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 高吸水树脂 7

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 10

2.3.1 原料预处理 10

2.3.2 预聚体的制备 10

2.3.3 聚氨酯/PAM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 泡沫吸水率、保水率与吸收离子液体能力的研究 11

第三章 实验结果分析与讨论 13

3.1 泡孔结构观测 12

3.2 压缩性能测试 15

3.3 泡沫吸水与保水率的测试 16

3.4 泡沫吸收离子液体性能的测试 18

第四章 结论与展望 20

参考文献 21

致谢 24

聚氨酯/PAM吸水泡沫材料的合成与研究

摘 要

本课题选用的高吸水树脂为微米级聚丙烯酰胺，通过对聚丙烯酰胺粒径的控制来研究其对合成的复合吸水泡沫材料性能的影响。通过观测聚氨酯/PAM复合吸水泡沫材料的微观泡孔结构，并测试其压缩性能、吸水保水性能和吸收离子液体性能来评价PAM的粒径对合成的复合吸水泡沫材料性能的影响程度。数据表明，当PAM取70目筛下80目筛上时，复合吸水泡沫有最好的吸水能力和吸收离子液体能力，也拥有很好的压缩性能和保水性能。

关键词：聚氨酯 PAM 吸水 吸收离子液体 泡沫 复合材料

Synthesis and Research of Polyurethane/PAM Absorbent Foam Material

Abstract

The high water absorption resin used in this project is micron - grade polyacrylamide. Through the control of the particle size of polyacrylamide, the effect of the polyacrylamide on the properties of the composite absorbent foam material is studied. The influence of the particle size of PAM on the properties of the composite absorbent foam material was evaluated by observing the microporous structure of the polyurethane /PAM composite absorbent foam material and testing its compression performance, water absorption and water absorption and absorption of ionic liquid properties. The data show that the composite absorbent foam has the best absorptive capacity and the ability to absorb the ionic liquid when PAM is taken on the 80 mesh sieve under the 70 mesh screen. It also has good compression and water retention properties.

Key Words：polyurethane; PAM; water uptake; Absorption ionic liquid; foam; Compound material

第一章 绪论

引言

研究目的与背景

进入21世纪以来，环境与健康一直是人类社会最主要的主题之一。吸水物质被应用在生活与生产的方方面面，与人类的生活十分密切，例如：医药卫生用的脱脂棉、海绵、餐巾、毛巾、卫生纸、布等。作为水凝胶使用的凉粉、冻胶、明胶、琼脂等；作吸湿干燥用的硅胶、氯化钙、石灰、活性炭、硫酸等。这些吸水和吸湿性材料多为天然材料或通过简单方法加工制得的，来源较广且价廉。但这些材料大部分吸水能力小，只能吸收自身重量几倍的水，且保水能力差,受压时易失水,因此它们的应用范围受到了限制。因此近些年来，具备吸水性能的塑料泡沫应运而生。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。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，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；同时，塑料泡沫很难做到高吸水率的同时具有高保水率^[1-12]。

随着对物质吸水机理的不断研究，近年来国内外开发出了不少新型超强吸水材料。以高吸水树脂为例：交联聚丙烯酸盐、淀粉接枝改性物、纤维素接枝聚丙烯酸盐、变性聚乙烯醇等。相较于一般的吸水材料，它们的吸水量能达到自身的几十倍甚至几千倍，这是以往使用的材料不可比拟的。它们除了吸水能力极强外，保水性也非常好，同时它们对农药，化肥也有很好的吸收能力，这给了它们在无土栽培方面巨大的应用空间。比较常见的高吸水树脂有聚丙烯酸钠（PAAS），聚丙烯酰胺（PAM）等。因为PAAS、PAM这类产品具有很高的吸水率，同时不容易发霉，并且价格较低，目前已成为高吸水树脂中具有绝对优势的产品^[13-19]。

对比塑料泡沫和高吸水树脂，塑料泡沫有着质地轻便同时便于操作的优点，但相较于高吸水树脂来说，缺少了高吸水性与高保水性。所以，塑料泡沫/高吸水树脂复合泡沫吸水材料应运而生。

聚氨酯是聚氨基甲酸酯的简称，是一类主链上带有重复—NHCOO—基团的聚合物的总称。聚氨酯泡沫都是由多元醇和二异氰酸酯或多异氰酸酯在催化剂和其它助剂的作用下形成的一种无毒、无味、多孔的松软弹性材料。聚氨酯泡沫具有较好的柔软性和弹性，吸声性能好，防火，质量轻，优良的力学性能和绝热保温性能等，是一种环保节能、使用方便的建筑材料，可适用于密封堵漏、填空补缝、固定粘结，保温隔音。同时在纺织品衬垫，包装，航空领域也有广泛的应用。2000年世界聚氨酯产品总产量约为1000万吨，2005年约为1370万吨，2000年~2005年年均增长率6.7%；到2010年产量达到1700万吨，2005年~2010年年均增长率4.2%。在欧洲、中东和非洲的聚氨酯20005年产量约为470万吨，其中西欧占330万吨，东欧60万吨，中东和非洲80万吨。国内聚氨酯发展状况如表1-1，每年都在较为平稳的增长，聚氨酯泡沫的需求量不断增加，目前已经是塑料产品中应用最为广泛的产品之一。

表1-1 不同年代中国聚氨酯生产能力和实际产量

在吸水性方面，由于聚氨酯泡沫具有多孔性，吸水和保水量难免受到限制。但正因为它的多孔性和松软性，在其成型时可混入高吸水树脂颗粒，这样就会得到一种柔软的高吸水复合材料。这种材料不仅能具有较好的吸水性和保水性，同时也能具有很好的柔韧性、压缩性能、力学强度，并且不会发霉。这样的材料在日用品、医学、卫生用品、花卉园艺、无土栽培等中有很好的应用前景^[20-21]。

相关图片展示：