酚醛泡沫力学性能及其密度-力学性能模型研究

以多聚甲醛代替甲醛溶液制备高固含可发性酚醛树脂,在70℃发泡制备酚醛泡沫材料,研究了表面活性剂、固化剂和发泡剂对泡沫的密度、力学性能的影响。研究结果表明,在表面活性剂添加量为12%,固化剂添加量为30%,发泡剂添加量为5%时,制备的泡沫性能较优。通过Gibson-Ashby提出的泡沫塑料的力学性能与密度的关系模型,创建酚醛泡沫密度-力学性能模型,结果表明泡沫力学性能与密度呈现良好的指数关系,且间接拟合和直接拟合2种方法得出的模型指数基本相符。     

缓冲包装用明胶-淀粉泡沫的性能研究

目的以明胶和预胶化淀粉为原料制备具有缓冲效果的生物质可降解泡沫材料,为缓冲包装用生物质泡沫提供一种新的选择。方法通过对不同明胶-淀粉质量比、固含量、十二烷基硫酸钠(SDS)用量进行实验研究,并进行结构表征及静态压缩性能测定对泡沫材料进行综合评价。结果得到了明胶-淀粉缓冲泡沫材料的最优条件,固含量(用质量分数表示)为20%,表面活性剂质量分数为0.75%,明胶-淀粉质量比为70∶30。在此最优条件下的明胶-淀粉缓冲泡沫材料发泡倍率为5.14倍,表观密度为0.064 g/cm³,弹性模量为36.64 kPa,50%抗压强度为2.49 kPa。结论以明胶和预胶化淀粉为原料制备的复合泡沫材料具有表观密度低、缓冲性能较好的特点。单因素实验结果表明,预胶化淀粉对泡沫的力学性能有增强作用。     

微波固化环氧泡沫材料的结构和性能研究

以聚酰胺树脂、E51、E31环氧树脂为主要原料,以水为发泡剂,用微波方法制备了环氧泡沫材料,测定了环氧泡沫材料的密度和压缩性能,并对泡沫材料进行了FTIR、TGA、SEM、DMA分析.结果表明,用微波固化制备环氧泡沫材料具有高效率的特点,所制备的环氧泡沫具有优良的压缩力学性能;环氧组成对泡沫密度、泡沫结构、动态力学性能和热分解行为有较大影响.     

玄武岩纤维增强泡沫混凝土响应面多目标优化

为改善传统泡沫混凝土的力学性能,制备了以玄武岩纤维为微加筋材料的玄武岩纤维增强泡沫混凝土(BFFC)。采用响应面法设计试验并建立回归模型,研究泡沫和纤维掺量对BFFC表观密度、抗压强度和抗压韧性指数的影响;同时结合渴求函数对BFFC综合性能实现多目标优化,并对纤维作用机理进行了SEM分析。结果表明,制备单位体积BFFC成品的最优泡沫掺量与纤维掺量分别为0. 617 875 m~3与2. 384 66 kg,该配比可以制备出表观密度仅为641. 06 kg/m~3而抗压强度高达13. 60 MPa、抗压韧性指数高达0. 887的BFFC。SEM分析表明,适量玄武岩纤维通过桥联作用下的多裂缝稳定扩展实现了对泡沫混凝土的增强及增韧。     

高密度聚乙烯/低密度聚乙烯共混材料的模压发泡

用模压发泡法制备了高密度聚乙烯(HDPE)/低密度聚乙烯(LDPE)共混发泡材料,研究了偶氮二甲酰胺(AC)发泡剂)、HDPE的用量及模压发泡工艺对于HDPE/LDPE共混泡沫的表观密度、力学性能的影响。结果表明,随着HDPE用量增加,共混发泡材料的表观密度、撕裂强度和拉伸强度均逐渐增加。在一定范围内,AC发泡剂用量增加,泡沫材料的表观密度和力学性能先下降后增加。发泡时间为10min时泡沫表观密度较低,再延长发泡时间,泡沫表观密度变化较小。在0MPa~10MPa范围,模压压力增加,泡沫表观密度缓慢下降。在温度为170℃~180℃范围内,温度升高,泡沫密度逐渐下降。电镜扫描图显示,HDPE/LDPE共混发泡材料泡孔均匀,且多为闭孔。     

