中文摘要：

本研究针对现有聚氨酯发泡剂破坏臭氧、产生温室效应的问题，提出以"疏水改性聚乙烯亚胺吸收并释放二氧化碳（CO2）"作为聚氨酯发泡剂的新方案。利用"长链烷基和聚丙二醇"单缩水甘油醚的环氧基和聚乙烯亚胺（PEI）的胺基反应，将两种疏水链接枝到亲水的PEI链上，在聚醚多元醇中（聚氨酯泡沫的主要原料之一）形成内部亲水外部疏水的纳米胶束。内部亲水PEI链可以吸收CO2并在发泡过程中释放CO2；外部疏水链可提高胶束在聚醚多元醇中的分散性，同时也屏蔽内部的PEI链上的胺基，使其不影响聚氨酯的链增长反应。优化"疏水改性PEI"（R-PEI）的结构；研究R-PEI吸收和释放CO2的条件；研究"吸收了CO2的R-PEI"和催化剂、泡沫稳定剂之间的相互作用（即配伍性）。在此基础上探索聚氨酯泡沫的配方和制备工艺，研究泡沫的性能（密度、形貌和力学性能）和其配方的关系，探索其应用。从而为气候友好型聚氨酯泡沫探索新路。

结论摘要：

聚氨酯泡沫是使用最为广泛的多孔材料，广泛用于保温、装饰和缓冲等领域。但其生产需要大量的发泡剂，主要为氢氟氯碳（HCFCs）、氢氟碳（HFCs）等化合物。这些发泡剂存在破坏臭氧、产生温室效应等问题，对气候变化产生不利影响。研究新型气候友好型发泡剂刻不容缓。本项目制备两种疏水链改性的支化聚乙烯亚胺（bPEI），使其吸收并释放CO2来作为聚氨酯的发泡剂。第一种疏水链改性剂为聚丙二醇单缩水甘油醚 (PPG-EPO, Mn=390 Da)。该改性剂通过其环氧基和bPEI的胺基的开环反应接枝到bPEI的主链上。改变接枝度（9～19%），合成了一系列的bPEI接枝产物（PPG-bPEIs）及其CO2加合物（PPG-bPEI-CO2s）。研究了其发泡效果，研究结果表明，接枝率为11%、侧链PPG分子量为390的发泡剂能够在聚氨酯泡沫的聚醚多元醇组分（白料）中充分分散，形成类似胶束的结构。在不同配方条件下，该发泡剂的发泡效率稳定，所得泡沫密度低于其他接枝度的发泡剂所制备的泡沫。第二类改性剂为不同长度烷基（C4～C16）缩水甘油醚，其接枝到bPEI的方式和PPG-EPO是一样的。研究结果表明，碳链长度为8（C8-bPEI-CO2）接枝率为12%的发泡剂在聚氨酯白料中分散性好于其他发泡剂，其发泡效果（所得泡沫密度低）也是最好的。但总体来说，PPG接枝的发泡剂发泡效果优于烷基链改性的发泡剂。 两类发泡剂的发泡速度与聚合物链增长速度较为匹配，对聚合物的链增长影响不大。接枝疏水链后均降低了CO2释放温度（50～150 °C之间），有利于发泡，白料陈化一周以内可显著均化泡孔直径，增加泡沫强度。这种新型发泡剂不影响胺类和锡类催化剂的催化活性，具有良好的配伍性。以最佳发泡剂（1:9-PPG-PEI-CO2，接枝率11%）制备的聚氨酯泡沫密度约60 kg/m3 ,已能满足一些实际应用（如埋地管道、外墙保温的要求）。但其导热系数（约0.040 W/m？K）比传统发泡剂制备的泡沫偏大（0.020～0.027 W/m？K），限制了在绝热领域的应用。但和传统发泡剂相比，本研究所得发泡剂完全气候友好，除CO2以外不释放任何挥发性物质，因而对于汽车、飞机等封闭空间来说，这种新型发泡剂制备的泡沫具有很大的应用前景。