不同胶黏剂制备的竹木电热复合材料老化性能研究

发布时间：2018-11-10 10:37

【摘要】：竹木电热复合材料是以竹质材料为面材,木质材料为基材,碳纤维纸为发热层,通过胶黏剂热压制备的一种新型功能性材料。碳纤维纸作为发热材料时,电热转换效率可高达97%,辐射出的远红外线对人体有一定保健作用,可制备地热地板、发热墙板等产品,具有清洁节能、成本低且易安装、升温快速、采暖舒适性能好等特点。实际应用过程中,竹木电热复合材料在电热环境下易发生变色、翘曲变形、强度降低等现象,这对竹木电热复合地板的稳定性和安全性提出了更高的要求。因此,研究长期通电过程中竹木电热复合材料的电热性能和物理力学性能,掌握其老化规律,继而针对性地对竹木电热复合地板进行改进,对科研和实际生产具有重要的理论指导意义。本文以柳桉胶合板为基材,竹单板为面材,碳纤维发热纸为导电单元,采用水性高分子异氰酸酯胶黏剂(API)、环氧树脂胶黏剂(EP)、三聚氰胺改性脲醛树脂胶黏剂(MUF)、酚醛树脂胶黏剂(PF)分别制备竹木电热复合材料,通过对其进行不同功率(160W/m2、320W/m2、800W/m2)的通电试验,测试各功率条件下材料的电阻、温度-时间效应、表面性能、浸渍剥离性能及尺寸稳定性等指标,总结较为系统的竹木电热复合材料老化性能规律,为开发适用于长期通电的竹木电热复合地板提供参考依据,同时优选出一种优异的制备电热地板用胶黏剂。对试验结果进行分析,主要得到如下结论:3种通电功率下,4种材料的电阻均随通电时间增加呈现先降低后趋于稳定的趋势。通电功率增加,电阻下降率变大。其中PF材料在额定功率通电后电阻下降率最小,为0.7%,电阻性能最稳定。通电功率增大,电流增大,材料升温速度加快,电热材料稳态温度升高。4种材料的升温规律呈较高的指数函数关系,20 min内是快速升温阶段,材料在45 min左右均可接近稳态温度,60 min运行稳定平稳,断电后,材料在60 min内恢复到未通电时温度;通电功率增大,材料表面温度不均匀度也相应增加,其中温度不均匀度最小的是额定功率通电时的PF材料,为3.6℃,最大的是5倍功率通电时的API材料,为22℃。通电时间增加和通电功率增大时,材料总色差呈增大趋势,光泽则呈下降趋势。4种材料在长度方向翘曲度均不大于1.00%,符合国家标准GB/T 18103-2013,满足地板用尺寸稳定变形的要求。在长度方向上,API材料对照试样的耐湿膨胀率为0.25%,MUF对照试样材料耐热干缩率为0.32%,5倍功率下的EP材料耐湿尺寸稳定性为0.3%,不满足标准要求。其它条件下,4种材料耐湿、热尺寸稳定性均符合林业行业标准LY/T1700-2007要求。额定功率通电条件下,除API材料外,其它3种材料的浸渍剥离性能良好。2倍和5倍通电功率下,4种材料均有良好的抗浸渍剥离性能。通电前后4种材料的弹性模量和静曲强度均符合国家标准GB/T 18103-2013要求。通过模糊评价方法,可以得到,4种材料老化后,PF材料性能最为优异,MUF材料次之,EP材料和API材料相对较差。3种通电功率对比下,额定功率下的PF材料性能最好。
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【学位授予单位】：中国林业科学研究院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TB332

【参考文献】