐释。

关键词：聚氨酯 SAP 吸水 泡沫 复合材料

Synthesis and Research of Polyurethane/SAP Absorbent Foam Material

Abstract

The research background and prospects for development of polyurethane/SAP composite absorbent foam material was disused in this article, especially in medical treatment, garden and industry. Sodium polyacrylate and polyacrylamide were used as super absorbent polymer in this research, and then, their effects on polyurethane/SAP composite absorbent foam were studied through the control of the SAP content. Therefore, through the sample water absorption, water retention properties and compression performance test to evaluate the degree of influence on water absorption of super absorbent resin foam. To further explore the role of super absorbent resin in the water bubble, the pore structure and pore size was tested and counted under the microscope. The data shows that, the addition of nano-polyacrylic acid sodium and polyacrylamide improves the water absorption and water retention properties of polyurethane foams and the wettability of the surface. It also improves the compressibility of the products to a large extent. Finally, The effects of the addition of superabsorbent resin were further explained by statistical analysis of cells length.

Key Words：Polyurethane foam; Absorbent; Super absorbent polymer; Composite material

第一章 绪论

引言

研究目的与背景

吸水性物质被应用在生活与生产的方方面面，生活中比如洁具、婴儿用品、卫生巾等等，工业生产中也往往对于吸水性物质有很大的需求^[1-3]。几年前的市场上常规吸水性物质往往是天然材料，比如棉，或者天然材料加工而来的。他们的吸水率非常低，保水率也不能做到优秀^[4-6]。

随着人们对于吸水性物质越发重视，近几年来吸水性物质，尤其是超吸水物质的发展可谓日新月异。具备吸水性能的塑料制泡沫应运而生。在目前的市场上，由聚乙烯醇合成的吸水泡沫占据了大部分市场份额。比如常用作厨房洁具的“鹿皮毛巾”^[7-10]。塑料泡沫具有价格优廉、质地轻便、导热率低并且隔音的优点，并且一般来讲塑料泡沫可以在润湿的状态下迅速吸水，操作比较简便，并且产品也比较耐磨，在我们的日常生活中广为应用。但塑料泡沫生产过程中会产生很多污染，有悖目前世界所倡导的‘绿色’发展计划^[11]；同时，塑料泡沫很难做到高吸水率的同时具有高保水率^[12]。

在研究吸水性物质的同时，物质的吸水机理也越来越清晰，从而也产生了超高吸水性的物质，以超吸水性树脂（SAP）为例。相较于一般的一次使用地物质，SAP可以进行多次地反复吸水释水，同时不仅仅可以吸水，也可以吸收农药、肥料这就给了它在农林方面足够多的应用空间^[13-15]。此外，高吸水树脂还在其他领域发挥了巨大的应用价值，例如医疗卫生、工业制造等。比较常见的有聚丙烯酸钠（PAAS）、聚丙烯酰胺（PAM）等等。因为PAAS、PAM这些产品具有很高的吸水率，同时不容易发霉，目前已经成为SAP中具有绝对优势的产品^[16-19]。一般来说，塑料吸水泡沫质地轻便同时便于操作，SAP相较于吸水泡沫而言便在这方面少了很多优势；吸水泡沫相较于SAP来说，也缺少了高吸水性与高保水性。所以，塑料泡沫/SAP复合材料应运而生。

聚氨酯泡沫在塑料泡沫中是近几年发展最为迅速的。因其环保性能优异，同时无特殊气味、对人体无不良影响而迅速占领市场。聚氨酯泡沫也广泛活跃于各个领域，例如吸水材料、隔热材料等。聚氨酯泡沫几乎存在于各个国民经济领域中，尤其在家具制造业、建筑材料的使用上。目前已经是塑料产品中最为广泛应用的产品之一。仅仅对于吸水性能来说，聚氨酯泡沫具有十分多的孔，这在一定程度上阻碍了它的吸水与保水性能。也因其泡孔较多，质地松软，所以在其成型时才有更多可能混入SAP颗粒。

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