有机泡沫保温材料的研究现状.docx
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1、 有机泡沫保温材料的研究现状 熊煦袁青青葛雪峰张秀【摘 要】有机泡沫保温材料由于其独特的性能,因而被广泛应用于各个领域。本文主要概述了有机保温材料的基本情况,重点介绍了聚氨酯泡沫材料、聚苯乙烯泡沫材料、酚醛泡沫材料的研究现状。【关键词】有机;泡沫;保温材料;研究现状有机泡沫材料自20世纪40年代问世以来,由于其具有诸多优异性能,如能量吸收性能好、密度低、吸声性能好等,在金属电极、吸附材料、结构材料、能量吸收材料、化工生产、房屋建筑等领域均获得广泛的应用。1-2。我国的建筑业是一个巨大的产业,在这个巨大的产业中,节能就显得相当重要了,使用有机泡沫保温材料就是一种直接有效的节能方法。目前应用比较多
2、的有机泡沫保温材料主要有聚氨酯、聚苯乙烯、酚醛泡沫塑料等,隨着保温材料使用的迅速发展,传统有机泡沫保温产品已不能满足社会和工业需求。近年来保温材料不断升级,新型有机泡沫保温材料应运而生,有机泡沫保温材料的组成体系日益完善,性能更加优异。1 聚氨酯泡沫保温材料聚氨酯泡沫材料可分为硬质泡沫塑料、软质泡沫塑料、半硬质泡沫塑料等,其中聚氨酯硬泡材料以其卓越的保温隔热性能3,自20世纪90年代以来大量用于冰箱、管道、冷库、建筑屋面等保温材料,在提高人民生活水平、节能保温等方面发挥着重要作用。近年来我国逐步推广应用于房屋建设中,以其轻质、绝热、防水等优异性能,代替了传统的隔热、保温、防水方法,特别适合于现
3、浇混凝土坡屋面,为现浇混凝土坡屋面保温、防水、节能提供了一条可靠的施工方法4。目前我国现大力提倡节能环保,研究开发阻燃、耐热、环保型聚氨酯泡沫塑料保温材料将是亟待解决的课题。糜婧等5采用手工一步发泡法,比较了4 种不同液体含磷阻燃剂甲基膦酸二甲酯、磷酸三(-氯异丙基)酯、二甲基膦酸丙酯及膦酸二甲酯1201对硬质聚氨酯泡沫塑料的阻燃效果和抑烟效果的影响。研究表明,膦酸二甲酯1201的阻燃,抑烟效果最好,添加膦酸二甲酯1201的试样其氧指数从纯硬质聚氨酯泡沫塑料的19.5%提高到了25.7%,单位质量的烟密度等级也较纯硬质聚氨酯泡沫塑料降低了12.3%,有效地提高了硬质聚氨酯泡沫材料的阻燃性能。梁
4、克瑞6以聚磷酸铵/氢氧化铝复配阻燃剂制备了聚氨酯泡沫塑料,研究了阻燃剂用量及复配方式对聚氨酯硬质泡沫塑料阻燃性能和力学性能的影响。结果显示,聚磷酸铵/氢氧化铝复配阻燃剂阻燃效果优于单一阻燃剂,阻燃剂添加量达30份时,其压缩强度为0.12MPa,泡沫氧指数为34%,烟密度为67,材料的阻燃性能达国标B2级。刘凤娇等7以多元醇、异氰酸酯、发泡剂等添加剂为原料,并加入含卤结构型阻燃聚醚多元醇,制备出阻燃硬质聚氨酯泡沫塑料,考察了配方中阻燃多元醇及发泡剂水的用量对硬质聚氨酯泡沫塑料的阻燃等性能的影响。研究结果表明,阻燃聚醚多元醇能显著提高硬质聚氨酯泡沫塑料的阻燃性能,氧指数随着其用量的增加而增大,水发
