海底管道硬质聚氨酯泡沫保温材料导热性能试验研究

针对硬质聚氨酯材料用于海底单层保温管道在保温性能上暴露出的不足之处,对硬质聚氨酯泡沫材料的导热性能进行试验研究,以确定在各种工况下保温材料的相关参数。文章从聚氨酯泡沫材料的基本性能、闭孔率和吸水率对导热系数的影响、外界压力对闭孔率影响等方面进行了试验研究,取得了相应的检测数据,为今后在不同工况下确定保温材料参数提供了参考。

复合阻燃硬质聚氨酯保温材料的制备及其在工程中的应用

随着城镇化进程日益加快,建筑工程行业得到迅速发展,同时建筑资源消耗量日益增加。现阶段,建筑领域能耗占据总能耗的66%以上。在推动能源可持续化发展过程中,建筑领域积极推动节能、环保理念成为重点发展方向,环保工程材料的制备和应用深受关注。复合阻燃硬质聚氨酯保温材料是一种新型的工程材料,具有良好的保温性能和阻燃性能。本文以复合阻燃硬质聚氨酯保温材料为基础,从生产工艺、材料选取、工艺流程、结构优化等方面阐述其制备方法,并分析其在工程领域的具体应用,旨在为工程建设实现绿色节能环保目标提供更多参考。

硬质聚氨酯泡沫保温材料泡孔结构的研究

硬质聚氨酯泡沫塑料在建筑等行业得到了广泛的应用,人们对其性能也进行了大量的研究.本文主要是对硬质聚氨酯泡沫塑料泡孔结构进行研究,分析了硬质聚氨酯泡沫塑料的泡孔结构,研究了聚氨酯发泡过程中各个因素对其泡孔结构的影响,对泡孔结构与泡沫塑料性能的关系进行了探讨.

不同密度硬质聚氨酯泡沫的力学性能和本构关系

目的不同密度的硬质聚氨酯泡沫(RPUF)适用于不同的工程应用,通过对不同密度RPUF力学性能开展研究,并对现有的本构模型加以修正,得到材料真实的本构关系。方法通过开展不同密度RPUF材料的准静态压缩实验(0.001 s^(−1))及不同加载速率(100~1000 s^(−1))下的动态压缩力学性能实验,得到材料的应力-应变曲线,在此基础上分析RPUF材料的密度效应及应变率敏感性,得到其真实本构关系。结果RPUF材料力学性能受到密度和应变率的耦合影响,随着密度以及应变率的增大,RPUF材料的屈服应力呈指数函数形式增大;给出了RPUF材料屈服应力与应变率及密度之间的函数关系式。结论得到了基于实验数据以及横向惯性效应修正后的Sherwood-Frost模型(M-S-F模型),研究结果可为RPUF材料在抗冲击方面的工程应用提供指导。

磷/溴单分子阻燃硬质聚氨酯泡沫复合材料制备及阻燃性能

将磷/溴单分子阻燃剂1,3,5-三(5,5-二溴甲基-1,3-二氧杂己内磷酰氧基)苯(FR)作用于硬质聚氨酯泡沫,制备出阻燃复合材料(FR/RPUF),利用极限氧指数、水平燃烧、锥形量热研究FR对硬质聚氨酯泡沫的阻燃性能及火灾燃烧性能的影响。结果发现:当FR添加量为15%时,阻燃聚氨酯泡沫的LOI达到24.1%,水平燃烧达到HF-1级,热释放速率平均值、热释放速率峰值、有效燃烧热及一氧化碳平均释放量分别降低78.7%、78.4%、57.1%和32.2%,硬质聚氨酯泡沫材料火灾危险性大幅度降低。

聚氨酯泡沫保温材料的制备及性能初探

通过对发泡剂和国产聚醚的筛选,研制一种硬质聚氨酯保温材料,其泡沫的主要性能指标为:平均芯密度41.8 kg/m3,10%压缩强度158.4 kPa,导热系数0.014 W/(m.K)。结果表明,以正戊烷为发泡剂的硬质聚氨酯泡沫具有泡孔均匀、规整及导热系数低等性能特点。

