硅藻土改性脲醛树脂复合发泡保温材料的研究与制备.pdf

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1、工程硕士论文硅藻土/改性脲醛树脂复合发泡保温材料的研究与制备PREPARATIONANDRESEARCHOFDIATOMITECOMPOSITEDTHERMALINSULATIONFOAMEDMATERIALBYMODIFIEDUREA-FORMALDEHYDE黄信佐哈尔滨工业大学2015年6月国内图书分类号：TB332学校代码：10213国际图书分类号：620密级：公开工程硕士学位论文硅藻土/改性脲醛树脂复合发泡保温材料的研究与制备硕士研究生：黄信佐导师：黄龙男教授申请学位：工程硕士学科、专业：材料工程所在单位：材料科

2、学与工程学院答辩日期：2015年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TB332U.D.C:620DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringPREPARATIONANDRESEARCHOFDIATOMITECOMPOSITEDTHERMALINSULATIONFOAMEDMATERIALBYMODIFIEDUREA-FORMALDEHYDECandidate:HuangxinzuoSupervisor:Prof.HuanglongnanAcademic

3、DegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:MaterialScienceAffiliation:SchoolofMaterialsScienceandEngineeringDateofDefence:June,2015Degree-Conferring-Institution:HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要现阶段我国存在能源消耗高，能源利用率低的问题，与同纬度气候环境相近的其他发达国家相比较，我国单位面积的居住型建

4、筑冬季采暖与夏季制冷能耗大约是他们的3倍左右。因此，作为我国能源可持续发展的一个重要组成部分，建筑节能是一种不可或缺的节能减排方式。墙体保温技术在建筑节能中是最有效直接的措施，其中最关键的是保温材料的开发与利用。目前，市场上常用的有机保温材料易燃、防火性差，存在极大的安全隐患。研发新型的具有优异不燃性，良好保温性能、低成本的外墙保温材料已经迫在眉睫。本文首先通过水热碱溶法制取硅藻土/硅酸钠胶凝体系，对比分析了各个因素对水热碱溶反应的影响，确定了水热碱溶法制取硅藻土/硅酸钠胶凝体系的制备工艺：液固质量比为2，碱土质量比为0

5、.2，反应温度为95℃，反应时间为40min。选择双氧水作为发泡剂，氟硅酸钠作为促硬剂添加到硅藻土/硅酸钠胶凝体系中，制得硅藻土无机发泡材料，确定了合适的发泡工艺：粘度为60~65mPa·s，发泡剂双氧水的含量为5wt%，促硬剂氟硅酸钠的含量为4wt%，固化温度为60℃，固化时间为20h。所得硅藻土无机发泡材料抗压强度为0.25MPa，断裂延伸率为0.40%，导热系数为0.0814W/m·K，体积吸水率为27.8%，表观密度为0.355g/cm3，满足A级建筑不燃性材料的标准，但是存在脆性大、吸水率高的问题需要改善。根据

6、脲醛树脂合成的经典理论，选择弱碱-弱酸-弱碱法合成了脲醛树脂，所得的脲醛树脂抗压强度为5.2MPa，延伸率为0.36%，吸水率为18.2%，所得脲醛树脂脆性较大，吸水率高。通过化学改性的方式，以三聚氰胺和聚乙烯醇作为化学改性剂改善树脂的吸水性和脆性，确定了合适的三聚氰胺和聚乙烯醇含量分别为3.0wt%和1.5wt%。与未改性脲醛树脂相比，三聚氰胺-聚乙烯醇改性脲醛树脂的吸水率降为9.37%，抗压强度增大至7.35MPa，断裂延伸率提高至0.51%。通过红外光谱和热重分析，对三聚氰胺和聚乙烯醇的改性机理进行了初步的探讨，从

7、机理上分析了三聚氰胺和聚乙烯醇改善脆性及降低吸水率的原因。通过物理共混改性的方式，利用硅橡胶乳液对三聚氰胺-聚乙烯醇改性脲醛树脂进一步改性。硅橡胶乳液中合适的硫化剂、催化剂用量分别为15wt%和0.08wt%，硫化时间为60min。然后对比不同硅橡胶乳液含量对改性脲醛树脂的性能影响，选择适宜的硅橡胶用量为15wt%，最终所得改性脲醛树脂断裂延伸率提高至1.16%，吸水率降至2.4%。最后利用三聚氰胺-聚乙烯醇化学改性、硅橡胶乳液物理共混改性后的脲醛树脂与硅藻土无机发泡板复合制备了复合发泡保温材料。研究了复合材料的制备工I

8、哈尔滨工业大学工程硕士学位论文艺、影响复合材料质量的因素，通过对比不同的改性树脂添加量对复合发泡保温材料性能的影响，确定最佳改性树脂添加量为25wt%。所制得复合发泡材料抗压强度为0.7MPa，断裂延伸率为0.78%，导热系数为0.0552W/m·K，体积吸水率为5.3%，表观密度为0.415g/cm3，满足A级建筑