硅酸盐无机发泡保温隔热材料的制备及其改性研究
近年来用于建筑外墙保温的有机发泡材料，因燃烧引起的重大火灾事故不断发生造成了严重的人员伤亡和财产损失，使得无机发泡保温隔热材料日益受到人们的广泛关注。但目前用于外墙保温的无机发泡保温隔热材料，如发泡水泥、加气混凝土等，存在容重大、易开裂、导热系数高等问题，且制备周期长、制备工艺复杂，需进行养护甚至蒸压养护；部分无机发泡材料具有强度低、易破碎、发泡温度高(1000℃)等问题，如泡沫玻璃等；目前尚无综合性能优异且制备工艺相对简单，可广泛应用的无机发泡保温隔热材料。为此本课题以硅酸盐无机胶凝材料水玻璃与发泡剂偶氮二甲酰胺(ADC)反应后的发泡浆液为主要研究对象，分析了气泡成核的机理，温度、时间、粘度、表面张力等物理参数对泡孔结构的影响，以及发泡温度、升温速率、保温时间等加工工艺和各种不同种类的改性剂对材料结构与性能的影响，筛选出了合适的加工工艺条件和改性剂，制备出了一种质轻质、高强、保温、防火、无污染且成本低、工艺简单、使用方便的无机发泡保温隔热材料。主要工作如下：
1.进行了发泡材料制备条件的优化研究，通过对发泡温度、升温速率、保温时间等加工工艺对发泡材料的泡孔结构和性能影响的分析，以5℃/min的升温速率，阶段式的升温方式升温至500℃进行煅烧发泡，经冷却、脱模后，制备出了一种密度为275kg/m3，抗压强度为2.03MPa，导热系数为0.081W/(m·K)，体积吸水率为26.37％的硅酸盐无机发泡保温隔热材料。
2.研究了发泡材料的发泡机理和固化过程，研究结果表明，发泡过程主要为水蒸气为气源的物理发泡和发泡剂热解化学发泡所组成，发泡温度为100-350℃。壁材的固化过程主要在350-500℃，体系中的硅氧四面体由链状通过缩聚反应形成了三维网状结构。
3.开展了水溶性高分子、矿物质粉体、硼酸对材料力学性能和隔热性能的研究。结果表明，水溶性高分子可提高浆液的粘度，抑制气体的过度膨胀，起到稳泡的作用；矿物质粉体可降低了气-液的界面张力，并会附着在气体周围提高气泡膜的强度，从而改善泡孔的均匀性，提高了材料的强度；硼酸可中和体系的pH值，提高浆液早期的强度，可抑制泡孔的连通，降低材料的导热系数。
硅酸盐;无机发泡;保温隔热材料;水玻璃;偶氮二甲酰胺;缩聚反应;发泡剂
北京化工大学
硕士
材料科学与工程
史翎
2012
中文
TU551.33;O743.4
92
2012-11-30（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）