典型硅化合物阻燃硬质聚氨酯泡沫的火灾安全性能

将正硅酸乙酯(TEOS)作为阻燃剂,以提高硬质聚氨酯泡沫(RPUF)的火灾安全性能。采用傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)对其进行表征,根据锥形量热仪测试(CCT)、微型量热仪(MCC)、热重分析(TG)、热重-红外联用(TG-IR)和极限氧指数(LOI)测试RPUF复合材料火灾安全性能。CCT结果表明,RPUF/TEOS复合材料的热释放速率峰值(PHRR)降低。RPUF/TEOS1.0的点燃时间与纯RPUF相比延长了7倍,复合材料的CO和CO_(2)的峰值释放速率均降低。RPUF/TEOS2.0烟释放速率峰值(PSPR)降低了35%。RPUF/TEOS1.0的火灾性能指数(FPI)是纯RPUF的7.42倍,而火灾蔓延指数(FGI)是纯RPUF的0.24倍。RPUF/TEOS复合材料的极限氧指数(LOI)值均高于纯RPUF。TEOS的加入使RPUF/TEOS复合材料的炭层更加稳定与致密,抑制了热和氧的传递。因此,TEOS的引入提高了RPUF复合材料的火灾安全性能。

建筑用含PEG硬质聚氨酯泡沫材料的性能研究

针对添加了3种类型的聚乙二醇(PEG)的硬质聚氨酯泡沫材料,探索了它们在建筑地板和天花板覆盖物、温控运输包装中的绝缘材料、汽车座椅内覆盖物等各种应用中的适用性。为了研究含有PEG的聚氨酯泡沫塑料的热性能,进行了差示扫描量热仪(DSC)测试。在实验室条件下设计了一个双层混凝土-聚氨酯泡沫塑料系统,利用对模拟环境温度变化敏感的计算机辅助测温装置对其隔热性能进行了检测。PUⅠ(含44%PEG600)在中温条件下表现出较好的热调节能力;而PUⅡ(49%PEG1000)则适用于温和和高温环境下的温度控制,聚乙二醇质量分数为53%的PUⅢ具有较好的储热和热稳定性。含有38%PEG600/PEG1000/PEG1500的PUⅣ也证实了良好的耐热性和耐久性。

改性可膨胀石墨在冷库保温材料硬质聚氨酯泡沫塑料中的应用

将可膨胀石墨(EG)进行表面改性,解决了其和有机材料相容性差的问题,并应用于硬质聚氨酯泡沫塑料。研究结果表明:改性后EG与聚氨酯硬泡组合聚醚之间具有良好的相容性;解决了EG在聚氨酯硬泡组合聚醚中的分散悬浮和施工困难问题。两者的结合,硬质聚氨酯泡沫塑料实现B1级阻燃,同时还保证了其导热系数小于0.024 W/(m·K),尺寸稳定性小于1%,吸水率小于3%,闭孔率大于94%,抗压大于200 kPa等综合性能,确保其在冷库中得到广泛采用。尤其是聚氨酯硬泡密度40 kg/m^3～50 kg/m^3,出方数大于等于18 m^3,成本优势非常明显。

阻燃型木质素基硬质聚氨酯泡沫材料的制备及性能

以木质素替代部分二乙二醇制备阻燃性高、成本低、环境友好的硬质聚氨酯泡沫材料,研究了木质素对硬质聚氨酯泡沫性能的影响。结果表明,当木质素质量分数为15%时,木质素基硬质聚氨酯泡沫的热稳定性能和阻燃性能最佳。添加15%木质素的硬质聚氨酯泡沫(LRPUF3)较纯硬质聚氨酯泡沫(RPUF)氧指数高,热释放速率峰值和总释放热小,质量损失率低,表明木质素替代部分聚醇可提高硬质聚氨酯泡沫的耐热性能和阻燃性能。在添加15%木质素的基础上,不同阻燃剂复配合成的硬质聚氨酯泡沫(LFRPU1、LFRPU2),其氧指数较LRPUF3高,热释放速率峰值、总释放热均较LRPUF3低,表明阻燃剂可进一步提高硬质聚氨酯泡沫的阻燃性能。通过SEM观测炭层,探讨其阻燃机理。

