屋顶绿化用多功能复合材料的基础研究与应用

摘要

屋顶绿化对增加城市绿地面积、改善人类生存环境、美化城市环境、提高生活质量及改善生态效应有着极其重要的意义。本文对屋顶绿化的发展、作用、意义及存在的问题进行了分析，提出并研究了一种供屋顶绿化用复合基体材料及与之相适应的绿化植物。 (1)探讨两种不同合成工艺对脲醛树脂物理性能的影响。结果表明，传统的弱碱～弱酸～弱碱工艺合成的脲醛树脂稳定性较好，胶接强度好，但游离甲醛含量难以控制，且能耗高；而强酸低温的强酸～弱酸～弱碱工艺合成的脲醛树脂的游离甲醛含量低，能耗低，但同时羟甲基含量降低，树脂的粘合性能下降。红外与差热分析表明强酸～弱酸～弱碱工艺合成的脲醛树脂中含有一定量的Uron环，而弱碱～弱酸～弱碱工艺合成的脲醛树脂中含有更多的羟甲基。 (2)探讨了不同改性剂(聚乙烯醇、糠醛、硫脲)以及它们组成的复合改性剂对脲醛树脂性能的影响，并通过傅立叶红外光谱和差热分析对树脂的结构与性能进行了表征。研究结果表明，当聚乙烯醇加入量为尿素总量的1％，糠醛加入量为甲醛加入的摩尔总量的6％，硫脲加入量为尿素总量的1％时，与未加任何改性剂在相同条件下合成的树脂相比，游离甲醛从0.43％下降到0.056％；耐沸水时间从28min增加到121min；贮存24h后粘度增长从+24降低为+3，树脂的粘度也从22.3s增大到26.9s。红外光谱表明各种改性剂均参与了脲醛树脂的合成反应且形成共聚物，改变了树脂的微观结构而达到了改善树脂宏观性能的作用；同时TG-DSC表明糠醛在一定程度上提高了脲醛树脂的耐热性能。 (3)采用机械发泡法对脲醛树脂进行了发泡，结果表明，当采用十二烷基苯环酸钠作为发泡剂且浓度为8g/L；发泡体系温度为20～30℃；树脂粘度为20～30s；固化体系为20％磷酸、30％的磷酸二氢钾、10％草酸的混合物时，可以得到泡孔结构均匀，大小合适的泡沫脲醛高分子化肥粘接剂，具有一定了的粘度，能够很好的对棕榈叶鞘纤维进行粘接而制成复合材料种植基体。实验通过用浓度为2％碱液将棕榈叶鞘纤维处理后与泡沫脲醛树脂进行粘接，并对其显微结构进行了分析，结果表明处理后的纤维与泡沫脲醛树脂具有更好的粘接效果。 (4)通过选择的景天科植物佛甲草在复合材料基质上的种植，结果表明，脲醛树脂泡沫胶粘剂/棕榈叶鞘纤维复合材料是一种供佛甲草生长的良好基体材料。该绿化体系适合于在屋顶等进行绿化。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1引言

1.2屋顶绿化

1.2.1屋顶绿化的发展与现状

1.2.2屋顶绿化的作用与意义

1.2.3屋顶绿化存在的问题

1.3脲醛树脂概述

1.3.1合成机理的研究进展

1.3.2合成工艺条件的研究

1.3.3脲醛树脂的改性研究

1.3.4脲醛树脂的发展前景

1.4天然植物纤维

1.4.1天然植物纤维的性质与结构

1.4.2天然植物纤维的利用现状

1.5本课题研究目的、意义及主要内容

1.5.1本课题研究目的及意义

1.5.2本课题研究的主要内容

第2章脲醛树脂的合成研究

2.1实验部分

2.1.1实验原料

2.1.2主要仪器、设备

2.1.3合成工艺

2.1.4树脂的物理性能测试

2.1.5树脂的红外分析(FTIR)

2.1.6树脂的差热分析(DTA)

2.2结果与讨论

2.2.1树脂物理性能分析

2.2.2红外分析-FTIR

2.2.3差热分析-DTA

2.3本章小结

第3章脲醛树脂的改性研究

3.1实验部分

3.1.1实验原料

3.1.2合成工艺及配方

3.1.3树脂物理性能测试

3.1.4红外分析-FTIR

3.1.5热重-差示扫面量热分析

3.2结果与讨论

3.2.1改性剂对脲醛树脂性能的影响

3.2.2改性脲醛树脂的红外分析

3.2.3改性脲醛树脂的TG-DSC分析

3.3本章小结

第4章复合材料基体的制备及植物种植研究

4.1脲醛树脂的发泡研究

4.1.1实验部分

4.1.2分析与讨论

4.2复合材料基体的制备

4.2.1天然棕榈叶鞘纤维

4.2.2植物纤维表面处理

4.2.3复合材料基体的制备

4.2.4复合材料界面显微分析

4.3种植实验观察与分析

4.3.1屋顶绿化植物的选择

4.3.2植物种植观察

4.4本章小结

第5章结论与展望

5.1结论

5.2展望

参考文献

攻读硕士期间发表的论文

致 谢