聚甲醛/泡沫铝合金互穿复合材料导热性能的研究

使用硅烷偶联剂KH570对孔隙率不同的泡沫铝合金进行表面改性后,通过注塑成型法制备了聚甲醛/泡沫铝合金互穿复合材料。采用傅立叶变换红外光谱仪(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)和导热系数测试仪分别研究了改性后的泡沫铝合金的表面的红外结构、复合材料的界面结合问题以及所制备复合材料的导热性能。结果表明,硅烷偶联剂KH570成功接枝到了泡沫铝合金的表面;泡沫铝合金与聚甲醛两相界面结合良好;泡沫铝合金的充填提高了复合材料的导热性能。当泡沫铝合金孔隙率为60.48%~75.41%时,聚甲醛/泡沫铝合金互穿复合材料的导热系数随孔隙率(λ)的增大而降低,其导热系数在10.2945~17.6471 W/(m·K)之间。     

膨胀石墨/LiCl-NaCl复合相变材料导热系数各向异性

用水溶液法制备了膨胀石墨/LiCl-NaCl复合相变储能材料,利用扫描电镜观测了试样的微观形貌,并且利用Hot-Disk热学常数分析仪测试了试样常温下的导热系数。实验结果表明,共晶盐能够被吸附到石墨片层之间,形成稳定、均一的复合相变材料;其导热系数随压力和石墨含量的增加而不断增大,并具有各向异性;成型压力和膨胀石墨掺量是影响其性质的两个重要因素,在一定范围内,其导热系数和各向异性随成型压力的增加而增大,压力超过一定范围,两者变化幅度减小;石墨掺量达不到一定比率时,其导热系数和各向异性变化不显著,当达到一定比率后,两者变化幅度增大;成型压力和膨胀石墨掺量对其导热系数的影响有耦合作用;通过取向度Φ给出了垂直压力和平行压力方向上的导热系数计算公式。     

聚氨酯泡沫和硅泡沫材料吸释水性能初步研究

使用饱和盐水溶液、硅胶和分子筛营造不同湿度环境,采用卡尔.费休库仑法对聚氨酯泡沫和硅泡沫材料中水分含量进行检测,对两种材料吸释水性能进行研究。结果表明,在相同温度条件下,两种材料中水分含量均随相对湿度升高而增大,聚氨酯泡沫材料随湿度变化显著;在研究的环境条件下,硅泡沫材料吸释水平衡时间明显短于聚氨酯泡沫材料;在相同湿度条件下,随着温度升高,两种材料中水分含量明显增大。     

开孔金属泡沫有效热导率的理论分析与实验研究

采用能量守恒定律和光学厚近似法,建立了开孔金属泡沫有效热导率的计算模型,分析了温度和压力等因素对传热的影响,并应用高温真空石墨加热炉对开孔金属泡沫的有效热导率进行了实验测量.理论值与测量值基本吻合,各个测量点的平均相对误差<5%,最大相对误差低于10%.结果表明,开孔泡沫金属的有效热导率随温度和压力的增加而增大,在低温情况下(T<100℃),开孔泡沫金属内部的传热机制主要为固体导热;在高温情况下(T>400℃),辐射成为开孔泡沫金属的主导传热机制;在低压下,气体导热可以忽略不计,但随着压力的增大,气体导热加大对传热的影响.     

