三聚氰胺基聚酰胺氣凝膠的制備與性能研究.pdf

1、保溫隔熱材料的研發(fā)，是節(jié)能領(lǐng)域的一個熱點。當(dāng)前的隔熱保溫材料主要以有機泡沫塑料為主，其導(dǎo)熱率較傳統(tǒng)的無機保溫材料要低很多，保溫性能優(yōu)異，且質(zhì)量輕，但其防火性能較差。因而對于有機保溫材料阻燃性能的研究成為當(dāng)前的人們的研究重點。氣凝膠作為一種新型保溫隔熱材料，其孔徑小于空氣分子運動的平均自由程，可有效阻止熱對流的產(chǎn)生，因而表現(xiàn)出優(yōu)異的隔熱保溫性能。
　　本文以價格低廉的三聚氰胺與間苯二甲酰氯、對苯二甲酰氯、均苯三甲酰氯為原料，通過溶膠

2、-凝膠法以及超臨界干燥工藝首次合成了三種新型三聚氰胺聚酰胺氣凝膠。相比于兩個合成聚酰胺氣凝膠的先例而言，該類氣凝膠不需氮氣保護，且成型性較好，反應(yīng)條件溫和，凝膠快速。三聚氰胺阻燃基團的原位引入，避免物理添加阻燃劑易出現(xiàn)相分離，從而影響材料使用性能的現(xiàn)象。且本質(zhì)阻燃改性，改善了傳統(tǒng)有機泡沫隔熱材料易燃的缺陷。對該氣凝膠的凝膠工藝以及氣凝膠性能進行了初步研究：
　　在無縛酸劑條件下，當(dāng)三聚氰胺與間苯二甲酰氯摩爾比0.9:1.5，溶劑二

3、甲亞砜與N-甲基吡咯烷酮體積比為9:1，老化時間為3天，二氧化碳超臨界干燥所得到的聚酰胺氣凝膠綜合性能最好。對凝膠過程中體系粒徑的變化進行分析，發(fā)現(xiàn)體系總的來說是由小粒子到小團簇到大團簇的生長過程，但其間由于聚酰胺大量氫鍵的作用，產(chǎn)生一定數(shù)量的軟團聚，且隨著反應(yīng)的進行消失。通過氮氣吸附脫附特性分析以及FESEM、HRTEM譜圖分析可以看出，所制備的氣凝膠的孔徑主要集中在20 nm左右，氣凝膠具有由幾十納米的凝膠顆粒組成三圍網(wǎng)絡(luò)狀空間結(jié)構(gòu)

4、，是典型的介孔材料。
　　無縛酸劑法制備聚酰胺氣凝膠工藝簡單，但比表面積較低。以2當(dāng)量DMAC(N-甲基乙酰胺)為縛酸劑，1當(dāng)量無水CaCl2為增溶劑，縛酸劑條件下制備的聚酰胺氣凝膠比表面積從174 m2/g增加至413 m2/g。在縛酸劑條件下，系統(tǒng)地研究了縛酸劑種類、增溶劑用量、反應(yīng)溫度、前驅(qū)物濃度對凝膠體系的影響。研究了不同化學(xué)結(jié)構(gòu)三聚氰胺基聚酰胺氣凝膠的差別。通過線性回歸的方法，擬合得到了三種聚酰胺氣凝膠的活化能值，均苯聚

5、酰胺最低，其次為間苯聚酰胺，對苯聚酰胺最高。三聚氰胺基聚酰胺氣凝膠活化能6.566 KJ/mol~6.853 KJ/mol，較三聚氰胺甲醛氣凝膠體系低10倍。均苯聚酰胺由于高交聯(lián)度原因，比表面積最高，可達到432 m2/g。
　　對三聚氰胺基聚酰胺氣凝膠的隔熱性能進行了研究，其導(dǎo)熱系數(shù)低至聚苯乙烯泡沫級別，為良好的隔熱保溫材料。對氣凝膠阻燃特性進行了初步研究，所制備氣凝膠為高難燃材料，其中均苯三甲酰三聚氰胺聚酰胺氣凝膠的極限氧指數(shù)