微波辐射制备脲醛树脂泡沫保温材料及其性能

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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0.021 W/(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%。
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