改性三聚氰胺磷酸盐复合发泡保温材料的工艺研究-材料学专业论文.docxVIP

Classified Index: TB332 U.D.C: 620 Dissertation for the Master Degree in Engineering RESEARCH ON THE TECHNOLOGY OF MODIFIED MELAMINE FORMALDEHYDE/ PHOSPHATE COMPOSITE FOAMED THERMAL INSULATION MATERIAL Candidate: Sun Zhongfei Supervisor: Prof. Huang Longnan Academic Degree Applied for: Master of Engineering Specialty: Material Science Affiliation: School of Materials Science and Engineering Date of Defence: July , 2012 Degree-Conferring-Institution: Harbin Institute of Technology 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 摘 要 保温材料是指导热系数小于或等于 0.2 W/m·K 的材料，由于其良好的绝热性 能被广泛的应用于建筑外墙保温体系中。目前市场上使用最多的外墙保温材料是 有机质发泡保温材料，其阻燃性达不到公安部必威体育精装版发布的《关于进一步明确民用 建筑外保温材料消防监督管理有关要求的通知》（公消[2011]65 号）对于民用建筑 外墙保温材料的要求，因此研制新型的不燃性保温材料迫在眉睫。 本文首先从不燃性角度出发，制备了不燃性优良的无机质保温材料。研究发 现采用预混法，以磷酸、金属氧化物、金属氢氧化物、碳酸盐为主要原料可以制 成在常温下发泡成型的发泡板。其中金属氢氧化物选择氢氧化铝，磷酸为 85wt% 的市售磷酸，两者的加入量应满足铝原子和磷原子摩尔比 Al/P 在 1/5~1/2 之间。金 属氧化物选择氧化镁和氧化锌，其加入量应满足总的金属阳离子与所有磷原子的 摩尔比 M/P 在 2/3~3/2 之间。碳酸盐选择碱式碳酸镁，其加入量应保持在所有磷酸 和金属氧化物、金属氢氧化物总质量的 20%~40%。发泡溶液粘度应在 10~20mPa·s 之间，设计正交试验得出最佳配方 Al/P 为 1/4.5，M/P 为 3/4，发泡溶液粘度为 14mPa·s，碳酸盐加入量为总质量的 26.8%。性能测试显示发泡板压缩强度为 21kPa， 粉化率为 21.7%，力学性能较差，应进行增韧。 本实验选择阻燃性优良的三聚氰胺甲醛（MF）树脂对无机发泡板进行增韧。 发泡的同时使树脂交联，在起到增韧效果的同时，不损害无机发泡板的不燃性能。 首先制备了三聚氰胺甲醛树脂，研究了制备过程中各因素对树脂质量的影响。制 成的复合发泡板（树脂含量 30 wt %）压缩强度为 60kPa，粉化率为 8.7%，力学性 能比无机发泡板有了很大改善。扫描电镜显示复合发泡板泡孔为均匀的开孔结构。 不燃性实验显示树脂含量在 40wt%以下时可以达到不燃性 A 级材料标准。导热系 数为 0.035~0.040 W/m·K。由于复合发泡板的压缩强度仍较低，粉化率较大，需进 一步增韧。 本文选择聚乙烯醇（PVA）对三聚氰胺甲醛树脂进行增韧改性。同样树脂含量 下，用增韧后的树脂制成的发泡板（树脂中 PVA 含量为 10wt%）压缩强度提高了 一倍以上，粉化率下降到 4%以下。红外光谱显示聚乙烯醇在反应过程中生成了聚 乙醇缩甲醛，热失重显示发泡板耐热性能良好，不燃性实验显示发泡板满足不燃 性 A 级标准，导热系数为 0.035~0.040 W/m·K。发泡板的各项性能均符合国家对保 温材料性能的要求，是一种很有推广前途的保温材料。 关键词：保温材料；不燃；改性三聚氰胺甲醛树脂；增韧 - I - - - II - Abstract Thermal insulation materials are materials which have a thermal conductivity lower than 0.2W/m·K. They are widely used in buildings due to their excellent thermal insulation properties. At present, the most widely used thermal insulation material is organic insulation material, which is not up to the flame retardancy standard r