高密度聚乙烯/低密度聚乙烯共混材料的模压发泡EI北大核心CSCD

用模压发泡法制备了高密度聚乙烯(HDPE)/低密度聚乙烯(LDPE)共混发泡材料,研究了偶氮二甲酰胺(AC)发泡剂)、HDPE的用量及模压发泡工艺对于HDPE/LDPE共混泡沫的表观密度、力学性能的影响。结果表明,随着HDPE用量增加,共混发泡材料的表观密度、撕裂强度和拉伸强度均逐渐增加。在一定范围内,AC发泡剂用量增加,泡沫材料的表观密度和力学性能先下降后增加。发泡时间为10min时泡沫表观密度较低,再延长发泡时间,泡沫表观密度变化较小。在0MPa^10MPa范围,模压压力增加,泡沫表观密度缓慢下降。在温度为170℃~180℃范围内,温度升高,泡沫密度逐渐下降。电镜扫描图显示,HDPE/LDPE共混发泡材料泡孔均匀,且多为闭孔。     

偏高岭土对泡沫磷酸盐水合陶瓷性能影响

以死烧氧化镁、磷酸二氢钾、硼砂等为原料,采用物理发泡法室温制备了干表观密度在800kg/m~3左右的泡沫磷酸盐水合陶瓷(MPCF)。研究了偏高岭土替代死烧氧化镁掺入对泡沫磷酸盐水合陶瓷力学性能、干表观密度的影响,同时研究了所制备泡沫磷酸盐水合陶瓷在不同温度煅烧后的结构和性能演化。结果表明,偏高岭土替代死烧氧化镁掺入在有效降低泡沫磷酸盐水合陶瓷干表观密度同时,能够提高其抗压强度。此外,掺偏高岭土泡沫磷酸盐水合陶瓷经历不同温度煅烧后,能够保持相对较高的残余抗压强度和相对较低的干表观密度。     

低温发泡制备酚醛泡沫材料及其表征

采用40℃低温发泡的方法制备酚醛泡沫,研究了发泡剂、表面活性剂和固化剂对泡沫的表观密度和压缩强度的影响,讨论了低温发泡对泡沫力学性能、导热性能、泡孔形态、阻燃性能、微观结构和热稳定性的影响。试验结果表明,40℃低温发泡对酚醛泡沫的阻燃性和热稳定性影响较小,泡沫的韧性和脆性得到了明显改善,泡孔孔径更小、分布更加均匀。     

新型R/C复合材料的湿法与干法制备工艺及其性能分析

以石墨与酚醛树脂粉料为原料,通过模压成形得到新型R/C复合材料.给出了制备R/C复合材料的湿法与干法两种模压成型工艺,并对复合材料的导电性能、力学性能以及表观密度进行了分析比较.结果表明:干法制备工艺相对简单、便于操作、生产周期短、性能重复性好、质量稳定.采用本实验干法制备工艺,试样在保温保压条件下固化成型,材料密实、孔隙率小,具有较高的表观密度、抗折强度、抗冲击强度以及优良的导电性能.     

表观密度和聚丙烯纤维对泡沫混凝土收缩开裂的影响

以普通硅酸盐水泥为胶凝材料制备了表观密度达130kg/m3、强度为0.23MPa的低表观密度泡沫混凝土。探讨了表观密度和聚丙烯纤维对泡沫混凝土性能的影响。结果表明,表观密度的下降可显著降低泡沫混凝土的强度和弹性模量,减轻塑性收缩开裂程度;聚丙烯纤维对低表观密度泡沫混凝土干燥收缩和硬化早期干缩开裂的抑制效果显著。     

环氧树脂基复合泡沫材料的研究

以环氧树脂为基体,空心玻璃微珠为填充材料制备了具有高强度、低密度的复合泡沫材料。系统研究了固化剂用量,空心玻璃微珠的填充量、偶联剂的用量等对复合泡沫材料的力学性能的影响,并采用扫描电镜分析了复合泡沫材料的断口形貌。研究表明:随着空心玻璃微珠填充量的增大,复合泡沫材料的压缩强度和密度逐渐降低;偶联剂的加入能有效地改善环氧树脂与空心玻璃微珠之间的界面作用,从而提高力学性能。     

低密度二乙烯基苯泡沫的制备及成型

为了满足激光惯性约束聚变(ICF)实验的需求,本文利用HIPE法对二乙烯基苯(DVB)泡沫的制备进行了研究,讨论了乳化剂浓度对泡沫形貌结构的影响及苯乙烯共交联对共聚泡沫的影响,表征了不同密度泡沫的形貌结构、力学性能和加工性能。最终制备了具有直接进行微加工能力的不同密度的DVB泡沫材料,并用自制三喷嘴乳粒发生器制备和表征了ICF靶用DVB空心泡沫微胶囊。     

