可膨脹石墨-氫氧化鎂-秸稈纖維-聚氨酯硬泡復合保溫材料的制備及性能研究

可膨脹石墨-氫氧化鎂-秸稈纖維-聚氨酯硬泡復合保溫材料是一種新型的環保阻燃保溫材料，它結合了可膨脹石墨（EG）、氫氧化鎂（MH）和秸稈纖維等多種阻燃劑和增強材料，旨在提高聚氨酯硬泡的阻燃性能和機械性能。本文綜述了該復合材料的制備方法及性能研究。

聚氨酯硬泡（RPUF）因其良好的絕熱性能、輕質特性以及廣泛的適用范圍，在建筑、制冷等領域得到了廣泛應用。然而，聚氨酯硬泡的阻燃性能較差，燃燒時會產生大量有毒煙霧，限制了其在防火要求較高的場合的應用。因此，通過添加阻燃劑來提高其阻燃性能成為研究的重點之一。可膨脹石墨、氫氧化鎂和秸稈纖維等環保型阻燃劑及增強材料的應用，為解決這一問題提供了新的思路。

復合材料的制備

1.  原材料準備：

o   聚氨酯預聚體：選用適合制備硬泡的聚氨酯預聚體。

o   可膨脹石墨（EG）：選用粒徑適中、膨脹倍數高的可膨脹石墨。

o   氫氧化鎂（MH）：選擇純度高、粒徑小的氫氧化鎂。

o   秸稈纖維：使用經過預處理的秸稈纖維，如玉米秸稈纖維。

2.  預處理：

o   秸稈纖維預處理：將秸稈纖維進行粉碎處理，并在一定濃度的氫氧化鈉溶液中浸泡24小時，以提高其與聚氨酯基體的相容性。

o   混合阻燃劑制備：按照一定比例混合可膨脹石墨和氫氧化鎂，必要時進行表面改性以提高分散性。

3.  復合材料制備：

o   混合：將預處理后的秸稈纖維和混合阻燃劑加入到聚氨酯預聚體中，充分攪拌混合。

o   發泡：將混合好的物料注入模具中，通過化學反應發泡固化，得到復合保溫材料。

性能研究

1.  阻燃性能：

o   氧指數測試（LOI）：通過氧指數測試評估復合材料的阻燃性能。

o   垂直燃燒測試：進行垂直燃燒測試，評估材料的燃燒等級。

2.  機械性能：

o   壓縮強度：測試復合材料的壓縮強度，評估其機械性能。

o   拉伸強度：進行拉伸強度測試，進一步評估材料的力學性能。

3.  熱性能：

o   導熱系數：通過導熱系數測試評估復合材料的絕熱性能。

o   熱穩定性：利用熱重分析（TGA）測試材料的熱穩定性。

4.  微觀結構：

o   掃描電子顯微鏡（SEM）：觀察復合材料的微觀形貌，分析其結構特征。

實驗結果

實驗結果顯示，通過添加可膨脹石墨、氫氧化鎂和秸稈纖維，可以顯著提高聚氨酯硬泡的阻燃性能，同時保持較好的機械性能和絕熱性能。具體表現為：

• 阻燃性能提升：復合材料的極限氧指數（LOI）顯著提高，達到了自熄的標準。
• 機械性能保持良好：盡管添加了較多的填料，但通過優化配方，復合材料仍保持了較好的壓縮強度和拉伸強度。
• 熱性能優異：復合材料的導熱系數較低，具有良好的絕熱性能。

可膨脹石墨-氫氧化鎂-秸稈纖維-聚氨酯硬泡復合保溫材料是一種具有較好阻燃性能和絕熱性能的新型環保材料。通過合理的配方設計和工藝優化，可以制備出滿足不同應用場景需求的復合保溫材料，為聚氨酯硬泡的應用拓展提供了新的可能性。