改性纳米二氧化硅木质素基酚醛泡沫的制备及性能研究

来源 :中国林业科学研究院 | 被引量 : 1次 | 上传用户:baiawquqf
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
酚醛泡沫(Phenolic Foam,简称PF)是由酚醛树脂和发泡剂、固化剂、表面活性剂、泡沫稳定剂等助剂发生固化反应,反应放热使发泡剂受热气化、气体均匀分散在树脂中而成的泡沫材料。酚醛泡沫具有的低烟无毒、阻燃性好、燃烧时无滴落物、残炭量高等优点,在建筑节能、石油化工管道、保温材料和交通工具的结构内饰材料等领域都有广泛的应用。木质素是可再生的天然生物质资源,它具有储量巨大、对环境友好、成本低廉、附加值高等优势,同时它具有和苯酚相似的化学结构,在一定程度上减轻了对石油化工原料的依赖,因此被作为苯酚的替代物而受到广泛研究。纳米二氧化硅表面富含羟基,可与酚醛树脂中的大分子彼此结合形成网状结构,增强酚醛树脂的力学强度;同时利用纳米二氧化硅因尺寸效应导致的淤渗作用使得纳米二氧化硅与酚醛树脂分子中的电子云相互作用,进而改善酚醛树脂的稳定性。本文以正硅酸四乙酯为硅源,苯酚为溶剂,通过溶胶-凝胶法水解缩合成了纳米二氧化硅。FT-IR结果表明水解产物含有二氧化硅的特征官能团;XRD结果说明二氧化硅为非晶态的无定形结构;采用动态光散射仪对水解产物的粒径进行了测试,结果显示粒径位于100 nm~800 nm之间,且纳米颗粒均匀度良好;通过甲醛消耗量法对水解产物进行活性分析,从游离甲醛含量和质量变化均可以看出纳米二氧硅苯酚体系活性高于纯苯酚,并最终确定最佳水解时间为1 h,活性反应时间为1 h。纳米二氧化硅通过缩聚反应和分子间作用力引入到酚醛树脂中,并对纳米二氧化硅/酚醛树脂的各项性能进行测试。红外光谱分析证实了纳米二氧化硅与酚醛树脂发生了反应,生成了Si-O-C键。热重分析表明了纳米二氧化硅/酚醛树脂中键能更大的Si-O-C键对热稳定性起着积极的影响,树脂化学键断裂所需要的能量越大,性能越稳定,分解温度和热稳定性:PR-0.5(纳米二氧化硅占酚醛树脂质量的0.5%,以下类推)>PR-0.7>PR-0.2>PR-1>PR-0.1>PR-0;DSC分析结果显示PR-0、PR-0.1、PR-0.2、PR-0.5、PR-0.7和PR-1的峰值温度分别为150.7、155.5、174.4、179.5、170.4和168.8oC,峰值温度越高,结构稳定性越好。因此PR-0.5的结构稳定性最好;PR-0的游离酚和游离醛含量分别是6.89%和7.56%,PR-0.5的游离酚和游离醛含量分别为4.83%和5.06%,为最小值;PR-0、PR-0.1、PR-0.2、PR-0.5、PR-0.7和PR-1的羟甲基含量分别为36.3%、37.5%、38.1%、40.8%、39.5%和38.6%。酚醛树脂黏度分析结果表明树脂黏度先增加后减小。苯酚用木质素部分替代,制备了二氧化硅/木质素基酚醛泡沫,并对一系列改性酚醛泡沫的热稳定性、泡孔均匀度、内部规整度、机械强度、韧性、阻燃性能和燃烧性能等做了表征。热重分析结果表明高温下泡沫材料的热稳定性为LPF-0.5(纳米二氧化硅占木质素酚醛泡沫质量的0.5%,以下类推)>LPF-0.7>LPF-1>LPF-0.2>LPF-0.1>LPF-0;扫描电镜分析结果表明LPF-0.5的泡孔均匀度更好,排列更致密,开孔率更低,泡壁呈现规则的多边形状;X射线衍射分析结果表明二氧化硅的特征衍射峰出现在2θ=22.8°附近,且峰中有诸多毛刺,说明该峰为无定形的非晶结构。酚醛泡沫的密度为60~65 kg/m3,压缩强度测试结果表明LPF-0的压缩强度最小,为0.252 MPa,LPF-0.5的压缩强度最高,为0.322 MPa,提高了28%。另外,酚醛泡沫的韧性可以由应力-应变下面的积分面积来表征,积分面积最大值为LPF-0.5的2.454,最小值为LPF的2.031。同时LPF-0的粉化率为19.2%,LPF-0.5的粉化率为14.1%;采用临界氧指数仪和锥形量热仪对泡沫的阻燃性能和燃烧性能进行了表征。结果表明泡沫LPF-0、LPF-0.1、LPF-0.2、LPF-0.5、LPF-0.7和LPF-1的临界氧指数均在42以上;在热释放速率(HRR)、有效燃烧热(EHC)和总热释放量(THR)等燃烧参数的分析中,LPF-0.5分别为19.14Kw/m~2、8.14 KJ/Kg和4.2 Kw/m~2,均优于其它改性泡沫。
其他文献
对3个日本晚樱(Prunus lannesiana)品种在北京地区花芽形态分化过程连续3年的观察发,日本晚樱单瓣品种大岛樱花芽从7月开始分化,翌年3月底和4月初开花,花芽分化可依次分为花原
奥地利是贝多芬、莫扎特、斯特劳斯等音乐大师的故乡。9月12日、13日,来自奥地利的布鲁克纳童声合唱团将在北京音乐厅举办首次中国巡演。布鲁克纳童声合唱团将在音乐会中穿插
在法学教学中,有机渗透现代教学理论和典型案例,培养学生法律素养,加强理论联系实践,提高学生积极参与社会实践、分析问题解决问题的能力,提高学生学法用法的能力,实现理论知
针对火电厂湿法烟气脱硫技术的发展 ,采用对比分析的方法 ,对国内近 10年来引进并运行的火电厂湿法脱硫装置的主要参数及性能进行了比较 ,认为上述脱硫装置均能满足合同规定
生物还原药物的研究是在对肿瘤组织中还原酶的深人研究基础上发展起来的。其中特别是对DT黄递酶(DTh)与肿瘤治疗关系的研究,对此类药物的发展起了重要作用。DTD是双电子还原酶,具
许倬云1930年出生于厦门鼓浪屿。天生残疾,手足畸形,直到6岁都不能动,7岁才能坐上椅子。这样的身体当然不能正常上学读书。大人把他抱到哪里就只能待在哪里。许倬云说:"我从
党的十八届四中全会对全面推进依法治国、建设社会主义法治国家进行了总体部署。党员干部作为全面推进依法治国的重要组织者、推动者、实践者,必须自觉学法懂法信法守法用法护
报纸
汉语国际教育的发展使得越来越多的一线教师开始探寻更加适合于对外汉语课堂的教学法,但针对不同文化背景下的汉语课堂,一线教师所面临的问题也不尽相同。本人在泰国拉查甘亚
西藏地区的环境主要以山地为主,具有高寒、缺氧、道路差、昼夜温差大等特点,部队车辆除完成正常的公路运输任务外,大多数情况下在无路或路况条件差的情况下使用。藏北是高寒地区
定理1 设n维列向量X由非零n维列向量Y线性表示为X=CY,则当线性表出系数阵C为n阶非奇异阵时,X≠O 证明 由题设,C<sup>-1</sup>X=Y,因为|C<sup>-1</sup>|≠0及Y≠O,所以由Crame