一种混合气凝胶改性的密胺泡绵及其应用
阅读说明：本技术 一种混合气凝胶改性的密胺泡绵及其应用 (Mixed aerogel modified melamine foam and application thereof ) 是由 樊雪子 李洋洋 于 2021-02-03 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种混合气凝胶改性的密胺泡绵及其应用,是由下述制备方法制成：制备澄清的淀粉透明溶胶；取三聚氰胺和甲醛,加入淀粉透明溶胶,制备混合湿凝胶,老化,溶剂置换、干燥后得混合气凝胶,将制得的混合气凝胶球磨处理；取三聚甲醛和甲醛混合,进行预聚反应,得预聚物,将粉碎后的混合气凝胶加入预聚物中,加入乳化剂、二苯基甲烷二异氰酸酯、丙二醇、发泡剂、的阻燃剂,混合均匀；微波发泡,固化定型后得混合气凝胶改性的密胺泡绵。本发明的制作备的密胺泡绵发泡率高,轻质保温,进一步地提高了隔热性和吸音性。(The invention provides a mixed aerogel modified melamine foam and application thereof, and the mixed aerogel modified melamine foam is prepared by the following preparation method: preparing clear transparent starch sol; taking melamine and formaldehyde, adding transparent starch sol, preparing mixed wet gel, aging, replacing a solvent, and drying to obtain mixed aerogel, and performing ball milling treatment on the prepared mixed aerogel; mixing trioxymethylene and formaldehyde, carrying out prepolymerization reaction to obtain a prepolymer, adding the crushed mixed aerogel into the prepolymer, adding an emulsifier, diphenylmethane diisocyanate, propylene glycol, a foaming agent and a flame retardant, and uniformly mixing; and (4) performing microwave foaming, curing and shaping to obtain the mixed aerogel modified melamine foam. The prepared melamine foam has high foaming rate, is light and heat-insulating, and further improves the heat insulation property and the sound absorption property.)
技术领域
本发明属于气凝胶材料技术领域，特别涉及一种混合气凝胶改性的密胺泡绵及其应用。
背景技术
密胺泡绵属热固性塑料，具有开孔充分的三维网格结构体系(开孔率高达 99％以上)，其网格的长径比(L/D)在10到20之间，使得声波能方便有效地进入泡沫体的深层并转变为网格的震动能被消耗和吸收掉且有效地消除反射波，同时这种体系能使得泡绵在150°-180°短暂环境下不易分解，加之其密度仅为8～ 12kg/m3，导热系数0.037W/m.K，因此产品有很好的热稳定性、抗老化性。三聚氰胺泡绵本身是一种难燃物质，遇明火后表面迅速碳化，该产品在不添加任何阻燃剂的情况下，可达到DIN 4102所规定的B1级低可燃性材料标准(德国标准)、UL94-V0级高阻燃材料标准(美国保险协会标准)，目前是我国公安部推荐使用的新型高科技防火材料。
