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氢氧化镁-琼脂复合气凝胶的制备及阻燃性能

陈思洁  
【摘要】:气凝胶是一种具有三维网状结构的高分子聚合物,具有低密度、低导热系数、质地轻等优点,是优良的保温隔热材料。并且,气凝胶材料来源广,成本低,清洁无污染,可以作为添加材料运用在建筑外墙中,在建筑材料的节能减排方面有很好的发展前景。但是,由于气凝胶材料高度易燃,遇水易溶解变形,且抗压承重能力较差,因此,在投入实际运用之前,需要对其进行改性。本文以琼脂为胶粘剂,氢氧化镁和凹凸棒为添加剂,经真空冷冻干燥制备出琼脂基复合气凝胶。通过扫描电镜(SEM)、X荧光光谱仪(XRF)、X射线衍射(XRD)、粒径分析、热重分析(TGA)等测试手段对样品进行表征,并结合导热系数、极限氧指数(LOI)、垂直燃烧(VFT)等分析手段对其保温隔热、阻燃等性能进行了研究。以琼脂(AG)为胶粘剂,分析纯氢氧化镁(ARMH)为添加剂,制得分析纯氢氧化镁-琼脂(ARMH-AG)复合气凝胶。结果表明:ARMH在AG中分散良好,其横截面呈三维网状结构。TGA测试中,热失重由82.79%(AG气凝胶)减少到61.96%(ARMH-AG复合气凝胶),复合气凝胶热稳定性更好。燃烧测试中,AG气凝胶达不到阻燃要求,复合气凝胶LOI值能达到38%,VFT测试能达到V-0。抗压测试中,压缩模量由0.1616MPa(AG气凝胶)增加到0.7853MPa(复合气凝胶)。耐水测试中,吸雾率由19.13%(AG气凝胶)降低到11.92%(复合气凝胶),溶胀率由744%(AG气凝胶)降低到155%(复合气凝胶),溶解率由6.43%(AG气凝胶)降低到5.18%(复合气凝胶)。以AG为胶粘剂,氧化镁经蒸汽动能磨加工后生成的氢氧化镁为添加剂,制得蒸制氢氧化镁-琼脂(MH-AG)复合气凝胶。结果表明:MH在AG中分散良好,微观横截面呈三维网状结构。TGA测试中,热失重由82.79%(AG气凝胶)减少到61.73%(MH-AG复合气凝胶)。燃烧测试中,AG气凝胶达不到阻燃要求,复合气凝胶LOI值能达到35%,VFT测试能达到V-0。抗压测试中,压缩模量由0.1616MPa(AG气凝胶)增加到0.8205MPa(复合气凝胶)。耐水测试中,吸雾率由19.13%(AG气凝胶)降低到10.15%(复合气凝胶),溶胀率由930%(AG气凝胶)降低到185%(复合气凝胶),溶解率由6.63%(AG气凝胶)降低到4.05%(复合气凝胶)。以AG为胶粘剂,氧化镁和凹凸棒石经蒸汽动能磨加工后生成的氢氧化镁和凹凸棒为添加剂,制得氢氧化镁/凹凸棒-琼脂(MH/APT-AG)复合气凝胶。TGA测试中,热失重由76.8%(M0T0气凝胶)减少到38.9%(MH/APT-AG复合气凝胶)。燃烧测试中,M0T0气凝胶达不到阻燃要求,复合气凝胶LOI值能达到37.5%,VFT测试能达到V-0。抗压测试中,压缩模量由0.3296MPa(M0T0气凝胶)增加到0.6498MPa(复合气凝胶)。耐水测试中,吸雾率由19.13%(M0T0气凝胶)降低到10.52%(复合气凝胶),溶胀率由744%(M0T0气凝胶)降低到155%(复合气凝胶),溶解率由6.43%(M0T0气凝胶)降低到5.66%(复合气凝胶)。


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