纳米纤维增强闭孔泡沫材料的力学性能

为研究纳米纤维增强闭孔泡沫材料的力学性能,采用Voronoi随机泡沫模型对闭孔泡沫材料的细观几何结构进行模拟,并将纳米纤维随机分布在泡沫材料的胞壁中,利用改进的自动搜索耦合（ASC）技术将纤维单元与基体单元进行耦合,建立了能够反映纳米纤维增强闭孔泡沫材料细观结构的数值模型。在此基础上,进一步研究了泡沫模型随机度、相对密度以及纳米纤维长径比和质量分数对纳米纤维增强闭孔泡沫材料弹性模量与屈服强度的影响规律。结果表明:由所建立的数值模型得到的纳米纤维增强闭孔泡沫材料的弹性模量和屈服强度与实验值吻合较好;提高泡沫模型的随机度会使复合泡沫材料的弹性模量和屈服强度增加,而当随机度达到0.450以后,材料的弹性模量和屈服强度几乎不再发生变化;当相对密度在0.05~0.30范围内变化时,复合泡沫材料的弹性模量与屈服强度几乎随相对密度的增加呈线性增长;提高纳米纤维长径比和质量分数也会使材料的弹性模量和屈服强度得到提高,但当纤维长径比达到500以后,纤维长径比的增强作用逐渐减弱。所得结论对纳米纤维增强闭孔泡沫材料的制备具有重要意义。      

ZnO纳米棒/多孔锌泡沫的制备及其压缩和抗菌性能

以商业铸态纯锌和NaCl颗粒为原料,采用空气压缩渗流法制备得到表观密度为2. 86 g/cm3、孔隙率为60%的多孔锌泡沫。扫描电镜观察发现相互连通的孔洞均匀地分布于多孔锌泡沫内部。将多孔锌泡沫置于200 g/L的NaCl水溶液中,80℃保温2 h后试样表面原位生成密集的ZnO纳米棒,得到ZnO纳米棒/多孔锌泡沫材料。压缩测试结果表明,ZnO纳米棒/多孔锌泡沫的压缩力学性能与未经NaCl水溶液处理的多孔锌泡沫的压缩力学性能相比没有明显下降。抗菌测试结果表明,ZnO纳米棒/多孔锌泡沫材料具有优异的抗菌性能。     

发泡剂粒径对硅橡胶泡沫材料性能的影响研究

以硅橡胶为基体材料,采用发泡剂H制备硅泡沫材料.研究了不同发泡助剂对发泡剂H分解温度的影响,以及发泡剂粒径对硅泡沫材料密度、硬度、力学性能、压缩性能和泡孔大小及其分布状态的影响规律.结果表明:发泡剂H与发泡助剂尿素的比例为1:1时,两者之间具有良好的匹配性;在发泡剂粒径对硅泡沫材料性能的影响方面,随着发泡剂粒径的减小,硅泡沫材料的密度、硬度、拉伸强度和40％压缩应变下的压缩应力值逐渐变大,当发泡剂粒径达到300目时,上述性能参数达到最大值,之后又出现下降趋势;其中,原始目数和较大目数下制备的硅泡沫材料的性能变化情况相似.同时,采用SEM技术对不同发泡剂粒径时硅泡沫材料的泡孔大小和分布状态进行了分析.     

陶粒预处理对陶粒泡沫混凝土物理力学性能的影响

陶粒吸水会加速陶粒泡沫混凝土拌合物中泡沫的破灭,导致坍落度经时损失和表观密度显著增大。采用预湿、EVA乳液浸渍和憎水剂浸渍对陶粒进行预处理来降低陶粒的吸水量,并以陶粒泡沫混凝土的坍落度经时损失和表观密度表征泡沫的稳定性,对比3种预处理方式对陶粒泡沫混凝土物理力学性能的影响。结果表明:预湿处理可以改善泡沫的稳定性,保持混凝土的坍落度,降低表观密度和抗压强度;采用浓度5%和10%的EVA乳液处理陶粒可以提高混凝土的表观密度和抗压强度;采用20%的EVA乳液处理陶粒对表观密度和抗压强度的影响较小;陶粒憎水处理导致泡沫快速破灭,使陶粒泡沫混凝土的坍落度经时损失显著增大;制备陶粒泡沫混凝土时,更宜采用预湿处理方式。     