气凝胶是一种特殊种类的纳米多孔材料，具有许多优良的物理化学性能，如：低密度、高孔隙率、高比表面积、可调节的表面化学性能等。由于气凝胶在物理、化学及机械等方面具有独特的性能，气凝胶在保温隔热、催化、环境净化、化学传感器、声学传感器、储能设备、防水涂料、惯性约束聚变、高能物理、粒子捕获、生物医学及食品加工等领域得到广泛应用。
若将气凝胶用于应用于密胺树脂高分子发泡材料中，将密胺树脂的发泡过程有良好的促进作用，可进一步地提高密胺泡绵的隔热性和吸音性，但是，由于二氧化硅气凝胶力学性能不佳，需找到一载体，以解决二氧化硅气凝胶存在的力学性能不佳的问题。
发明内容
本发明提出一种混合气凝胶改性的密胺泡绵及其应用，可进一步的提高密胺泡绵的隔热性和吸音性。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种混合气凝胶改性的密胺泡绵，是由下述制备方法制成：
(1)称取2-5g可溶性淀粉和0.1-0.2g柠檬酸钠加入20ml去离子水中，在60 ℃以下以600rad/min的转速持续搅拌直到形成澄清的透明溶胶；
(2)称取5-8g三聚氰胺，加入到100ml去离子水中，加入0.1g碳酸钠，70-75 ℃下搅拌10min，再加入10ml甲醛，70-75℃下搅拌20min，加入步骤(1)所得的透明溶胶和丙二醇，85-90℃下搅拌10min，加盐酸调pH值至1.5，在70-80 ℃条件下放置10-20h，待凝胶完全后，采用丙酮进行溶剂置换后，采用超临界干燥技术对凝胶进行处理，在35-45℃、8-12MPa的条件下干燥3-6h，得混合气凝胶；
(3)将制得的混合气凝胶球磨处理30-50min，过100筛；取65-80g三聚甲醛和70-80ml甲醛混合，进行预聚反应，得预聚物，将粉碎后的混合气凝胶加入预聚物中，加入6-8g乳化剂、12-16g二苯基甲烷二异氰酸酯、2-5g丙二醇、 3-7g发泡剂、2-6g的阻燃剂，混合均匀；微波发泡，固化定型后得混合气凝胶改性的密胺泡绵。
其中，优选地，所述乳化剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠或苯磺酸钠。
其中，优选地，所述发泡剂为正戊烷、正丁烷、正己烷或二氯甲氟乙烷。
其中，优选地，所述阻燃剂为氰尿酸或聚磷酸铵。
一种混合气凝胶改性的密胺泡绵在飞机保温降噪中应用。
所述飞机包括减震降噪板，所述减震降噪板，包括硬性板、减震层、主板和防护层，以及设置在所述主板上的降噪层，所述减震层位于所述硬性板和所述降噪层之间；
所述减震层包括减震板、软性套和传导弹簧，所述减震板设置在所述硬性板临近所述主板的一面，且所述减震板和所述硬性板的接触面积相同，所述减震板的材质为混合气凝胶改性的密胺泡绵，所述减震板的内腔安装所述软性套，且所述软性套的数量为多个，多个所述软性套均匀分布在所述减震板的腔内，且多个所述软性套的材质为密胺泡沫；多个所述软性套内均安装所述传导弹簧，且多个所述传导弹簧的两端分别与所述硬性板和所述降噪层连接。
所述降噪层包括第一降噪板和第二降噪板，所述第一降噪板设置在所述主板上，且所述第一降噪板临近所述减震板；所述第二降噪板安装在所述主板上，且所述第二降噪板远离所述第一降噪板。
所述防护层包括第一防护板和第二防护板，所述第一防护板安装在所述第二降噪板上，且所述第一防护板远离所述主板；所述第二防护板安装在所述第一防护板上，且所述第二防护板远离所述第二降噪板。
其中，优选地，所述减震板与所述第一降噪板的接触面积相同。
