高分子材料与工程开题报告.doc

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1、 毕业设计(论文)开题报告学生姓名： 学 号： 高材060118 所在学院： 材料学院 专 业： 高分子材料与工程 设计(论文)题目：过渡金属催化剂催化苯加氢制备精苯研究进展 指导教师： 陶亚秋 2012 年 3 月 15 日开题报告填写要求1开题报告（含“文献综述”）作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在专业审查后生效；2开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见

2、；3“文献综述”应按论文的格式成文，并直接书写（或打印）在本开题报告第一栏目内，学生写文献综述的参考文献应不少于15篇（不包括辞典、手册）；4有关年月日等日期的填写，应当按照国标GB/T 740894数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“2004年4月26日”或“2004-04-26”。 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告1结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写2000字左右的文献综述：文 献 综 述聚氨酯及其发展过程聚氨酯全称为聚氨基甲酸酯 ,是主链上含有重复氨基甲酸酯基团 ( )的大分子化合物的统称。它是由有机二异氰酸酯

3、或多异氰酸酯与二羟基或多羟基化合物加聚而成。聚氨酯大分子中除了氨基甲酸酯外 ,还可含有醚、酯、脲、缩二脲 ,脲基甲酸酯等基团。聚氨酯是由多异氰酸酯和聚醚多元醇或聚酯多元醇或/及小分子多元醇、多元胺或水等扩链剂或交联剂等原料制成的聚合物。通过改变原料种类及组成，可以大幅度地改变产品形态及其性能，得到从柔软到坚硬的最终产品。聚氨酯制品形态有软质、半硬质及硬质泡沫塑料、弹性体、油漆涂料、胶粘剂、密封胶、合成革涂层树脂、弹性纤维等，广泛应用于汽车制造、冰箱制造、交通运输、土木建筑、鞋类、合成革、织物、机电、石油化工、矿山机械、航空、医疗、农业等许多领域。1937年德国Otto Bayer教授首先发现多

4、异氰酸酯与多元醇化台物进行加聚反应可制得聚氨酯，并以此为基础进入工业化应用，英美等国19451947年从德国获得聚氨酯树脂的制造技术于1950年相继开始工业化。日本1955年从德国Bayer公司及美国DuPont公司引进聚氨酯工业化生产技术。20世纪50年代末我国聚氨酯工业开始起步，近10多年发展较快。经过60多年的发展，聚氨酯已成为一种重要的合成树脂品种。世界聚氨酯消耗量1999年估计达7.7Mt，2000年聚氨酯总产量达到8.5Mt。近年来亚太地区成为世界聚氨酯工业发展最快的地区，而中国又是最具发展潜力的国家。聚氨酯的生产技术20世纪40年代，德国Bayer实验室用二异氰酸酯及多元醇为原料

5、，制得了硬质泡沫塑料等聚氨酯样品。美国于1946年起开展了硬质聚氨酯泡沫塑料的研究，产品用于飞机夹心板材部件。1952年，Bayer公司报道了聚酯型软质聚氯酯泡沫塑料中试研究成果；19521954年，又开发连续方法生产聚酯型软质聚氨酯泡沫塑料技术，并开发了相应的生产设备；1961年，采用蒸气压较低的多异氰酸酯PAPI制备硬质聚氨酯泡沫塑料，提高了硬质制品的性能和减少了施工时的毒性，并应用于现场喷涂工艺，使硬质泡沫塑料的应用范围进一步扩大。由于价格较低的聚醚多元醇在60年代的大量生产，以及一步法和连续法软泡生产工艺及设备的开发，聚氨酯软泡获得应用。60年代中期，冷熟化半硬泡和自结皮模塑泡沫被开发

6、，70年代在高活性聚醚多元醇的基础上开发了冷熟化高回弹泡沫。70年代开发了聚氨酯软泡的Maxfoam平顶发泡工艺、垂直发泡工艺，使块状聚氨酯软泡的工艺趋于成熟。后来，随着各种新型聚醚多元醇及匀泡剂的开发，还开发了各种模塑聚氨酯泡沫塑料【1】。聚氨酯的阻燃剂分类聚氨酯泡沫在燃烧时产生大量的可以使视力模糊的烟雾。由于其燃烧产物中有高浓度的氰化氢和一氧化碳，其燃烧产物的毒性远远高于其他人工聚合物。聚氨酯泡沫的阻燃剂现在有磷系阻燃，卤系阻燃，含氮添加剂，含硅添加剂和其他有机无机添加剂。生产聚氨酯阻燃剂一般有三种方法：（1）聚氨酯和阻燃剂进行简单的机械共混。（2）在聚氨酯中加入阻燃官能团。（3）在聚氨酯

