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基于光谱学分析的硬质聚氨酯泡沫/钢渣/次磷酸铝复合材料阻燃机理研究 被引量：2
1
作者 刘梦茹 戴震 +4 位作者 龙红明 张浩 季益龙 杨亚东 唐刚 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期1487-1493,共7页
硬质聚氨酯泡沫(RPUF)的优异性能使其在各领域被广泛应用,但本身的易燃性为其在应用过程中埋下了巨大的安全隐患。钢渣(SS)作为提炼铁精矿后排放的固体废弃物,因其综合利用效率低下而造成一系列环境污染问题。为提高RPUF火灾安全性和钢... 硬质聚氨酯泡沫(RPUF)的优异性能使其在各领域被广泛应用,但本身的易燃性为其在应用过程中埋下了巨大的安全隐患。钢渣(SS)作为提炼铁精矿后排放的固体废弃物,因其综合利用效率低下而造成一系列环境污染问题。为提高RPUF火灾安全性和钢渣的附加值,将SS和次磷酸铝(AHP)引入到RPUF中,采用一步全水发泡法,制备一系列阻燃RPUF(FR-RPUF)复合材料。利用射线荧光光谱分析(XRF)探究了SS的化学成分,并系统研究了SS/AHP对FR-RPUF复合材料的微观形貌、热稳定性、阻燃性能以及气相产物的影响。XRF测试表明:钢渣的化学成分主要是CaO、SiO_(2)、Al_(2)O_(3)、Fe_(2)O_(3)、SO_(3)、MgO,以上金属氧化物能够作为协效剂促进聚合物成炭,并覆盖在材料表面阻隔燃烧热,在凝聚相达到阻燃目的。扫描电镜(SEM)测试表明:SS/AHP与RPUF基体的相容性较差导致FR-RPUF的泡孔出现不同程度的破损。阻燃测试表明:RPUF-1、RPUF-4、RPUF-5的极限氧指数分别为24.2 vol%、23.4 vol%、19.7 vol%,说明SS和AHP存在一定的协效阻燃作用,且RPUF/SS/AHP复合材料全部通过UL-94 V-0级别,满足外墙保温材料使用要求。热重-红外分析(TG-FTIR)测试表明:SS/AHP并未改变RPUF的降解过程,气相产物主要为碳氢化合物、羰基化合物、氨基甲酸酯、CO_(2)、异氰酸酯化合物、芳香族化合物、氰化氢、羰基化合物和酯类。对典型挥发性产物进一步分析发现,AHP和SS的加入促进RPUF基体早期降解。拉曼测试表明:当SS/AHP加入到RPUF后,RPUF-4的D峰与G峰的峰面积比(I_(D)/I_(G))值最小,表明SS/AHP的加入提高了FR-RPUF复合材料炭渣的致密性、石墨化程度。结合上述分析提出阻燃机理:首先AHP吸热分解,降低了火焰周围的温度,其分解的PO·自由基捕获游离的HO·抑制连锁反应,分解产生的焦磷酸铝与炭渣覆盖在基体表面,抑制了火焰和可燃气体的扩散。AHP分解产生的PH3遇氧气生成酸性物质(磷酸和聚磷酸),促进了RPUF脱水成炭,并且钢渣中的矿物成分会与磷酸或聚磷酸反应,形成致密炭层,与AHP共同发挥协效阻燃作用。研究为SS和AHP复配阻燃硬质聚氨酯泡沫材料提供理论依据和实验基础。 展开更多
关键词 光谱学分析 硬质聚氨酯泡沫 钢渣 次磷酸铝 复合材料 阻燃机理
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泡沫铝/聚氨酯复合材料摩擦阻尼器性能试验研究 被引量：8
2
作者 刘少波 李爱群 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第8期28-36,共9页
基于泡沫铝/聚氨酯复合材料(aluminum foam/polyurethane,简称AF/PU)是一种同时具有铝材料的摩擦性能和聚氨酯的黏弹性的复合材料,由此研制出一种能够发挥黏弹性阻尼器和摩擦阻尼器各自耗能特点的泡沫铝/聚氨酯复合材料摩擦阻尼器(AF/P... 基于泡沫铝/聚氨酯复合材料(aluminum foam/polyurethane,简称AF/PU)是一种同时具有铝材料的摩擦性能和聚氨酯的黏弹性的复合材料,由此研制出一种能够发挥黏弹性阻尼器和摩擦阻尼器各自耗能特点的泡沫铝/聚氨酯复合材料摩擦阻尼器(AF/PU摩擦阻尼器),并对该阻尼器进行位移幅值、频率等相关性的性能试验和疲劳性能试验。以最大输出力、刚度和阻尼比为指标,研究该阻尼器的性能规律,采用修正的Bouc-Wen计算模型模拟其滞回曲线,并对比模拟结果和试验结果。研究结果表明:AF/PU摩擦阻尼器的滞回曲线饱满,具有较高且稳定的阻尼比。该阻尼器的力学性能随位移幅值和循环次数的增加而呈现分阶段性,但是加载频率的影响却较小,该阻尼器是一种典型位移幅值相关的变刚度摩擦阻尼器。修正的Bouc-Wen模型的模拟结果与试验结果二者吻合良好。 展开更多
