液化天然气聚氨酯泡沫性能优化

国际海事组织对燃油硫含量的标准规定，推动了液化天然气燃料推进技术的发展。在 液化天然气 货物围护系统设计中，合理确定保温板厚度，对降低 液化天然气 蒸发率和液力失效风险意义重大。本研究旨在通过向聚氨酯泡沫中添加玻璃微珠与二氧化硅气凝胶，结合超声分散技术，提升其性能。
实验过程为，先将异氰酸酯、二氧化硅气凝胶和玻璃微珠经均质机混合，再用超声均质机二次混合，随后加入多元醇和发泡剂，倒入模具常温发泡。其中，超声波虽能分散团聚纳米颗粒，但超声分散处理易使泡沫表面产生孔隙，影响发泡，导致 液化天然气 密度增加。
通过热分析仪436热流计等设备，对材料热导率、动态冲击性能和准静态压缩性能进行测量，并利用场发射扫描电子显微镜分析内部细胞结构。结果显示，非 超声分散 处理的 聚氨酯泡沫 因合成材料微孔，热导率低于纯聚氨酯泡沫 ，S0.5G0.5 – 聚氨酯泡沫 热导率最低；超声分散 处理使 聚氨酯泡沫 密度与热导率升高，原因是泡孔尺寸减小、泡孔空间密度增加。从用场发射扫描电子显微镜图像看，非 超声分散 处理的 聚氨酯泡沫 内部泡孔大、支柱面积小，且随二氧化硅气凝胶含量增加，泡孔结构愈发不均匀；超声分散 处理的则泡孔小、支柱面积大，添加剂颗粒分布更均匀，材料更接近固体。

动态冲击测试中，室温下非超声分散 处理的 聚氨酯泡沫 有致密化区域，超声分散 处理的则强度更高、吸收冲击能量多、变形小；低温下，二者部分样品均出现脆性断裂，但 超声分散 处理使材料在弹性区域吸收能量增加，致密化区域消失。准静态压缩测试中，非 超声分散 处理的 S0.35G0.65 – 聚氨酯泡沫 临界强度最高，超声分散 处理的 聚氨酯泡沫 强度均高于非 超声分散 处理的，超声分散 S0.8G0.2 – 聚氨酯泡沫 临界强度最高，且低温下 超声分散 处理的 聚氨酯泡沫 呈现软化 – 致密化行为。
与当前 液化天然气 行业常用的玻璃纤维增强 聚氨酯泡沫相比，本研究合成的 聚氨酯泡沫 在综合考虑密度对热导率影响后，热性能有所提升。不过，在应用于船舶前，还需平衡热导率与强度，降低低温脆性，确定 超声分散 时间、振幅和容器体积等参数的最优值。

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