7、表面涂上阻燃涂料。第一种方法阻燃剂往往会对聚氨酯的机械性能产生不利的影响。第二种方法比第一种方法要好一些，因为阻燃剂成为了聚氨酯的一部分【1】。一、含卤素的二组分聚氨酯阻燃材料双组分聚氨酯阻燃材料一种方法是由2,3 -二溴改性聚酯和异氰酸酯共混制得。另一种方法是由含氯的改性聚酯（DCAOS）和多异氰酸酯共混制得。DCAOS是由二氯乙酸，阻燃脂肪羧酸，1,4丁二醇，三羟甲基丙烷和己二酸缩聚而成。这两种材料表现出的各种物理性质和无烟阻燃材料表现出的性质是基本相同的。同时还具有阻燃涂层所需要具备的理想性质，即快速干燥【2】，【3】。二、卤代磷酸酯卤代磷酸酯类化合物是聚氨酯泡沫塑料中应用广泛、效果显著

8、的一大类添加型有机阻燃剂。多数卤代磷酸酯常温下有液态，使用方便，与多元醇有良好的相容性，且价格适中。1、三(2-氯乙基)磷酸酯三(2-氯乙基)磷酸酯(TCEP)是一种添加型阻燃剂，在聚氨酯软泡、硬泡生产中都能使用。但以用于硬泡效果更好，这是因为硬泡的闭孔率高，透气性小，阻燃剂挥发较困难，阻燃效果维持的比较长久。它的缺点是用量较大，如果用量超过15%时，泡沫塑料的物性则有下降现象。TCEP广泛用于阻燃聚氨酯泡沫塑料，在聚氨酯硬泡或半硬泡中添加10%TCEP可获得显著的效果。使用TCEP降低硬泡的脆性，而不削弱泡沫的抗蚀性。当TCEP用于聚氨酯软泡，例如阻燃改性高回弹泡沫，TCEP可与三聚氰胺结合

9、使用。TCEP可作为一个单独组分在发泡过程中直接注入混合头，也可在发泡前与聚醚多元醇混合，同时可降低多元醇组分黏度。TCEP是应用最早、最广也是最便宜的阻燃剂，它具有较好的抗水解性和较高的阻燃效率，但容易挥发损失，阻燃持久性较差。2、三(2-氯丙基)磷酸酯三(2-氯丙基)磷酸酯(TCPP)是一种添加型阻燃剂，兼具有良好的增塑作用。由于分子内同时含有磷、氯两种元素，阻燃性能显著，同时还有增塑、防潮、抗静电等作用。因为磷氯含量比TCEP低，因此它的阻燃效果也相对减弱。TCPP主要用于聚氨酯泡沫塑料的阻燃剂。一般较多的用于聚氨酯硬泡及PIR硬泡中，也用于聚氨酯软泡。用于聚氨酯软泡时持久性不好，但不会

10、使泡沫发生焦烧现象【4】【5】。三、磷酸酯类阻燃剂磷酸酯的品种较多，许多磷酸酯可用作聚氨酯的阻燃剂。但磷酸酯同时具有增塑效应，是增塑剂，用量偏大时会软化聚氨酯，降低强度等物性。1、甲基磷酸二甲酯甲基磷酸二甲酯(DMMP)是一种不含卤素的低黏度液态添加型阻燃剂，其特点是含磷量高，阻燃性能优良，添加量少，价格低，使用方便，具有降低黏度和阻燃的双重作用。另外，DMMP的分解温度大于187，所以热稳定性较含卤阻燃剂好。它可用于软质和硬质聚氨酯泡沫塑料，阻燃效果很好。尤其适用于透明或浅色制品及喷涂方面的应用。作为聚氨酯泡沫塑料、不饱和聚酯树脂、环氧树脂类的添加型阻燃剂，添加量一般在3%15%范围。但DM

11、MP不适合于预配在组合料中，建议在发泡生产之前添加阻燃剂。2、乙基磷酸二乙酯乙基磷酸二乙酯(DEEP)是一种新型的高效有机磷阻燃剂，它可广泛添加在各种硬质聚氨酯泡沫塑料中，包括各种发泡体系的硬泡配方。其阻燃效率是TCPP的1.52倍。DEEP黏度低，不含卤素，其化学稳定性使其在聚醚多元醇和异氰酸酯双组分体系中十分稳定。同时它是高效降黏剂，改善水发泡硬泡及聚酯型硬泡体系的操作性。但DEEP不适合于配在异氰酸酯组分中，如预聚体、单组分泡沫塑料。通过紫外光固化对含磷阻燃剂和氮的协同效应进行研究发现，磷氮阻燃的最佳效应是在含磷量为0.7%质量含量时。通过红外光谱对热降解过程进行监测发现P-O-C键比C

