羧基碳纳米管增强酚醛泡沫的压缩性能及热性能

研究了羧基碳纳米管(CNT-COOH)增强酚醛泡沫复合材料的制备工艺、微观结构、压缩性能和热性能,并结合红外光谱和泡沫在不同压缩应变下的变形破坏形貌,探讨了CNT-COOH对酚醛泡沫的增强机制。结果表明,CNT-COOH作为异相成核剂,使酚醛泡沫泡孔的平均尺寸减小,泡孔密度增大; 随着酚醛泡沫中CNT-COOH含量增加,CNT-COOH/酚醛泡沫复合材料的压缩模量和压缩强度提高。红外分析表明,CNT-COOH可能未与酚醛泡沫发生固化反应。CNT-COOH/酚醛泡沫复合材料在不同压缩应变下的SEM分析表明,CNT-COOH位于泡孔的孔壁上,并通过CNT-COOH/酚醛泡沫的界面传载作用承受了一定载荷,增强了泡沫的力学性能。热重分析和垂直燃烧试验表明,CNT-COOH作为稳定剂,降低了泡沫的热降解速率,使其热稳定性和阻燃性能均略有提高。     

可膨胀石墨阻燃半硬泡聚氨酯材料的性能

聚氨酯半硬质泡沫(SPUF)性能优异,应用广泛,但它属于易燃材料,且燃烧时极易产生烟毒,进而会对环境造成不利的影响。文中选用可膨胀石墨(EG)以及硅烷偶联剂KH791改性EG对全水发泡聚氨酯半硬泡进行阻燃,利用热重分析和残炭形貌对聚氨酯泡沫的热降解行为进行了研究,对比了EG改性前后对全水发泡聚氨酯半硬泡阻燃性能、热稳定性、力学性能和泡孔形貌的影响。结果表明,当EG的质量分数为20%时制得的可膨胀石墨阻燃聚氨酯泡沫氧指数可达29.4%,达到了UL94HB防火测试中HF-1级水平测试的要求;KH791改性EG后,阻燃效果略微降低,但是改性EG对于泡沫的泡孔形貌影响较小,能够提高全水发泡聚氨酯半硬泡的密度和压缩强度。     

端异氰酸根聚氨酯预聚体增韧改性酚醛泡沫塑料性能研究

以聚丙二醇(PPG2000)和二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)为原料合成了异氰酸根封端的聚氨酯预聚体(PUP),分别以合成的预聚体和市售的聚氨酯预聚体为增韧剂改性酚醛泡沫,研究了PUP用量及异氰酸根含量对酚醛泡沫力学性能、热稳定性能、导热性能及阻燃等性能的影响,并对改性前后的酚醛泡沫进行了电子显微镜扫描泡孔结构和红外光谱分析。结果表明,聚氨酯预聚体用量为5%(wt,质量分数,下同),异氰酸根含量为4.1%时,酚醛泡沫的韧性和保温性能最好,其中相对弯曲强度和相对压缩强度分别为5.11kPa·m~3/kg和3.33kPa·m~3/kg,分别比纯泡沫提高了86.5%和43.5%;改性泡沫导热系数为0.057W/m·K,比纯泡沫导热系数(0.064W/m·K)低;增韧的酚醛泡沫热稳定性能略有降低,但下降幅度不大;此外,聚氨酯增韧后的酚醛泡沫阻燃性能均大于34%,具有优良的阻燃性能,且酚醛泡沫闭孔率高、泡空分布均匀。     

基于多阶压力控制的双峰泡孔聚合物发泡行为及性能

双峰泡孔聚合物材料是聚合物泡沫的一种特殊结构类型材料,近年来受到了业界的广泛研究和关注.在超临界流体辅助间歇发泡工艺中,发泡体系的压力控制是诱导双峰泡孔形核和长大的关键因素.基于此,本研究构建了一种多阶压力控制聚合物间歇发泡系统,制备了具有典型双峰泡孔结构的聚苯乙烯泡沫材料,研究了不同一阶压降、一阶压降保压时间、二阶压降等工艺参数对聚合物发泡行为的影响以及所制备材料的隔热性能.结果表明,在饱和温度为90℃及以上时,一阶压降3 MPa和8 MPa条件下均能形成良好的双峰泡孔结构;饱和温度的升高、一阶压降保压时间的延长可以促进大泡孔的生长,而对小泡孔无明显影响;双峰泡孔聚苯乙烯泡沫材料具有良好的隔热性能,对于所制备的最大发泡倍率为47.27的泡沫材料,其热导率仅为72 mW/(m·K).     

