吸音阻燃型纤维复合材料的制备及其性能研究

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近年来,随着城市化进程的加快和生活水平的不断提高,人们的环境保护观念逐渐增强,对于噪声污染和消防安全的问题也越来越重视,因此对于建筑材料的性能要求也越来越高。吸音阻燃型纤维复合材料是一种兼有吸音和阻燃特性的新型材料,可以与穿孔天花板配合使用,也可以作为密封材料应用于多种建材领域。由于我国对吸音阻燃特种材料的研究起步较晚,与国外进口产品相比,国内的产品具有紧度大、柔软性差、吸音阻燃性能较差等缺陷,为了缩小与进口产品的差距,本论文主要研究了吸音阻燃纤维复合材料的制备工艺及性能优化,以及添加各组分对纤维复合材料各项性能的影响,成功制备出吸音阻燃性能优异的纤维复合材料,对于噪声污染的治理和火灾预防具有十分重要的意义。本论文以玻璃纤维、针叶木纤维、杨木化学机械浆(APMP)为原料,通过湿法抄造的方式,浸渍黏结剂,增塑剂和阻燃剂,制备得到高松厚玻纤/植物纤维吸音阻燃复合材料。结果表明,针叶木浆打浆度的适度提高使纤维产生外部细纤维化,而不产生内部细纤维化,既保证了纤维复合材料的滤水性,又可以克服保水性对浸渍的影响。APMP浆与增塑剂的协同作用有助于提高纤维复合材料的松厚度、降低紧度,但同时会导致纤维复合材料抗张强度的减小。当APMP的加入量为20%,浸渍黏结剂的质量分数为2%,增塑剂的质量分数为1.5%,阻燃剂的质量分数为4%时,在此最佳制备工艺条件下,纤维复合材料的抗张强度为14.8 N/15mm,孔隙率为80.14%,阻燃剂含量为11.8%,炭化长度为35 mm,阻燃效果可达到1级阻燃标准,吸音系数最高为0.78。以玻璃纤维、针叶木纤维为原料,在湿法抄造过程中,通过浆内添加的方式,将热膨胀微球添加到纤维复合材料中,再浸渍一定量的黏结剂和阻燃剂,制备得到高发泡玻纤/植物纤维吸音阻燃复合材料。主要研究了热膨胀微球的发泡工艺和发泡机理,以及热膨胀微球用量对高发泡玻纤/植物纤维吸音阻燃复合材料各项性能的影响。研究发现,随着热膨胀微球用量的增加,高发泡吸音阻燃纤维复合材料的紧度和抗张强度在逐渐降低,松厚度和孔隙率逐渐提高,纤维复合材料的阻燃性能略有下降。在热膨胀微球的用量为20%时,纤维复合材料的松厚度为6.65 cm3/g,抗张强度为16.05 N/15mm,孔隙率为85.95%,阻燃性能可达到1级阻燃标准。纤维复合材料在1250 Hz和5000 Hz处出现共振吸收峰,并在共振吸收峰处出现最大值,吸音系数分别为0.80和0.82。以玄武岩纤维、植物纤维为原料,通过湿法抄造的方式,浸渍黏结剂和阻燃剂,制备得到玄武岩纤维/植物纤维吸音阻燃复合材料。主要研究了矿物纤维分散性、湿纸干度、黏结剂和阻燃剂用量等因素对纤维复合材料各项性能的影响。当分散剂用量为0.006%时,矿物纤维分散性能达到最佳,当针叶木纤维与玄武岩纤维配比为7:3,湿纸干度为30%,浸渍黏结剂的质量分数为6%,阻燃剂的质量分数为4%时,在此最佳制备条件下,纤维复合材料的抗张强度为15.5 N/15mm,孔隙率为75.60%,阻燃剂含量为11.63%,阻燃效果可达1级阻燃标准,吸音系数最高可达0.84。
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