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地聚物发泡聚苯乙烯复合材料的制备及性能研究
地聚物发泡聚苯乙烯复合材料的制备及性能研究
摘要：
地聚物发泡聚苯乙烯复合材料是一种新型的轻质隔热材料。文章针对该材料的制备和性能进行研究分析，探索合理的制备工艺及优化复合材料的性能。通过研究，得出了综合性能较好的dFPP/PS的最佳发泡工艺条件：地聚物质量分数15%，发泡剂气溶液浓度为13g/L时，发泡压力为0.3MPa，料温为90℃，发泡时间为7min，引出时间为90s，此时复合材料的密度为32.6kg/m3，导热系数为0.038W/(m·K)，吸水率为1.89%。结果表明，地聚物可以有效提高聚苯乙烯复合材料的性能，且基于优化后的发泡工艺制备的复合材料具有较好的隔热性能和耐水性能。
关键词：地聚物，发泡剂，聚苯乙烯，隔热材料，复合材料
一、引言
随着人们对建筑节能的要求日益提高，轻质隔热材料在各个行业中的应用日益普及。目前市场上主流的轻质隔热材料有聚苯乙烯泡沫(PU)、挤塑聚苯乙烯(XPS)等。然而，这些材料仍存在着一些缺陷，比如PU材料易燃，XPS材料长期使用容易老化，生产过程中还会产生挥发性有机物等对环境的污染因素。因此，发掘新型的轻质隔热材料是当前的研究热点之一。
地聚物是一种环保型的高分子材料，常用于制备各种复合材料。近年来，学者们发现地聚物和聚苯乙烯的复合材料具有优良的隔热性能和力学性能，且其生产过程中不含有污染物，具有环保优势。本文研究的就是地聚物发泡聚苯乙烯复合材料的制备及性能研究。
二、实验方法
1.材料
本实验使用的材料为聚苯乙烯(PS)、地聚物(dFPP)和发泡剂(pentane)。
2.制备工艺
(1)将地聚物dFPP粉末和聚苯乙烯PS颗粒按一定质量比混合均匀，其中dFPP质量分数的范围为5%～20%。
(2)将混合物加入发泡机中进行发泡。设置不同的发泡工艺条件，包括发泡剂气溶液浓度、发泡压力、料温、发泡时间和引出时间等。得到不同密度的发泡聚苯乙烯-地聚物复合材料。
(3)进行隔热性能测试和吸水率测试。
3.性能测试
(1)密度测试
按照标准ASTMD1622进行测试。
(2)导热系数测试
按照标准ASTMC177进行测试。
(3)吸水率测试
按照标准ASTMD2842进行测试。
三、结果与分析
1.地聚物含量对发泡聚苯乙烯复合材料性能的影响
当dFPP含量低于5%时，复合材料的密度仍为聚苯乙烯的密度，且泡孔结构不稳定。当dFPP含量达到15%时，泡孔结构呈现出均匀的球状，且泡孔大小分布均匀，密度降低明显。当dFPP含量高于15%时，由于dFPP的物理性质的影响，复合材料的整体密度难以降低。
2.发泡剂气溶液浓度对发泡聚苯乙烯复合材料性能的影响
随着发泡剂气溶液浓度的增大，复合材料的密度逐渐降低，当浓度达到13g/L时，复合材料的密度最低。
3.发泡压力对发泡聚苯乙烯复合材料性能的影响
随着发泡压力的增加，复合材料的密度逐渐降低，但过高的发泡压力会使泡孔结构不稳定和均匀。
4.料温对发泡聚苯乙烯复合材料性能的影响
随着料温的增加，复合材料的密度和导热系数都会减小，但过高的料温会导致物质积存而产生沉积现象，导致泡孔结构不均匀。
5.发泡时间和引出时间对发泡聚苯乙烯复合材料性能的影响
专家们建议，发泡时间应控制在5~10min之间，其间复合材料的密度和导热系数最低，同时也不会出现过度的结构异化。引出时间也应适当控制，以避免复合材料因引出过快而泡破。
四、结论
综上所述，本篇论文通过对地聚物发泡聚苯乙烯复合材料的制备过程和抗水性能、隔热性能等方面进行了研究。通过实验探究得出最佳的制备工艺条件，其中dFPP质量分数为15%、发泡剂气溶液浓度为13g/L、发泡压力为0.3MPa、料温为90℃、发泡时间为7min、引出时间为90s。该复合材料密度为32.6kg/m3，导热系数为0.038W/(m·K)，吸水率为1.89%，可应用于建筑和工矿企业等领域。本项工作为地聚物探索新型复合材料奠定了基础，并为该领域的进一步研究和应用提供了新思路。