中空玻璃微珠含量对回收聚对苯二甲酸乙二醇酯/聚碳酸酯基复合泡沫材料性能的影响

采用回收聚酯饮料瓶片(R-PET)为主要原材料,以乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯(E-MA-GMA)为增容剂,将硅烷偶联剂KH560处理后的中空玻璃微珠(HGM)与R-PET/PC/E-MA-GMA(70/30/10)在双螺杆挤出机中熔融共混制备复合泡沫材料。通过红外光谱、扫描电镜、差示扫描量热、表观密度、极限氧指数、导热系数和力学性能测试,考察了0~50 phr HGM对复合泡沫材料性能的影响。研究结果表明,HGM改性成功并与基体紧密结合,HGM的加入使RPET的结晶性下降,拉伸强度和冲击强度降低,但是所得的复合泡沫材料的表观密度减小,最小达到0.729 g/cm3,基体的隔热性提高,导热系数减小到0.089 W/(m·K),燃烧过程熔融滴落现象得到改善。     

短纤维混杂增强PP复合泡沫材料的力学性能

将助剂预混与二次挤出工艺相结合制备含短纤维预发泡粒料, 并用型内二次发泡工艺制备了短炭纤维(SCF)、 短玻璃纤维(SGF)混杂增强聚丙烯(PP)复合泡沫材料。研究了在纤维总质量分数不变时, SCF与SGF的相对含量、 增强纤维与PP的界面性能及泡沫体的表观密度对PP复合泡沫材料的发泡效果和力学性能的影响。结果表明: SGF和SCF的同时加入能够改善PP的高温熔体强度, 获得孔径较小且均一的类球形的闭孔PP泡沫体。SGF和SCF混杂增强提高了PP复合泡沫材料的强度和模量, 且增强效果高于单一纤维, 当纤维总质量分数为15%, 且SGF ∶SCF为1 ∶1时(质量比), PP复合泡沫材料的抗弯强度和抗压强度最高, 而SGF ∶SCF为3 ∶1时, PP泡沫复合材料的冲击韧性和压缩模量达到最大值 。泡沫体的表观密度对PP复合泡沫材料的冲击韧性和抗压强度影响显著, 当表观密度从0.32g/cm3增至0.45g/cm3时, 冲击韧性和抗压强度分别从4.29kJ/m2和6.57MPa 提高到17.87kJ/m2和20.57MPa。      

杨梅单宁泡沫的制备工艺研究

研究利用化学方法分析了杨梅单宁的主要结构,并利用杨梅单宁和糠醇等生物质原料来制备单宁泡沫塑料。系统对泡沫的表观密度、粉化程度、吸水率、压缩性能、阻燃性能和泡孔形态进行表征。研究得出,在该工艺下制备的泡沫,孔径和形态均匀分布,密度可控,最大压缩强度为0.23MPa,氧指数为34.71%,属于难燃材料;24h吸水率高达842.07%,有在鲜花保湿领域应用的巨大潜力。     

热塑性聚氨酯发泡片材和发泡珠粒成形体的形貌与力学性能的关系

通过不同的发泡工艺和成型工艺制备了密度相近的热塑性聚氨酯发泡片材(TPU-FS)和发泡珠粒成形体(ETPU)材料,研究了2种泡沫材料的形貌与力学性能的关系。通过扫描电镜表征了2种聚氨酯泡沫的结构;利用万能试验机研究了二者的单向压缩性能和循环压缩性能;用旋转流变仪表征了材料在不同压力下的流变性能。研究发现,相近密度下,TPU-FS和ETPU泡沫具有相近的泡孔面积占有率,但是ETPU发泡区域泡孔的平均孔径远大于TPU-FS泡沫;在循环压缩试验中,TPU-FS泡沫具有较高的损耗能和损耗百分比;流变实验中,在不同压力时,ETPU泡沫的储能模量和损耗模量均低于TPU-FS泡沫,且阻尼因子(tanδ)较小,TPU-FS泡沫的tanδ有一定的频率依赖性,而ETPU泡沫的tanδ随频率的变化不明显。同时,对密度相近的TPU-FS泡沫和ETPU泡沫的形貌与损耗百分比的关系进行了初步探讨。