氢化钛预氧化处理和发泡温度对Al-7Si闭孔泡沫铝泡孔结构的影响

采用粉末冶金快速发泡法制备Al-7 Si闭孔泡沫铝,研究使用高导热发泡模具后制备工艺参数对泡沫铝膨胀率、孔隙率、泡孔个数与孔径的影响.结果表明:在450～550℃时对氢化钛预氧化处理1 h可细化颗粒尺寸,提高氢化钛开始分解温度和最大分解速率温度.过度预氧化处理会导致氢化钛释气量下降,获得的试样膨胀率较低.发泡温度的提高有助于提高泡沫铝膨胀率和泡孔个数,对孔隙率和平均孔径影响较小,但温度过高会使得试样顶部低圆度裂纹状泡孔分布范围增加.发泡模具的使用有助于约束膨胀方向,提高冷却过程中孔径均匀程度.粉末冶金快速发泡法可获得均匀泡孔结构泡沫铝.采用450℃预处理90 min的氢化钛作为发泡剂,发泡温度为720℃,发泡时间为160 s时可获得孔隙率为78.1％,孔径为(2.29±0.8)mm,并具有最优泡孔结构的泡沫铝材料.     

用超临界二氧化碳技术制备硅橡胶/碳纳米管/炭黑复合导电泡沫材料

以超临界二氧化碳为物理发泡剂,制备出一种具有良好导电性能的硅橡胶/碳纳米管/炭黑多相复合泡沫材料。系统研究了不同碳纳米管含量及不同加工参数对硅橡胶发泡行为和最终硅橡胶泡沫材料导电性能的影响。实验结果表明,碳纳米管和炭黑在硅橡胶基体中分散良好,无明显团聚体出现。均匀分散的碳纳米管能够提高发泡时的成核密度,从而得到具有较小泡孔尺寸和较高泡孔密度的泡沫材料。研究发现随着饱和温度升高,泡孔尺寸变大,泡孔合并现象明显;随饱和压力增加,泡孔尺寸变小,泡孔密度增加,泡孔合并现象减少。不同泡孔形态对应其导电性能也有所不同,当泡孔尺寸较小,泡孔分布均匀的泡沫材料导电性能较好。     

成孔方法对硅橡胶泡沫材料泡孔结构的影响

利用CT技术研究了通过溶析成孔法、化学发泡法和混合发泡法制得的硅橡胶泡沫材料的泡孔结构,并对影响泡孔结构的因素进行了分析。结果表明,成孔方法对硅橡胶泡沫材料的泡孔结构有重要影响,通过不同成孔方法可以获得不同泡孔结构的硅橡胶泡沫材料。     

超临界二氧化碳/乙醇共发泡法制备聚醚酰亚胺泡沫制品

本工作采用一步泄压釜压发泡技术研究了聚醚酰亚胺(PEI)的超临界二氧化碳(scCO2 )发泡行为,系统研究了饱和压力、发泡温度和泄压速率对PEI泡孔结构的影响,进一步引入共发泡剂和成核剂来分别改善PEI的发泡性能和优化泡孔结构.通过釜压发泡熔接技术,在受限金属模具空腔中同时完成PEI珠粒的发泡与熔接,制备了发泡倍率及泡孔结构可调的PEI泡沫制品.结果表明,以scCO2 作发泡剂,发泡条件较为苛刻且所得PEI泡沫具有微孔结构,但整体发泡倍率小于3倍;加入共发泡剂如四氢呋喃(THF)和乙醇(EtOH)等可明显改善PEI的发泡性能、提升发泡倍率,引入碳纳米管(CNTs)作成核剂可显著优化泡孔结构、提高材料成核数量和泡孔密度;通过釜压发泡熔接制备的PEI及PEI/CNTs泡沫制品珠粒熔接质量良好,力学性能优良,PEI泡沫制品的拉伸强度和压缩强度分别为5. 7 MPa和5. 6 MPa.     

氧化锌晶须在纯化学发泡制备硅橡胶泡沫中的应用研究

采用氧化锌晶须增强改善硅橡胶,运用纯化学发泡技术制备硅橡胶泡沫材料.研究了氧化锌晶须对硅橡胶混炼胶塑性值、硅橡胶泡沫泡孔结构及分布和泡沫压缩应力松弛性能的影响.结果表明:氧化锌晶须用量对硅橡胶混炼胶塑性值影响不大,氧化锌晶须可以改善泡沫泡孔结构和分布,明显降低了硅橡胶泡沫材料的压缩应力松弛性能.     

