论文摘要
硬质酚醛泡沫塑料是一类新兴的保温绝热材料,具有自重轻、比强度高、阻燃绝热性好及成型加工简便等优点,广泛应用在建筑、化工、交通及航空航天等领域。但是作为一种结构材料,还缺乏一定的强度、刚度和韧性。针对酚醛泡沫性能不足的这一问题,需要对其进行复合增强。纳米材料具有特殊的物化性能,在酚醛泡沫塑料中加入各种无机纳米填料,可以起到同步增强增韧的效果,从而显著提高泡沫材料的综合性能。本文通过酸催化酚醛树脂的固化反应,成功制备出尺寸稳定、性能良好的酚醛泡沫塑料,着重讨论酚醛发泡工艺中的主要因素,包括原料及助剂的用量、温度、压力等对泡沫性能的影响。随着纳米技术的不断发展,纳米增强聚合物泡沫材料的研究逐渐成为热点。本文中采用两种纳米SiO2（亲水性/疏水性）粒子作为增强体,以超声空化与高速剪切相结合的方式将其分散到酚醛树脂中并发泡制备出纳米SiO2增强酚醛泡沫材料。压缩测试结果显示,当亲水性A200纳米SiO2为0～1.5wt%时,压缩性能随着纳米SiO2含量的增加而增大,但随着含量进一步增加,纳米颗粒团聚严重,致使压缩性能反而下降。疏水性R805纳米SiO2未起到增强作用,泡沫压缩性能下降明显。热失重分析（TGA）结果显示,A200纳米SiO2增强酚醛泡沫的初始热分解温度为355℃,比纯酚醛泡沫的分解温度提高约5℃,而R805纳米SiO2增强酚醛泡沫的残炭率较高,接近20%。这是由于亲水性纳米SiO2与酚醛树脂的相容性好,通过添加适量的纳米颗粒可以减小酚醛泡沫的泡孔尺寸,提高其压缩性能和热稳定性凹凸棒土（ATP）是一类纤维束状水合镁铝硅酸盐的纳米粘土,与酚醛树脂相容性较差难以起到增强效果。为此,本文中采用硅烷偶联剂KH-560对ATP进行表面处理,并考察改性前后ATP的分散效果。随后,分别采用未改性的ATP和改性凹凸棒土（Si-ATP）作为增强体制备纳米酚醛复合泡沫塑料,并探索了经过表面处理后的ATP对其压缩性能和热稳定性的影响。研究发现,Si-ATP的添加明显改善酚醛泡沫的压缩性能和热稳定性。这是由于硅烷偶联剂起到媒介作用,以化学键形式将酚醛基体与ATP相连接,从而增强了有机-无机相间界面作用。添加Si-ATP有助于活化酚醛树脂,提高酚醛交联程度。结果分析显示,ATP在酚醛体系中起异相成核的作用,能够减小泡孔直径,但改善程度取决于偶联剂表面改性的效果。