麥秸稈—粉煤灰/PP發(fā)泡復(fù)合保溫材料制備及性能研究

【摘要】：隨著全球性能源危機(jī)的影響和生態(tài)環(huán)境的進(jìn)一步惡化,節(jié)約能源已成為全世界普遍關(guān)注的重要舉措,而保溫材料在節(jié)約能源方面占有重要的地位,不論在房屋建筑還是工業(yè)設(shè)備等使用的保溫材料,均能大幅度減少能源資源的消耗,提高能源的利用效率。由于全球越來越嚴(yán)重的資源短缺和環(huán)境惡化,研究“綠色”保溫材料對保護(hù)環(huán)境、生態(tài)平衡尤為重要?！熬G色”保溫材料是利用自然界資源制備的無污染保溫材料,其能提高資源利用率、保護(hù)環(huán)境,對可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義,因此“綠色”保溫材料已成為當(dāng)前重要熱點(diǎn)研究之一。 本文以麥秸稈粉、粉煤灰和聚丙烯為主要原料,添加發(fā)泡劑及其加工助劑,采用熱壓成型方法制備麥秸稈-粉煤灰/PP發(fā)泡復(fù)合保溫材料,測定材料的導(dǎo)熱系數(shù)、表觀密度、力學(xué)性能、吸水率,并分析觀察材料的微觀結(jié)構(gòu),探討保溫材料的成型工藝、原材料最優(yōu)配比、麥秸稈粒徑對材料性能影響以及材料微觀結(jié)構(gòu)的影響。主要結(jié)論如下： (1)麥秸稈-粉煤灰/PP發(fā)泡復(fù)合保溫材料模壓成型工藝研究表明：制備粉煤灰/PP發(fā)泡復(fù)合保溫材料時,模壓壓力對復(fù)合材料的導(dǎo)熱系數(shù)、表觀密度影響較明顯,隨著模壓壓力的增大,復(fù)合材料的導(dǎo)熱系數(shù)和表觀密度均呈下降趨勢,而模壓時間對復(fù)合材料的各項(xiàng)性能影響較小,模壓時間短時,材料雖具有較好的力學(xué)性能,但保溫效果差,綜合復(fù)合材料的主要性能及脫模和能耗問題,制備粉煤灰/PP發(fā)泡復(fù)合保溫材料的成型參數(shù)為：180℃,11MPa,15min。制備麥秸稈/PP發(fā)泡復(fù)合保溫材料時,模壓壓力對復(fù)合材料的性能和泡孔結(jié)構(gòu)均影響較大,成型壓力過大會影響復(fù)合材料發(fā)泡效果和泡孔結(jié)構(gòu),熱壓時間過長會影響麥秸稈纖維性能,綜合復(fù)合材料的性能,制備麥秸稈/PP發(fā)泡復(fù)合保溫材料的成型參數(shù)為：180℃,10MPa,10min。 (2)麥秸稈-粉煤灰/PP發(fā)泡復(fù)合保溫材料的配方研究表明：粉煤灰/PP發(fā)泡復(fù)合材料中粉煤灰含量為40%時,其導(dǎo)熱系數(shù)小、吸水率和密度均較小,彎曲性能較好。麥秸稈/PP發(fā)泡復(fù)合材料中麥秸稈含量為50%時,其力學(xué)性能和泡孔結(jié)構(gòu)較好。麥秸稈-粉煤灰/PP發(fā)泡復(fù)合保溫材料中,當(dāng)PP含量為40%,麥秸稈和粉煤灰的含量均為30%時,其性能較好;當(dāng)PP含量為50%,麥秸稈和粉煤灰的含量分別為20%和30%時,其力學(xué)性能和保溫性能均較好,密度較小；當(dāng)PP含量為60%,麥秸稈和粉煤灰含量均為20%時,其保溫性能和力學(xué)性能好,吸水率低;3種原材料(麥秸稈、粉煤灰和PP)制備的復(fù)合材料比兩種原材料(麥秸稈與PP或粉煤灰與PP)制備的復(fù)合材料具有較低的導(dǎo)熱系數(shù),但吸水率較大。 制備PP發(fā)泡復(fù)合材料時,發(fā)泡劑與其助劑的比例為1：0.5制備的復(fù)合材料綜合性能較好,導(dǎo)熱系數(shù)和密度較小,吸水率僅為其他添加量的50%甚至更低。粉煤灰含量、麥秸稈含量以及粉煤灰與麥秸稈的比例對復(fù)合材料的各項(xiàng)性能影響明顯,隨著粉煤灰含量的增加,復(fù)合材料的密度逐漸增大,力學(xué)性能略有提高,隨著麥秸稈含量的增加,復(fù)合材料的吸水率逐漸增大;而發(fā)泡劑添加量對材料的力學(xué)性能影響較小,各含量下復(fù)合材料力學(xué)性能的數(shù)值相差在5%-25%。 (3)麥秸稈粒徑對保溫材料性能影響的研究表明：麥秸稈粒徑對復(fù)合材料的導(dǎo)熱系數(shù)、表觀密度、力學(xué)性能和吸水性能影響程度較低,80目的麥秸稈發(fā)泡復(fù)合材料的性能較好,但與40、60目兩種粒徑的復(fù)合材料性能相差較小,密度值均在0.95g/cm3左右,除了壓縮強(qiáng)度隨著麥秸稈粒徑的變小而略有降低,其余的力學(xué)性能值相差在10%以內(nèi),80目麥秸稈復(fù)合材料微觀結(jié)構(gòu)中麥秸稈與基體相容性較差,60目麥秸稈復(fù)合材料中泡孔結(jié)構(gòu)較差,且有分層現(xiàn)象,而粒徑為40目麥秸稈復(fù)合材料各種性能和微觀泡孔結(jié)構(gòu)均較好。 (4)以粉煤灰為主的復(fù)合材料吸水率均較低,以麥秸稈為主的材料吸水率較高,是以粉煤灰為主的復(fù)合材料的2-7倍;麥秸稈-粉煤灰/PP發(fā)泡復(fù)合材料的吸水率隨著麥秸稈含量的增加而增大,且增幅較大,低含量(當(dāng)麥秸稈含量為10%時)麥秸稈復(fù)合材料的吸水率在5%左右,而高含量(當(dāng)麥秸稈含量高于40%時)麥秸稈復(fù)合材料的吸水率高達(dá)30%。 【關(guān)鍵詞】：麥秸稈 粉煤灰 發(fā)泡復(fù)合材料 成型工藝 導(dǎo)熱系數(shù) 力學(xué)性能
【學(xué)位授予單位】：南京農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TB332
【目錄】：

