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《江南大学》 2017年
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三聚氰胺泡沫的制备及其吸声性能的研究

魏晴晴  
【摘要】:三聚氰胺泡沫具有轻质阻燃、吸声、隔热等优异性能,且原材料成本低廉,在建筑、交通、航空等领域具有广阔的应用前景。而且泡沫塑料可以作为基材与轻质柔性的纺织材料复合,改善泡沫的性能,同时可以扩大两者的应用范围。但目前关于硬质三聚氰胺泡沫的研究主要集中于泡沫成型及其力学改性方面,对其吸声性能研究较少,而结构是影响吸声性能的重要因素,掌握不同结构泡沫的吸声特性,对提高三聚氰胺泡沫在不同环境下的吸音降噪效率具有重要意义。同时硬质三聚氰胺泡沫脆性大,强度低,限制了其在工业中的应用,研究泡沫的抗压性能对拓展其产品应用范围具有重要意义。因此本文通过调控三聚氰胺泡沫制备工艺制备泡沫,分析工艺参数对其结构的影响,进而研究其结构对泡沫吸声性能、压缩性能的影响。并且采用共成型制备工艺,制备短切玻纤复合三聚氰胺泡沫材料,初步探讨了纤维含量对泡沫结构与性能的影响。首先为了探究泡沫的制备工艺对发泡过程、泡沫结构的影响机制和规律,研究工艺参数对树脂及发泡混合物属性的影响。然后采用扫描电镜观察泡沫微观结构,研究制备工艺对三聚氰胺泡沫结构的影响,结果表明,树脂含水量越低,泡沫孔径越小,表观密度越大;不同催化剂作用下泡沫结构差异较大,甲酸制得闭孔结构泡沫;使用阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠3%时,泡沫结构细密均匀且闭孔率较高。在泡沫中添加短切玻纤,随着纤维含量的增加,泡沫孔径有减小的趋势。最后通过比较不同工艺条件所得泡沫的吸声系数和压缩强度,并结合泡孔结构,分析泡沫的吸声及压缩性能。研究其吸声性能结果显示,在开孔三聚氰胺泡沫中,随着其密度增加、孔径减小,泡沫对中高频声波的吸声系数先增加后降低。相同密度下,三维网状结构泡沫随着孔径减小,泡沫的吸声性能提高。与其相比,闭孔三聚氰胺泡沫在低频处的吸声性能较好,中高频处较差。且随着泡沫闭孔率降低,在整体频率范围内泡沫的吸声性能均提高。在泡沫中添加短切玻纤,纤维可以有效的改善泡沫在中低频处的吸声性能。研究其压缩性能的结果显示,相同密度下,三维网状开孔泡沫的孔径越小,泡沫压缩强度增大。且由于泡壁的支持,三聚氰胺闭孔型泡沫的压缩性能优于开孔型的。且闭孔三聚氰胺泡沫的孔径越小,其压缩性能越好,但泡壁的破裂使压缩性能降低。泡沫中添加短切玻纤发现,纤维可以有效的提高三聚氰胺泡沫的压缩强度和弹性模量。通过研究发现,泡沫的制备工艺对泡沫的结构和性能产生重要影响,不同结构的吸声性能和压缩性能差异较大。
【关键词】:三聚氰胺泡沫 微观结构 短切玻纤 吸声性能 压缩性能
【学位授予单位】:江南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TQ328.0
【目录】:
  • 摘要3-4
  • Abstract4-9
  • 第一章 绪论9-16
  • 1.1 三聚氰胺泡沫9-12
  • 1.1.1 三聚氰胺泡沫性能特点9
  • 1.1.2 三聚氰胺树脂的合成9-10
  • 1.1.3 三聚氰胺泡沫的制备工艺因素10-11
  • 1.1.4 三聚氰胺泡沫的制备工艺研究现状11-12
  • 1.1.5 三聚氰胺泡沫的应用12
  • 1.2 三聚氰胺泡沫的吸声性能12-14
  • 1.2.1 泡沫材料的吸声原理12-13
  • 1.2.2 影响泡沫材料吸声性能的结构因素13
  • 1.2.3 三聚氰胺泡沫吸声性能研究13-14
  • 1.3 本课题的研究目的、意义及研究内容14-16
  • 1.3.1 研究目的及意义14
  • 1.3.2 研究创新点14-15
