納米SiO2-木質素基酚醛泡沫的熱穩定性及韌性表征

郭亞軍，胡立紅，張娜，周永紅

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納米SiO2-木質素基酚醛泡沫的熱穩定性及韌性表征

郭亞軍，胡立紅，張娜，周永紅

（中國林業科學研究院林產化學工業研究所，國家林業局林產化學工程重點開放性實驗室，江蘇南京 210042）

采用溶膠-凝膠法制備的納米SiO2和氧化降解的木質素磺酸鈣共同改性酚醛泡沫。并采用熱重分析儀、電子萬能試驗機、掃描電鏡等方法對泡沫材料進行了表征。測試結果表明，改性泡沫的熱穩定性和韌性得到了提高，其中質量分數為0.5%的納米SiO2-木質素酚醛泡沫（LPF-0.5）性能最佳。熱重分析泡沫LPF-0.5的最大速率降解溫度為330℃，殘炭率為54%，比純泡沫（PPF）的145℃和49%，分別提高185℃和10%。力學性能測試表明泡沫LPF-0.5的壓縮強度（0.33MPa）、彎曲強度（0.53MPa）和彎曲模量（16.01MPa）比PPF（0.27MPa、0.31MPa、10.54MPa）分別提高了23%、71%、52%。易碎性能表征泡沫LPF-0.5的粉化率降低了34%，韌性明顯提高。同時掃描電鏡顯示泡沫LPF-0.5具有最優的泡體規整度和泡孔均勻度。

納米二氧化碳；木質素；酚醛泡沫；熱穩定性；韌性；粉化率

酚醛泡沫作為建筑節能保溫材料的后起之秀，被稱為“第三代保溫材料之王”[1]，因其優異的阻燃性、低熱導率及防蒸汽滲透力強，從而在建筑外墻體[2]、化工管道[3]和冷庫貯罐[4]等領域具有廣闊的前景。但酚環上的亞甲基易氧化[5-6]導致的熱穩定性降低以及脆性大易掉渣[7-8]等缺點，很大程度上限制了酚醛泡沫在鑄造業和汽車內飾件等方面的應用。因此，如何提高酚醛泡沫的耐熱性和韌性成為科學研究的重要課題。

木質素是可以提供可再生芳香基化合物的非石油資源，其含量在自然界僅次于纖維素，被視為可持續循環利用的綠色環保型化工原料[9-12]。……