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科研动态

我室在建筑保温材料用难燃高聚物/粘土气凝胶复合材料领域取得阶段性成果

时间:2017/7/13 17:04:46   作者:未知   来源:实验室宣传部   浏览:467   评论:0

针对目前尚无既能满足高保温隔热性又具有难燃性的建筑保温材料的现状,王玉忠院士研究团队开展了高聚物/粘土气凝胶复合材料的设计、制备及结构性能研究,获得了低导热系数、低密度和高难燃性,同时又具有较好力学性能的新型气凝胶材料,为制备出具有实用性的不燃和保温隔热性好的建筑保温材料打下了科学基础。

该团队以聚乙烯醇等聚合物与粘土为研究体系,系统研究了冻-干法制气凝胶在制备过程中的形态结构调控机制及其结构与性能的关系,探索了聚合物/粘土气凝胶材料在高温/火环境下的结构与性能变化及阻燃机理。制备的气凝胶材料密度可控制为0.05-0.12 g/cm3、导热系数为0.02-0.05 kW/(mK),远比现有无机难燃A级建筑保温材料的低,与现有不能达到A级难燃标准的有机高分子硬泡保温材料相当;这种气凝胶材料在燃烧测试中,表现出远低于有机高分子硬泡材料的热释放、烟释放和一氧化碳气体释放量,提高了火安全性。在确保具有适当密度、导热系数和力学性能的情况下,为了提高气凝胶材料的火安全性,通过添加设计合成的阻燃剂,使聚乙烯醇/蒙脱土气凝胶的氧指数LOI提高到 60以上,且UL-94 V-0级;通过表面处理与交联增强等手段,可显著提高聚乙烯醇/蒙脱土体系的无机含量,制备出燃烧热值在1.5~ 3.0 MJ/kg (GB 8624-2012标准的 A级难燃材料)的聚乙烯醇/蒙脱土气凝胶材料,从而为解决目前保温效果好的有机高分子材料无法达到A级难燃标准、能达到A级难燃标准的无机材料保温效果差问题提供了一条有效途径。

此外,结合气凝胶的组成以及对成炭结构的表征分析,该团队还探究了复合气凝胶高度难燃的微观机理,发现在燃烧过程中纳米粘土会向表面迁移,形成保护层,从而有效地阻止了热质交换,且在高热环境中陶瓷化;纳米粘土还兼有催化高分子降解的特点,可缩短点燃时间,并在材料热降解过程中提供物理、化学交联点,促进更大炭层的形成,从而降低质量损失和热释放。

该研究工作得到了国家自然科学基金重点国际(地区)合作研究项目资助。

 

我室在建筑保温材料用难燃高聚物/粘土气凝胶复合材料领域取得阶段性成果

 

 

我室在建筑保温材料用难燃高聚物/粘土气凝胶复合材料领域取得阶段性成果

 

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