SiC纳米粒子强化“三明治”发泡复合材料制备及其性能研究

摘要

为了使生物质基发泡材料的性能可以和纯石油基产品媲美，改善力学、声学、热学性能，使其作为轻质吸声保温材料广泛应用于建筑、包装等领域。本文以沙生灌木为主要原料，结合人造板生产技术与聚合物发泡技术，研究了“三明治”发泡复合材料的制备、性能及其相关基础理论。
　　本研究主要内容包括：⑴沙柳木粉液化最优工艺条件:催化剂加量5％，液固比5∶1，反应温度160℃，反应时间60min，物料粒度＞40目。通过验证，沙柳在最优液化工艺条件下残渣率为0.764％，液化产物理化性质满足制备聚氨酯泡沫的要求，红外谱图说明液化反应后发生了取代反应，液化产物中含有更多的活性基团。⑵沙柳液化产物的最佳发泡工艺:液固比5∶1，异氰酸酯加量120％，水的加量1％，催化剂加量6％，CaCO3加量4％，此条件下制备的发泡材料的密度为0.054g/cm3，“三明治”发泡复合材料的抗弯强度4.575MPa，弹性模量144.7 GPa，内结合强度0.228MPa。⑶加入SiC纳米粒子质量分数为1.5％并超声20min时，“三明治”发泡复合材料的力学性能大幅提高，发泡材料的密度为0.072g/cm3;此条件下制备的发泡材料和“三明治”发泡复合材料的吸声系数较大，属于较强吸声材料，且加入SiC纳米粒子后，吸声系数明显增加;SiC纳米粒子对其保温性能影响不大，导热系数平均都在0.13(W/(m·K))以下，这可为将来提供一种绿色环保的吸声保温且力学性能好的轻质材料。⑷发泡材料的红外谱图上出现了N-H、-CH2、C-O-C等官能团，是聚氨酯骨架结构氨基甲酸酯特征吸收峰，加入SiC纳米粒子后只有在600-1100 cm-1波段内出现了其他特征吸收峰;通过SEM分析可知:加入SiC纳米粒子后，发泡材料的泡孔更小更均匀，且泡孔基本不变形，泡孔壁上有较均匀分散的SiC纳米粒子，增强其力学性能。

目录

声明

摘要

1 前言

1．1 内蒙古灌木资源的现状

1．1．1 内蒙古灌木资源现状

1．1．2 内蒙古沙柳资源利用现状

1．2 发泡材料的研究现状

1．2．1 发泡材料的合成机理

1．2．2 发泡材料研究现状

1．2．3 SiC纳米粒子在发泡材料中的应用现状

1．3 吸声保温材料的发展及应用

1．3．1 吸声材料的研究现状及应用

1．3．2 保温材料的研究现状及应用

1．4 研究目的和意义

1．4．1 研究目的和意义

1．4．2 研究内容

1．4．3 “三明治’’发泡复合材料技术路线

2 沙柳材液化过程的研究

2．1 试验方法

2．1．1 试验材料

2．1．2 试验设备

2．1．3 试验方法

2．2 试验结果与分析

2．2．1 液化工艺的确定

2．2．2 液化产物的性能分析

2．2．3 各因素对残渣率的影响分析

3 沙柳材液化产物发泡研究

3．1 试验部分

3．1．1 试验原料

3．1．2 主要实验仪器设备

3．1．3 试验方法

3．1．4 发泡材料密度测试

3．1．5 “三明治”发泡复合材料力学性能测试

3．2 试验结果分析

3．2．1 液固比的影响

3．2．2 异氰酸酯加量的影响

3．2．3 水加量的影响

3．2．4 催化剂加量的影响

3．2．5 CaCO3加量的影响

3．3 小结

4 SiC纳米粒子强化“三明治”发泡复合材料的性能研究

4．1 试验方法

4．1．1 试验材料

4．1．2 试验设备

4．1．3 试验方法

4．2 试验结果与分析

4．2．1 SiC纳米粒子分散性研究

4．2．2 SiC质量分数的影响

4．2．3 “三明治”发泡复合材料的吸声性能分析

4．2．4 “三明治’’发泡复合材料的导热性能分析

4．3 小结

5 SiC纳米粒子强化机理的研究

5．1 试验方法

5．1．1 试验材料

5．1．2 试验设备

5．1．3 沙柳发泡材料的FTIR分析

5．1．4 沙柳发泡材料的SEM分析

5．2 试验结果与分析

5．2．1 沙柳发泡材料的FTIR分析

5．2．2 沙柳发泡材料的SEM分析

5．3 小结

6 总结论

6．1 液化最佳工艺参数

6．2 发泡最佳工艺参数

6．3 SiC纳米粒子强化发泡材料性能的研究

6．4 SiC纳米粒子强化机理研究

致谢

参考文献

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