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氣凝膠對(duì)EPS保溫材料性能影響研究
馬炎,徐長(zhǎng)偉
,張忠倫,王明銘沈陽(yáng)建筑大學(xué)
中建材科創(chuàng)新技術(shù)研究院(山東)有限公司
山東省無(wú)機(jī)功能材料與智能制造重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室
摘要:以酚醛樹(shù)脂(PF)和氣凝膠粉末作為阻燃劑
,采用包覆法制備氣凝膠/聚苯乙(EPS)復(fù)合阻燃材料,并對(duì)氣凝膠/EPS復(fù)合阻燃材料的阻燃和保溫性能進(jìn)行研究。結(jié)果表明,阻燃劑氣凝膠粉末的加入,使得氣凝膠/EPS復(fù)合阻燃材料的LOI值和保溫性能均有明顯改善,氣凝膠粉末添加量為20wt%關(guān)鍵詞:聚苯乙烯;氣凝膠
來(lái)源:中國(guó)建材科技
0、引言:可發(fā)性聚苯乙烯(EPS)材料由于具有良好的保溫隔熱性能
二氧化硅氣凝膠是一種具有獨(dú)特三維網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)的材料,其孔隙率高達(dá)99%
本研究先確定EPS/PF復(fù)合材料中PF的添加量
1、試驗(yàn)部分
1.1原料
1.2儀器與設(shè)備
1.3試樣制備
2
2.1酚醛樹(shù)脂用量對(duì)EPS/PF復(fù)合材料性能的影響
制備阻燃EPS復(fù)合材料前要確定酚醛樹(shù)脂的用量
由圖2可知
2.2氣凝膠的添加量對(duì)氣凝膠/EPS復(fù)合材料性能的影響
氣凝膠的添加量分別為5wt%、10wt%
由圖3可知
,隨著氣凝膠粉末摻量的增加,氣凝膠/EPS復(fù)合材料的導(dǎo)熱系數(shù)先有一定幅度的降低,隨后呈逐步增大趨勢(shì),當(dāng)氣凝膠粉末摻量在20wt%時(shí),氣凝膠/EPS復(fù)合材料的導(dǎo)熱系數(shù)***低。由于氣凝膠粉末的導(dǎo)熱系數(shù)在0.019~0.020W(m·K)之間,小于EPS板導(dǎo)熱系數(shù),因此添加氣凝膠粉末的氣凝膠/EPS復(fù)合材料的導(dǎo)熱系數(shù)呈下降趨勢(shì)。當(dāng)氣凝膠粉末摻入量大于20wt%時(shí),氣凝膠/EPS復(fù)合材料的機(jī)械強(qiáng)度和對(duì)氣凝膠粉末的粘接性能有所下降,使得氣凝膠/EPS復(fù)合材料燃燒時(shí),氧氣和熱量更容易進(jìn)入EPS基體2.3氣凝膠粉末粒級(jí)對(duì)氣凝膠/EPS復(fù)合材料性能的影響
通過(guò)篩分破碎得到1.18~1mm、1~0.88mm
由圖5可知
2.4不同導(dǎo)熱系數(shù)氣凝膠粉末對(duì)氣凝膠/EPS復(fù)合材料性能的影響
通過(guò)篩選得到0.018~0.020W/(m·K)
、0.020~0.022W/(m·K)、0.022~0.024W/(m·K)、0.024~0.026W/(m·K)四種不同導(dǎo)熱系數(shù)的氣凝膠原材料,以此為原料制備氣凝膠/EPS復(fù)合材料并進(jìn)行測(cè)試,復(fù)合材料中氣凝膠粉末含量為20wt%,顆粒大小為0.3~0.18mm。結(jié)果如圖6所示。由圖6可知
,氣凝膠粉末的導(dǎo)熱系數(shù)0.018~0.026W/(m·K)區(qū)間內(nèi),導(dǎo)熱系數(shù)越小,氣凝膠/EPS復(fù)合材料導(dǎo)熱系數(shù)越小,極限氧指數(shù)幾乎不變。這說(shuō)明改變摻入氣凝膠/EPS復(fù)合材料粉末的導(dǎo)熱系數(shù),對(duì)氣凝膠/EPS復(fù)合材料的保溫性能有一定影響。通過(guò)一系列條件試驗(yàn)
,***終確定制備氣凝膠/EPS復(fù)合材料的***佳條件如下:氣凝膠粉末的添加量為20wt%,氣凝膠粒級(jí)為0.3~0.18mm,選用導(dǎo)熱系數(shù)在0.018~0.020W/(m·K)的氣凝膠粉末。2.5氣凝膠/EPS復(fù)合材料TG分析
由圖7可知,純EPS在200~300℃溫度區(qū)間分解
,300℃時(shí)EPS達(dá)到***大分解溫度,EPS內(nèi)部的分子鏈斷裂,小分子聚合物近乎完全揮發(fā)。300℃后EPS質(zhì)量基本不發(fā)生變化,殘?zhí)剂績(jī)H剩0.5%。3
1)通過(guò)摻入氣凝膠粉末
2)氣凝膠粉末的添加量為20wt%,氣凝膠粒級(jí)為0.3~0.18mm
,選用導(dǎo)熱系數(shù)在0.018~0.020W/(m·K)的氣凝膠粉末,樣品的綜合性能***好。3)由試驗(yàn)結(jié)果可知,氣凝膠粉末可以完全覆蓋在EPS珠粒表面
,氣凝膠粉末通過(guò)自身的低密度、高比表面積隔絕氧氣與熱量進(jìn)入EPS基體,同時(shí),氣凝膠材料自身無(wú)窮多的納米孔洞也起到了氣凝膠/EPS復(fù)合材料隔絕氧氣和熱量的作用。氣凝膠材料有效提高了氣凝膠/EPS復(fù)合材料的保溫和阻燃性能。4)TG測(cè)試結(jié)果表明
,氣凝膠材料可以提高材料的熱穩(wěn)定性,且復(fù)合材料的殘?zhí)柯实玫搅嗣黠@提升。版權(quán)原因
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