12、-O-C键更容易断裂而形成P-O-P键。通过扫描电镜对材料的烧焦的表面与不含磷的聚氨酯丙烯酸酯进行对比。磷的存在可以保护高分子材料不被加热和燃烧【6】【7】。但是含磷和含卤阻燃剂的存在会使聚氨酯泡沫产生烧焦的现象。目前已经证明有4种含磷的阻燃剂使烧焦现象更加明显。实验表明，聚氨酯泡沫的烧焦现象是由于阻燃剂在聚氨酯热降解的过程中和产物结合，进而加快烧焦现象【8】。四、纳米基复合阻燃材料有机黏土纳米复合是由聚醚，有机黏土，苯基甲烷二异氰酸酯，乙二醇，甘油复合而成。用X射线衍射和高分辨率电子显微镜分析聚合物的形态。通过拉伸，热，锥热性能测试对有机黏土纳米复合阻燃材料的力学性能，热稳定性，和可燃性进行

13、研究。实验表明，材料的抗拉伸性能和阻燃性能比纯聚氨酯有明显的提高。结果显示，有机黏土和聚氨酯在阻燃方面有协同作用【9】。另一种纳米基复合材料是热塑性聚氨酯和尼龙6的纳米基复合材料，其中包含两种不同的纳米基（有机黏土和碳纳米管）。该纳米基复合材料在降低热释放方面有很好的作用。而且通过在点火时间方面的研究发现该纳米基复合材料和磷和磷酸盐在阻燃方面有协同作用【10】。五、无机膨胀性阻燃剂功能化纳米蒙脱土的改性膨胀阻燃：蒙脱石（钠）纳米离子交换与化合物C复合而成。实验表明，此材料对聚氨酯的热稳定性和阻燃性有明显的提高【11】。膨胀性石墨作为聚氨酯泡沫的膨胀性阻燃剂：膨胀性石墨和磷酸三乙酯做聚氨酯泡沫的

14、阻燃剂时，膨胀性石墨对聚氨酯泡沫的力学性能并没有太大的影响，磷酸三乙酯对导热性能的影响也不大。但是膨胀性石墨的加入增大了分子链的尺寸，从而使聚合物的绝缘性能变差。但是两者的存在可以使阻燃性能有很大的改善。研究发现阻燃可以使热释放大大减少。而磷酸三乙酯的含量越高，热释放的减少量越多。这种阻燃剂唯一的缺点就是由于有膨胀性石墨的存在而使有毒气体CO的产量增大【12】。低聚多面倍半硅氧烷作为热塑性聚氨酯阻燃剂：试验中显示该材料比热塑性聚氨酯有更好的减少热释放的能力。阻燃的机理是通过膨胀机制。通过物理和化学的方法研究阻燃机理。对经过热处理的材料进行固体的碳硅核磁共振的实验显示聚氨酯和硅氧烷之间没有明显的

15、化学作用。膨胀性是由在芳烃结构中形成硅网络状结构而产生的。膨胀的产生是由于部分硅氧烷有机组成部分的挥发和热塑性聚氨酯降解产物的转变。该膨胀结构在表面形成之后可以有效的绝缘，限制传热传质，使热释放的速率降低【13】【14】。聚氨酯的阻燃抑烟阻燃涂料,在我国现有的涂料品种中属于特种涂料范畴,它分膨胀型和非膨胀型两类,前者阻燃效果大于后者。膨胀阻燃技术因燃烧时产生的烟少,无毒,阻燃效果优良而具有广阔的发展和应用价值。有机膨润土按规定要求配成溶液;将阻燃剂粒子(APP/Carbonific) 和硅烷偶联剂与有机膨润土溶液混合,并加入PU清漆中,体系主要组分的比例为15/ 5/ 80 (质量分数) 。将

