可膨胀石墨-氢氧化镁-秸秆纤维-聚氨酯硬泡复合保温材料的制备及性能研究

可膨胀石墨-氢氧化镁-秸秆纤维-聚氨酯硬泡复合保温材料是一种新型的环保阻燃保温材料，它结合了可膨胀石墨（EG）、氢氧化镁（MH）和秸秆纤维等多种阻燃剂和增强材料，旨在提高聚氨酯硬泡的阻燃性能和机械性能。本文综述了该复合材料的制备方法及性能研究。

聚氨酯硬泡（RPUF）因其良好的绝热性能、轻质特性以及广泛的适用范围，在建筑、制冷等领域得到了广泛应用。然而，聚氨酯硬泡的阻燃性能较差，燃烧时会产生大量有毒烟雾，限制了其在防火要求较高的场合的应用。因此，通过添加阻燃剂来提高其阻燃性能成为研究的重点之一。可膨胀石墨、氢氧化镁和秸秆纤维等环保型阻燃剂及增强材料的应用，为解决这一问题提供了新的思路。

复合材料的制备

1.  原材料准备：

o   聚氨酯预聚体：选用适合制备硬泡的聚氨酯预聚体。

o   可膨胀石墨（EG）：选用粒径适中、膨胀倍数高的可膨胀石墨。

o   氢氧化镁（MH）：选择纯度高、粒径小的氢氧化镁。

o   秸秆纤维：使用经过预处理的秸秆纤维，如玉米秸秆纤维。

2.  预处理：

o   秸秆纤维预处理：将秸秆纤维进行粉碎处理，并在一定浓度的氢氧化钠溶液中浸泡24小时，以提高其与聚氨酯基体的相容性。

o   混合阻燃剂制备：按照一定比例混合可膨胀石墨和氢氧化镁，必要时进行表面改性以提高分散性。

3.  复合材料制备：

o   混合：将预处理后的秸秆纤维和混合阻燃剂加入到聚氨酯预聚体中，充分搅拌混合。

o   发泡：将混合好的物料注入模具中，通过化学反应发泡固化，得到复合保温材料。

性能研究

1.  阻燃性能：

o   氧指数测试（LOI）：通过氧指数测试评估复合材料的阻燃性能。

o   垂直燃烧测试：进行垂直燃烧测试，评估材料的燃烧等级。

2.  机械性能：

o   压缩强度：测试复合材料的压缩强度，评估其机械性能。

o   拉伸强度：进行拉伸强度测试，进一步评估材料的力学性能。

3.  热性能：

o   导热系数：通过导热系数测试评估复合材料的绝热性能。

o   热稳定性：利用热重分析（TGA）测试材料的热稳定性。

4.  微观结构：

o   扫描电子显微镜（SEM）：观察复合材料的微观形貌，分析其结构特征。

实验结果

实验结果显示，通过添加可膨胀石墨、氢氧化镁和秸秆纤维，可以显著提高聚氨酯硬泡的阻燃性能，同时保持较好的机械性能和绝热性能。具体表现为：

• 阻燃性能提升：复合材料的极限氧指数（LOI）显著提高，达到了自熄的标准。
• 机械性能保持良好：尽管添加了较多的填料，但通过优化配方，复合材料仍保持了较好的压缩强度和拉伸强度。
• 热性能优异：复合材料的导热系数较低，具有良好的绝热性能。

可膨胀石墨-氢氧化镁-秸秆纤维-聚氨酯硬泡复合保温材料是一种具有较好阻燃性能和绝热性能的新型环保材料。通过合理的配方设计和工艺优化，可以制备出满足不同应用场景需求的复合保温材料，为聚氨酯硬泡的应用拓展提供了新的可能性。