CN101724171A - 发泡酚醛树脂组合物的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种发泡酚醛树脂组合物的制备方法，该制备方法将酚醛树脂与各助剂进行混合搅拌，然后与发泡塑料颗粒混合搅拌，再一起输入模具内，通过加温、加压、发泡、固化成形。通过该方法制备的发泡酚醛树脂组合物，由分散相的发泡塑料颗粒和连续相的酚醛树脂混合物组成，并由酚醛树脂混合物形成阻燃链，产生无数类似闭孔蜂窝状的防火隔离舱包裹并粘结着作为填充物的发泡塑料颗粒。当发生火灾时，遇火的发泡塑料颗粒瞬间燃烧成碳，而火焰因受酚醛树脂混合物的阻燃，瞬间熄灭，使得整个组合物不会产生燃烧，更无法形成滴熔以及骨架坍陷等现象，从而有效阻止了火势的蔓延，进而起到良好的防火作用。

Description

发泡酚醛树脂组合物的制备方法

技术领域

本发明涉及有机隔热保温材料的生产工艺，更具体地说，涉及一种发泡酚醛树脂组合物的制备方法。

背景技术

随着社会的迅速发展，环境恶化问题日趋严峻，节能减排已成为全球性的研究课题。尤其在中国，已把节能减排提高到党中央国务院的日常议程上，并且写进了宪法之中。而用于建筑节能的隔热保温材料更是成为目前节能研究方面的重重之重。目前，最为常见的建筑墙面有机隔热保温材料为聚苯乙烯挤塑材料(XPS)、可发性膨胀聚苯乙烯材料(EPS)和聚氨酯硬发泡材料(PU)等，由于这几种材料的隔热保温效果较佳，目前也是国家所规定或推荐的建筑墙面隔热保温材料，从而是目前使用最广泛、用量最大的。但是，由于上述两种材料均易燃烧，存在防火性能差的缺陷，一旦遇火就会迅速燃烧，并且极易引起滴熔，从而加速了火势的蔓延，另外，在燃烧过程中还会迅速发生墙板骨架的坍塌，严重加大了火灾危害，最终造成巨大损失。2009年的中央电视台新大楼发生严重火灾事故，其幕墙保温材料不但未能起到隔热防火作用，反而加大了燃烧和坍塌，造成的损失极为惨重，而类似事故却比比皆是。于是，在2009年9月25日，由公安部、住房和城乡建设部联合发布了《民用建筑外保温系统及外墙装饰防火暂行规定》，规定中已对使用现有的有机保温材料提出了诸多严格限制及必须采用的防护措施。

发泡酚醛树脂是一种具有耐化学腐蚀、耐热、难燃、低烟雾、耐火焰穿透和遇火无洒落物等优点的已知材料。但采用发泡酚醛树脂作为墙面隔热保温材料使用却十分少见。主要原因是，发泡酚醛树脂价格昂贵，并且其成型材料会存在材料表面易粉化，内部结构酥松以及尺寸变形率较大等缺陷，因此一般不适于建筑墙面节能方面的应用。

为此，迫切需要一种新的隔热保温材料制备工艺，用以生产既保温又防火的隔热保温材料，从而解决目前隔热保温材料领域中，尤其是建筑墙面保温领域中的保温防火问题。

发明内容

针对现有技术中存在的上述缺点，本发明的目的是提供一种发泡酚醛树脂组合物的制备方法，用以制备既保温又防火的隔热保温材料。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

