可膨胀石墨-氢氧化镁-秸秆纤维-聚氨酯硬泡复合保温材料：创新制备与性能研究

随着建筑和工业领域对高效保温材料需求的增加，聚氨酯硬泡（RPUF）因其优异的保温性能而被广泛使用。然而，其阻燃性能和机械性能的提升仍是一个挑战。本研究通过引入可膨胀石墨、氢氧化镁和秸秆纤维，旨在开发一种新型的复合保温材料，以提高聚氨酯硬泡的阻燃性、机械性能和环境友好性。

制备方法概述

秸秆纤维预处理：

• 选择适合的秸秆纤维（如玉米秸秆）作为填料。
• 对秸秆纤维进行粉碎处理，粒径控制在1-5mm。
• 使用12%浓度的氢氧化钠溶液进行浸泡处理，改善其表面性质，增强与聚氨酯基体的结合力。
• 清洗并烘干处理过的秸秆纤维。

可膨胀石墨与氢氧化镁的加入：

• 将可膨胀石墨（EG）与氢氧化镁（MH）混合均匀，利用其协同效应提升复合材料的阻燃性能。
• 可能采用电化学插层法等技术，制备氢氧化镁/可膨胀石墨复合材料。

聚氨酯硬泡的制备：

• 按比例将预处理的秸秆纤维、可膨胀石墨和氢氧化镁加入到聚氨酯预聚体中。
• 混合均匀后，注入模具并通过发泡过程形成硬质聚氨酯泡沫。
• 发泡完成后，固化并冷却得到最终产品。

性能研究

物理性能：

• 考察密度、压缩强度、抗拉强度等指标。

热性能：

• 评估导热系数、极限氧指数（LOI）、热稳定性等。

阻燃性能：

• 测试燃烧速率、烟密度、燃烧残留率等。

环保性能：

• 检测释放的有毒气体量、生物降解性等。

研究意义

提高阻燃性：

• 可膨胀石墨和氢氧化镁的加入显著提升了聚氨酯硬泡的阻燃性能，降低火灾风险。

增强力学性能：

• 秸秆纤维作为填充材料，不仅增强了聚氨酯硬泡的力学性能，还降低了成本。

环境友好：

• 利用可再生资源（如秸秆纤维）替代部分非可再生材料，减少对环境的影响。

这种复合保温材料因其卓越的性能和环境友好性，展现出广阔的应用前景。特别是在建筑保温、工业隔热等领域，其应用潜力巨大。