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三聚氰胺甲醛树脂,简称MF,是较早工业化的化工产品之一,因其具有优异的性能而被广泛应用在涂料、合成防火层板的粘接剂、泡沫等领域。但是,目前所生产的树脂均是在水体系下,以甲醇作为稳定剂为主的三聚氰胺树脂,缺少非水介质中三聚氰胺树脂的合成及应用的研究。聚氨酯泡沫,是一种新型的合成高分子材料,因其具有防震抗压、耐热保温等优良特性,而被广泛应用在装修、包装运输及汽车等领域,但是,聚氨酯泡沫氧指数低(18左右),容易燃烧及烟释放量大,并且目前聚氨酯泡沫所使用的原料大部分均是聚醚型体系,缺少自身阻燃型的体系。因此,本论文在综述了三聚氰胺甲醛树脂制备工艺、反应原理以及应用领域研究进展等的基础上,主要针对缺少非水介质中三聚氰胺树脂的合成、应用及聚氨酯泡沫原料缺少自身阻燃型的体系等问题,以固体多聚甲醛代替甲醛水溶液、乙二醇或聚乙二醇体系代替传统的水体系等方法制备了改性三聚氰胺树脂,并探索了利用改性三聚氰胺树脂与二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)中的异氰酸酯交联固化制备三聚氰胺基聚氨酯复合材料和三聚氰胺基聚氨酯泡沫。其主要的研究内容及结果如下:1.非水介质中三聚氰胺-甲醛树脂的合成与表征以三聚氰胺(M)、多聚甲醛(F)为原料,乙二醇(EG)或聚乙二醇(PEG)为介质,氢氧化钾(KOH)和三乙醇胺为催化剂,制备了非水介质中三聚氰胺-甲醛树脂,研究了EG或PEG的添加量、F/M摩尔比、反应pH值、反应温度及尿素(U)的添加量对树脂基本性能的影响。研究表明,EG体系下MF树脂较优化的工艺条件为m(EG):m(M):m(F)为0.9:1:0.6、n(F):n(M)为2.5:1、pH值为9、反应温度为95℃、m(U):m(M):m(F)为0.09:1:0.6;PEG体系下MF树脂较优化的工艺条件为n(F):n(M)为2.5:1、pH值为9、反应温度为95℃、m(PEG200):m(M):m(F)为1.8:1:0.6或m(PEG400):m(M):m(F)为2.1:1:0.6,合成出的MF树脂含水率低(2.8%)、游离甲醛低(0.4%)、储存稳定性好(>240 d);FTIR及13C-NMR均证实了EG和PEG参加了醚化MF树脂的反应;EG改性MF树脂的13C-NMR定量分析结果表明,有38.7%的EG参与了MF树脂的醚化缩聚过程。2.三聚氰胺基聚氨酯复合材料的制备及性能研究以改性三聚氰胺甲醛树脂为原料,以MDI为固化交联剂,通过溶剂成膜法制备了不同MDI用量的三聚氰胺基聚氨酯复合材料。利用接触角测量仪测试了探测液体在不同样品材料上的接触角,并通过LW/AB法计算得到了各样品材料的表面自由能及其分量;利用热重分析仪对不同MDI用量样品材料的热稳定性能进行了分析;利用万能力学试验机测试了不同MDI用量样品材料的机械性能。研究表明,样品材料MPU1、MPU2和MPU3与水之间的粘附功、表面自由能及其分量所得数据均按材料MPU1、MPU2、MPU3的顺序依次降低,说明样品材料MPU1、MPU2和MPU3三者材料表面的润湿性不断降低。当MDI用量达到28%时,MPU3的吸水率最低,在水中和在碱液中的吸水率分别为7.3%和4.4%,断裂伸长率和拉伸强度均达到最大值分别为198.83%和6.08 MPa,原因是基体MF树脂与MDI发生交联反应,生成了具有一定链段及支化结构的聚合物。随着MDI用量的增大,三聚氰胺基聚氨酯复合材料的初始热降解温度降低,热稳定性能下降,最终残余质量减小。3.三聚氰胺基聚氨酯泡沫的制备及阻燃性能研究以改性三聚氰胺甲醛树脂、MDI为原料,合成了三聚氰胺基聚氨酯泡沫,并将聚磷酸铵(APP)和季戊四醇(PER)复配体系应用在该阻燃聚氨酯泡沫中,制备了性能良好的无卤阻燃泡沫,并对该泡沫进行了阻燃以及热降解性能的研究。研究表明:当APP与PER的质量比为4:1,添加量为30%时,阻燃聚氨酯泡沫(MAP-3)的氧指数(LOI)为31.3%,分别较未添加阻燃剂(APP-0)和APP添加量为30%(APP-3)的泡沫提高了36.1%和7.9%。APP/PER阻燃体系有效降低了阻燃聚氨酯泡沫的热释放速率(HRR)和总热释放(THR),分别较APP-0和APP-3下降了83.3%和70.5%。有毒气体和烟释放量的减少,说明APP/PER协同体系具有很好的抑烟作用。通过对燃烧后的残炭进行FTIR和SEM测试,表明阻燃聚氨酯泡沫燃烧后的残炭主要由芳香族、含磷化合物和部分甲基结构组成,泡沫表面形成了一层致密连续的炭层,阻止了基体泡沫的继续燃烧,起到了阻燃的作用。通过TGA和热降解动力学研究,显示APP/PER协同阻燃体系能够提高阻燃聚氨酯泡沫的热稳定性。