膨胀蛭石复合阻燃保温材料的制备与性能研究

发布时间：2017-07-06 20:01

  本文关键词：膨胀蛭石复合阻燃保温材料的制备与性能研究

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【摘要】：随着社会经济不断发展,能源的使用量逐年增加,能源危机成为了全球各国重大的挑战,为了尽量减少能源的损失,保温节能材料的需求量也是年年增加。但是最近几年,频频发生有关保温材料的火灾事故,其中建筑外墙保温节能材料引发的火灾事故占有相当的比重,而且事故造成的损失也是最惨重。因此,建筑外墙保温材料阻燃改性的研发已经成为世界各国共同关注的焦点。目前建筑外墙保温材料通常使用聚氨酯板和聚苯乙烯泡沫板,添加阻燃剂是传统的阻燃改性方法,但是阻燃剂的加入对保温材料的阻燃性能还无法起到实质性的改变,其仍属于可燃易燃材料。膨胀蛭石来源广泛,价格低廉,是优良的阻燃和保温材料。本文以膨胀蛭石为主要原料,采用膨胀蛭石和水玻璃混合制备膨胀蛭石/水玻璃阻燃保温材料：采用膨胀蛭石和酚醛树脂发泡制备膨胀蛭石/酚醛阻燃保温材料。论文的主要研究内容和结论如下：(1)采用高温煅烧制备膨胀蛭石。研究表明,在800℃制备的膨胀蛭石性能最优。堆积密度为0.1732 kg/m3,气孔率为0.86%,导热系数为0.0631 W/(m.K)。(2)采用水玻璃作为无机粘合剂,与膨胀蛭石复合制备膨胀蛭石/水玻璃阻燃保温材料。研究表明,适宜的膨胀蛭石与水玻璃质量比为1：1,适宜的氟硅酸钠占水玻璃质量比为12%,适宜固化温度为160℃,适宜压缩率为12%。制品的表观密度为297.2 kg/m3,压缩强度为0.43 MPa,氧指数为100%,导热系数为0.0718 W/(m.K)。(3)以膨胀蛭石、酚醛树脂为原料,添加适量助剂,采用中温发泡方法制备膨胀蛭石/酚醛树脂复合阻燃保温材料,探讨了蛭石用量、发泡温度、固化剂用量、发泡剂用量、表面活性剂用量以及固化时间对材料性能的影响。研究表明,最优条件为蛭石用量60%、固化温度80℃、固化剂用量10%、发泡剂用量10%、表面活性剂5%以及固化时间2 h。所得复合阻燃保温材料具有良好的力学性能,保温性能及阻燃性能,其表观密度为190.08 kg/m3,压缩强度为0.32 MPa,导热系数为0.0549 W/(m-K)、极限氧指数为71.1%、平均热释放速率为15 kW/m2。
【关键词】：膨胀蛭石 水玻璃 酚醛树脂 阻燃 保温 建筑外墙保温材料
【学位授予单位】：天津工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU551;TU545
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-11
• 第一章 绪论11-25
• 1.1 引言11-14
• 1.2 国内外建筑保温材料的发展历程14-17
• 1.2.1 国外研究概况14-15
• 1.2.2 国内研究现状15-17
• 1.3 膨胀蛭石17-20
• 1.3.1 蛭石成分及产地17-18
• 1.3.2 蛭石结构及性质18-19
• 1.3.3 蛭石膨胀机理以及膨胀影响因素19
• 1.3.4 蛭石应用19-20
• 1.3.4.1 非膨胀蛭石的应用19
• 1.3.4.2 膨胀蛭石的应用19-20
• 1.4 水玻璃20-21
• 1.4.1 水玻璃的定义20
• 1.4.2 水玻璃主要参数20
• 1.4.3 水玻璃的性质20-21
• 1.4.3.1 粘结力20
• 1.4.3.2 耐酸性好20-21
• 1.4.3.3 耐热性好21
• 1.4.4 水玻璃的用途21
• 1.5 酚醛树脂及酚醛泡沫概括21-24
• 1.5.1 酚醛树脂简介及特性21-22
• 1.5.2 酚醛泡沫特性22