中空玻璃微球/TPU复合泡沫的制备及微孔结构的研究

目的 探讨GB含量变化对中空玻璃微球/TPU复合材料相变行为、流变性能及热力学性能的影响,并研究微米尺寸填料GB对泡沫微孔形态、尺寸分布的影响。方法 以中空玻璃微球和热塑性聚氨酯为原料,采用微孔注塑成型(MIM)发泡方式,制备GB/TPU复合泡沫材料。结果 通过向TPU中引入微米玻璃球相改善发泡材料的微孔结构,在TPU中加入有机改性的GB,GB作为成核剂能显著提高TPU发泡材料的微孔结构。当GB质量分数为0.5%时,TPU熔体黏度得到提高,发泡性能得到改善,成功制备出具有复孔结构的GB/TPU复合泡沫。GB/TPU复合泡沫的密度被降低至0.51 g/cm³。由于微米尺寸填料GB的平均直径为18 μm,与TPU熔体形成较大的相界面,因此引起泡孔尺寸较大且泡孔开孔率较高的现象。结论 差示扫描量热仪(DSC)测试结果表明,在冷却阶段及第二次加热熔融阶段,GB对TPU软段相和硬段相的相变行为没有明显的影响。但是在DSC第一次加热熔融阶段,GB引起了TPU熔融峰向低温区移动。旋转流变仪测试分析结果表明,在高剪切频率下,GB/TPU复合材料的复合黏度和储能模量明显高于TPU纯料的,且TPUGB0.5(含质量分数为0.5%的GB)的复合黏度和储能模量最大。TGA结果显示,热稳定性提高,利用扫描电子显微镜(SEM)观察复合材料泡沫材料泡孔结构可知,泡孔分布和尺寸均匀性显著提高。     

膨胀蛭石/酚醛阻燃保温复合材料的制备及性能

以膨胀蛭石为阻燃剂,采用中温发泡方法与酚醛树脂复合制备膨胀蛭石/酚醛阻燃保温复合材料。阻燃保温复合材料通过极限氧指数、锥形量热、导热系数和表观密度分析了发泡温度、固化剂含量、发泡剂含量、表面活性剂含量、固化时间以及蛭石含量对膨胀蛭石/酚醛阻燃保温复合材料阻燃及保温性能的影响。结果表明:以膨胀蛭石为阻燃剂制备的膨胀蛭石/酚醛阻燃保温复合材料的阻燃保温性能优越、表观密度低。单因素实验结果表明,膨胀蛭石/酚醛阻燃保温复合材料的最优条件为发泡温度80℃、固化剂含量10wt%、发泡剂含量10wt%、表面活性剂含量5wt%、固化时间2 h以及蛭石含量60wt%。最优条件下的膨胀蛭石/酚醛阻燃保温复合材料表观密度为190.08 kg/m3、压缩强度为0.32 MPa、导热系数为0.054 9 W/（m·K）、极限氧指数为71.1%、平均热释放速率为15 kW/m2。      

Mechanical,thermal and morphological characterization of cellulose fiber-reinforced phenolic foams

In this work, the compressive mechanical properties, thermal stability and morphology of cellulose fiber-reinforced phenolic foams were studied. The cellulose fiber-reinforced phenolic foam showed the greatest compressive mechanical properties by incorporating 2 wt.% of the reinforcement. The compressive modulus and strength of 2 wt.% cellulose fiber-reinforced phenolic foam were increased by 21% and 18%, respectively, relative to the unreinforced material. The addition of the cellulose fibers to the phenolic foam slightly decreased the thermal stability of the material. The study on the morphology of the cellulose-reinforced phenolic foams via Scanning electron microscopy (SEM) indicated a strong bonding between the fibers and phenolic matrix. In addition, the incorporation of the cellulose fibers into the foam resulted in a decreased cell size and increased cell density of the material. The incorporation of 2 wt.% of cellulose fibers into the phenolic foam led to obtain the material with the best features.     

Lignin particle- and wood flour-reinforced phenolic foams: Friability,thermal stability and effect of hygrothermal aging on mechanical properties and morphology

In the present work, the effect of lignin particles and wood flour weight fractions incorporated on friability and thermal stability of a phenolic foam was determined. In addition, the effect of hygrothermal aging on compressive mechanical properties and cell size of the materials was studied. The incorporation of lignin particles decreased friability of the phenolic foam; whereas, wood flour increased it. The influence of both reinforcements on thermal stability of the material was very low. Although the reduction in mechanical properties of reinforced foams was higher than for the unreinforced material after hygrothermal aging, modulus and strength of the reinforced foams were still superior to those of the unreinforced material. Hygrothermal aging did not influence cell size of the foams studied. The material which exhibits the best combination of features was 8.5 wt.% lignin particle-reinforced phenolic foam.     

