CN101525465B - 增韧酚醛泡沫的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种增韧酚醛泡沫的制备方法，将以下原料经高速混合、加热发泡制备而成(重量份数)：甲阶酚醛树脂 100份；复合增韧剂 5～35份；表面活性剂 5～10份；发泡剂 8～15份；固化剂 7～20份。本发明在工艺中引入了新的复合增韧剂，并研制出对复合增韧剂溶解性好、与发泡体系混合性佳的溶剂，同时复配了一种新的固化剂，解决了酚醛泡沫易掉渣、质脆、强度低、韧性差的缺点，又保持了酚醛泡沫导热系数低、低烟、耐燃等传统优点。

Description

增韧酚醛泡沫的制备方法
技术领域
本发明涉及一种保温材料的制备方法，更具体的说是涉及一种增韧酚醛泡沫的制备方法。
背景技术
泡沫塑料因导热系数低、重量轻、施工方便而在隔热、保温领域得到广泛应用，但目前常用的几种泡沫塑料如聚氨酯、橡塑、聚苯乙烯、聚乙烯等都存在着易燃烧、发烟量大、毒性高、耐热温度低等缺点，使其在船舶、建筑等方面的应用受到很大限制。酚醛泡沫(Phenolic Foam，简称PF)是一种性能优异的防火、隔热、隔音、轻质、节能材料，导热系数只有0.018～0.042W/m·k，保温性能优于聚苯乙烯(PS)、聚氨酯(PU)、聚乙烯(PE)等，保温功效比矿棉、轻软木、珍珠岩、玻璃棉等传统的保温材料高1倍以上，同时又具有PS、PU、PE等泡沫所远不及的难燃性能。酚醛泡沫塑料具有价廉、防火性能好、不燃烧、发烟量小、耐火焰穿透性好等优点，在发达国家的研究开发相当活跃，并已在船舶、建筑等领域大量采用。
酚醛泡沫保温材料具有如下显著的优点：
1、不燃性，酚醛泡沫保温材料的氧指数大于40，是所有有机保温材料中阻燃性最好的。
2、导热系数低，酚醛泡沫保温材料的导热系数是所有保温材料中导热系数最低的。
3、烟密度及毒性低，酚醛泡沫保温材料是所有有机保温材料中烟密度及毒性最低的，聚苯乙烯、橡塑、聚乙烯、聚氨酯泡沫等烟密度及毒性都很高。
4、抗火焰穿透力强，酚醛泡沫见明火时，表面形成结碳，无滴落物、无卷曲、无融化现象。过火后，表面形成结构碳的石墨层，有效的保护了泡沫的内结构。抗火焰能力可达1小时以上不被穿透100毫米，是所有有机保温材料中最好的。
5、抗腐蚀抗老化力高，酚醛泡沫保温材料已固化成型，长期暴露在阳光下，无明显老化现象。使用寿命明显长于其它材料。几乎能耐所有的无机酸、有机酸及盐类的腐蚀。
6、热稳定性高，酚醛泡沫保温材料的使用温度为-190～+150℃，是所有有机保温材料中最广的，热稳定性也最好。
但同时，酚醛泡沫也具有质脆、强度低，易掉渣等致命弱点，阻碍了酚醛泡沫大规模的推广应用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是通过改进复合增韧剂、溶剂、固化剂，制备出掉渣少、韧性高的酚醛泡沫。
本发明技术方案：一种增韧酚醛泡沫的制备方法，将以下原料经高速混合、加热发泡制备而成(重量份数)：
甲阶酚醛树脂  100份
复合增韧剂    5～35份
表面活性剂    5～10份
发泡剂        8～15份
固化剂        7～20份
其中，所述复合增韧剂由聚合度为300～1900、醇解度为50～99的聚乙烯醇和平均分子量为2～15万的聚乙烯吡咯烷酮组成，配比为(重量百分比)：
聚乙烯醇        5％～30％
聚乙烯吡咯烷酮  70％～95％
其中，所述固化剂配比为(重量百分比)：
磷酸            5％～60％
对甲苯磺酸      20％～45％
硼酸            5％～15％
水              15％～40％
在使用时先将所述复合增韧剂溶解于由30％～90％的醇类化合物与10％～70％的水组成的溶剂中，再与甲阶酚醛树脂、表面活性剂、发泡剂、固化剂混合，得到所述增韧酚醛泡沫。
所述表面活性剂优选吐温-80。
所述发泡剂优选戊烷。
所述醇类化合物选自一元醇、多元醇、乙二醇、聚乙二醇、聚醚多元醇、聚酯多元醇中的任意一种。
本发明在工艺中引入了新的复合增韧剂，并研制出对复合增韧剂溶解性好、与发泡体系混合性佳的溶剂，同时复配了一种新的固化剂，解决了酚醛泡沫易掉渣、质脆、强度低、韧性差的缺点，又保持了酚醛泡沫导热系数低、低烟、耐燃等传统优点。
本发明制备的增韧酚醛泡沫具有以下特性：
1、表观密度    40～70Kg/m3
2、导热系数    0.018～0.032W/m·k
3、氧指数      ≥40％
4、压缩强度    ≥190KPa
5、冲击强度    ≥100KPa
6、掉渣率      ≤3％
