環氧樹脂具有粘結性好、強度高、無毒、常溫固化、可發泡以及穩定性好等特點。以其為基料,添加空心微珠,并用鋁粉發泡,可制成環氯泡沫保溫材料。這種保溫材料具有保溫性好、吸水性小、無毒、耐熱性及防火性好等優點,并兼有吸聲及阻尼效果。該材料的研究和應用,彌補了我國有機保溫材料防火性差、有毒性以及適用范圍窄等不足。它在建筑、交通、工業及國防等領域具有廣闊的應用。
(1)雙酚A環氧樹脂
(2)固化劑。采用2種固化劑:聚酰胺固化劑(固化劑-1)及脂肪酸改性多元胺固化劑(固化劑-2)進行實驗。
(3)發泡材料。一般國產有機發泡劑的毒性較大,不能采用;而鋁粉在堿性條件下反應,生成的氫氣及A1(OH)3膠體,均無毒,A1(OH)3還有很好的阻燃性,對提高保溫材料的阻燃性有益。故采用鋁粉和NaOH溶液為發泡材料。
(4)空心微珠。提高保溫材料孔隙率是改善保溫材料性能的有效措施之一。提高孔隙率可以采用以下2種方法:一是發泡,二是選用空心填料。單純依靠發泡來提高孔隙率會造成材料的強度及硬度降低,力學性能下降。因此,在發泡的同時,有必要引入合適的空心微珠作填料,在不影響力學性能的基礎上,改善保溫性能。常用的空心微珠有:空心玻璃微珠、活性碳、漂珠和酚醛微珠等。實驗時我們對前3種空心微珠進行了研究。空心微珠指標:①空心玻璃微珠:粒徑10~180μm,堆積密度120kg/m3;②活性炭:粒徑1.0~2.5mm,堆積密度250kg/m3;③漂珠:0.1~1mm,堆積密度260Kg/m3。
(5)其它材料。采用95%乙醇(工業純)為稀釋劑。
工藝及成型
將環氧樹脂用乙醇稀釋,加入鋁粉、空心微珠及固化劑,攪拌均勻;然后滴人適量NaOH溶液,迅速攪拌均勻,將形成的混合料注入模具中;混合料在60~110min以內逐漸發泡、膨脹并硬化成型,脫模后即為所需保溫材料。
工藝參數:成型溫度和濕度:10~30℃,相對濕度70%~95%;攪拌:轉速300次/min,時間10min;澆注成型,固化時間60~110
空心微珠的影響
解決保溫性能與其它性能矛盾的有效措施是引入空心微珠。空心微珠本身是多子孔的(且孔隙封閉),堆積密度小,可明顯提高材料的孔隙率,并且填充粗大孔隙,使材料的孔隙構造發生變化,在改善保溫性能的同時,不會造成吸水率增大或強度降低。