关键词 泡沫铝/聚氨酯复合材料(af/pu) af/pu摩擦阻尼器 力学性能 耗能性能 修正的Bouc-Wen模型
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泡沫铝-聚氨酯复合材料的厚度对其缓冲性能的影响 被引量：8
3
作者 张峰 刘亚青 齐明思 《包装工程》 CAS CSCD 北大核心 2011年第9期24-26,53,共4页
采用泡沫铝填充量(体积分数)为12.15%的泡沫铝-聚氨酯复合材料,在7 800g的冲击加速度下,建立了3种厚度分别为6,8,12 mm的泡沫铝-聚氨酯的缓冲模型,用Ansys对各缓冲模型进行了应力分析,得到了各模型的变形情况,分析了不同厚度的缓冲模型... 采用泡沫铝填充量(体积分数)为12.15%的泡沫铝-聚氨酯复合材料,在7 800g的冲击加速度下,建立了3种厚度分别为6,8,12 mm的泡沫铝-聚氨酯的缓冲模型,用Ansys对各缓冲模型进行了应力分析,得到了各模型的变形情况,分析了不同厚度的缓冲模型的冲击吸振性能。结果表明:在一定厚度范围内,厚度越大,泡沫铝-聚氨酯复合结构模型受到冲击时产生的最大应力越大,最大变形量也越大。 展开更多
关键词 泡沫铝-聚氨酯 复合材料 厚度 应力 缓冲
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泡沫铝-聚氨酯复合材料制备及力学性能分析 被引量：7
4
作者 张伟 齐明思 +1 位作者 赵志芳 孙起帆 《包装工程》 CAS 北大核心 2017年第21期35-40,共6页
目的研究泡沫铝相对密度、聚氨酯含量、聚氨酯硬段质量分数(硬段在热塑性聚氨酯弹性体橡胶中所占的质量分数)对泡沫铝-聚氨酯复合材料力学性能的影响。方法自行制备泡沫铝-聚氨酯复合材料,对制备的泡沫铝-聚氨酯样品进行准静态压缩实验... 目的研究泡沫铝相对密度、聚氨酯含量、聚氨酯硬段质量分数(硬段在热塑性聚氨酯弹性体橡胶中所占的质量分数)对泡沫铝-聚氨酯复合材料力学性能的影响。方法自行制备泡沫铝-聚氨酯复合材料,对制备的泡沫铝-聚氨酯样品进行准静态压缩实验。结果通过准静态压缩实验,得出了不同泡沫铝的相对密度、聚氨酯含量、聚氨酯硬段质量分数分别对应的应力应变曲线。当聚氨酯硬段质量分数和聚氨酯含量一定时,泡沫铝相对密度从5.4%提升到6.1%,泡沫铝-聚氨酯屈服强度增加了12.8%,流变应力增加了29.8%。当聚氨酯硬段质量分数和泡沫铝相对密度一定时,聚氨酯含量从9.21 g提升到13.19g,泡沫铝-聚氨酯屈服强度增加了32.6%,流变应力增加了10.9%。当聚氨酯含量和泡沫铝相对密度一定时,聚氨酯硬段质量分数从15%提升到25%,泡沫铝-聚氨酯屈服强度增加了95%,流变应力增加了55.5%。结论不同的泡沫铝相对密度、聚氨酯含量、聚氨酯硬段质量分数与泡沫铝-聚氨酯复合材料的力学性能成正相关的关系,泡沫铝相对密度、聚氨酯含量、聚氨酯硬段质量分数与泡沫铝-聚氨酯复合材料的缓冲吸能特性成正相关的关系。 展开更多
关键词 泡沫铝-聚氨酯 准静态压缩实验 复合材料 力学性能
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泡沫铝-聚氨酯复合材料压缩性能分析 被引量：2
5
作者 张伟 齐明思 +3 位作者 赵志芳 贺高锋 薛洋洋 强志鹏 《包装工程》 CAS 北大核心 2018年第17期6-11,共6页