• 目錄4-7
• 摘要7-9
• ABSTRACT9-12
• 第一章 緒論12-24
• 1.1 保溫材料的研究意義12-13
• 1.2 保溫材料概述13-18
• 1.2.1 保溫材料的特點(diǎn)和分類13-14
• 1.2.2 保溫材料的主要性能指標(biāo)14-16
• 1.2.3 保溫材料的性能分析16-17
• 1.2.4 保溫材料的主要應(yīng)用17-18
• 1.3 保溫材料的研究進(jìn)展18-21
• 1.3.1 國外研究進(jìn)展18-19
• 1.3.2 國內(nèi)研究進(jìn)展19-21
• 1.4 本課題的主要研究內(nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)21-24
• 1.4.1 本課題的研究內(nèi)容21
• 1.4.2 本課題的創(chuàng)新點(diǎn)21-24
• 第二章 麥秸稈-粉煤灰/PP發(fā)泡復(fù)合保溫材料的制備及性能測試方法24-32
• 2.1 實(shí)驗(yàn)材料及儀器設(shè)備24-25
• 2.1.1 實(shí)驗(yàn)材料24
• 2.1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備24-25
• 2.2 麥秸稈-粉煤灰/PP發(fā)泡復(fù)合保溫材料的制備25-27
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)原料的預(yù)處理25-26
• 2.2.2 麥秸稈-粉煤灰/PP發(fā)泡復(fù)合保溫材料的制備工藝26-27
• 2.3 麥秸稈-粉煤灰/PP發(fā)泡復(fù)合保溫材料性能測試方法27-32
• 2.3.1 導(dǎo)熱系數(shù)27-28
• 2.3.2 表觀密度測試分析28
• 2.3.3 力學(xué)性能28-30
• 2.3.4 吸水性測試30
• 2.3.5 微觀結(jié)構(gòu)30-32
• 第三章 模壓成型工藝研究32-44
• 3.1 工藝參數(shù)32-33
• 3.1.1 模壓壓力32
• 3.1.2 模壓溫度32-33
• 3.1.3 模壓時間33
• 3.2 實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)33-35
• 3.2.1 模壓壓力實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)33-34
• 3.2.2 模壓溫度實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)34
• 3.2.3 模壓時間實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)34-35
• 3.3 模壓工藝參數(shù)對材料性能的影響35-43
• 3.3.1 模壓壓力的影響分析35-40
• 3.3.2 模壓時間的影響分析40-43
• 3.4 本章小結(jié)43-44
• 第四章 發(fā)泡復(fù)合材料的配方研究44-66
• 4.1 實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)44-46
• 4.1.1 粉煤灰含量的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)44
• 4.1.2 麥秸稈含量的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)44
• 4.1.3 粉煤灰與麥秸稈比例的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)44-45
• 4.1.4 發(fā)泡劑添加量的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)45-46
• 4.2 保溫材料各組分含量對材料性能的影響分析46-64
• 4.2.1 粉煤灰含量的影響分析46-49
• 4.2.2 麥秸稈含量的影響分析49-51
• 4.2.3 粉煤灰與麥秸稈比例的影響分析51-59
• 4.2.4 發(fā)泡劑添加量的影響分析59-64
• 4.3 本章小結(jié)64-66
• 第五章 麥秸稈粉粒徑對發(fā)泡復(fù)合材料的性能影響66-70
• 5.1 實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)66
• 5.2 麥秸稈粉粒徑對保溫材料的性能影響分析66-69
• 5.2.1 麥秸稈粒徑對保溫材料主要性能的影響66-68
• 5.2.2 不同麥秸稈粒徑保溫材料的微觀結(jié)構(gòu)68-69
• 5.3 本章小結(jié)69-70
• 第六章 結(jié)論與展望70-74
• 6.1 結(jié)論70-71
• 6.2 展望71-74
• 參考文獻(xiàn)74-78
• 致謝78

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