全水硬质聚氨酯泡沫保温材料的研究

论文摘要

建筑节能是一个关乎国计民生的大问题,是节约能源的一个重要组成部分,而发展外墙保温技术及节能材料则是建筑节能的主要实现方式。硬质聚氨酯泡沫塑料具有优良的保温隔热性能,是一种墙体保温节能材料,将有利于实现建筑节能65%的目标。传统的硬质聚氨酯泡沫塑料（简称RPUF）一般采用低沸点烃类化合物（CFCS）作为发泡剂,然而近年来发现被该类化合物是破坏地球臭氧层的元凶,所以原有的聚氨酯发泡系统必须被替代。因此全水发泡技术越来越受到了人们的青睐。本文指出水作为发泡剂存在的优点与不足,着重阐述了全水发泡中几种主要因素如水的用量、异氰酸酯指数等对泡沫性能的影响。在全水发泡过程中,随着水发泡剂的用量增加,泡沫体的密度降低,压缩强度有所降低。但水的用量过多,会出现烧心及脆化的现象。当异氰酸酯指数为1.05时,压缩强度最大。不同的发泡剂对泡沫体的力学性能也有影响,本文分别采用物理发泡剂HCFC-141b、HCFC-141b与水的混合发泡剂及全水发泡剂,制备硬质聚氨酯泡沫。研究了加入不同填料后,对材料的力学性能的影响。随着玻璃微珠含量的增大,泡沫的压缩强度先增大后降低。通过扫描电子显微镜测试,分析不同偶联剂浓度改性玻璃微珠对聚氨酯泡沫塑料的泡孔结构的影响。当中空玻璃微珠的加入量为2%时,导热系数最低,比全水聚氨酯泡沫的导热系数降低了6.5%。玻璃微珠添加量为2%,偶联剂浓度为1.5%时,压缩强度达到0.629MPa。研究了纳米二氧化硅对聚氨酯泡沫的影响。当加入2%的纳米二氧化硅,泡孔分布均匀。与未添加纳米颗粒的聚氨酯泡沫塑料相比较,添加纳米SiO2的聚氨酯硬泡的冲击强度提高30%左右。用偶联剂改性纳米SiO2,可以改善纳米SiO2在聚氨酯基体中的分散性。当偶联剂浓度为2.0%,添加4%的纳米SiO2时,压缩强度达到最大,为0.513Mpa。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.1.1 简述外墙保温节能材料
• 1.1.2 硬质聚氨酯泡沫塑料的概述
• 1.2 国内外聚氨酯发展情况
• 1.3 硬质聚氨酯泡沫发泡剂的研究
• 1.3.1 戊烷类发泡剂
• 2发泡剂'>1.3.2 CO₂发泡剂
• 1.4 增强聚氨酯泡沫塑料的研究进展
• 1.4.1 纤维增强
• 1.4.2 微粒增强硬质聚氨酯泡沫
• 1.5 偶联剂的作用机理
• 1.5.1 偶联剂的概述
• 1.5.2 偶联剂的偶联机理
• 1.6 本课题研究的目的和意义
• 1.7 本课题研究的主要内容
• 第2章 全水发泡聚氨酯泡沫制备及性能的研究
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 硬质聚氨酯泡沫塑料的合成方法
• 2.2.2 基本化学反应及泡沫形成过程
• 2.2.3 实验的主要原料
• 2.2.4 实验设备及型号
• 2.2.5 全水发泡聚氨酯泡沫试样的制备
• 2.2.6 性能测试与结构表征
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 红外光谱（FT-IR）分析
• 2.3.2 全水发泡中各因素对聚氨酯泡沫性能的影响
• 2.3.3 全水发泡聚氨酯泡沫的热分析
• 2.4 小结
• 第3章 中空玻璃微珠增强聚氨酯泡沫塑料
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 实验原料
• 3.2.2 实验设备及型号
• 3.2.3 试样的制备
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 中空玻璃微珠的微观结构
• 3.3.2 玻璃微珠对体系粘度的影响
• 3.3.3 玻璃微珠对聚氨酯泡沫密度的影响
• 3.3.4 玻璃微珠对聚氨酯泡沫导热系数的影响
• 3.4 偶联剂的影响
• 3.4.1 确定偶联剂的浓度
• 3.4.2 添加偶联剂处理的玻璃微珠的聚氨酯泡沫的红外分析
• 3.4.3 偶联剂对聚氨酯泡孔结构的影响
• 3.4.4 偶联剂浓度对全水聚氨酯泡沫塑料泡孔结构的影响
• 3.4.5 偶联剂浓度对全水聚氨酯泡沫塑料压缩强度的影响
• 3.4.6 添加中空玻璃微珠对泡沫材料耐热性的影响
• 3.5 本章小结
• 第4章 纳米二氧化硅增强聚氨酯泡沫材料
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 实验原料
• 4.2.2 实验设备及型号
• 4.2.3 试样的制备
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 纳米二氧化硅对聚氨酯泡沫密度的影响
• 4.3.2 纳米二氧化硅对聚氨酯泡沫材料泡孔结构的影响
• 4.3.3 纳米二氧化硅对聚氨酯泡沫材料导热系数的影响
• 4.3.4 纳米二氧化硅对聚氨酯泡沫材料力学性能的影响
• 4.3.5 纳米二氧化硅对聚氨酯泡沫材料耐热性能的影响
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 参加的研究项目
• 致谢