1. 研究目的与意义(文献综述)
随着社会的发展,能源与安全问题越来越受到人们的关注,节能环保的材料也渐渐进入人们的眼球。酚醛泡沫(Phenolic Foam)是一种性能优异的隔热、防火、隔音的轻质节能产品。酚醛泡沫的导热系数低,密度最低仅为30-40 kg/m3。它的难燃程度远强于目前广泛使用的聚苯乙烯(PS)、聚氨酯(PU)等泡沫,25 mm厚的酚醛泡沫平板受到1700℃火焰喷射10 min后,平板表面有碳痕,但是不会被烧穿,酚醛泡沫平板不会着火也不会散发浓烟和毒气。酚醛泡沫可以长期在150℃的环境中使用而不会损坏,这要远远优于PS的80℃ 和PU的110℃[1-3]。酚醛泡沫的制作成本低廉,只相当于聚氨酯的2/3[4]。综上可见,酚醛泡沫的节能、防火效果和经济效益都很显著。20世纪80年代,国外科学家通过对酚醛树脂及其制品研究,发现了它们的优异的性能:如难燃性、低烟雾性、低毒性和良好的耐热性。90年代以来,酚醛树脂的复合材料得到了突破性的发展,开始受到英、美等国军方重视,并将之用于航天航空、国防军工等领域,之后又被应用到了民用飞机、船舶、车站、油井等防火要求严格的场所,然后逐步向高层建筑、医院、体育设施等民用领域扩展[5-7]。但因为酚醛泡沫本身的脆性,使它在应用上也受到很多的限制,酚醛树脂结构上,酚羟基和亚甲基易氧化,这使得酚醛泡沫的延伸率较低,质脆,硬度大,不耐弯曲[8-9]。这在很大程度上限制了酚醛泡沫的应用,所以为了酚醛泡沫更为广泛的应用,对它的增韧是十分必要的。
为了改善酚醛树脂的这些缺点,很多的研究人员都作出了很大的努力,尝试了很多改善的方法,如袁莉莉等人[10]进行了多壁碳纳米管对酚醛树脂增韧性的研究,发现在酚醛泡沫中加入多壁碳纳米管能有效的提高酚醛泡沫的阻燃性、热稳定性和压缩强度,其中加入多壁碳纳米管的种类和数量的不同也会对酚醛泡沫的增韧有不同的影响。宋寒和吴晓青[11]研究了短玻璃纤维和K2Ti6O13晶须对酚醛泡沫的的改性,考察了K2Ti6O13晶须和短玻璃纤维对酚醛泡沫的改性对泡沫表观结构,热学性能和导热性等性质的影响。很多研究表明,在酚醛泡沫中加入某些材料不但不会降低酚醛泡沫塑料的阻燃性能,反而能够在一定程度上提高其阻燃性能[12-13]。本实验将主要研究由苯酚和多聚甲醛制备热固型酚醛树脂[14],并在制备的酚醛树脂中加入碳纤维、玻璃纤维、石棉纤维等无机纤维,通过发泡工艺[15-16]制成酚醛泡沫进行测试以研究这些无机纤维对酚醛泡沫力学性能的影响,从而获得力学性能最优的酚醛泡沫所需的纤维种类及其配比。
2. 研究的基本内容与方案
本课题的研究(设计)的目标:
探讨不同比例、不同种类的无机纤维如石棉纤维、玻璃纤维、碳纤维等的加入对酚醛泡沫的韧性等性能的影响,以获得最优性能的酚醛泡沫。
本课题的研究(设计)的基本内容:
3. 研究计划与安排
第1——3周:查阅相关文献资料,明确研究内容,了解研究所需药品、仪器。确定方案,完成开题报告。
第4 ——8周:完成酚醛树脂的合成和无机纤维的加入及发泡;
第9 ——12周:完成力学性能测试实验;
4. 参考文献(12篇以上)
[1] 殷荣忠,山永年,毛乾聪等.酚醛树脂及其应用[m].北京:化学工业出版社,1990.
[2] 周全会,刘仕杰. 聚苯乙烯泡沫夹芯板的火灾危险性评价[j].消防科学与技术,2008,27(9):644-647.
[3] 亓波,郑超等. 酚醛树脂在外墙保温防火方面性能研究与应用[j]. 工程塑料应用,2012,40(2).
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