目的研究泡沫铝孔径(泡沫铝内部孢孔直径)对泡沫铝压缩性能的影响,并对泡沫铝、聚氨酯(PU)、泡沫铝-聚氨酯复合材料的压缩性能和吸能性能进行对比分析。分析泡沫铝孔隙率、聚氨酯含量对泡沫铝-聚氨酯复合材料压缩性能和吸能性能的影响... 目的研究泡沫铝孔径(泡沫铝内部孢孔直径)对泡沫铝压缩性能的影响,并对泡沫铝、聚氨酯(PU)、泡沫铝-聚氨酯复合材料的压缩性能和吸能性能进行对比分析。分析泡沫铝孔隙率、聚氨酯含量对泡沫铝-聚氨酯复合材料压缩性能和吸能性能的影响规律。方法对试样进行准静态压缩试验。结果通过准静态压缩试验,分别得出了对应的应力-应变曲线,并通过应力-应变曲线推导出吸能-应变曲线。结论从试验所得的应力-应变曲线和吸能-应变曲线可知,泡沫铝压缩性能、吸能性能随着泡沫铝孔径的增加而变好,且在泡沫铝中加入聚氨酯形成泡沫铝-聚氨酯复合材料后,其压缩性能、吸能性能相对于单纯泡沫铝、聚氨酯有很大提升。当泡沫铝孔隙率一定时,泡沫铝-聚氨酯复合材料的压缩性能、吸能性能会随着聚氨酯含量的增加而变好。当聚氨酯含量一定时,泡沫铝-聚氨酯复合材料的压缩性能、吸能性能会随着泡沫铝孔隙率的减小而变好。 展开更多
关键词 泡沫铝-聚氨酯 复合材料 压缩性能 吸能特性
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泡沫铝孔隙率对泡沫铝-聚氨酯复合材料吸能性能的影响 被引量：1
6
作者 齐明思 张伟 +3 位作者 赵志芳 贺高锋 薛洋洋 强志鹏 《包装工程》 CAS 北大核心 2019年第3期120-124,共5页
目的研究在压缩过程中,泡沫铝孔隙率对泡沫铝-聚氨酯复合材料吸能性能的影响。方法对制备的泡沫铝-聚氨酯复合材料进行准静态压缩实验。结果通过准静态压缩实验得出泡沫铝以及不同孔隙率的泡沫铝-聚氨酯复合材料的应力-应变曲线,分析可... 目的研究在压缩过程中,泡沫铝孔隙率对泡沫铝-聚氨酯复合材料吸能性能的影响。方法对制备的泡沫铝-聚氨酯复合材料进行准静态压缩实验。结果通过准静态压缩实验得出泡沫铝以及不同孔隙率的泡沫铝-聚氨酯复合材料的应力-应变曲线,分析可知泡沫铝孔隙率从94.6%降到93%,其吸能性能增加了71.9%。结论在泡沫铝中加入聚氨酯形成的泡沫铝-聚氨酯复合材料相比于泡沫铝的吸能性能得到很大提高,且泡沫铝的孔隙率与泡沫铝-聚氨酯的吸能性能成负相关的关系。 展开更多
关键词 泡沫铝-聚氨酯 孔隙率 准静态压缩实验 复合材料 吸能性能
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泡沫铝相对密度对泡沫铝-聚氨酯复合材料吸能性能的影响 被引量：1
7
作者 张新玉 张伟 +1 位作者 尹一平 任光明 《包装工程》 CAS 北大核心 2019年第21期94-98,共5页
目的通过准静态压缩试验研究泡沫铝-聚氨酯复合材料(AF-PU)的压缩性能,并利用试验数据探究泡沫铝(AF)相对密度对整体材料吸能性能的影响规律。方法首先使用相关仪器和材料制备AF-PU复合材料,其次用相关仪器对其进行准静态压缩试验。结果... 目的通过准静态压缩试验研究泡沫铝-聚氨酯复合材料(AF-PU)的压缩性能,并利用试验数据探究泡沫铝(AF)相对密度对整体材料吸能性能的影响规律。方法首先使用相关仪器和材料制备AF-PU复合材料,其次用相关仪器对其进行准静态压缩试验。结果AF-PU复合材料通过相关仪器进行准静态压缩试验,计算得到相对应的应力-应变曲线,同时通过计算得到相对应的吸能-应变曲线。当泡沫铝相对密度从5.6%增加到6.7%时,整体复合材料的屈服强度提升了22.18%。在压缩过程中,当复合材料的压缩应变为0.8时,整体复合材料的总吸能增加了70.08%。结论AF-PU复合材料的吸能性能随着AF相对密度的增加而增强。 展开更多
关键词 泡沫铝-聚氨酯 相对密度 复合材料 吸能性能
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基于钢渣/次磷酸铝的阻燃硬质聚氨酯泡沫复合材料制备及性能研究 被引量：3
8
作者 韩懿 钱元弟 《塑料工业》 CAS CSCD 北大核心 2021年第9期54-59,共6页
