论文总字数：16137字

摘 要

本文中，在聚氨酯泡沫成型的过程中，加入超吸水树脂聚丙烯酸钠（微米级），制成聚氨酯/聚丙烯酸钠复合材料。探讨了聚氨酯泡沫塑料的性能与聚丙烯酸钠（PAAS)的质量分数的关系。通过对样品吸水性能、保水性能的测试，来评价PAAS对聚氨酯泡沫亲水性能的影响程度；同时对泡孔结构进行观测、测定接触角和测试压缩性能，进一步探究了PAAS在聚氨酯泡沫中的作用。结果表明，随着PAAS质量分数的增加，聚氨酯泡沫的泡孔增大，材料的亲水性增强。添加了质量分数为5.5%PAAS的样品较空白样品饱和吸水率提高1.95倍、保水率提高11.36倍；添加了质量分数1.3%PAAS的样品较空白样品压缩强度提高了1.3倍。

关键词： 聚氨酯 聚丙烯酸钠 亲水性 吸水率 压缩强度

Preparation and Study of Polyurethane / Polyacrylate Sodium Composites

Abstract

  In this paper, the superabsorbent polyacrylic acid sodium (micron level) was prepared during the polyurethane foam forming process, and the polyurethane / sodium polyacrylate composites were prepared. The effects of different mass fraction of sodium polyacrylate (PAAS) on the properties of polyurethane foam were investigated. The The influence of PAAS on the hydrophilicity of polyurethane foam was evaluated by testing the water absorption performance and water retention performance of the sample. At the same time, the cell structure was observed, the contact angle and the test compression performance were measured, and the effect of PAAS in polyurethane foam was further explored .The results show that with the increase of PAAS mass fraction, the cell foam of polyurethane foam increases, and the hydrophilicity of the material increases. The water absorption rate of the samples with the mass fraction of 5.5% PAAS was 1.95 times higher than that of the blank samples, and the water retention rate was increased by 11.36 times. The sample with the mass fraction of 1.3% PAAS increased by 1.3 times compared with the blank sample.

Key Words: Polyurethane ;Polyacrylate Sodium ;Hydrophilic ;Water absorption; Compressive strength

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 5

1.1引言 5

1.1.1研究目的和背景 5

1.1.2 国内外研究状况 5

1.1.3发展前景 6

1.2反应原料 6

1.2.1异氰酸酯 6

1.2.2聚醚多元醇 7

1.2.3发泡剂 7

1.2.4催化剂 7

1.2.5 泡沫稳定剂 8

1.2.6聚丙烯酸钠 8

1.3反应原理 9

1.3.1预聚体的合成 9

1.3.2全水发泡 9

1.3.3 工艺 10

第二章 实验方案 11

2.1原材料 11

2.2实验仪器 11

2.3样品制备 11

2.3.1预聚体的制备 12

2.3.2全水发泡 12

2.4试验方法 12

2.4.1吸水率保水率的测定 12

2.4.2泡孔结构的观测 13

2.4.3 接触角的测定 13

2.4.4压缩性能的测定 13

第三章 实验结果分析与讨论 15

3.1吸水率保水率的测定 15

3.2泡孔结构 17

3.3接触角 18

3.4压缩性能 19

第四章 结论与展望 21

参考文献 22

致谢 24

第一章 绪论

1.1引言

1.1.1研究目的和背景

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^[1-2]。几年前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。然而其吸水率极其的低下，只能是其自身的几倍而已，这在一定程度上限制了吸水性物质的发展^[3-5]。

随着人们对吸水性物质的重视，进而投入了大量的研究，研究出超高吸水性物质（SAP）。以超吸水性树脂为例，SAP具备了高吸水和保湿性能，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、肥料等，这就使其在农林方面足够多的应用空间^[6-8]。比较常见的有聚丙烯酸钠、聚丙烯酰胺等等，因为聚丙烯酸钠、聚丙烯酰胺这些产品具有很高的吸水率，同时不发霉，目前已经成为SAP中具有绝对优势的产品^[9-12]。SAP最大的优势便是可以吸收自身重量成千倍地水分，同时保水也十分优异，这个优点对于其他的材料来说是望尘莫及的。

聚氨酯（PU）是由多元醇和异氰酸酯反应得到的一种聚合物，因为聚氨酯材料具备非常多的优点,所以其制品用途十分广泛^[13]。聚氨酯泡沫在吸水以及隔热材料中被应用，其用在家具和建筑行业中，使国民经济得到了很大的发展。聚氨酯软质泡沫是一种无色无味的松软弹性吸水材料，具有操作简单等优势，但恰恰由于其孔较多，所以吸水性和保水性有一定的限制。本次实验也是利用PU的孔多的基础，进行改性。

1.1.2 国内外研究状况

高吸水树脂,正如其名字一样，它具备很强的吸水和保湿性能，不仅如此,而且这些水即使在加压下也不会释放出来,所以用其制作的材料的适用范围异常的广泛。这种新型功能性的材料引起了全世界的关注，因此在国外其发展的速度也是相当的迅速，常见的品种多样化。下面在常见的品种中，主要介绍一下聚丙烯酸钠高吸水树脂。其主要原料就是丙烯酸，虽然原料品种不多，但是其市场却非常大,在食品包装、土壤保温等很多领域都得到了广泛使用。在国内，聚丙烯酸钠类树酯是第一个被高分子专家合成出来的，在研究相对热门的情况下,目前关于超吸水型树脂的专利每年都有几十项，但是大多都是一些基础性的研究，在工业化方面仍有很大的差距^[14]。

聚氨酯泡沫在聚氨酯材料中占有较大份额，相较于其他的泡沫材料，聚氨酯泡沫往往具有更多的泡孔，这也导致了它会有更小的相对密度，同时也具有优异的力学性能，例如优异的拉伸与压缩性能。作为高分子材料，聚氨酯泡沫像其他高分子材料一样十分耐腐蚀，这给了它在家具制造业中十足的趋势。

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