双马来酰亚胺泡沫的微观形貌与结构控制研究

以偶氮二甲酰胺(AC)为发泡剂制备了改性双马来酰亚胺(BMI)泡沫,用扫描电镜(SEM)对泡沫的微观形貌进行观察,研究泡沫的发泡过程及不同条件下泡沫的泡孔结构,包括密度、孔径、单位体积的泡孔数目、发泡倍率等。结果表明:改性的BMI泡沫是一种闭孔结构泡沫,其构型为排泄型十二面体。可通过发泡体系的黏度、温度和发泡剂含量控制BMI泡沫的结构,随发泡体系黏度的增加,泡沫密度,成核密度N0和单位体积的泡孔数目Nf增加,泡孔直径减小,均匀性变好。泡沫密度随发泡剂AC含量提高而降低,当AC含量超过7%(质量分数)时,泡沫密度反而上升。随发泡温度提高,泡沫密度降低,孔径增大,泡沫成型稳定性变差。     

含有机胶凝剂的Al_2O_3-SiO_2系泡沫料浆的流变性能与固化特性

采用泡沫法结合凝胶注模工艺制备莫来石多孔轻质材料,通过在Al_2O_3-SiO_2系泡沫料浆中分别引入三醋酸甘油酯、聚酰亚胺、羟丙基纤维素作为胶凝剂,研究胶凝剂的种类对泡沫料浆流变性能的影响及其与固化时间的关系规律。结果表明:3种胶凝剂对泡沫料浆的流变性能影响程度不同。流变性能直接影响泡沫料浆的固化时间,提高泡沫料浆的触变性、黏度增长速率以及扩大线性黏弹性区间是缩短泡沫料浆固化时间的有效途径。3种胶凝剂中,三醋酸甘油酯固化效果最佳,以其作为胶凝剂的泡沫料浆初凝时间和固化时间均最短。     

A porous carbon foam prepared from liquefied birch sawdust

Carbon foam was prepared by submitting birch sawdust to liquefaction, resinification, foaming, carbonization, and activation steps. The foam was characterized by TG and DTG, XRD, SEM, and nitrogen adsorption at 77 K. A mechanism for the formation of the porous carbon foam was proposed. Solid non-graphitized lightweight carbon foams with specific surface areas of 534–555 m²/g and cell sizes of 100–200 μm were obtained, depending on the carbonization or activation temperature used. The intermediate liquefied birch-based resin foam exhibits thermal stability superior to liquefied wood and inferior to phenolic resin, and decomposes rapidly in two stages, at 285.7 and 412.9 °C, respectively. Further activation of the carbon foam in a stream of nitrogen above 800 °C improves the pore structure and homogeneity of the cell size significantly. The matrix of the foams contains a large number of micropores, and the microstructure becomes more ordered as the activation temperature is increased.     

泡沫Al孔结构的影响因素

揭示了泡沫化过程中Ａｌ熔体泡沫孔隙率、导热系数的变化规律,研究了泡沫Ａｌ的孔隙率、孔径以及导热系数的变化规律及其对应关系。结果表明：Ａｌ熔体泡沫的孔结构及导热系数随泡沫化时间而变化。Ａｌ熔体泡沫的孔结构直接影响其凝固后的孔结构,而导热系数则间接影响孔结构。     

ZrSi_2/硼酚醛泡沫的制备及其裂解产物的增强机制

以ZrSi_2颗粒填充硼酚醛树脂制备了一种耐高温且裂解后结构较为完整的泡沫复合材料。研究了ZrSi_2颗粒质量分数对泡沫复合材料固化机制、高温裂解行为及裂解前后压缩性能的影响,并分析了ZrSi_2颗粒对泡沫复合材料裂解产物的增强机制。结果表明:添加的ZrSi_2颗粒虽未参与硼酚醛树脂的固化交联,但会和硼酚醛树脂裂解放出的气体挥发物发生化学反应,提高了裂解产物的残炭率和压缩比强度。当添加的ZrSi_2颗粒质量为硼酚醛树脂质量的10%时,裂解产物的残炭率和压缩比强度提高最为显著。ZrSi_2/硼酚醛泡沫经过裂解后,ZrSi_2颗粒作为第二相粒子钉扎在裂解产物的孔壁上,化学反应使得部分裂解气体挥发物被吸收并转化为固相产物,明显减少的缺陷提高了裂解产物的力学性能。     

PMMA纳米孔泡沫的制备及发泡性能研究

选用对于超临界CO₂具有高吸附能力的聚甲基丙烯酸酯(PMMA)作为基体材料,通过超临界CO₂间歇式发泡法,探究饱和阶段、发泡阶段参数以及CO₂吸附率对PMMA泡沫结构参数的影响。结果表明,在一定范围内,当其他条件相同时,降低温度或增大压力均能增加CO₂吸附率,在0 ℃、15 MPa条件下饱和48 h,PMMA中的CO₂吸附率达到最大值35.72%。将CO₂吸附率为35.72%的PMMA在40 ℃油浴中发泡30 s,可以获得泡孔密度为1.57×10¹⁵ 个/cm³、泡孔平均尺寸为35.9 nm且分布均匀的PMMA纳米孔泡沫。