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酚醛泡沫塑料的共混改性研究

时间:2019-12-21 18:43:10  来源:  作者:  浏览量: 2
简介: 它与传统的隔热材料相比具有突出的优点,即在受高温和火灾时,酚醛泡沫塑料仅在表面发生碳化及产生少量气体。在常用的隔热材料中,聚氯乙烯泡沫塑料虽难燃,但受热时会产生融滴和

它与传统的隔热材料相比具有突出的优点,即在受高温和火灾时,酚醛泡沫塑料仅在表面发生碳化及产生少量气体。在常用的隔热材料中,聚氯乙烯泡沫塑料虽难燃,但受热时会产生融滴和大量有害气体;普通聚氨酯泡沫塑料不仅易燃且在燃烧时产生大量有害气体和烟雾;无机三棉材料容重偏大且易因吸水而导致保温性能严重下降,还存在致癌的可能性。近年来,国内火灾事故不断发生,大多是由于采用易燃的隔热装饰材料所致,因此研制新型隔热阻燃材料就显得极为迫切。

  酚醛泡沫塑料可用于船舶、石油、化工、建筑等的防火要害部门,如中央空调及墙体的保温隔热、化工输油、输气管道保温、建筑用防火门等,其开发应用有着巨大的市场和效益。我所研制的新型阻燃酚醛泡沫塑料,是一种较为理想的隔热材料,目前已用于舰船、石化等领域由于酚醛塑料本身脆性大,其应用受到一定的限制,因此降低其脆性显得非常必要。降低酚醛泡沫塑料的脆性主要有两种方法:一是化学法,即改变酚醛树脂的本体结构,在树脂主链上嵌入柔性分子基团12~4;二是在树脂中外加改性剂,即添加参与反应的有机基团或无机材料,并通过共混改性提高泡沫塑料孔壁强度,达到降低脆性的目的。前一种方法因工艺复杂、成本高,且可能使酚醛泡沫塑料的综合性能严重下降,而很少采用;第二种方法简单易行,成本低,并能提高泡沫塑料的综合性能,因而应用较为普遍。

  1试验材料及试验方法选用可发性酚醛树脂为基材(粘度为5 ~20Pas固体含量(w)为75%~90%),玻璃短纤维(长度为7~10Mm,长径比为15~20)和聚乙二醇(工业品,平均分子量为400)为改性剂。将不同剂量的改性剂,与酚醛树脂、发泡剂、催化剂及其泡试验,制成待用泡沫塑料试样。然后按GB/T2406―93塑料燃烧性能试验方法测定氧指数,按GB 10671―89〈固体材料产烟的比光密度试验方法测定烟密度,按GB/T 1281291硬质泡沫塑料滚动磨损试验方法测定脆性质量损失,按GB6343― 86泡沫塑料和橡胶表观密度的测定方法测定容重,按GB 8813―88硬质泡沫塑料尺寸稳定性试验方法测定泡沫塑料尺寸稳定性,按GB 3399―82塑料导热系数试验方法〉〉测定导热系数,按GB/T 1041―92塑料压缩性能试验方法〉测定压缩强度,并与不添加改性剂的空白泡沫塑料样的性能比较,从中筛选出改性剂的最佳用量。

  2试验结果与讨论2.1添加短切玻璃纤维改性短切玻璃纤维属于无机材料,常温下无色、无味、无毒,易与酚醛树脂混匀。短切玻璃纤维经用偶联剂处理后,与酚醛树脂共混,然后发泡制成酚醛泡沫塑料。短切玻璃纤维用量对改性酚醛泡沫塑料主要性能的影响见表1.表1短切玻璃纤维用量对改性酚醛泡塑料的脆性、压缩强度、阻燃性能的影响K短切玻璃纤维)性能脆性质量损失/%氧指数/%压缩强度/MPa由表1可知,随着短切玻璃纤维用量的增加,酚醛泡沫塑料的压缩强度明显提高,容重增加,脆性降低,氧指数升高。但共混物的粘度也随着短切纤维用量的增加而升高,这会使发泡工艺难以控制,因此短切玻璃纤维的用量一般控制在10%以下。

  2.2添加聚乙二醇改性聚乙二醇属于有机低聚物,无色、无毒、常温下为低粘度液体,易与泡沫塑料各组分混匀。表2列出了不同聚乙二醇用量下改性酚醛泡沫塑料的压缩强度、阻燃性、脆性的试验结果。表2聚乙二醇用量对改性酚醛泡塑料性能的影响w(聚乙二醇)/%脆性质量损失/氧指数/%压缩强度/MPa由表2得知,随着聚乙二醇用量的增加,改性酚醛泡沫塑料的脆性增大,氧指数下降。当用量达到4%时,脆性降低最显著;超过4%时,改性酚醛泡沫塑料的阻燃性、压缩强度反而有所降低。2.3泡塑料的尺寸稳定性酚醛泡沫塑料属于有机高分子固化产物,有机高分子固化后残留在泡沫塑料内的小分子游离单体、水及发泡剂等残余物没有完全从泡沫塑料中释放出来,直接使用易造成产品的收缩或开裂。因此需放置一段时间或置于烘房内进行加热处理,待泡沫塑料尺寸基本稳定后再加工成所需的产品尺寸。若泡沫塑料经加热处理,一般只需24h就基本稳定,而若在自然状态下放置,则需较长时间才能稳定。给出了3种酚醛泡沫塑料自然失重与时间的关系曲线。由可以看出,两种改性的酚醛泡沫塑料在自然状态下放置30d左右,泡沫塑料尺寸趋于稳定,其中添加短切玻璃纤维改性的酚醛泡沫塑料自然失重较少,未改性的酚醛泡沫塑料失重较多。

  2.4改性剂对泡塑料体综合性能的影响表3列出了在最佳改性剂用量(8%短切纤维或4%聚乙二醇)时,改性酚醛泡沫塑料的综合性能。

  醇改性的;一未改性的)表3在最佳改性剂用量时酚醛泡塑料的综合性能性能添加8%短切玻璃纤维的改性酚醛泡沫塑料添加4%聚乙二醇的改性酚醛泡沫塑料普通酚醛泡沫塑料表观密度/(kgmb压缩强度/MPa氧指数/%最大烟密度脆性损失/吸水性/尺寸稳定性/自熄性/s导热系数/W(mK)一1采用添加量为4%的有机物聚乙二醇与酚醛树脂共混发泡可使酚醛泡沫塑料的脆性质量损失由40%降到17.3%.用短切玻璃纤维或聚乙二醇改性后的酚醛泡沫塑料的综合性能也均有所提高。

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