功能酚醛泡沫塑料的制備及增韌改性研究.pdf

1、常用保溫材料（如聚苯乙烯泡沫塑料和聚氨酯泡沫塑料等）的防火性能不達(dá)標(biāo)，是構(gòu)成高層建筑火災(zāi)事故發(fā)生的主要因素之一。酚醛泡沫塑料作為一種新型保溫材料因其兼具優(yōu)良的阻燃性和保溫性能引起了人們的關(guān)注。但是酚醛泡沫塑料性脆、韌性差、易掉渣，嚴(yán)重限制了它的應(yīng)用，因而對(duì)其增韌改性成為業(yè)內(nèi)研究的熱點(diǎn)。為此，本文研究了酚醛泡沫塑料制備過(guò)程中各添加組分對(duì)力學(xué)性能的影響，利用正交試驗(yàn)得到了優(yōu)化配方，同時(shí)應(yīng)用本團(tuán)隊(duì)已有的功能麻纖維研究成果，采用共混法將其摻雜于

2、酚醛泡沫塑料中，旨在提高其力學(xué)性能和熱性能，最終制備了高性能的酚醛泡沫塑料。
　　各添加組分的類別及用量對(duì)酚醛泡沫塑料的制備及性能的影響很大。本研究選用正戊烷為發(fā)泡劑，將硫酸和對(duì)甲苯磺酸復(fù)配作為固化劑，吐溫-80為表面活性劑，在一定溫度下通過(guò)發(fā)泡工藝制備酚醛泡沫塑料，探討了各工藝條件對(duì)表觀密度和壓縮性能的影響，并利用正交實(shí)驗(yàn)，分別以壓縮強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度為測(cè)試指標(biāo)，通過(guò)極值分析對(duì)工藝條件進(jìn)行了優(yōu)化。
　　采用纖維對(duì)聚合物進(jìn)行增韌

3、是行之有效的方法，天然纖維黃麻具有比強(qiáng)度高、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，因此本研究選用黃麻作為增韌材料。由于黃麻表面存在大量親水基團(tuán)，與酚醛泡沫塑料的界面結(jié)合較差，使得增韌效果不佳，因此需要對(duì)其進(jìn)行預(yù)處理。本研究首先采用氫氧化鈉和油酸對(duì)黃麻進(jìn)行預(yù)處理，然后與酚醛樹(shù)脂共混，以優(yōu)化的發(fā)泡工藝條件制備了黃麻/酚醛泡沫復(fù)合材料。
　　通過(guò)萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)，掃描電鏡(SEM)、倒置生物顯微鏡，熱重(TG)，紅外分析(FTIR)和接觸角測(cè)試儀分別表征了酚醛泡沫

4、塑料的力學(xué)性能、形貌特征、熱性能、處理前后黃麻表面結(jié)構(gòu)和接觸角的變化。結(jié)果表明:
　　(1)采用復(fù)配固化劑可以制得力學(xué)性能優(yōu)異的酚醛泡沫塑料，其優(yōu)化配方為:硫酸與對(duì)甲苯磺酸的質(zhì)量比為1∶2-2∶1，質(zhì)量濃度為40-60％;利用正交試驗(yàn)對(duì)制備工藝進(jìn)行優(yōu)化為:正戊烷、固化劑、吐溫-80用量分別為7wt.％、18wt.％、4wt.％，反應(yīng)溫度為70℃;利用優(yōu)化工藝條件制得的酚醛泡沫塑料泡孔細(xì)小且分布均勻，其壓縮強(qiáng)度可達(dá)184.4kPa，

5、彎曲強(qiáng)度為373.67kPa;
　　(2)采用堿和油酸對(duì)黃麻進(jìn)行預(yù)處理，去除了其中的木質(zhì)素和半纖維素，并在黃麻表面引入了疏水基團(tuán)-CH2-，從而降低了黃麻的親水性;
　　(3)添加處理的黃麻后，酚醛泡沫塑料的泡孔結(jié)構(gòu)細(xì)小且分布均勻，明顯好于未處理的黃麻，當(dāng)其含量為1.5wt.％時(shí)，對(duì)復(fù)合材料力學(xué)性能的影響顯著，壓縮強(qiáng)度可達(dá)281.6kPa，高于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的100kPa，彎曲強(qiáng)度可達(dá)453.46kPa，達(dá)到了標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的434.0