其中，优选地，所述第一防护板的厚度为8mm，且所述第一防护板的厚度与所述第一降噪板的厚度相等。
本发明的有益效果：
本发明在三聚氰胺/甲醛气凝胶中引入淀粉，缩短了凝胶的时间，降低了三聚氰胺/甲醛的密度，并有效改善了三聚氰胺/甲醛气凝胶的机械性能。
另外，在淀粉溶胶中加入柠檬酸钠，起到强化凝胶的作用，在凝胶老化的步骤中加入丙二醇，可以抑制凝颗粒生长，有利于凝胶网络间隙大小均匀，并增加了凝胶骨架的强度，避免了凝胶在后续的干燥过程中由于应力不均匀而造成的收缩和开裂。
本发明中的三聚氰胺/甲醛/淀粉湿凝胶具有独特的纳米多孔结构，在三聚氰胺甲醛树脂发泡的过程中，可吸附于树脂熔体中，改善了树脂熔体的强度。本发明的制作备的密胺泡绵发泡率高，轻质保温，用在飞机的减震降噪板中，进一步地提高了隔热性和吸音性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一种飞机用的减震降噪板示意图；
图2为本发明一种飞机用的减震降噪板的侧视示意图；
图3为本发明A处放大示意图；
图4为本发明硬性板的俯视示意图。
图中标号说明：1、硬性板；2、减震板；3、软性套；4、传导弹簧；5、第一降噪板；6、主板；7、第二降噪板；8、第一防护板；9、第二防护板。
具体实施方式
下面将结合本发明具体实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例提供一种混合气凝胶改性的密胺泡绵，是由下述制备方法制成：
(1)称取4g可溶性淀粉和0.15g柠檬酸钠加入20ml去离子水中，在60℃以下以600rad/min的转速持续搅拌直到形成澄清的透明溶胶；
(2)称取6.5g三聚氰胺，加入到100ml去离子水中，加入0.1g碳酸钠，72 ℃下搅拌10min，再加入10ml甲醛，70℃下搅拌20min，加入步骤(1)所得的透明溶胶和丙二醇，85-90℃下搅拌10min，加盐酸调pH值至1.5，在75℃条件下放置15h，待凝胶完全后，采用丙酮进行溶剂置换后，采用超临界干燥技术对凝胶进行处理，在35-45℃、10MPa的条件下干燥4.5h，得混合气凝胶；气凝胶的性能测试：比表面积393.5m2/g，孔隙率为93.2％，密度为7.8mg/cm3，导热系数为23.14mw/mk，抗压强度为0.27MPa左右(25％形变)。
(3)将制得的混合气凝胶球磨处理40min，过100筛；取70g三聚甲醛和 75ml甲醛混合，进行预聚反应，得预聚物，将粉碎后的混合气凝胶加入预聚物中，加入7g十二烷基苯磺酸钠、14g二苯基甲烷二异氰酸酯、3.5g丙二醇、5g 正戊烷、4g的聚磷酸铵，混合均匀；微波发泡，固化定型后得混合气凝胶改性的密胺泡绵。
对本实施例的密胺泡绵进行性能测试，结果显示泡绵的开孔率为99.5％，密度为6.0kg/m3，拉伸强度为0.084±0.004MPa。
实施例2
本实施例提供一种混合气凝胶改性的密胺泡绵，是由下述制备方法制成：
(1)称取2g可溶性淀粉和0.2g柠檬酸钠加入20ml去离子水中，在60℃以下以600rad/min的转速持续搅拌直到形成澄清的透明溶胶；
(2)称取5-g三聚氰胺，加入到100ml去离子水中，加入0.1g碳酸钠，70-75 ℃下搅拌10min，再加入10ml甲醛，75℃下搅拌20min，加入步骤(1)所得的透明溶胶和丙二醇，85℃下搅拌10min，加盐酸调pH值至1.5，在80℃条件下放置10h，待凝胶完全后，采用丙酮进行溶剂置换后，采用超临界干燥技术对凝胶进行处理，在45℃、8MPa的条件下干燥6h，得混合气凝胶；
气凝胶的性能测试：比表面积392.7m2/g，孔隙率为93.4％，密度为 7.9mg/cm3，导热系数为22.45mw/mk，抗压强度为0.26MPa左右(25％形变)。