为探索钢渣(SS)的潜在利用价值,将钢渣(SS)与传统阻燃剂次磷酸铝(AHP)复配改性硬质聚氨酯泡沫(RPUF),探究了SS/AHP体系对阻燃RPUF物理性能、热稳定性、阻燃性能、燃烧性能等的影响。结果表明,SS/AHP体系具有显著的协效阻燃作用,RPUF/SS/... 为探索钢渣(SS)的潜在利用价值,将钢渣(SS)与传统阻燃剂次磷酸铝(AHP)复配改性硬质聚氨酯泡沫(RPUF),探究了SS/AHP体系对阻燃RPUF物理性能、热稳定性、阻燃性能、燃烧性能等的影响。结果表明,SS/AHP体系具有显著的协效阻燃作用,RPUF/SS/AHP成功通过UL94 V-0级别且极限氧指数(LOI)均在23.0%以上。热重分析(TG)表明SS/AHP的加入提高了FR-RPUF复合材料的高温稳定性,FR-RPUF的初始分解温度(T_(-5%))和700℃的残炭率均有所提高。微型量热测试表明SS/AHP使得RPIF/SS/AHP的总热释放降低了20.88%~24.10%,有效降低其热危害。扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)等分析结果表明SS/AHP进一步提升了RPUF/SS/AHP炭层厚度和致密性。 展开更多
关键词 硬质聚氨酯泡沫 钢渣 次磷酸铝 复合材料 阻燃 热稳定性
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复合型泡沫铝/聚氨酯阻尼器在相邻结构减震控制中的应用 被引量：6
9
作者 刘少波 李爱群 +1 位作者 张瑞君 古宝铖 《东南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第1期61-67,共7页
根据泡沫铝/聚氨酯复合材料(AF/PU)的摩擦性能与循环压缩变形特点,研制出一种由AF/PU抗碰撞装置和摩擦耗能装置组成的复合型AF/PU阻尼器.该阻尼器在小位移时可平稳出力,超过设计位移后输出力会随位移迅速增长.基于此特点,利用OpenSEES... 根据泡沫铝/聚氨酯复合材料(AF/PU)的摩擦性能与循环压缩变形特点,研制出一种由AF/PU抗碰撞装置和摩擦耗能装置组成的复合型AF/PU阻尼器.该阻尼器在小位移时可平稳出力,超过设计位移后输出力会随位移迅速增长.基于此特点,利用OpenSEES软件编写了该阻尼器的理论模型.以相邻8层与3层框架结构为例,研究了该阻尼器对相邻结构的减震控制,并与黏滞流体阻尼器的减震效果进行了对比.结果表明:相邻结构间距较小时,采用黏滞流体阻尼器连接的相邻结构依然会发生碰撞;复合型AF/PU阻尼器的两阶段出力不仅能够为相邻结构提供耗能减震作用,还可有效解决相邻结构的地震碰撞,并且其减震效果优于黏滞流体阻尼器. 展开更多
关键词 泡沫铝/聚氨酯复合材料 阻尼器 减震控制 相邻结构 地震碰撞
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泡沫铝-聚氨酯静态压缩特性及吸能特性分析 被引量：3
10
作者 张伟 齐明思 +3 位作者 赵志芳 贺高锋 薛洋洋 强志鹏 《包装工程》 CAS 北大核心 2018年第11期72-76,共5页
目的研究球形孔开孔泡沫铝相对密度、孔径对泡沫铝-聚氨酯复合材料力学性能的影响,以及对其吸能性能的影响。方法对制备的泡沫铝-聚氨酯复合材料进行准静态压缩实验。结果通过准静态压缩实验,得出分别对应的应力-应变曲线,并通过应力-... 目的研究球形孔开孔泡沫铝相对密度、孔径对泡沫铝-聚氨酯复合材料力学性能的影响,以及对其吸能性能的影响。方法对制备的泡沫铝-聚氨酯复合材料进行准静态压缩实验。结果通过准静态压缩实验,得出分别对应的应力-应变曲线,并通过应力-应变曲线推导出吸能-应变曲线。当泡沫铝孔径一定时,泡沫铝相对密度从35.0%提升到38.4%时,泡沫铝-聚氨酯复合材料的屈服强度增加了6.5 MPa。当泡沫铝相对密度一定时,泡沫铝孔径从5.5 mm增大到9.5 mm时,泡沫铝-聚氨酯复合材料的屈服强度增加了3.38 MPa。结论泡沫铝的相对密度、孔径对泡沫铝-聚氨酯复合材料的性能有很大的影响,泡沫铝的相对密度越大,复合材料的性能越好,泡沫铝孔径越大复合材料性能越好,且泡沫铝相对密度越大,复合材料吸能特性越好,泡沫铝孔径越大,复合材料吸能特性越好。 展开更多
关键词 泡沫铝-聚氨酯 准静态压缩实验 复合材料 力学性能 吸能特性
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