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脲醛与酚醛共混发泡体的制备与强韧化研究

郭晓娜  
【摘要】:全球能源消耗急增,随着经济的发展,我国的能源消耗也是与日俱增,节能减排成为全球共同关注的话题。在我国,建筑在完工投入使用过程中消耗的能量占国家总耗能的三分之一,然而建筑外墙能量流失的比例高达40%~45%,所以建筑物外墙保温是节约能量行之有效的方法,建筑保温材料也就备受关注。目前有机保温材料以其质轻、导热率低等优点占据很大的市场份额,应用较为普遍的是聚氨酯泡沫保温材料和苯板,但是他们致命的弱点就是极易燃烧,容易引发重大火灾,所以在保持有机保温材料一系列优点的基础上研制开发一种难燃的保温材料非常重要。 由于脲醛树脂和酚醛树脂具有阻燃性,而且脲醛树脂成本低廉,所以本试验以脲醛和酚醛的共混液为发泡基体,讨论了发泡方法、树脂固化剂(磷酸、对甲苯磺酸和无水乙醇的混合液)、发泡剂(碳酸钙和异戊烷)、表面活性剂(司班80和吐温20)对发泡体性能的影响,结果采用化学与物理共用的发泡法,通过正交试验优化配方,得到最佳配比为脲醛树脂200份、酚醛树脂15份、碳酸钙2.5份、表面活性剂4.5份、固化剂14份、异戊烷4份。但是制备出的脲醛与酚醛共混发泡体的机械性能较差,所以需在对其强韧化改性研究,期望有更好的性能,满足实际应用的要求。 本试验用纳米氧化锌(ZnO)、聚乙烯醇(PVA)纤维、聚乙二醇(PEG)和再生胶粉作为脲醛与酚醛共混发泡体的韧剂,研究其增韧效果,结果表明纳米ZnO效果最佳,改性后的发泡体泡孔均匀,力学性能提高了,氧指数可高达38.67%,粉化率仅为0.27%。选常用的玻璃纤维(GF)对脲醛与酚醛共混发泡体增强改性,研究了其添加量对发泡体性能的影响。加入GF后对发泡体的表观密度、粉化率、导热系数和热稳定性影响较小,力学性能有很大提高,氧指数提高为40.84%。 本文研究制备的脲醛与酚醛共混发泡体,表观密度是在0.24~0.32g/cm3之间,导热系数在0.036W/(m K)以下,粉化率在0.42%以下,使用温度246℃以下,氧指数可以高达40%,属于不燃发泡体材料。经过增强增韧改性后,弯曲强度和压缩强度分别提高到0.27MPa和2.62MPa。本试验经过改性后制备的发泡体材料的性能有很大的提高,达到应用要求。


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