  • 1.3.3 研究内容15-16
  • 第二章 三聚氰胺树脂的制备及性能研究16-24
  • 2.1 实验药品与仪器16-17
  • 2.1.1 实验药品16
  • 2.1.2 实验仪器16-17
  • 2.2 三聚氰胺树脂的制备与表征17-18
  • 2.2.1 树脂的合成17
  • 2.2.2 树脂的测试与表征17-18
  • 2.3 树脂含水量对三聚氰胺树脂的影响18-20
  • 2.3.1 树脂的固含量及粘度18
  • 2.3.2 树脂的凝胶时间18-19
  • 2.3.3 树脂的粘度温度曲线19-20
  • 2.4 催化剂对三聚氰胺树脂固化的影响20-21
  • 2.4.1 三聚氰胺树脂的固化曲线20
  • 2.4.2 不同催化剂作用下树脂交联固化后的红外光谱20-21
  • 2.5 表面活性剂对三聚氰胺树脂表面张力的影响21-22
  • 2.5.1 吐温80用量对树脂表面张力的影响21
  • 2.5.2 十二烷基苯磺酸钠用量对树脂表面张力的影响21-22
  • 2.6 短切玻纤对三聚氰胺树脂的影响22
  • 2.7 本章小结22-24
  • 第三章 三聚氰胺泡沫的制备及其工艺条件对结构的影响24-36
  • 3.1 实验药品与仪器24
  • 3.1.1 实验药品24
  • 3.1.2 实验仪器24
  • 3.2 三聚氰胺泡沫的制备与表征24-25
  • 3.2.1 泡沫的制备24-25
  • 3.2.2 泡沫的测试与表征25
  • 3.3 三聚氰胺树脂含水量对三聚氰胺泡沫结构的影响25-27
  • 3.3.1 泡沫制备的工艺条件25
  • 3.3.2 泡沫表观密度25-26
  • 3.3.3 泡沫的微观形貌26-27
  • 3.4 催化剂对三聚氰胺泡沫结构的影响27-29
  • 3.4.1 泡沫制备的工艺条件27
  • 3.4.2 不同催化剂制备泡沫的微观形态27-28
  • 3.4.3 复配催化剂泡沫的微观形态28-29
  • 3.5 表面活性剂对三聚氰胺泡沫结构的影响29-33
  • 3.5.1 泡沫制备的工艺条件29-30
  • 3.5.2 吐温80用量不同的泡沫的微观形态30-31
  • 3.5.3 十二烷基苯磺酸钠用量不同的泡沫的微观形态31-33
  • 3.5.4 两种不同类型表面活性剂的泡沫的微观形态33
  • 3.6 短切玻纤对泡沫微观结构的影响33-34
  • 3.6.1 泡沫制备的工艺条件33-34
  • 3.6.2 玻纤用量不同的泡沫的微观形态34
  • 3.7 本章结论34-36
  • 第四章 三聚氰胺泡沫的吸声性能和压缩性能分析36-47
  • 4.1 性能测试仪器和方法36
  • 4.2 泡沫制备中工艺条件参数对三聚氰胺泡沫吸声性能的影响36-41
  • 4.2.1 树脂含水量不同制备出的不同结构泡沫的吸声性能分析36-37
  • 4.2.2 催化剂不同制备出的不同结构泡沫的吸声性能分析37-39
  • 4.2.3 表面活性剂不同制备出的不同结构泡沫的吸声性能分析39-40
  • 4.2.4 玻纤含量不同制备的三聚氰胺泡沫的吸声性能分析40-41
  • 4.3 泡沫制备中工艺条件参数对三聚氰胺泡沫压缩性能的影响41-46
  • 4.3.1 催化剂不同制备的不同结构泡沫的压缩性能分析41-43
  • 4.3.2 表面活性剂不同制备的不同结构泡沫的压缩性能分析43-45
  • 4.3.3 玻纤含量不同制备的三聚氰胺泡沫的压缩性能分析45-46
  • 4.4 本章小结46-47
  • 第五章 结论与展望47-49
  • 5.1 主要结论47
  • 5.2 展望47-49
  • 致谢49-50
  • 参考文献50-54
  • 附录:作者在攻读硕士学位期间发表的论文54

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