5、泡剂的用量直接影响硬质聚氨酯泡沫塑料的密度、力学性能和阻燃性能。何金迎等8采用一步法合成聚氨酯硬质泡沫塑料,考察了延迟性三乙烯二胺型催化剂对聚氨酯塑料发泡体系的发泡时间、表观密度、热稳定性能、力学性能等的影响。随着延迟性三乙烯二胺型催化剂用量的增加,发泡时间缩短,表观密度先下降后提高。压缩性能、弯曲性能随着延迟性三乙烯二胺型催化剂含量增加逐渐降低,制品热稳定性提高。张志敏等9以珍珠岩为填料制备了聚醚型硬质聚氨酯泡沫材料,研究了珍珠岩的填充量,珍珠岩粒径对硬质聚氨酯泡沫板材的机械性能及导热性能的影响。研究结果显示珍珠岩的最佳填充量可达40%。通过加入阻燃剂TCPP 和DMMP 等,提高了珍珠岩填
6、充硬质聚氨酯泡沫保温板的阻燃性能,材料的最佳氧指数可达到34.1%。2 聚苯乙烯泡沫保温材料聚苯乙烯泡沫是目前使用最普遍的保温隔热材料之一。它具有质轻、吸水性小、保温隔热性能良好、吸声良好、价格低廉等优点,可制成建筑和冷库用保温隔热泡沫塑料板和泡沫塑料夹心复合板。由于聚苯乙烯泡沫板及其复合材料价格低廉、绝热性能好而成为外墙绝热及饰面系统的首选绝热材料。聚苯乙烯泡沫材料与聚氨酯泡沫塑料相似,使用温度低、易燃性及燃烧时释放大量烟雾等缺点限制了其作为保温材料的应用范围。赋予聚苯乙烯泡沫材料一定的阻燃性,是解决此问题的关键。赵子强等10研究了不同可膨胀石墨对模塑聚苯乙烯泡沫板材阻燃效果的影响,并通过宏
7、观及微观测试对阻燃机理进行分析。发现水玻璃可有效弥补阻燃剂对板材强度损失,可膨胀石墨阻燃效果与膨胀倍率呈正比关系,当其加入量为30%时可提高板材氧指数至27%;石墨“蠕虫”蜷曲覆盖于试样表面,可有效提高聚苯乙烯板材耐火性能。曾尤等11研究了十溴联苯醚/三氧化二锑和可膨胀石墨对发泡聚苯乙烯复合保温材料的协同阻燃效应、保温性能和力学性能的影响,发现添加十溴联苯醚/三氧化二锑/可膨胀石墨的聚苯乙烯复合板材具有优异的阻燃性能(离火自熄时间仅为1.3s),同时,聚苯乙烯复合板材具有较优的保温性能和力学性能,为开发建筑节能保温材料提供参考。黄健等12研究了聚磷酸铵、三聚氰胺和季戊四醇组成的三元氮-磷膨胀型
8、阻燃剂对聚苯乙烯泡沫的阻燃改性。研究结果表明,三元阻燃组分在苯乙烯泡沫的燃烧中相互协同,形成膨胀炭层进行阻燃,苯乙烯泡沫的氧指数可达到27.76%,垂直燃烧等级达到V-0级,自熄灭时间达到3.65s,起到较好的阻燃效果。孙娇等13采用CO2和乙醇作为复合发泡剂,运用实验设计方法研究了发泡温度和发泡压力对聚苯乙烯发泡制品表观密度、泡孔直径和泡孔密度的影响。发现温度的升高可以提高CO2/乙醇复合发泡剂在聚苯乙烯中的吸附量,降低制品的表观密度,增大泡孔直径并降低泡孔密度;压力的升高可以提高发泡剂在聚苯乙烯中的吸附量,降低制品的表观密度,减小泡孔直径并增大泡孔密度。罗祎玮等14利用超临界二氧化碳挤出发
9、泡法制备了聚苯乙烯挤塑板,研究了新型复合阻燃剂(FR)的添加量对聚苯乙烯体系流变特性和阻燃性能的影响。结果表明,FR的添加会降低树脂的黏度,当在FR质量分数为3.5%时,发泡制品的表观密度和平均泡孔直径最小,泡孔密度最大,开孔率较低,同时制品的阻燃性能较好。3 酚醛泡沫保温材料酚醛泡沫的分子键热稳定性较高,不需加入任何阻燃剂,氧指数就已达到40%,添加无机填料的高密度酚醛泡沫塑料氧指数甚至高达60%。酚醛泡沫的结构为独立的闭孔微小发泡体,其导热系数仅为0.012220.01845W/mK,导热能力极低。鉴于其良好的耐火性和优异的耐温性及优异的隔热性能,酚醛泡沫作为外墙保温材料具有广阔的发展前景
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