微波辐射制备脲醛树脂泡沫保温材料及其性能

摘要

建筑保温材料采用隔热性能好的保温墙体是实现建筑节能的重要途径。由于泡沫材料导热系数低、质轻、保温效果好、施工方便等性能，因而在建筑保温材料中具有广泛的应用。目前，建筑保温系统中常用的聚氨酯泡沫和聚苯乙烯泡沫极易燃烧，且在燃烧过程中产生熔滴，并释放大量的热和毒烟，严重威胁了人类的安全。近年来，阻燃热固性树脂泡沫材料成为了保温材料的研究热点。酚醛树脂泡沫材料阻燃性能较好，但是生产成本较高，限制了其应用范围。同样是热固性树脂泡沫的脲醛树脂泡沫以其突出的价格优势更具有发展潜力和应用前景。
　　论文采用简单高效的微波辐射加热法制备脲醛树脂泡沫保温材料。探讨了微波辐射法制备脲醛树脂泡沫的最佳工艺和发泡机理，通过实验得出微波辐射功率为100％，辐射时间在1min15s～1min20s之间时泡沫的综合性能最佳。表观密度在0.072～0.076g/cm3之间，压缩强度在180～240KPa之间，粉化率15％左右，热失重主要发生在270℃左右，最终的残余量为18.6％。氧指数均大于34％。导热系数在0.021W/(m·K)左右，保温性能较好。研究探讨了发泡剂和表面活性剂对泡沫材料性能的影响，研究发现随发泡剂正己烷用量的增加，脲醛树脂泡沫材料的发泡倍率增加，表观密度减小，力学强度降低，粉化率增大。在表面活性剂Tween-80的基础上添加阿拉伯树胶对泡沫材料的改性，泡沫的粉化率和热稳定性得到改善。
　　在此基础上，针对脲醛树脂泡沫的粉化率高、强度低的特点。选用PVA、PEG、蒙脱土对其进行增韧、增强改性。研究发现，添加1.5％的PVA改性效果最佳。强度提高了1.2倍左右，粉化率降低了约18％，同时改善了脲醛树脂泡沫的泡孔结构，提高了泡沫的闭孔率，但降低了泡沫材料的阻燃性。PEG400的改性效果较PEG2000好。其添加量在1.5％时，脲醛树脂泡沫的压缩强度提高了1.02倍，粉化率降低了29％，且PEG的引入提高了泡沫材料的燃烧性能，氧指数均在33.6％～34.7％之间。采用蒙脱土插层改性，使脲醛树脂泡沫的阻燃性能、热稳定性及力学强度均有提高。DK-1N型蒙脱土改性效果最好，最佳添加量为0.7％。

目录

摘要

1 绪论

1．1 墙体保温材料的现状

1．2 墙体保温材料的概述

1．3 脲醛树脂的概述

1．3．1 脲醛树脂的发展现状

1．3．2 脲醛树脂的合成方法

1．4 脲醛树脂泡沫材料的概述

1．4．1 发泡技术

1．4．2 发泡剂及表面活性剂

1．4．3 固化剂

1．5 泡沫塑料的增强与增韧改性

1．6 本文研究的内容和意义

2 实验原料与实验方法

2．1 实验原料

2．2 实验仪器及设备

2．3．1 脲醛树脂的合成

2．3．2 脲醛树脂泡沫材料的制备

2．4 性能研究方法

2．4．1 发泡倍率的测试

2．4．2 表观密度测试

2．4．3 压缩强度测试

2．4．4 微观形貌的表征

2．4．5 粉化率测试

2．4．6 导热系数测试

2．4．7 极限氧指数测试

2．4．8 热失重测试

2．4．9 热重-红外(TG-FTIR)联用测试

3 微波辐射加热制备脲醛树脂泡沫的工艺

3．1 引言

3．2 原料和方法

3．2．1 实验原料

3．2．2 实验仪器及设备

3．2．3 制备方法及原料添加量

3．3 性能测试与表征方法

3．4 结果与讨论

3．4．1 辐射功率和辐射时间的确定

3．4．2 不同辐射功率下辐射时间的确定

3．4．3 辐射功率的大小对脲醛树脂泡沫材料的性能影

3．4．4 发泡剂的添加量对脲醛树脂泡沫材料的性能影响

3．4．5 表面活性剂对脲醛树脂泡沫材料的性能影响

3．5 本章小结

4 脲醛树脂泡沫的增韧改性及性能

4．1 引言

4．2．1 实验原料

4．2．2 实验仪器及设备

4．2．3 脲醛树脂的制备方法

4．2．4 脲醛树脂泡沫的制备方法

4．3 性能表征与测试方法

4．4 结果与讨论

4．4．1 泡沫乳状液的形态结构

4．4．2 PVA改性脲醛树脂泡沫材料的性能

4．4．3 PEG改性脲醛树脂泡沫材料的性能

4．5 本章小结

5 蒙脱土改性脲醛树脂泡沫材料及性能

5．1 引言

5．2．1 实验原料

5．2．2 实验仪器及设备

5．2．3 脲醛树脂的制备方法

5．2．4 脲醛树脂泡沫的制备方法

5．3 性能表征方法

5．4 结果与讨论

5．4．1 蒙脱土对脲醛树脂泡沫材料性能的影响

5．5 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢

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