苯丙乳液-矿渣地聚物泡沫复合材料的制备及性能

以苯丙乳液、矿渣地聚物、导热石墨粉为原料,利用化学发泡原理制备出一种具有自流平、成膜固化快、高弹、高导热等特点的泡沫复合材料。详细研究了H2O2掺量、导热石墨粉掺量及其粒度分布对泡沫复合材料传热性能、材料力学性能及压缩变形性能的影响规律。研究结果表明,随H2O2掺量的增加,泡沫复合材料的拉伸强度、断裂伸长率、压缩强度、导热系数均降低,弹性恢复率增加;随导热石墨粉掺量增加,拉伸强度先增加后降低,断裂伸长率降低,压缩强度增加,弹性恢复率小幅波动,导热系数增大;随导热石墨粉平均粒径增大,拉伸强度减小,压缩强度增大,导热系数先增大后减小;导热石墨粉的颗粒级配对其导热性具有重要影响,相比粗、细颗粒,适中的颗粒级配可使其形成更有效的导热网络获得更高导热系数。     

纤维增强发泡保温复合材料的制备与性能

为了增强玻化微珠/水泥发泡保温复合材料的力学性能和保温性能,通过掺加改性物理泡沫降低发泡保温复合材料的密度和导热系数,采用改性纤维对发泡保温复合材料进行增强。研究了纤维增强发泡保温复合材料的力学性能和耐水性能,并利用扫描电镜对试样内部微观形貌进行观察,探讨了改性泡沫和改性纤维对发泡保温复合材料的增强机制。结果表明,掺加泡沫明显降低了发泡保温复合材料的密度和导热系数,当泡沫掺量为1.05 mL/g时,试样密度和导热系数分别为186 kg/m³和0.056 W/（m·K）。泡沫改性可有效改善发泡保温复合材料的强度和软化系数,掺加改性泡沫试样的抗折强度、抗压强度和软化系数较掺加乳胶粉试样的分别提高了21.05%、21.43%和13.56%。改性纤维可显著提高发泡保温复合材料的强度和软化系数,掺加改性纤维试样的抗折强度、抗压强度和软化系数较掺加未改性纤维试样的分别提高了25.93%、13.51%和8.33%。     

一种新型隔热涂料的制备及性能研究

以苯丙乳液为成膜剂,硅烷偶联剂处理后的中空玻璃微珠为功能隔热填料合成新型的隔热涂料。结果表明,用硅烷偶联剂预处理中空玻璃微珠后涂料附着力能提高1个级别;涂层导热系数随中空玻璃微珠粒径的增加呈现先减小后增大的趋势,当中空玻璃微珠的粒径为58μm左右时导热系数比其它粒径制得涂料的导热系数降低6%～28%;随涂膜厚度的增加,隔热效果增强,但当涂膜厚度增大到0.3mm时,继续增加涂膜厚度,隔热效果几乎不再增强;当中空玻璃微珠含量小于10%时,热反射率随中空玻璃微珠在隔热涂料中含量的增加显著增加,超过10%后,热反射率增加速率减缓,当达到12%时,涂料的热反射率值最高,继续增加玻璃微珠含量,热反射率几乎不增加。     

环境相对湿度对牛皮纸垫缓冲性能影响的研究

目的 探究环境相对湿度对新型牛皮纸垫缓冲性能的影响。方法 基于静、动态压缩试验,分析叠加层数分别为2、3、4的牛皮纸垫在环境相对湿度分别为30%、50%、70%、90%条件下的缓冲性能。结果 在静态压缩试验中,牛皮纸垫静压承载能力随着环境相对湿度的增大而减弱、叠加层数的增多而增强。不同规格纸垫存在对应的湿度应力分界值,当材料所受外力小于湿度应力分界值时,其缓冲性能随着湿度的增大而提高;当外力大于湿度应力分界值时,缓冲性能随湿度的增大而减弱。一定湿度条件下,叠加层数对牛皮纸垫缓冲性能也存在影响：相对湿度为30%时,缓冲性能随叠加层数的增多而减弱;相对湿度为50%、70%、90%时,存在层数应力分界值,当材料所受外力小于层数应力分界值时,其缓冲性能随叠加层数的增多而减弱,当外力大于层数应力分界值时,缓冲性能随叠加层数的增多而增强。在动态压缩试验中,随着环境相对湿度的增加,牛皮纸垫传递给产品的最大加速度增大,缓冲性能减弱;叠加层数的增多,使其传递给产品的最大加速度减小,缓冲性能增强。结论 研究结果对牛皮纸垫缓冲包装的设计和材料选择存在潜在的指导意义。     

