绿色屋顶基质三聚氰胺脲醛树脂发泡体的制备及应用研究

作     者：侯元元 

作者单位：南昌大学 

学位级别：硕士

导师姓名：章茹

授予年度：2018年

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

主      题：绿色屋顶 基质 三聚氰胺脲醛树脂 发泡体 

摘      要：绿色屋顶基质层是绿色屋顶结构的的重要部分,目前广泛使用的基质材料容重较大、透气性差、吸水能力弱、保水能力不理想,造成屋顶荷载严重等问题。而国内对绿色屋顶基质层材料的研究相对处于初步阶段,因此研究新型绿色屋顶基质材料势在必行。本研究针对绿色屋顶基质的特点及要求,制备出一种轻质、吸水保水性高的三聚氰胺脲醛树脂发泡体(MUF)基质。探讨发泡体的制备工艺及其优化;对发泡体粉化率偏高的问题进行了增韧改性研究;考察了三聚氰胺脲醛树脂发泡体基质在绿色屋顶中应用效果。研究结果可为绿色屋顶基质材料的选择及应用提供参考。本研究的主要结论如下:(1)三聚氰胺脲醛树脂发泡体基质的制备工艺及优化:采用物理发泡法,从发泡体表观密度、吸水率、保水率、粉化率性能进行综合评价,进行单因素和正交实验,确定发泡体的制备条件,结果表明:当表面活性剂0.7%,固化剂为5%,发泡剂6%,水量16%,温度60℃时制备的MUF发泡体综合性能最优,此时制备的发泡体表观质量为90,吸水率为1990%,粉化率11.5%,保水时间690min。(2)三聚氰胺脲醛树脂发泡体基质的增韧改性:蛭石和珍珠岩的添加,均可有效降低发泡体粉化率,分别降低为4.6%和4.2%,珍珠岩发泡体失水速率最低,保水时间可达到780min;不同大小的玻璃纤维均高效地降低MUF发泡体的粉化率,粉化率可迅速降低为2%,发泡体的保水时间可达到840min;棉纤维的加入增大了MUF发泡体系的黏度,起到了稳定泡孔结构的作用,使泡孔更加均匀,提高了韧性,降低了粉化率;在添加量为4.0%时粉化率可降低到2.6%,约降低77.3%,发泡体的保水时间可达到840min。(3)三聚氰胺脲醛树脂发泡体基质的应用:搭建绿色屋顶模拟装置,各装置在72H干燥期后,进行0.833mm/min≦降雨强度≦2mm/min的模拟降雨实验,结果表明:各装置对雨水的滞蓄率可达50%-97.5%,初始产流时间可延长至20-120min。三聚氰胺脲醛树脂发泡体:红壤土=2:1的装置,其滞蓄率和初始产流时间均明显高于1:1的装置,可见营养基质层内的三聚氰胺脲醛树脂发泡体增大了绿色屋顶的滞蓄效果。雨水的滞蓄率和初始产流时间均随降雨强度的增大呈现指数型下降趋势;各模拟装置对雨水污染物均有一定的去除率,氨氮、硝氮、总氮、总磷污染物去除率可达55%-99%、20%5%、25%-98%、25%-95%。四种污染物的去除率均随着降雨强度的增大,呈现指数性递减。