(3)将制得的混合气凝胶球磨处理30min，过100筛；取80g三聚甲醛和 70ml甲醛混合，进行预聚反应，得预聚物，将粉碎后的混合气凝胶加入预聚物中，加入8g十二烷基苯磺酸钠、12g二苯基甲烷二异氰酸酯、5g丙二醇、3g正丁烷、6g的聚磷酸铵，混合均匀；微波发泡，固化定型后得混合气凝胶改性的密胺泡绵。
对本实施例的密胺泡绵进行性能测试，结果显示泡绵的开孔率为99.5％，密度为6.12kg/m3，拉伸强度为0.085±0.004MPa。
实施例3
本实施例提供一种混合气凝胶改性的密胺泡绵，是由下述制备方法制成：
(1)称取5g可溶性淀粉和0.1g柠檬酸钠加入20ml去离子水中，在60℃以下以600rad/min的转速持续搅拌直到形成澄清的透明溶胶；
(2)称取8g三聚氰胺，加入到100ml去离子水中，加入0.1g碳酸钠，70℃下搅拌10min，再加入10ml甲醛，75℃下搅拌20min，加入步骤(1)所得的透明溶胶和丙二醇，85℃下搅拌10min，加盐酸调pH值至1.5，在80℃条件下放置10h，待凝胶完全后，采用丙酮进行溶剂置换后，采用超临界干燥技术对凝胶进行处理，在45℃、8MPa的条件下干燥6h，得混合气凝胶；气凝胶的性能测试：比表面积392.7m2/g，孔隙率为93.4％，密度为7.9mg/cm3，导热系数为 22.45mw/mk，抗压强度为0.26MPa左右(25％形变)；
(3)将制得的混合气凝胶球磨处理50min，过100筛；取65g三聚甲醛和 80ml甲醛混合，进行预聚反应，得预聚物，将粉碎后的混合气凝胶加入预聚物中，加入8g十二烷基硫酸钠、12g二苯基甲烷二异氰酸酯、5g丙二醇、3g正己烷、6g的氰尿酸，混合均匀；微波发泡，固化定型后得混合气凝胶改性的密胺泡绵。
对本实施例的密胺泡绵进行性能测试，结果显示泡绵的开孔率为99.3％，密度为6.0kg/m3，拉伸强度为0.082±0.005MPa。
实施例4
本实施例提供一种混合气凝胶改性的密胺泡绵，是由下述制备方法制成：
(1)称取3g可溶性淀粉和0.18g柠檬酸钠加入20ml去离子水中，在60℃以下以600rad/min的转速持续搅拌直到形成澄清的透明溶胶；
(2)称取6g三聚氰胺，加入到100ml去离子水中，加入0.1g碳酸钠，75℃下搅拌10min，再加入10ml甲醛，75℃下搅拌20min，加入步骤(1)所得的透明溶胶和丙二醇，88℃下搅拌10min，加盐酸调pH值至1.5，在75℃条件下放置18h，待凝胶完全后，采用丙酮进行溶剂置换后，采用超临界干燥技术对凝胶进行处理，在40℃、10MPa的条件下干燥5h，得混合气凝胶；气凝胶的性能测试：比表面积390.6m2/g，孔隙率为92.8％，密度为7.6mg/cm3，导热系数为 23.15mw/mk，抗压强度为0.25MPa左右(25％形变)；
(3)将制得的混合气凝胶球磨处理45min，过100筛；取75g三聚甲醛和 75ml甲醛混合，进行预聚反应，得预聚物，将粉碎后的混合气凝胶加入预聚物中，加入7g十二烷基硫酸钠、13g二苯基甲烷二异氰酸酯、4.5g丙二醇、6g二氯甲氟乙烷、3.5g的氰尿酸，混合均匀；微波发泡，固化定型后得混合气凝胶改性的密胺泡绵。
对本实施例的密胺泡绵进行性能测试，结果显示泡绵的开孔率为99.6％，密度为6.2kg/m3，拉伸强度为0.085±0.005MPa。
实施例5
本实施例提供一种混合气凝胶改性的密胺泡绵，是由下述制备方法制成：
(1)称取4.5g可溶性淀粉和0.15g柠檬酸钠加入20ml去离子水中，在60℃以下以600rad/min的转速持续搅拌直到形成澄清的透明溶胶；
