论文部分内容阅读
面对能源高度紧张的现状，节能材料的开发已经成为人们研究的重点。在能源消耗上，建筑耗能所占比例为30%，所以开发建筑节能材料是减少建筑耗能的一个行之有效的方法。目前的建筑节能材料主要是外墙保温材料，但现存的外墙保温材料均存在弊端，不能作为大力推广材料。针对这一现状，本文意旨于利用具有优异的不燃性的无机材料和具有良好的低导热性及韧性的有机高分材料复合发泡，制备一种新型的具有低导热系数的不燃性复合保温材料。本文首先利用无机材料发泡制备无机发泡板，作为复合发泡材料的骨架材料，然后利用有机高分子材料作为增韧材料加入到无机发泡体系，制备成复合发泡保温材料，并通过加入纤维、柔性树脂等改性添加物改善发泡保温材料的物理、力学性能。研究发现本文所选的无机发泡骨架材料，即磷酸、氢氧化铝、氧化镁、氧化锌、碳酸钙可在常温下反应发泡、固化成型，制备工艺条件简单。利用正交试验确定了无机发泡制备的最佳配比为M/P（磷酸盐中金属原子总数与磷原子总数之比）的值1.1~1.3，等当量比E（磷酸盐中金属的价电子总数与磷酸根的价电子总数之比）的值0.80~0.90，固化剂氧化镁与氧化锌用量摩尔比0.5~0.7，金属磷酸盐溶液的粘度为10mPa·s~20mPa·s；固化工艺为80℃下4小时。制备的无机发泡板的压缩强度为26.1kPa，易脆率为20.1%，力学性能较差，导热系数为0.062~0.065W/m·K，导热系数较大。本文选择具有优异阻燃性能的脲醛树脂作为无机发泡板的有机增韧材料，制备复合发泡板。分析了影响复合发泡板质量的因素，研究发现树脂含量应控制在10~20%之间。实验制得的树脂含量为20%的复合发泡板满足不燃性要求，抗压强度为54kPa，易脆率为8%，导热系数为0.038~0.044W/m·K。相比无机发泡板，各项性能均有大幅度提升。本文选用聚乙烯醇对脲醛树脂改性，并用改性树脂制备复合发泡板。制得的改性树脂/金属磷酸盐复合发泡板（树脂含量20%，改性剂PVA6wt%）的抗压强度为180kPa、易脆率低至2%，导热系数0.039W/m·K，力学性能有了大幅度的改善。本文选择玄武岩纤维对改性复合发泡板进行增强，其力学强度得到了大幅度提升。制备的纤维增强复合发泡板（树脂含量为20wt%，其中改性剂PVA6wt%；玄武岩纤维6wt%）的导热系数为0.038W/m·K，压缩强度为570kPa，容重为246kg/m3，其建筑不燃性测试结果满足不燃性A级标准。