甲醛交聯(lián)聚乙烯醇-堿木質(zhì)素發(fā)泡材料(PAFM)的制備及性能研究.pdf

1、本研究是國家林業(yè)局林業(yè)公益性行業(yè)科研專項“木質(zhì)素/PVA復(fù)合樹脂材料制備技術(shù)與示范”(20120480306)和國家自然科學(xué)基金(30901135)的部分研究內(nèi)容。工業(yè)堿木質(zhì)素來源廣泛，由于其分子量分布多分散性及反應(yīng)活性低等缺點，一直未得到充分利用。近幾年，人們認(rèn)識到堿木質(zhì)素具有無毒、耐候、抗紫外線輻射、熱和光穩(wěn)定性及可生物降解等優(yōu)點，利用堿木質(zhì)素對聚乙烯醇縮甲醛發(fā)泡材料進(jìn)行改性，可改善其性能并降低成本，為堿木質(zhì)素有效利用提供有益探索。

2、
　　本文制備了甲醛交聯(lián)聚乙烯醇-堿木質(zhì)素發(fā)泡材料(PAFM)、耐熱型聚乙烯醇-堿木質(zhì)素發(fā)泡材料(TPAFM)和耐熱/阻燃型聚乙烯醇-堿木質(zhì)素發(fā)泡材料(TFPAFM)，研究結(jié)果如下:
　　采用碳酸氫鈉/碳酸鈉(NaHCO3/Na2CO3)發(fā)泡劑，甲醛交聯(lián)聚乙烯醇(PVA2488)和堿木質(zhì)素，制備了PAFM，以PAFM的力學(xué)性能作為優(yōu)化指標(biāo)，確定了最優(yōu)方案:PVA2488 lg，堿木質(zhì)素含量0.33g，固化溫度120℃、甲醛(

3、40％)0.8mL、硫酸(4mol/L)1.2mL。比較了NaHCO3/Na2CO3發(fā)泡劑、偶氮二甲酰胺(AC)發(fā)泡劑和淀粉復(fù)合發(fā)泡劑(淀粉-NaHCO3/Na2CO3)3種發(fā)泡劑對PAFM的力學(xué)性能、表觀密度和吸水倍率的影響，結(jié)果表明:對于NaHCO3-Na2CO3發(fā)泡劑、AC發(fā)泡劑和淀粉-NaHCO3-Na2CO3發(fā)泡劑，最優(yōu)用量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同）分別為3.0％、3.0％和4.0％。采用傅立葉紅外變換光譜儀(FT-IR)、掃描電鏡(

4、SEM)、差示掃描量熱儀(DSC)和熱重(TG)對3種發(fā)泡劑最優(yōu)條件下制備的PAFM進(jìn)行了表征，結(jié)果表明:NaHCO3-Na2CO3發(fā)泡劑用量為3.0％時，PAFM具有較高的力學(xué)性能、孔隙結(jié)構(gòu)、相容性和熱穩(wěn)定性。
　　論文還考察了PVA聚合度(PVA1788和PVA2488)對PAFM力學(xué)性能、表觀密度和吸水倍率的影響，采用FT-IR、SEM、DSC和TG對PAFM進(jìn)行表征。結(jié)果表明，PVA2488-PAFM具有較強(qiáng)的力學(xué)性能和表

5、觀密度、較低的吸水性能，孔隙發(fā)達(dá)，成型性和相容性好，更易于熱降解，降解率高。
　　為拓展PAFM的應(yīng)用領(lǐng)域，以溶膠-凝膠的方式引入正硅酸乙酯(TEOS)的水解產(chǎn)物，制備了TPAFM，探討了二氧化硅(SiO2)含量對性能的影響，采用FT-IR、SEM、DSC和TG對TPAFM進(jìn)行了表征。結(jié)果表明:SiO2的加入降低了PAFM的拉伸強(qiáng)度和吸水倍率，但斷裂伸長率得到提升;同時，改善了PAFM的孔隙結(jié)構(gòu)，提升了熱穩(wěn)定性，初始降解溫度增加近

6、100℃，相容性良好。當(dāng)SiO2的含量為10％時，TPAFM綜合性能較好。
　　阻燃性能是發(fā)泡材料在實際應(yīng)用中重要的衡量標(biāo)準(zhǔn)，以共混的方式將FRW-阻燃劑（主要由磷酸脒基脲和硼酸組成）引入到TPAFM中，制備了TFPAFM。討論了FRW-阻燃劑用量對TFPAFM性能的影響，采用FT-IR、SEM、DSC和TG進(jìn)行表征。結(jié)果表明:FRW-阻燃劑的加入增強(qiáng)了材料的拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長率和表觀密度，降低了吸水性能和線性燃燒速率，垂直燃燒性