16、该体系经DS21 高速组织捣碎机处理510min ,得到粒子混合均匀的PU 防火涂料。实验通过使用锥形量热仪，对聚氨酯加入阻燃剂后的热释放速率，比消光面积，点燃时间和有效燃烧热进行分析得出结论：(1) 纯PU 的热释放速率和烟产生量在较短的时间内达到最大值,而加入阻燃剂粒子后,热释放速率曲线和烟产生曲线发生明显的下降,且无尖锐的曲线峰值。(2) 加入阻燃剂粒子后,PU 体系的点燃时间缩短,这主要是由于经阻燃后的PU 质量损失提前的缘故。(3) 阻燃PU 的CO 和CO2 的产生量明显比纯PU 体系的CO 和CO2 的产生量降低。综上所述,加入阻燃剂的PU 体系表现出明显的阻燃、抑烟和低毒【15

17、】，【16】。参考文献：1 Harpal Singh，A. K. Jain， Ignition, Combustion, Toxicity, and Fire Retardancy of Polyurethane Foams: A Comprehensive Review Journal of Applied Polymer Science DOI 10.1002/app 291312 HONG-SOO PARK, HYUN-SIK HAHM, EUN-KYUNG PARK Preparation and Characteristics of Two-Component Polyurethan

18、e Flame Retardant Coatings Using 2,3=Dibromo Modified Polyesters Journal of Applied Polymer Science, Vol. 61, 421-429 (1996)3 HONG-SOO PARK,JANGHYOUN KEUN,KISAY LEE Syntheses and Physical Properties of Two-Component Polyurethane Flame-Retardant Coatings Using Chlorine-Containing Modified Polyesters

19、Journal of Polymer Science: Part A Polymer Chemistry, Vol. 34,1455-1464 (1996)4 Yeong-jin Chung etc. Flame retardant properties of polyurethane produced by the additionof phosphorous containing polyurethane oligomers (II) Journal of Industrial and Engineering Chemistry 15 (2009) 8888935 Georg Matusc

20、hek Thermal degradation of different fire retardant polyurethane foams Themochimica Acta 263 (1995) 59-716 Sheng-Wu Zhu,Wen-Fang Shi Flame retardant mechanism of hyperbranched polyurethane acrylates used for UV curable flame retardant coatings Polymer Degradation and Stability 75 (2002) 5435477 Zhon

21、g Tang etc. Thermal degradation behavior of rigid polyurethane foams prepared with different fire retardant concentrations and blowing agents Polymer 43 (2002) 647164798 M.P. Luda etc. Discolouration in fire retardant flexible polyurethane foams. Part I. Characterisation Polymer Degradation and Stab

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23、ts Polymer Degradation and Stability xxx (2009) 1-711 Serge Bourbigot etc. Polyhedral oligomeric silsesquioxane as flame retardant for thermoplastic polyurethane Polymer Degradation and Stability 94 (2009) 1230123712 M. Modesti Expandable graphite as an intumescent flame retardant in polyisocyanurat

24、epolyurethane foams Polymer Degradation and Stability 77 (2002) 19520213 Guobo Huang etc.Functionalizing nano-montmorillonites by modified with intumescent flame retardant: Preparation and application in polyurethane Polymer Degradation and Stability xxx (2009) 1914 M. Modesti etc. Synergism between

25、 flame retardant and modified layered silicate on thermal stability and fire behaviour of polyurethane nanocomposite foams Polymer Degradation and Stability 93 (2008) 2166217115 欧育湘 无卤、低烟、低毒阻燃聚氨酯泡沫塑料 江苏化工第28卷第9 期22-23 2000年9月16 王锦成，陈月辉，温绍国，王继虎 新型聚氨酯防火涂料的阻燃抑烟性能研究 化工新型材料 第35卷第8期 2007年8月 毕 业 设 计（论 文）开

26、题 报 告本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：本课题主要针对聚氨酯阻燃方面进行研究，通过在聚氨酯泡沫中添加阻燃剂达到阻燃效果。通过进行氧指数实验来测定和表征阻燃效果的情况，并对最后结果进行分析。 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告指导教师意见：1对“文献综述”的评语： 该文献综述与所选毕业论文选题基本一致，所阅读的文献数量（包括中外文文献资料）符合要求，所作综述思路清淅，结构合理，观点明确。2对本课题的深度、广度及工作量的意见和对设计（论文）结果的预测： 该课题的研究，基于学生现有的知识及动手能力。初步培养学生综合运用所学知识，提高分析和解决本专业范围的一般技术问题的能力。培养学生正确的思维方式、树立正确的设计思想，进行学术论文的写作训练。提高学生在编写技术文件、设计计算、工程绘图等方面的能力；掌握技术资料、标准、手册等工具书正确使用；使学生毕业后能尽快适应工作。 指导教师： 年 月 日所在专业审查意见： 负责人： 年 月 日