La2O3对高钛高炉渣制备微晶泡沫玻璃的影响

利用高钛高炉水淬渣和废玻璃粉为基础原料,以CaCO_3为发泡剂,Na2B4O7·10H_2O为助熔剂,Na_3PO_4·12H_2O为稳泡剂,通过"一步法"烧结制备微晶泡沫玻璃,研究了La_2O_3的添加对微晶泡沫玻璃物相、结构及性能的影响。结果表明,添加La_2O_3对晶相种类改变不明显,但会提高晶化程度。随着La_2O_3添加量由0%(质量分数,下同)增至1.5%,微晶泡沫玻璃的气孔孔径减小,晶粒由粒状变为短棒状,微晶泡沫玻璃的体积密度、抗压强度升高,气孔率、吸水率和导热系数降低。La_2O_3添加量继续由1.5%增至3.5%,微晶泡沫玻璃的气孔孔径增大,晶粒尺寸逐渐变小直至呈现无规则形状,微晶泡沫玻璃的体积密度、抗压强度降低,气孔率、吸水率和导热系数升高。当La_2O_3添加量为1.5%时,所制得的微晶泡沫玻璃的综合性能最佳。     

泡沫混凝土导热系数模型研究

研制了系列不同容重的泡沫混凝土,对泡沫混凝土的气孔率和导热系数进行了测试.在此基础上利用二相体系材料导热系数模型对实验结果进行了分析,运用Matlab软件进行了拟合;改进了Maxwell方程,提出并验证了适用于泡沫混凝土的新方程.经测算,理论预测值与实验结果显示了良好的一致性,研究结果表明,所提出的导热系数新方程适合于指导设计特定配比的泡沫混凝土.     

玻璃纤维增强体形式对酚醛泡沫性能的影响

针对酚醛泡沫脆性大、强度低等缺点,采用3种不同增强形式的玻璃纤维增强体,即短切玻璃纤维(SGF)、酚醛树脂浸渍固化的玻璃纤维针(GFN)及三维间隔连体织物,对酚醛泡沫进行增强.研究了纤维含量和纤维长度对酚醛泡沫压缩性能的影响规律,对比了不同增强形式纤维增强酚醛泡沫复合材料的压缩性能与保温性能.结果表明:当SGF长度为3 mm,与基体质量比为5%时,SGF增强酚醛泡沫的比压缩强度最佳,较纯泡沫的提高了21%;GFN(长度5 mm,与基体质量比为25%)增强酚醛泡沫的比强度提高8%;三维间隔连体织物增强酚醛泡沫的比强度虽略有下降,但其压缩强度(0.239 MPa)达到了承重类酚醛泡沫的要求.SGF和GFN增强的酚醛泡沫的热导率与纯酚醛泡沫的相比略有上升,但仍符合高效保温材料的要求;三维间隔连体织物增强酚醛泡沫的热导率上升明显.     

基于孔尺度的泡沫金属强化相变储热材料传热性能数值模拟

导热系数低是影响相变储热材料应用的主要难题之一,而泡沫金属具有高热导率、高孔隙率以及高比表面积等特性,在相变材料中添加泡沫金属可实现强化传热。该文基于泡沫金属基3D微观结构W-P模型,重点分析了泡沫金属基复合相变材料有效导热系数与泡沫金属孔隙率以及孔径的关系,采用数值模拟方法利用该模型预测并验证了泡沫铝6101添加空气与水的有效导热系数,研究结果表明该模型能够精确预测泡沫金属材料有效导热系数,在此基础上预测了石蜡中添加泡沫铜的有效导热系数,结果表明,泡沫金属可以显著提高相变材料的导热系数,当泡沫铜的孔隙率为97.57%时,复合相变材料的导热系数与纯石蜡相比提高了13倍。研究结果对于相变储热材料的热物性强化研究具有一定参考价值。     