具体实施方式
下面通过实施例对本发明进一步详细描述，一种增韧酚醛泡沫的制备方法，将以下原料经高速混合、加热发泡制备而成(重量份数)：
甲阶酚醛树脂  100份
复合增韧剂    5～35份
表面活性剂    5～10份
发泡剂        8～15份
固化剂        7～20份
其中，所述复合增韧剂由聚合度为300～1900、醇解度为50～99的聚乙烯醇和平均分子量为2～15万的聚乙烯吡咯烷酮组成，配比为(重量百分比)：
聚乙烯醇        5％～30％
聚乙烯吡咯烷酮  70％～95％
其中，所述固化剂配比为(重量百分比)：
磷酸            5％～60％
对甲苯磺酸      20％～45％
硼酸            5％～15％
水              15％～40％
在使用时先将所述复合增韧剂溶解于由30％～90％的醇类化合物与10％～70％的水组成的溶剂中，再与甲阶酚醛树脂、表面活性剂、发泡剂、固化剂混合，得到所述增韧酚醛泡沫。
所述表面活性剂优选吐温-80，所述发泡剂优选戊烷，所述醇类化合物选自一元醇、多元醇、乙二醇、聚乙二醇、聚醚多元醇、聚酯多元醇中的任意一种。
实施例1
称取磷酸25克、对甲苯磺酸12.5克、硼酸2.5克、水10克，混合溶解，作为固化剂待用。
将3.5克聚合度为500、醇解度为88的聚乙烯醇溶解于5克水中，加入15克乙二醇，再将9克平均分子量为13万的聚乙烯吡咯烷酮溶解于其中，作为复合增韧剂溶液待用。
将50克甲阶酚醛树脂、以上全部复合增韧剂溶液、3克吐温-80、5克戊烷、5克以上配制的固化剂依次加入混合锅，高速搅拌30秒，快速倒入一定体积的模具内，合上模具，于75℃下发泡固化1小时，冷却，脱模，得密度为70kg/m3左右的增韧酚醛泡沫。
实施例2
称取磷酸10克、对甲苯磺酸20克、硼酸3.5克、水16.5克，混合溶解，作为固化剂待用。
将2克聚合度为500、醇解度为99的聚乙烯醇溶解于6克水中，加入5克乙醇，加入10克聚乙二醇400，再将10克平均分子量为9万的聚乙烯吡咯烷酮溶解于其中，作为复合增韧剂溶液待用。
将50克甲阶酚醛树脂、以上50％的复合增韧剂溶液、3克吐温-80、6.5克戊烷、8克以上配制的固化剂依次加入混合锅，高速搅拌30秒，快速倒入一定体积的模具内，合上模具，于75℃下发泡固化1小时，冷却，脱模，得密度为40kg/m3左右的增韧酚醛泡沫。
实施例3
称取磷酸15克、对甲苯磺酸18克、硼酸5克、水12克，混合溶解，作为固化剂待用。
将1.5克聚合度为1700、醇解度为88的聚乙烯醇溶解于7克水中，加入5克乙醇，加入5克乙二醇，加入5克二甘醇，再将10克平均分子量为2万的聚乙烯吡咯烷酮溶解于其中，作为复合增韧剂溶液待用。
将50克甲阶酚醛树脂、以上70％的复合增韧剂溶液、3克吐温-80、5克戊烷、6克以上配制的固化剂依次加入混合锅，高速搅拌30秒，快速倒入一定体积的模具内，合上模具，于75℃下发泡固化1小时，冷却，脱模，得密度为60kg/m3左右的增韧酚醛泡沫。
所述内容仅为本发明构思下的基本说明，而依据本发明的技术方案所作的任何等效变换，均应属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种增韧酚醛泡沫的制备方法，将以下原料经高速混合、加热发泡制备而成，以重量份数计：
甲阶酚醛树脂  100份
复合增韧剂    5～35份
表面活性剂    5～10份
发泡剂        8～15份
固化剂        7～20份
其中，所述复合增韧剂由聚合度为300～1900、醇解度为50～99的聚乙烯醇和平均分子量为2～15万的聚乙烯吡咯烷酮组成，以重量百分比计，配比为：
聚乙烯醇      5％～30％
聚乙烯吡咯烷酮70％～95％
其中，所述固化剂，以重量百分比计，配比为：
磷酸          5％～60％
对甲苯磺酸    20％～45％
硼酸          5％～15％
水            15％～40％
在使用时先将所述复合增韧剂溶解于由30％～90％的醇类化合物与10％～70％的水组成的溶剂中，再与甲阶酚醛树脂、表面活性剂、发泡剂、
固化剂混合，得到所述增韧酚醛泡沫。
2.根据权利要求1所述增韧酚醛泡沫的制备方法，其特征是所述表面活性剂为吐温-80。
3.根据权利要求1所述增韧酚醛泡沫的制备方法，其特征是所述发泡剂为戊烷。
4.根据权利要求1所述增韧酚醛泡沫的制备方法，其特征是所述醇类化合物选自一元醇和多元醇中的任意一种。
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