保温工程用聚氨酯硬质泡沫材料的制备研究

采用一步法制备了聚氨酯硬质泡沫材料,通过改变原料组分中聚醚的组成、异氰酸酯指数、阻燃剂用量、水的用量、交联剂的种类,分别考察了其对双组份聚氨酯硬质泡沫材料性能的影响。结果表明,组合聚醚羟值黏度对制品性能起关键作用,化学发泡剂水的添加量需要严格控制,提高液态添加型阻燃剂含量能够提高制品氧指数,但同时会降低制品力学性能,三乙醇胺作为交联剂制品综合性能好。制备得到了最佳的组合配方,制备出了硬度大、尺寸稳定性好、性能优异的聚氨酯硬质泡沫材料,完全可以应用在保温工程的施工作业中。

硬质PUR/膨胀蛭石复合保温材料的制备与性能

采用一步法制备硬质聚氨酯(PUR)/膨胀蛭石(EM)复合保温材料,探讨了EM不同粒径(0.5~1,1~3,3~6 mm)以及不同填充比(5%,10%,20%,30%)对复合材料性能的影响.结果表明,EM的添加显著提高了硬质PUR/EM复合材料的压缩性能,当加入10%粒径为3~6 mm的EM时复合材料的压缩强度由0.12 MPa提高到0.36 MPa;随着粒径和填充比的增大,复合材料密度增大,泡孔直径减小;热导率低于0.05 W/(m·K).当加入5%的粒径为1~3 mm的EM时,复合材料的热导率低至0.029 W/(m·K).EM的添加提高了复合材料的阻燃效果,当加入30%EM(3~6 mm)时,极限氧指数增加了15%达到21.1%.

硬质聚氨酯/二氧化硅纳米粒子复合材料泡沫形貌和性能研究

利用2种不同粒径的球形二氧化硅(SiO_2)纳米粒子作为填料,制备了硬质聚氨酯(PU-R)/SiO_2纳米粒子复合材料泡沫。利用扫描电子显微镜考察复合材料的形貌,通过压缩试验、尺寸稳定性测试和热导率测试表征复合材料的力学性能、尺寸稳定性和热导率。结果表明,球形SiO_2纳米粒子对复合材料的泡孔结构有明显的细化作用(孔径从纯PU—R泡沫的303μm降低到170μm),可以有效提高复合材料的压缩性能(与纯PU-R泡沫相比,比强度和比模量分别提高了8.3%和12.5%),降低了其线膨胀系数,并使热导率略微下降,而对尺寸稳定性无明显影响。与粒径为400 nm的SiO_2纳米粒子相比,粒径为700 nm的SiO_2纳米粒子较易均匀分散,对PU-R泡沫力学性能的改善效果更为明显。

纳米碳酸钙对硬质聚氨酯泡沫塑料力学性能的影响

通过超声作用 ,用在位分散聚合方法制得了纳米碳酸钙增强硬质聚氨酯泡沫塑料。结果表明 ,纳米碳酸钙可以均匀分散在PAPI中。纳米碳酸钙在较低添加量时对压缩强度和模量就有一定提高。但它会引起PAPI粘度的迅速增加 ,从而导致发泡反应困难 ,并使冲击强度在添加量为 6 % (质量 ,下同 )

改性可膨胀石墨的制备及在硬质聚氨酯泡沫中的阻燃性能

采用表面接枝硅烷偶联剂法将硼酸负载在可膨胀石墨(EG)表面制得了改性EG(MEG),并考察了MEG在硬质聚氨酯泡沫(RPUF)中的阻燃性能.利用扫描电子显微镜、X射线光电子能谱、傅里叶变换红外光谱、膨胀试验及热失重分析对MEG进行了形貌、元素组成及结构性能表征,通过热失重分析、极限氧指数(LOI)及锥形量热仪考察了RPUF/MEG的热稳定性及燃烧性能.结果表明,硼硅化合物作为硅硼陶瓷前驱体已负载在EG表面;MEG及RPUF/MEG体系膨胀炭层更为致密,800℃时的残余量分别较EG和RPUF/EG提高了8.7%和3.7%;RPUF/MEG体系的LOI较RPUF/EG有所提高,热释放速率峰值降低了10%,产烟速率及CO生成速率均显著降低.RPUF/MEG阻燃性能的提高与MEG负载的硅硼陶瓷前驱体促进了阻燃RPUF各组分间的相互作用及增强了炭层的阻隔性有关.

