秸秆纤维聚氨酯高效保温材料的研究

【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。 【关键词】：硬泡聚氨酯泡沫 压缩强度 表面改性 秸秆纤维 偶联剂
【学位授予单位】：吉林建筑工程学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TU551
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-9
• 目录9-11
• 第1章 绪论11-24
• 1.1 引言11
• 1.2 我国建筑节能现状11-13
• 1.3 目前保温材料的使用情况13-15
• 1.4 聚氨酯材料概述15-17
• 1.4.1 硬质聚氨酯泡沫15-16
• 1.4.2 软质聚氨酯泡沫16
• 1.4.3 水发泡化学反应及泡沫形成原理16-17
• 1.5 植物纤维的应用17-19
• 1.6 纤维对聚氨酯性能的影响19-21
• 1.7 本课题研究的目的和意义21-22
• 1.8 本课题研究的主要内容22-24
• 第2章 秸秆纤维聚氨酯泡沫的制备及测试方法24-30
• 2.1 引言24
• 2.2 实验试样的制备24-26
• 2.3 复合原料发泡秸秆纤维聚氨酯泡沫塑料的制备26-28
• 2.3.1 空白试样的制备26-27
• 2.3.2 秸秆纤维增强聚氨酯配方设计27-28
• 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27
• 2.3.2.2 秸秆掺量的实验方案27-28
• 2.4 水发泡秸秆纤维聚氨酯试样制备28-29
• 2.4.1 水发泡硬泡聚氨酯试样制备28-29
• 2.5 性能测试方法29-30
• 第3章 实验结果及分析30-56
• 3.1 复合原料发泡试样实验结果分析30-40
• 3.1.1 温度对硬泡聚氨酯制备的影响30-32
• 3.1.2 偶联剂的作用32-34
• 3.1.3 秸秆纤维掺量对硬泡聚氨酯导热系数的影响34-35
• 3.1.4 秸秆纤维聚氨酯的压缩实验及研究35-40
• 3.1.4.1 未增强的硬质聚氨酯压缩实验35-37
• 3.1.4.2 秸秆纤维聚氨酯压缩实验37-40
• 3.2 水发泡试样实验结果分析40-55
• 3.2.1 配方影响因素40-43
• 3.2.1.1 异氰酸酯和聚醚多元醇的影响40-42
• 3.2.1.2 异氰酸酯和聚醚多元醇的配比实验42-43
• 3.2.2 发泡剂的影响43-45
• 3.2.3 催化剂的影响45-46
• 3.2.4 泡沫稳定剂的影响46-47
• 3.2.5 温度对硬泡聚氨酯制备的影响47-49
• 3.2.6 水发泡聚氨酯最佳配方的确立49
• 3.2.7 稻轩纤维惨量对聚氨酯导热系数的影响49-51
• 3.2.8 聚氨酯的压缩破坏过程研究51-55
• 3.2.8.1 未增强水发泡聚氨酯的破坏过程51-52
• 3.2.8.2 秸秆纤维增强的水发泡聚氨酯破坏过程52-55
• 3.3 秸轩纤维聚氨酯DSC分析55-56
• 结论56-57
• 参考文献57-61
• 攻读学位期间发表的学术论文61-64
• 致谢64

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