酚醛泡沫夾芯復(fù)合板制備及性能研究.pdf

1、隨著社會經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展以及人民生活水平日益提高，社會大眾對住宅舒適性（保溫隔熱）的需求有了進(jìn)一步的增長。本研究以酚醛泡沫(PF)為芯材，兩面疊層復(fù)合強(qiáng)度優(yōu)良的阻燃中密度纖維板(FR-MDF)面板，制備一種阻燃輕質(zhì)泡沫夾芯復(fù)合板，面板覆面不僅克服了酚醛泡沫表面易脫粉掉渣問題，同時較優(yōu)的夾芯結(jié)構(gòu)可以使復(fù)合板具有整體性能佳、保溫效果好、力學(xué)性能優(yōu)及表面裝飾性好等優(yōu)點。通過對夾芯復(fù)合板力學(xué)、阻燃、熱學(xué)及聲學(xué)等多方面的研究，旨在多方位評價這種纖維板

2、覆面的新型保溫材料，并基于不同用途優(yōu)選合適結(jié)構(gòu)單元厚度。主要研究內(nèi)容及得出的主要結(jié)論如下:
　　(1)通過前期對不同夾芯單元優(yōu)選，選用阻燃B1級的纖維板與B1級的酚醛泡沫作為結(jié)構(gòu)單元，優(yōu)選價格低廉的冷壓白乳膠制備輕質(zhì)夾芯復(fù)合板。膠合工藝優(yōu)選對纖維板進(jìn)行單面涂膠，施膠量90 g/m2，二次成型壓力取相對壓力0.01 MPa，表面膠合強(qiáng)度測試時拉伸破壞發(fā)生在泡沫上，兩種材料的粘合性能良好。
　　(2)通過氧指數(shù)、煙密度、錐形量熱

3、儀等阻燃性能測試，表征了復(fù)合板遇火耐燃性。面板厚度5mm，芯板厚度20 mm、50mm的復(fù)合板熱釋放速率峰值分別為99.6 kW/m2、112.5 kW/m2，5min內(nèi)釋放的總熱釋放量分別為7.48 MJ/m2、15.67 MJ/m2，最大煙密度23.0％，燃燒及釋煙性能優(yōu)于聚氨酯泡沫與聚苯乙烯泡沫夾芯復(fù)合板，具有優(yōu)異的成炭、難燃低煙特性。
　　在一定厚度范圍(3 mm～5 mm)內(nèi)，隨著阻燃纖維板厚度增加，熱釋放速率峰值降低，

4、且第二個熱釋放峰值出現(xiàn)的時間更晚。厚度5 mm FR-MDF熱釋放速率峰值相對于3mm板材降低約51.67 kW/m2，對應(yīng)的熱釋放速率第二個峰值出現(xiàn)的時間延后約180 s，較厚的5 mm阻燃纖維板結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定，熱釋放速率更低，熱釋放速率峰值時間更晚。不同厚度酚醛泡沫熱釋放速率前期呈現(xiàn)基本一致的趨勢，熱釋放速率為15 kW/m2～25kW/m2，總體較低，測試全程酚醛泡沫未出現(xiàn)引燃情況，表現(xiàn)較好的不燃性，且隨著泡沫厚度增加，熱釋放速率略

5、有提高，但是增幅不顯著。
　　面板為5 mm厚的泡沫夾芯板熱釋放速率顯著低于3 mm夾芯板的熱釋放速率。相對于3mm厚阻燃纖維板，5 mm阻燃纖維板經(jīng)錐形量熱儀測試后，炭層更加完整，有效阻隔熱量進(jìn)一步沿夾芯材料向下炭化，面板為5mm厚的夾芯板經(jīng)過1200s之后，泡沫層均未完全炭化，復(fù)合板阻燃性能優(yōu)良。
　　(3)通過壓縮、三點彎曲、側(cè)壓、沖擊等力學(xué)試驗，分析了復(fù)合板受彎曲、側(cè)壓、沖擊等載荷破壞模式及其力學(xué)性能，面板厚度5mm

6、，芯板厚度20mm～50mm的復(fù)合板壓縮強(qiáng)度0.22MPa，靜曲強(qiáng)度為1.0MPa～3.3MPa，側(cè)壓強(qiáng)度5.42MPa，沖擊韌性6.80kJ/m2～8.95kJ/m2。
　　(4)通過ANSYS有限元軟件對夾芯復(fù)合板傳熱性能分析，并用導(dǎo)熱系數(shù)測定儀測試厚度60 mm夾芯復(fù)合板熱阻為1.47 m2· K/W，導(dǎo)熱系數(shù)為0.041 W/(m·k)，模擬夏季外界邊界溫度50℃高溫與室內(nèi)恒溫環(huán)境邊界溫度20℃時，室內(nèi)恒溫場因室內(nèi)空調(diào)等制

7、冷系統(tǒng)突然被打破時，復(fù)合板在厚度方向上溫度傳遞的溫度場分布。其中面板厚度5mm，芯材泡沫厚度分別為20mm、50mm的夾芯復(fù)合板低溫端由原來20℃升溫至34.4℃～36.1℃時所需時間分別為60min、180min，隨著泡沫厚度增加，夾芯復(fù)合板升溫過程傳熱速率大大降低，有利于節(jié)省能源、降低能耗。
　　(5)采用阻抗管對夾芯板隔聲性能表征并進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)選，隨著纖維板厚度增加1mm，板材的平均隔聲量提高2dB～3dB。酚醛泡沫板每增加1

8、0mm，平均隔聲量提高約2dB～5dB。纖維板夾芯酚醛泡沫復(fù)合板隔聲量較單層結(jié)構(gòu)單元隔聲性能均有所提高，其中以面板厚度5mm，芯材泡沫厚度50mm的夾芯復(fù)合板提高最為顯著，夾芯復(fù)合板相對于面板增加約8dB，相對于芯板增加約3dB，復(fù)合板隔聲量35.55dB可達(dá)到GB50118-2010《民用建筑隔聲設(shè)計規(guī)范》中住宅建筑的戶內(nèi)臥室墻隔聲標(biāo)準(zhǔn)(≥35dB)要求。
　　(6)目前非金屬面板泡沫夾芯復(fù)合板尚且沒有相關(guān)參考標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范。本研究