硬质聚氨酯泡沫塑料结构及其性能的研究

应用环保型发泡剂制备了硬质聚氨酯泡沫塑料,然后分别对影响其泡体结构和性能的因素(包括聚醚配合比、匀泡剂用量、催化剂用量等)进行了研究.结果表明:可通过改变催化剂有机锡用量来协调凝胶速率与发泡速率的匹配,从而调节泡体的结构及性能;聚醚配合比和匀泡剂用量等均对泡体结构及性能产生影响.

水对硬质聚氨酯泡沫塑料性能的影响研究

采用一步法合成了硬质聚氨酯泡沫塑料(PUF-R),考察了水的用量对PUF-R的表观芯密度、导热系数、拉伸强度、弯曲强度、压缩强度等性能影响,并利用扫描电子显微镜观察了泡孔形态。结果表明,随着水用量的增加,RPUF的密度、导热系数、拉伸强度、弯曲强度、压缩强度逐渐降低,储能模量随之下降,而泡孔直径则逐渐增大。

粉末尼龙1010填充硬质聚氨酯泡沫塑料的形态与力学性能

通过扫描电子显微镜(SEM)对粉末尼龙1010填充硬质聚氨酯泡沫塑料(RPUF)的泡孔结构和填料分散形态进行了分析。研究了粉末尼龙填充RPUF的压缩、拉伸和冲击性能。讨论了粉末尼龙填充RPUF的形态结构对力学性能的影响。发现随填料的加入,泡孔直径变小,填料含量到达10%后,尼龙粒子团聚明显。粉末尼龙的加入提高了RPUF的压缩、拉伸和冲击强度,在填料含量为5%时各项力学性能达到最大值。当填料含量超过5%时,各项力学性能呈下降趋势。

匀泡剂对阻燃硬质聚氨酯泡沫塑料燃烧性能的影响

利用氧指数仪测定了全磷阻燃剂(DMMP、DEEP、V6)、卤代磷酸酯阻燃剂(TCEP、TCPP、TDCP)及两类阻燃剂复配对硬质聚氨酯泡沫塑料(RPUF)氧指数的影响。结果表明,全磷阻燃剂的阻燃效果优于卤代磷酸酯类阻燃剂;磷卤复配阻燃效果优于单一阻燃剂;DMMP与TCEP复配使用阻燃效果最佳,氧指数为24.5%。利用锥形量热仪进一步研究了7种不同硅烷匀泡剂对RPUF阻燃性能的影响。结果表明,硅烷匀泡剂AK8803在提高RPUF的点燃时间以及降低RPUF燃烧释放热危害方面,优于其他6种匀泡剂;而硅烷匀泡剂L580则在降低RPUF燃烧烟气量方面优于其他6种匀泡剂。

改性条件对阻燃型硬质聚氨酯泡沫塑料性能的影响

选择阻燃剂三聚氰胺和甲基磷酸二甲酯(DMMP)对硬质聚氨酯泡沫塑料进行阻燃改性,研究了异氰酸酯指数、水、三聚氰胺以及DMMP添加量对硬质聚氨酯泡沫塑料阻燃性能和拉伸强度的影响。结果表明,添加三聚氰胺和DMMP可以提高硬质聚氨酯泡沫塑料的阻燃性能,当三聚氰胺的添加量为25份、DMMP的添加量为25份、异氰酸酯指数为1.15、水添加量为1.5份时,硬质聚氨酯泡沫塑料的综合性能最佳。