论文部分内容阅读
本文基于我国建筑行业对材料保温性能要求越来越严格的角度出发,从改良聚苯乙烯、聚氨酯泡沫保温材料的易燃性和降低酚醛泡沫的高成本出发,研制了一种低成本且阻燃性能较好的新型保温材料—脲醛树脂泡沫体,并对其进行化学改性提升其性能,进一步研究了发泡工艺、固化剂、发泡剂和表面活性剂对两种发泡体性能的影响,主要研究内容分为:脲醛发泡体实验研究结果表明:本文通以脲醛树脂、磷酸为固化剂、碳酸镁为发泡剂和表面活性剂为原料,然后通过机械搅拌制备了阻燃性能较好的脲醛树脂发泡体。分别探讨了固化剂的添加量、发泡剂的添加量、树脂粘度、表面活性剂的种类及添加量对发泡体力学性能方面、泡体微观形貌、表观密度、材料的导热系数、发泡体燃烧性能等性能的影响。实验研究结果证明利用化学发泡法时,固化剂磷酸添加量宜控制在5.0wt%～7.0wt%,发泡剂碳酸镁添加量控制在3.0wt%左右,水的添加量为15wt%发泡效果最佳,研究发现司班80是发泡效果最佳的表面活性剂,且其最佳添加量应控制在0.9wt%。最后通过正交试验对发泡工艺进行优化,最终确定最佳配方是碳酸镁、磷酸、水的添加量分别是2.8wt%、6.0wt%、15wt%。改性脲醛发泡体研究结果表明:我们利用三聚氰胺与脲醛树脂反应制备得到新型的三聚氰胺型脲醛树脂,然后以三聚氰胺型脲醛树脂、磷酸为固化剂、碳酸镁为发泡剂和表面活性剂为原料,通过机械搅拌制备了阻燃性能较好的三聚氰胺型脲醛树脂发泡体。首先对三聚氰胺型脲醛树脂发泡体与脲醛树脂发泡体进行了对比研究,发现三聚氰胺型脲醛树脂发泡体的阻燃性能比脲醛树脂发泡体的阻燃性能要好,且三聚氰胺型脲醛树脂为耐水性材料,这样更有利制备成发泡体;然后本文进一步探讨了表面活性剂添加量、固化剂添加量和发泡剂添加量对三聚氰胺型脲醛发泡体性能的影响,结果表明三者的用量对三聚氰胺型脲醛发泡体的微观结构、力学性能和粉化率有显著影响;对三聚氰胺型脲醛发泡体的LOI、导热系数和甲醛释放量影响较小。实验结果表明当表面活性剂添加量、固化剂添加量和发泡剂添加量分别为12%,15%,2.5%时,三聚氰胺型脲醛发泡体的性能最佳;进而本文对三聚氰胺型脲醛发泡体的热学性能和热降解气体成分进行了分析,三聚氰胺型脲醛发泡体在900℃时的残炭率为11.87%,具有较好的耐热性,且其热降解生成的气体主要为CO、C02、NH3和H20等阻燃性气体。最后利用13C NMR和FT-IR对发泡体的固化机理进行了探讨研究,初步确定固化反应机理是羟甲基之间缩聚及三聚氰胺型脲醛树脂中的胺基和羟甲基的缩聚,这为三聚氰胺型脲醛泡沫体的应用提供了理论基础。