秸秆纤维聚氨酯高效保温材料的研究

论文摘要

在能源日益枯竭的今天,节能问题越来越被人们所重视,建筑的能耗主要体现在外墙方面,所以开发研究过硬的墙体保温技术及良好的保温节能材料成为了建筑节能的主要方法。我国在建筑节能方面已经逐渐提升到了一个前所未有的高度,政府也相继出台了一些法律及文件等专项政策用来促进建筑节能的发展,硬泡聚氨酯泡沫塑料的推广和应用可以实现更好的建筑节能这一观点被人们所认可。目前应用在外墙保温系统的保温材料较普遍是以使用膨胀聚苯板（EPS）和挤塑聚苯板（XPS）为主。EPS得到推广也是当时国情所需,它的成本要远低于其他的保温材料,保温性能也能达到一定的要求。但EPS的节能效果仅仅可以满足建筑节能50%的要求,而且它有着不易分解等缺点。这样就迫使一种新的墙体保温材料来代替,聚氨酯由于导热系数低,在节能减排的大背景下得到了极大的关注,成为了一种应用广泛的建筑保温材料。一般的硬泡聚氨酯泡沫塑料是采用低沸点的烃类化合物（CFCS）作为其发泡的发泡剂,而近年来被该类化合物被发现是破坏臭氧层的元凶,所以代替此类发泡剂的使用,改用全水发泡也渐渐的得到人们的青睐。然而硬泡聚氨酯没能够得到广泛的推广也是由于其生产价值颇高,现在人们也开始着手与研究给聚氨酯添加廉价的纤维填料,在提高其物理性能的同时既能不破坏其良好的保温隔热性能又能大幅度降低其成本。本文着重从机理上阐述全水发泡技术的优缺点。通过对硬泡聚氨酯泡沫塑料的制备原理及方法的研究,对其发泡工艺进行优化,得出了最佳配方。分析了秸秆对RPUF热稳定性的影响,并对偶联剂和秸秆纤维作用机理进行了深入探讨。秸秆纤维增强硬泡聚氨酯是经历了先增大后减小的过程,最佳的秸秆纤维添加量为MDI的6%,硅烷偶联剂的最佳添加量为水的1%。经KH-550进行表面处理的秸秆纤维,由于偶联剂的添加时秸秆纤维与聚氨酯基体形成了更稳稳定的化学键,秸秆纤维的增强效果则要明显高于未增强秸秆纤维基体。同时探讨了秸秆纤维聚氨酯泡沫塑料的破坏机理。分析得出秸秆纤维增强的泡沫塑料由于秸秆纤维的加入使孔壁的抗压性能增强,从而提高了秸秆纤维聚氨酯泡沫塑料的压缩强度。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 我国建筑节能现状
• 1.3 目前保温材料的使用情况
• 1.4 聚氨酯材料概述
• 1.4.1 硬质聚氨酯泡沫
• 1.4.2 软质聚氨酯泡沫
• 1.4.3 水发泡化学反应及泡沫形成原理
• 1.5 植物纤维的应用
• 1.6 纤维对聚氨酯性能的影响
• 1.7 本课题研究的目的和意义
• 1.8 本课题研究的主要内容
• 第2章 秸秆纤维聚氨酯泡沫的制备及测试方法
• 2.1 引言
• 2.2 实验试样的制备
• 2.3 复合原料发泡秸秆纤维聚氨酯泡沫塑料的制备
• 2.3.1 空白试样的制备
• 2.3.2 秸秆纤维增强聚氨酯配方设计
• 2.3.2.1 KH-550水溶液表面张力的测定及最佳使用浓度的确定
• 2.3.2.2 秸秆掺量的实验方案
• 2.4 水发泡秸秆纤维聚氨酯试样制备
• 2.4.1 水发泡硬泡聚氨酯试样制备
• 2.5 性能测试方法
• 第3章 实验结果及分析
• 3.1 复合原料发泡试样实验结果分析
• 3.1.1 温度对硬泡聚氨酯制备的影响
• 3.1.2 偶联剂的作用
• 3.1.3 秸秆纤维掺量对硬泡聚氨酯导热系数的影响
• 3.1.4 秸秆纤维聚氨酯的压缩实验及研究
• 3.1.4.1 未增强的硬质聚氨酯压缩实验
• 3.1.4.2 秸秆纤维聚氨酯压缩实验
• 3.2 水发泡试样实验结果分析
• 3.2.1 配方影响因素
• 3.2.1.1 异氰酸酯和聚醚多元醇的影响
• 3.2.1.2 异氰酸酯和聚醚多元醇的配比实验
• 3.2.2 发泡剂的影响
• 3.2.3 催化剂的影响
• 3.2.4 泡沫稳定剂的影响
• 3.2.5 温度对硬泡聚氨酯制备的影响
• 3.2.6 水发泡聚氨酯最佳配方的确立
• 3.2.7 稻轩纤维惨量对聚氨酯导热系数的影响
• 3.2.8 聚氨酯的压缩破坏过程研究
• 3.2.8.1 未增强水发泡聚氨酯的破坏过程
• 3.2.8.2 秸秆纤维增强的水发泡聚氨酯破坏过程
• 3.3 秸轩纤维聚氨酯DSC分析
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