可发性聚苯乙烯SiO2气凝胶核壳复合珠粒制备及其发泡成型工艺研究.pdfVIP

Study on Preparation of Expandable Polystyrene/SiO2 aerogel core-shell particles and foam molding technology A Dissertation Submitted for the Degree of Master Candidate：Li Kai Supervisor： Prof. GengGangqiang Prof. PengXiaochun Chang’an University, Xi’an, China 摘 要 EPS 板是一种十分常用的建筑保温材料，具有容重小、力学强度和韧性好，抗化学 腐蚀、防水、易成型分割等优良特性。但是存在导热系数相对较高，不耐老化、易燃、 防火性差等缺点。为了提高 EPS 板的绝热性能和阻燃性能，本论文采用超级绝热材料 SiO2 气凝胶与聚苯乙烯进行核壳型有机无机复合，运用悬浮聚合的方法制备出以 SiO2 气凝胶为“核”，聚苯乙烯为“壳”的核壳复合颗粒，通过热压浸渍的方法，将发泡剂 渗入到复合颗粒中，最后采用蒸汽发泡成型的方法制成聚苯乙烯/SiO2 气凝胶复合板。 并对聚苯乙烯/SiO2 气凝胶核壳复合颗粒的合成工艺、热压浸渍工艺、及复合颗粒发泡 工艺进行了研究，确定出一种制备核壳复合颗粒的方法，制备出一种导热系数较低的聚 苯乙烯/SiO2 气凝胶复合保温材料。 试验研究了聚苯乙烯/SiO2 气凝胶核壳复合珠粒悬浮聚合工艺，首先分析了油水比、 分散剂体系、搅拌速度和 SiO2 气凝胶等因素对核壳复合颗粒粒径的影响，结果表明： 油水比为 1:4；在分散剂体系中：有机分散剂(聚乙烯醇 5%溶液)3 份，无机分散剂 （磷 酸三钙）1.5 份；搅拌速度 500r/min；SiO 气凝胶添加量为 2 份时，制备的聚苯乙烯/SiO 2 2 气凝胶核壳复合颗粒平均粒径小，而且粒径分布集中；然后对核壳复合颗粒的显微形貌 进行了分析，讨论分散方式、SiO2 气凝胶粒径和添加量对核壳比的影响；并对核壳复 合颗粒进行了结构表征和热分析，通过示差扫描量热法，分析了 SiO2 气凝胶对复合颗 粒的玻璃化转变温度的影响，结果表明：随 SiO2 气凝胶添加量的增大，核壳复合颗粒 的玻璃化转变温度逐渐降低。 试验研究了蒸汽发泡成型中影响预发泡颗粒密度和发泡倍率的因素：蒸汽压和通气 时间，优选出：蒸汽压为 0.4MPa，通气时间为45s 的预发泡工艺；通过扫描电镜分析， 对比不同 SiO 气凝胶添加量的复合颗粒发泡后的泡孔大小，得出了：随 SiO 气凝胶添 2 2 加量的增加，泡孔直径逐渐减小；通过测量不同表观密度复合板的导热系数，确定出制 备最佳表观密度复合板的模压发泡工艺，加热一：蒸汽压为 1.25MPa，通气时间 22S ， 加热二：蒸汽压为 0.7MPa ，通气时间20S；最后对复合板的阻燃性进行了测试，研究了 SiO2 气凝胶对复合板阻燃性的影响，得出：在阻燃剂添加量相同的情况下，随着 SiO2 气凝胶加入量从 0.4g 增加到 2.4g ，复合板自熄时间从 3S 降低到 0.5S，通过水平燃烧试 验，表明复合板属于 HF-1 燃烧级别。 关键字： 核壳珠粒，悬浮聚合，玻璃转化温度，蒸汽压，表观密度 i Abstract EPS with small