(2)称取7g三聚氰胺，加入到100ml去离子水中，加入0.1g碳酸钠，72℃下搅拌10min，再加入10ml甲醛，70℃下搅拌20min，加入步骤(1)所得的透明溶胶和丙二醇，88℃下搅拌10min，加盐酸调pH值至1.5，在75℃条件下放置12h，待凝胶完全后，采用丙酮进行溶剂置换后，采用超临界干燥技术对凝胶进行处理，在40℃、10MPa的条件下干燥4h，得混合气凝胶；气凝胶的性能测试：比表面积390.6m2/g，孔隙率为92.8％，密度为7.8mg/cm3，导热系数为 22.34mw/mk，抗压强度为0.25MPa左右(25％形变)；
(3)将制得的混合气凝胶球磨处理40min，过100筛；取72g三聚甲醛和 78ml甲醛混合，进行预聚反应，得预聚物，将粉碎后的混合气凝胶加入预聚物中，加入6.5g苯磺酸钠、13.5g二苯基甲烷二异氰酸酯、4.5g丙二醇、5.5g二氯甲氟乙烷、4g的氰尿酸，混合均匀；微波发泡，固化定型后得混合气凝胶改性的密胺泡绵。
对本实施例的密胺泡绵进行性能测试，结果显示泡绵的开孔率为99.2％，密度为6.2kg/m3，拉伸强度为0.087±0.002MPa。
实施例6
本实施提供一种密胺泡绵，是由下述制备方法制成：
取70g三聚甲醛和75ml甲醛混合，进行预聚反应，得预聚物，加入7g十二烷基苯磺酸钠、14g二苯基甲烷二异氰酸酯、3.5g丙二醇、5g正戊烷、4g的聚磷酸铵，混合均匀；微波发泡，固化定型后得混合气凝胶改性的密胺泡绵。
对本实施例的密胺泡绵进行性能测试，结果显示泡绵的开孔率为88.0％，密度为8.2kg/m3，拉伸强度为0.068±0.003MPa。从性能数据可以看出，密胺泡绵加入混合气凝胶，开孔率明显提高，密度降低，并且机械性能进一步的提高。
应用实施例
如图1-图4所示，本实施例提供混合气凝胶改性的密胺泡绵在飞机保温降噪中应用。飞机包括减震降噪板，减震降噪板包括硬性板1、减震层、主板6和防护层，以及设置在主板6上的降噪层，减震层位于硬性板1和降噪层之间；减震层包括减震板2、软性套3和传导弹簧4，减震板2设置在硬性板1临近主板6的一面，且减震板2和硬性板1的接触面积相同，减震板2的材质为气凝胶，其作用在减震的同时使得减震板2具备一定的保温效果；减震板2的内腔安装软性套3，且软性套3的数量为多个，多个软性套3均匀分布在减震板2的腔内，且多个软性套3的材质为混合气凝胶改性的密胺泡绵，达到了更好保温效果；多个软性套3内均安装传导弹簧4，且多个传导弹簧4的两端分别与硬性板1和降噪层连接。
其中，降噪层包括第一降噪板5和第二降噪板7，第一降噪板5设置在主板 6上，且第一降噪板5临近减震板2；第二降噪板7安装在主板6上，且第二降噪板7远离第一降噪板5，便于更好的将飞机外部产生的声音进行吸收。
其中，防护层包括第一防护板8和第二防护板9，第一防护板8安装在第二降噪板7上，且第一防护板8远离主板6；第二防护板9安装在第一防护板8上，且第二防护板9远离第二降噪板7，其作用是对飞机用板起到更好的防护效果。
其中，减震板2与第一降噪板5的接触面积相同，便于更好的使飞机用板具备一定的减震效果。
其中，第一防护板8的厚度为8mm，且第一防护板8的厚度与第一降噪板5 的厚度相等，其作用使得乘务员在与飞机用板接触时，不会出现较大的磕碰。
工作时，首先通过硬性板1抵御一些外部东西的碰撞，通过减震层的设置，当硬性板1受到碰撞产生一定的力时，先由减震板2对部分力进行吸收，然后通过软性套3和传导弹簧4的作用下，将剩下的大部分力卸去，使其均匀分散，确保飞机用板具备更好的减震效果，同时外部的声音在第一降噪板5和第二降噪板7的作用下，将其充分的吸收，使得飞机内部的人不会受到外部噪音的影响，通过第一防护板8和第二防护板9的作用，便于更好的保护飞机内部的人员。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精油神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
- 上一篇：一种医用注射器针头装配设备
- 下一篇：一种预发泡热膨胀微球、其制备方法及应用