摘 要

聚氨酯材料是一种被广泛应用于生活，工业的高分子材料，因其高弹，耐磨，耐油等优良的特性。但聚氨酯材料在广泛的使用中，也会带来一些弊端，如其易燃性而在生活中带来的火灾隐患，所以本课题为改善聚氨酯材料易燃的性质，特研究在聚氨酯材料中添加无机阻燃剂—纳米凹凸棒，从而制成具有阻燃性质的复合材料，凹凸棒因其有较好的长径比及其内部丰富的孔径，所以其既是较好的增强材料又具有阻燃作用在。本课题是通过添加不同含量的凹凸棒对聚氨酯材料进行填充改性，从而进行一系列的性能研究，包括红外测试，拉伸性能测试，硬度测试及阻燃测试。结果表明，当凹凸棒的含量相对于聚氨酯含量为2%（wt%）的时候，复合材料的拉伸强度表现为最大值（54.59±6.54 MPa），增长了25.6%，凹凸棒与聚氨酯材料起到了交联的作用；本次课题中，凹凸棒添加量在10%范围内，阻燃性质并没有多大的提升并且硬度测试没有明显的变化，这表明了凹凸棒对聚氨酯材料起到了增强的效果。

关键词：纳米凹凸棒 聚氨酯 阻燃性能 力学性能Preparation and Properties of Nano-sized Attapulgite/Polyurethane Composites

Abstract

Because of its high elasticity, resistance, oil resistance and other excellent characteristics,Polyurethane material is a kind of polymer material which is widely used in life and industry. But polyurethane material in a wide range of use, it will also bring some drawbacks, such as its flammable .Because of the fire hazards caused by flammability in life, this experiment aims to improve the flammable nature of polyurethane materials, and specifically study the addition of inorganic flame retardant-nano-attapulgite to polyurethane materials to produce composite materials with flame-retardant properties. Due to its good aspect ratio and its rich internal pore size, attapulgite is both a good reinforcement and a flame retardant. The subject is to fill and modify the polyurethane material by adding different content of attapulgite rods, thus carrying out a series of performance studies, including infrared testing, tensile testing, hardness testing and flame retardant testing. The results show that when the attapulgite content is 2% (wt%) relative to the polyurethane content, the tensile strength of the composite exhibits a maximum (54.59±6.54 MPa), an increase of 25.6%, and the attapulgite and polyurethane materials The role of cross-linking was reached; in this project, the amount of attapulgite added was within 10%, the flame-retardant properties did not increase much, and there was no obvious change in the hardness test, indicating that the attapulgite rods had an enhanced effect on polyurethane materials. .

Key Words：Nano-attapulgite；polyurethane；flame-retardant properties；mechanical properties

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1聚氨酯的概述 1

1.1.1聚氨酯的简介 1

1.1.2聚氨酯燃烧过程 1

1.1.3聚氨酯的阻燃 1

1.2纳米凹凸棒概述 2

1.2.1凹凸棒的简介 2

1.2.2纳米凹凸棒的酸处理 2

1.2.3纳米凹凸棒的热处理 3

1.2.4纳米凹凸棒的有机处理 3

1.2.5纳米凹凸棒的无机处理 3

1.2.6纳米凹凸棒的国外研究趋势 4

1.3本实验的研究内容 4

第二章 实验部分 5

2.1实验原料 5

2.2主要设备和仪器 5

2.3纳米AT/TPU复合材料的制备 5

2.3.1纳米凹凸棒的预处理 5

2.3.2纳米AT/TPU复合材料的制备 6

2.4纳米AT/TPU复合材料的性能测试 7

2.4.1力学性能的测试 7

2.4.2阻燃性能的测试 8

2.4.3付立叶红外光谱测试 8

第三章 结果与讨论 10

3.1红外测试 10

3.3拉伸性能测试 12

3.4阻燃测试 13

第四章 结论与展望 16

参考文献 17

致谢 19

第一章 绪论

1.1聚氨酯的概述

1.1.1聚氨酯的简介

聚氨酯的全称为聚氨基甲酸酯，英文简称“PU”，是主链上含有重复的氨基甲酸酯基团(-NH-CO-O-)排列而成的高分子化合物^[2]，大分子主链是Tg温度低于室温的柔性链段和Tg温度高于室温的刚性链段嵌段而成的^[3]，因其有很多优点，所以在生活，工业上都有许多的应用，例如良好的力学性能，优异的耐候性，弹性等。可制成多种材料，例如，橡胶，涂料，粘合剂，纤维^[4]，或者是一写家庭用具等产品。但是聚氨酯也有明显的缺点，易燃，很容易成为火灾源头。聚氨酯在高于的60°C的温度下易于软化，在高于160°C的温度下，很容易分解自燃,一旦遇到明火或者炽热火焰时,很容易就被点燃，并产生浓烟和毒气，当环境中有毒气体达到一定浓度时会直接导致人类死亡^[5]。

1.1.2聚氨酯燃烧过程