高压二氧化碳直接发泡聚氨酯过程的模拟和实验研究

发布时间：2020-12-28 00:27

　　高压二氧化碳（CO2）直接发泡聚氨酯是固化反应与发泡耦合的过程,认识高压CO2环境中的固化反应及其物系性质动态变化对气泡成核和生长过程的影响对于制备泡孔形貌良好的聚氨酯泡沫至关重要。本文建立了高压CO2中聚氨酯等温固化反应动力学,模拟分析了物系性质变化对CO2直接发泡聚氨酯过程的影响,并进行发泡实验考察了影响发泡过程的关键因素。首先,采用高压差示扫描量热法研究了40-100 ℃、0.1-9 MPa CO2氛围中的聚醚三醇和多亚甲基多苯基多异氰酸酯合成聚氨酯的等温固化反应,并采用扩散修正的Kamal自催化模型及等转化率法进行了动力学研究。结果表明,与氦气相比,高压CO2氛围中反应速率快,最终固化度高;且CO2压力的上升,提高了反应速率和最终固化度。自催化模型和等转化率法计算的表观活化能都随CO2压力的升高而减小,证明了高压CO2对聚氨酯固化反应的促进作用。然后,在经典成核理论和细胞模型的基础上,结合固化反应动力学和物系性质随固化程度的变化趋势,研究了CO2直接发泡聚氨酯过程中的气泡成核和生长过程。结果表明,固化度升高,黏度和松弛时间增大,导致了泡孔密度增大和泡孔平均直径减小。对整个聚氨酯... 

【文章来源】：华东理工大学上海市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：64 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１．１高压＜：０２发泡聚氨酯过程示意图??－

３．２实验结果与讨论??３．２．１高压Ｃ０２氛围中的等温固化反应??图３．１为Ｃ０２氛围中聚氨酯等温固化反应的典型的ＤＳＣ放热曲线。随着压力的提??高，放热峰强度变大。??０．０?■??．??Ｉ?．?／＾Ｔｕ?????｜?－０．２?■／?一＂＾一＂＂??〇?｜?０２?＇?／／＾??００?Ｉ?｛／／?——０．１?ＭＰａ??Ｑ?Ｗ?？？…３?ＭＰａ??．０?４?－?４?￣?￣?６?ＭＰａ??＿ｕ．４?■?ｙ???９?ＭＰａ??Ｉ?丨覃．?ｉ?，?ｉ?，?ｉ?，???■?．?■?．０?■?．?５．?．?１Ｐ?．?１．５?．?？°??０?２０?４０?６０?８０?１００?１２０??Ｔｉｍｅ?（ｍｉｎ）??图３．１?４０?ｔ时不同压力的Ｃ０２氛围中聚氨酯等温固化过程??的ＤＳＣ曲线（插图为２０ｍｉｎ中内的ＤＳＣ曲线）。??Ｆｉｇ．３．１?Ａ?ｔｙｐｉｃａｌ?ｅｘｏｔｈｅｒｍｉｃ?ｃｕｒｖｅ?ｆｏｒ?ＰＵ?ｉｓｏｔｈｅｒｍａｌ?ｃｕｒｉｎｇ?ｒｅａｃｔｉｏｎ?ａｔ?４０°Ｃ?ａｎｄ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ＣＯｉ??ｐｒｅｓｓｕｒｅｓ．?Ｔｈｅ?ｉｎｓｅｔ?ｉｓ?ＤＳＣ?ｃｕｒｖｅｓ?ｄｕｒｉｎｇ?０－２０?ｍｉｎ．??

华东理工大学硕士学位论文??３．２．２高压Ｃ０２的溶剂化效应作用机理??图３．３为４０?°Ｃ下常压Ｃ〇２和０．１－９?ＭＰａ?Ｈｅ氛围中固化反应的ａ－／曲线，可以发现??高压Ｈｅ中的ａＶ关系与常压Ｈｅ中的和常压Ｃ０２中的完全重合，表明高压Ｈｅ未能促??进聚氨酯固化反应，因此在所研究的压力范围内（０．１－９?ＭＰａ），高压ＣＣｈ的静压作用??可以忽略。??１．０????〇?８?：?一＾?一￣??０．６?＿?／??°?＇?／??０．４?－Ｉ??０．１?ＭＰａ?Ｃ０２??．ｉ?■?１?ＭＰａ?Ｈｅ??／?▼?３?ＭＰａ?Ｈｅ??０，２?ｆ?▲?６?ＭＰａ?Ｈｅ??ｆ?？?９?ＭＰａ?Ｈｅ??Ｑ?Ｑ?Ｉ?．?Ｉ?｜?Ｉ?．?Ｉ?．?Ｉ??０?３０?６０?９０?１２０??Ｔｉｍｅ?（ｍｉｎ）??图３．３?Ｈｅ氛围中的固化反应的绝对固化度随反应时间和压力的变化??Ｆｉｇ．３．３?Ａｂｓｏｌｕｔｅ?ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ?ｖｅｒｓｕｓ?ｔｉｍｅ?ｆｏｒ?ｉｓｏｔｈｅｒｍａｌ?ｃｕｒｉｎｇ?ｒｅａｃｔｉｏｎｓ?ｕｎｄｅｒ?ａｍｂｉｅｎｔ?Ｃ〇２??ａｔｍｏｓｐｈｅｒｅ?ａｎｄ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?Ｈｅ?ｐｒｅｓｓｕｒｅｓ．??图３．４为聚氨酯预聚体在不同ｃｏ２压力下的ｒｇ，其随着Ｃ〇２压力升高线性下降，??当压力由０．１?ＭＰａ升至９?ＭＰａ时，心由５０．９?°Ｃ降至４２．３?°Ｃ。??５２????■??５０?－??４８?－??＾＾?？??匕?４６?

【参考文献】：
期刊论文
[1]高压气体氛围中的聚氨酯非等温固化动力学[J]. 杨泽,胡冬冬,刘涛,曹堃,赵玲.  化工学报. 2018(11)

博士论文
[1]高压CO2环境中环氧树脂的固化及发泡过程研究[D]. 吕佳逊.华东理工大学 2017

硕士论文
[1]热塑性聚氨酯与二氧化碳的相互作用关系及其超临界CO2模压发泡研究[D]. 李德鹏.华东理工大学 2017
[2]超临界CO2间歇发泡制备聚砜微孔材料研究[D]. 顾勇.华东理工大学 2017
[3]聚氨酯泡沫塑料成型工艺研究及模具设计[D]. 邱应明.四川大学 2004



本文编号：2942786