• 1.5.3 酚醛泡沫固化动力学22-23
• 1.5.4 酚醛泡沫发泡原理23
• 1.5.5 酚醛泡沫应用领域23-24
• 1.6 课题的提出及意义24
• 1.7 课题研究的内容24-25
• 第二章 膨胀蛭石的制备与性能研究25-35
• 2.1 引言25
• 2.2 实验部分25-27
• 2.2.1 主要原料与仪器设备25-26
• 2.2.2 膨胀蛭石的制备26
• 2.2.3 材料测试表征26-27
• 2.2.3.1 蛭石XRF测试26
• 2.2.3.2 蛭石热失重测试26
• 2.2.3.3 差式扫描量热(DSC)测试26
• 2.2.3.4 蛭石堆积密度测试26-27
• 2.2.3.5 蛭石气孔率测试27
• 2.2.3.6 蛭石SEM测试27
• 2.2.3.7 蛭石孔体积测试27
• 2.2.3.8 蛭石导热系数测试27
• 2.3 测试结果与讨论27-34
• 2.3.1 蛭石XRF测试结果27-28
• 2.3.2 不同温度下的膨胀蛭石图片28-29
• 2.3.3 蛭石热谱分析29-30
• 2.3.4 蛭石的堆积密度30-31
• 2.3.5 蛭石的气孔率31
• 2.3.6 蛭石的SEM31-32
• 2.3.7 蛭石的孔体积32-33
• 2.3.8 蛭石的导热系数33-34
• 2.4 本章小结34-35
• 第三章 膨胀蛭石/水玻璃复合阻燃保温材料的制备与性能研究35-41
• 3.1 引言35
• 3.2 实验部分35-37
• 3.2.1 主要原料和试剂35
• 3.2.2 实验仪器与设备35-36
• 3.2.3 膨胀蛭石/水玻璃复合阻燃保温材料的制备36
• 3.2.4 测试与分析36-37
• 3.2.4.1 制品堆积密度测试36
• 3.2.4.2 制品导热系数测试36
• 3.2.4.3 制品压缩性能的测试36
• 3.2.4.4 制品极限氧指数的测定36-37
• 3.3 测试结果与讨论37-40
• 3.3.1 水玻璃用量对制品性能的影响37
• 3.3.2 氟硅酸钠掺量对制品强度的影响37-38
• 3.3.3 温度对制品压缩强度的影响38-39
• 3.3.4 加料方式对制品的影响39
• 3.3.5 成型压缩率对制品性能的影响39-40
• 3.4 本章小结40-41
• 第四章 蛭石酚醛复合阻燃保温材料的制备及性能研究41-55
• 4.1 引言41
• 4.2 实验部分41-44
• 4.2.1 主要原料和试剂41-42
• 4.2.2 实验仪器与设备42
• 4.2.3 膨胀蛭石/酚醛复合阻燃保温材料的制备42
• 4.2.4 测试与分析42-44
• 4.2.4.1 表观密度测试42-43
• 4.2.4.2 SEM测试43
• 4.2.4.3 压缩性能测定43
• 4.2.4.4 导热系数测试43
• 4.2.4.5 极限氧指数测试43
• 4.2.4.6 锥形量热仪测试43-44
• 4.3 测试结果与讨论44-54
• 4.3.1 发泡条件对蛭石酚醛板性能的影响44-50
• 4.3.1.1 发泡温度44-45
• 4.3.1.2 固化剂用量45-46
• 4.3.1.3 发泡剂用量46-48
• 4.3.1.4 表面活性剂用量48-49
• 4.3.1.5 固化时间49-50
• 4.3.2 蛭石用量对蛭石酚醛板保温材料性能的影响50-54
• 4.3.2.1 不同蛭石含量的酚醛层的表观形貌50-52
• 4.3.2.2 蛭石酚醛板的阻燃性能52-54
• 4.4 本章小结54-55
• 第五章 总结55-57
• 参考文献57-63
• 攻读硕士期间发表的论文和申请专利情况63-65
• 致谢65

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本文编号：527574