环境湿度对玻璃纤维增强水泥力学性能的影响

通过开展在不同龄期、不同环境湿度下玻璃纤维增强水泥(GRC)试件的抗折强度、抗压强度试验和基体pH值测定,研究了环境湿度对掺加粉煤灰和硅灰等活性矿物掺合料的GRC试件力学性能的影响。结果表明:环境湿度对GRC试件的抗折强度有重要影响,相对湿度越大,随着龄期增加, GRC试件抗折强度降低越严重;在温度60℃、相对湿度95%条件下,经过56 d龄期后,掺有40%粉煤灰和10%硅灰的GRC试件抗折强度比未掺加粉煤灰和硅灰的GRC试件的抗折强度提高48.5%、抗压强度提高23.6%, GRC基体pH值降低6%。在相同的湿度条件下,掺有粉煤灰和硅灰试件的pH值在各个龄期都低于普通硅酸盐水泥试件,说明粉煤灰和硅灰的掺入能降低水泥水化液相的碱度,进而延缓了纤维受侵蚀的速度,显著改善了GRC试件的力学及耐久性能。通过对试验结果进行分析,利用MATLAB软件建立了GRC试件抗折强度和抗压强度与水泥砂浆基体pH值及时间的关系式。      

Optimization of glass fiber based core materials for vacuum insulation panels with laminated aluminum foils as envelopes

Two glass fibers with different production process, marble melt process and flame attenuation process (named as chopped strand and flame attenuated glass wool), as core materials of vacuum insulation panels (VIPs) respectively are investigated in this paper. The dependence of thermal conductivity of two glass fibers on gas pressure is determined based on theoretical calculation and experiment. Two VIPs are manufactured with laminated aluminum foils as envelopes and two glass fibers respectively as core materials for performance comparison of thermal conductivity and service life. The increase in thermal conductivity of VIP with time is measured, which depends on temperature and relative humidity. It is found that service life above 15 years can be expected for VIP with chopped strand mat core material and the high gas barrier envelope with four-layer structure of PA(15 μm)/metalized PET(12 μm)/Al(6 μm)/PE(50 μm) only if desiccants or getters are integrated into core materials.     

Nonlinear Effect of Moisture Content on Effective Thermal Conductivity of Building Materials with Different Pore Size Distributions

Understanding the quantitative relationship between the effective thermal conductivity and the moisture content of a material is required to accurately calculate the envelope heat and mass transfer and, subsequently, the building energy consumption. We experimentally analyzed the pore size distributions and porosities of common building materials and the influence of the moisture content on the effective thermal conductivity of building materials. We determined the quantitative relationship between the effective thermal conductivity and moisture content of building materials. The results showed that a larger porosity led to a more significant effect of the moisture content on the effective thermal conductivity. When the volumetric moisture content reached 10 %, the thermal conductivities of foam concrete and aerated concrete increased by approximately 200 % and 100 %, respectively. The effective thermal conductivity increased rapidly in the low moisture content range and increased slowly in the high moisture content range. The effective thermal conductivity is related to the moisture content of the materials through an approximate power function. As the moisture content in the walls of a new building stabilizes, the effective thermal conductivity of normal concrete varies only slightly, whereas that of aerated concrete varies more significantly. The effective thermal conductivity of the material is proportional to the relative humidity of the environment. This trend is most noticeable when the wall material is aerated concrete.     

Modelling of Evaporative Cooling of Porous Medium Filled with Evaporative Liquid

The cooling effect by evaporative liquid is modeled by considering that heat is transferred from the system to the surrounding due to evaporation of liquid through the pores present in the medium. The variation of cooling rate with cell size, volume fraction of pores and physical conditions has been analyzed. The model demonstrates that it increases with increase in thickness of the foam slab and with increase in velocity of air. It is also observed that cooling effect decreases with decrease in volume fraction of porosity and with increase in relative density, cell size, thermal conductivity and relative humidity.     

