【摘 要】
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纯金属储运仓隔板重量大,导致其运输装卸困难和安装不便,因此“三明治”结构储运仓夹芯隔板被提出。硬质聚氨酯泡沫（Rigid Polyurethane Foam,RPUF）集质轻、保温隔热、耐腐蚀性强、可大量制备和易切割等众多优点于一身,通常被作为“三明治”复合结构板芯材。然而,RPUF比表面积大、自身氧指数低,极易被点燃,这一致命缺点严重地限制了其使用范围。因此,为了保证人们的生命安全和财产安全,必
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纯金属储运仓隔板重量大,导致其运输装卸困难和安装不便,因此“三明治”结构储运仓夹芯隔板被提出。硬质聚氨酯泡沫（Rigid Polyurethane Foam,RPUF）集质轻、保温隔热、耐腐蚀性强、可大量制备和易切割等众多优点于一身,通常被作为“三明治”复合结构板芯材。然而,RPUF比表面积大、自身氧指数低,极易被点燃,这一致命缺点严重地限制了其使用范围。因此,为了保证人们的生命安全和财产安全,必须对RPUF进行阻燃改性。可膨胀石墨（Expandable Graphite,EG）和聚磷酸铵（Ammonium Polyphosphate,APP）均是无卤低烟、绿色环保型的阻燃剂,广泛地被应用于聚合物中以降低材料的可燃性。本文针对RPUF的阻燃改性,主要开展工作如下:（1）在RPUF中添加单一EG阻燃剂,通过一步法制备出阻燃RPUF/EG复合材料,并研究EG的引入对纯RPUF密度、力学性能、热稳定性能以及阻燃性能的影响。研究发现,随着EG添加量的增多,RPUF的密度、热稳定性能和阻燃性能均有所提高,而力学性能却出现不同程度的下降。同时观察到,填充EG后,复合材料在燃烧表层均生成“蠕虫状”膨胀炭层,且EG添加量越多,“蠕虫”效应越明显。当EG添加量为20wt%时,阻燃RPUF/EG复合材料表现出优异的综合性能。（2）在阻燃剂总添加量为20wt%的条件下,将EG和APP以不同比例混合来协同阻燃RPUF,采用一步法制备出阻燃RPUF/EG/APP复合材料,并研究EG和APP的配比对纯RPUF密度、力学性能、热稳定性能和阻燃性能的影响。研究发现,APP生成的致密炭层能够填补EG生成的“蠕虫状”膨胀炭层之间的缝隙,当EG和APP以任一比例混合填充RPUF时,对应的复合材料的热稳定性能和阻燃性能均优于单一APP或EG填充RPUF制备出的复合材料。阻燃体系中EG相对含量越多,阻燃RPUF/EG/APP复合材料的密度和力学性能越大,但力学性能均较纯RPUF差。其中,在EG和APP的配比为1:1时,对应的阻燃RPUF/EG10/APP10复合材料具有最佳的综合性能。（3）采用本体接枝改性技术,通过溶液法将质量分数均为10%的EG和APP通过扩链剂1,4-丁二醇（1,4-Butanediol,BDO）引入到RPUF的分子链上,制备出RPUF/EG10/APP10-BDO增强改性复合材料,并探究BDO的引入对阻燃RPUF/EG10/APP10复合材料的密度、力学性能、热稳定性能和阻燃性能的影响。研究发现,BDO的引入使得RPUF/EG10/APP10复合材料的密度显著增大,燃烧后的炭层紧凑、致密。复合材料的压缩强度、冲击强度和残炭率随着BDO添加量的增多均表现出先提升后下降的趋势。在BDO填充量为4wt%时,对应的复合材料表现出最佳的综合性能。（4）分别以20mm厚的纯RPUF和RPUF/EG10/APP10-BDO4复合材料为芯材、1mm厚的Q235钢板为表层贴面,选用环氧树脂胶粘剂,依次制备出复合板试样1和复合板试样2,并通过对比胶合强度、剪切强度、抗压强度和弯曲强度来评价两种复合板承受载荷能力的高低。结果表明,复合结构板力学性能的高低取决于芯部材料自身性能的好坏。以改性后的阻燃RPUF/EG10/APP10-BDO4复合材料为芯材,能够赋予“三明治”复合结构板较好的力学性能。经测试,复合板试样2的胶合强度、剪切强度、抗压强度和弯曲强度依次为34MPa、83MPa、16.4MPa和137.7MPa,均优于同尺寸设计的复合板试样1,且符合工程中的标准要求。
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