阻燃聚苯乙烯/硅气凝胶核壳珠粒的合成与复合保温板制备研究

摘要

聚苯乙烯泡沫保温具有吸水率低、容重小、保温性能好、力学强度和韧性好、介电性能优良、耐腐蚀和成型加工简易生产率高等优点,在外墙保温体系中得到了广泛的应用。但是相对有机泡沫酚醛和聚氨酯保温材料其导热系数相对偏高及易燃的缺点,已成为限制聚苯乙烯泡沫保温材料应用与发展的瓶颈问题。为提高聚苯乙烯泡沫板的绝热性能并解决其阻燃性能,本论文试验研究了两种阻燃改性聚苯乙烯泡沫保温材料。一种是用悬浮聚合法合成阻燃超级绝热SiO2气凝胶与聚苯乙烯复合核壳结构的可发性珠粒。另一种是用有机无机复配膨胀阻燃剂包覆阻燃型聚苯乙烯预发颗粒复合发泡成型泡沫保温材料。
　　本论文试验首先研究了阻燃可发性聚苯乙烯复合核壳珠粒悬浮聚合工艺及后续浸渍工艺。分析了油水比、分散剂、引发剂、转速对聚合工艺的影响;发泡剂对浸渍工艺的影响;SiO2气凝胶添加量、HBCD/Sb2O3添加量对颗粒综合性能的影响。结果表明:当苯乙烯为100份,去离子水为350~450份,PVA(5％)溶液为5份,磷酸三钙为2~2.5份, BPO为1.5~2份且分两次加入,转速为350~400r/min时复合微粒平均粒径较小且分布均匀;当发泡剂添加量为12~16%复合微粒符合发泡要求;当SiO2气凝胶添加量添加量为1.6~2.0%的时候导热系数可以达到0.0248 w/(m?k);当HBCD添加量为2.4~3.6%, Sb2O3添加量为0.8~1.2%时珠粒自熄时间不大于1秒。
　　本论文还试验研究了利用有机无机复配阻燃剂包覆聚苯乙烯预发颗粒,分“两步法”制备阻燃型复合泡沫保温材料的预发泡工艺、复合工艺及其成型工艺。分析了预发泡压力和时间对珠粒性能的影响;复配阻燃剂对复合泡沫板综合性能的影响。结果表明:当蒸汽压0.4MPa,预发泡时间为45s时,珠粒密度为0.02~0.025 g/cm3,发泡倍率为25倍左右;当有机阻燃剂A添加量为17.5%,无机阻燃剂B添加量为8%,无机阻燃剂C添加量为2%,无机阻燃剂 D添加量为2%时,制备出的复合泡沫保温板性能如下:极限氧指数(LOI)33.1,容重40.88kg/m3,抗拉强度0.2237MPa,吸水率3.19%,导热系数λ为0.0310 w/(m?k)。

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第一章 绪论

1.1研究背景与意义

1.2建筑外墙节能及保温技术

1.3聚苯乙烯介绍

1.4高聚物燃烧及阻燃机理

1.5阻燃聚苯乙烯方面的研究现状及趋势

1.6课题研究的目的、意义和内容

第二章 实验方案

2.1试验材料及仪器设备

2.2药品提纯和溶液配制

2.3试验原理及工艺流程

2.4试验结果检测

第三章 SiO2气凝胶与聚苯乙烯复合核壳结构制备研究

3.1悬浮聚合法制备参数对复合颗粒平均粒径的影响研究

3.2硅气凝胶加入量对绝热性能的影响研究

3.3发泡剂添加量对复合颗粒发泡剂含量影响

3.4 HBCD/Sb2O3加入量对阻燃性能的影响研究

3.5复合颗粒的微观结构控制

3.6本章小结

第四章 包覆法制备复合泡沫保温材料成型工艺研究

4.1预发泡珠粒制备研究

4.2复合泡沫保温材料制备工艺研究

4.3本章小结

结论与展望

参考文献

攻读硕士学位期间取得的研究成果

致谢