基于分形理论的碳泡沫有效导热系数研究

以煤焦油基中间相沥青为原料，在一定的温度和压力条件下升温发泡，然后再经碳化、石墨化便可以制得一种高导热系数的多孔材料——碳泡沫。应用分形理论讨论了这种新型多孔材料的导热特性，推导出了碳泡沫的面积分形维数，并在此基础上建立了石墨化碳泡沫材料的导热模型，采用热阻法导出了石墨化碳泡沫材料的等效导热系数的关系式，计算出了碳泡沫的有效导热系数，计算结果与碳泡沫样品的实测值基本一致，这种方法为更好地利用其优良的导热性能提供了理论基础。     

热处理时间对聚甲基丙烯酰亚胺(PMI)泡沫结构和性能的影响EI北大核心CSCD

以甲基丙烯酸丁酯(BMA),丙烯酰胺(AM)为反应单体,丙烯酸(AA)作为第三单体和交联剂,在不同热处理时间下,通过自由基本体聚合制备聚甲基丙烯酰亚胺(PMI)泡沫。采用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、热重分析(TGA)、差示扫描量热分析(DSC)等手段对其结构和性能进行表征。结果表明:随着对BMA/AM/AA共聚物热处理时间增加,分子链间发生重排反应生成六元酰亚胺环,经过交联固化后得到PMI泡沫,其特征吸收峰与文献值能较好地吻合。泡沫热处理5 h后得到孔径为100~200μm致密硬质闭孔泡沫,其力学性能良好,压缩强度为8.160 MPa,拉伸强度达到12.95 MPa。泡沫的玻璃化转变温度(Tg)为255℃,热失重10%时热分解温度Td10高达280℃,345℃时泡沫仍能残留80%以上,其导热系数为0.05424 W/(m·K),说明对共聚物热处理5 h后得到了具有优异的耐高温性能和隔热性能的泡沫。     

浸泡腐蚀对玻璃纤维-空心玻璃微珠/环氧树脂复合泡沫材料弯曲性能的影响

制备了不同纤维质量分数的玻璃纤维-空心玻璃微珠/环氧树脂复合泡沫材料。通过三点弯曲试验研究了纤维质量分数对复合泡沫材料力学性能的影响。将复合泡沫材料试件置于蒸馏水和海水中浸泡,研究了浸泡腐蚀对试件弯曲性能的影响,并结合扫描电镜照片分析其原因。研究表明:纤维质量分数越高,玻璃纤维-空心玻璃微珠/环氧树脂复合泡沫材料的吸湿率越大,且在蒸馏水中的吸湿率较海水中的更大。试件的弯曲强度随纤维质量分数增加而增大,当纤维质量分数为10%时达到最大,比未添加纤维的试件增强了51%,之后则随纤维质量分数增加逐渐降低。浸泡腐蚀降低了试件的弯曲性能,其中海水浸泡后的试件弯曲性能最低。玻璃纤维-空心玻璃微珠/环氧树脂复合泡沫材料弯曲强度降低的直接原因是浸泡腐蚀使得部分玻璃微珠和玻璃纤维与环氧树脂基体间的界面层受到破坏。     

Glass fiber reinforced rigid polyurethane foams

Rigid polyurethane foam (RPUF)/glass fiber composites have been fabricated from glass fiber, polymeric 4,4′-di-phenylmethane diisocyanate (PMDI) and polypropylene glycols (PPG) using HFC 365mfc as blowing agent. Thermal conductivity, glass transition and decomposition temperatures as well as the mechanical strengths of the foam increased with the addition of glass fiber. This indicates that an optimum fiber content should depend on the balance between the mechanical reinforcement and thermal insulation.The results were interpreted in terms of cell size, closed cell content, density, fiber dispersion and a simple series model for heat transfer of the composite foam.