该发泡酚醛树脂组合物的制备方法的具体步骤如下：

A.将酚醛树脂、发泡剂、固化剂、表面活性剂进行混合搅拌；

B.将步骤A中搅拌后的酚醛树脂混合物与发泡塑料颗粒进行混合搅拌；

C.将步骤B中搅拌后的混合物输入模具内，进行加温、加压、发泡、固化成形。

在步骤A中，所述的酚醛树脂、发泡剂、固化剂、表面活性剂的混合配比为：

酚醛树脂100份，发泡剂10～20份，固化剂5～10份，表面活性剂3～6份。

在步骤B中，所述的酚醛树脂混合物与发泡塑料颗粒的重量配比为：

酚醛树脂混合物30～50kg/m³，发泡塑料颗粒4～10kg/m³。

所述的发泡塑料颗粒包括颗粒直径为3～5mm和1～2mm的两种，大小两种颗粒的配比为1∶3。

在步骤A中，还添加有适量的稀释剂、柔软剂进行混合搅拌。

在步骤A中，还添加有短纤维1～2份进行混合搅拌。

所述步骤C的具体步骤如下：

C1.将步骤B中搅拌后的混合物投入连续供料机内；

C2.通过连续供料机将混合物连续送入层压输送机烘道中的模具内；

C3.进行加温、加压、发泡、固化成形；

C4.出模并切割。

所述的步骤C的具体步骤如下：

C1′.将步骤B中搅拌后的混合物直接投入模具内；

C2′.将模具设于烘箱内；

C3′.进行加温、加压、发泡、固化成形；

C4′.脱模。

所述的发泡塑料颗粒选用EPS、EVA或PVC发泡颗粒。

该方法还包括步骤D，在发泡酚醛树脂组合物的表面复合彩钢板、铝箔、硅碱板、纸张、石膏板或石板。

在上述技术方案中，本发明的发泡酚醛树脂组合物的制备方法将酚醛树脂与各助剂进行混合搅拌，然后将该酚醛树脂混合物与发泡塑料颗粒进行混合搅拌，再输入模具内，进行加温、加压、发泡、固化成形。通过该方法制备的发泡酚醛树脂组合物，由分散相的发泡塑料颗粒和连续相的酚醛树脂混合物组成，并由酚醛树脂混合物形成阻燃链，产生无数类似闭孔蜂窝状的防火隔离舱包裹并粘结着作为填充物的发泡塑料颗粒。当发生火灾时，遇火的发泡塑料颗粒瞬间燃烧成碳，而火焰因受酚醛树脂混合物的阻燃，瞬间熄灭，使得整个组合物不会产生燃烧，更无法形成滴熔以及骨架坍陷等现象，从而有效阻止了火势的蔓延，进而起到良好的防火作用。另外，采用该方法制备的发泡酚醛树脂组合物还具有隔热保温效果好、重量轻、价格低以及刚柔性较佳的优点。

附图说明

图1是本发明的发泡酚醛树脂组合物的制备方法的流程图；

图2是采用本发明制备方法制备的发泡酚醛树脂组合物的剖面图；

图3是将发泡酚醛树脂组合物置于酒精灯上进行燃烧试验示意图；

图4是经燃烧后的发泡酚醛树脂组合物表面结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例进一步说明本发明的技术方案。

请结合图1所示，本发明的发泡酚醛树脂组合物的制备方法的具体步骤为：

首先，将酚醛树脂(未发泡)、发泡剂、固化剂、表面活性剂进行混合搅拌。其中，酚醛树脂、发泡剂、固化剂、表面活性剂的混合配比为：酚醛树脂100份，发泡剂10～20份，固化剂5～10份，表面活性剂3～6份。当然，还可添加适量的稀释剂、柔软剂进行混合搅拌，分别用于调节酚醛树脂混合物的粘度和脆性。另外，还可添加1～2份的短纤维，用于加强酚醛树脂混合物的韧性，也能够起到一定的减少发泡后酚醛树脂粉化的作用。

然后，将搅拌后的酚醛树脂混合物与发泡塑料颗粒进行混合搅拌。其中，酚醛树脂混合物与发泡塑料颗粒的重量配比为：酚醛树脂混合物30～50kg/m³，发泡塑料颗粒4～10kg/m³。另外，采用的发泡塑料颗粒的直径可全部相同，也可不相同。经过多此反复试验，选用颗粒直径为3～5mm和1～2mm的两种，并且大小两种颗粒的配比为1∶3的发泡塑料颗粒为较佳，这样，混合时，小颗粒的发泡塑料颗粒可填充于大颗粒的发泡塑料颗粒之间，从而减少酚醛树脂的用量，降低成本。

最后，将搅拌后的混合物(含有发泡塑料颗粒)输入模具内，进行加温(70～80°)、加压(0.10～0.25MPa)、发泡、固化成形。该步骤可根据生产需要，具体可采用以下两种步骤：一、批量连续生产，即先将该混合物投入连续供料机内用以连续供料；然后通过连续供料机将混合物连续送入履带式层压输送机烘道中的模具内；再通过进行加温、加压、发泡、固化成形；最后出模并切割，即可入库、堆放、自然陈化及包装。二、小量定型产品，即将该混合物直接投入所需形状的模具内；再将模具设于烘箱或烘道内；通过进行加温、加压、发泡、固化成形；最后脱模。

另外，还可以在发泡酚醛树脂组合物的表面复合彩钢板、铝箔、硅碱板、纸张、石膏板或石板。该步骤可在成型过程中，通过将上述复合材料沿烘道中模具内壁连续输入，这样不但可以防止酚醛树脂在发泡过程中有可能粘住模具，而且还可根据不同的建筑需求直接应用。当然也可在成型之后进行复合。

上述发泡塑料颗粒可选用EPS(可发性聚苯乙烯)、EVA(低发泡聚乙烯)、PVC(可发聚氯乙烯)发泡颗粒或其它类似发泡塑料颗粒。采用的此类发泡塑料材料均具有较好的隔热保温性能以及柔韧性，并且具有质量轻，价格低的优点。

请结合图2所示，图2所示的为采用本发明的制备方法制备的发泡酚醛树脂组合物10的剖面图，在此需要说明的是，连续生产的该组合物成品一般都需要切割，因此图2也可视为其表面图。该发泡酚醛树脂组合物10由作为分散相的大、小发泡塑料颗粒11和作为连续相的酚醛树脂混合物12发泡粘结而成，由于酚醛树脂本身具有极佳的隔热保温性以及难燃、低烟雾、耐火焰穿透、遇火无洒落物等优点，因此由发泡后的酚醛树脂混合物12产生无数类似闭孔蜂窝状的防火隔离舱包裹并粘结着作为填充物的发泡塑料颗粒11，从而形成阻燃链，能够起到实际防火作用；而发泡塑料颗粒11在其中与发泡后的酚醛树脂混合物12紧密粘合，不但更加保证了隔热保温效果，并且由于发泡塑料颗粒11的填充体积大、柔韧性佳、具有柔性释放应力的功能，从而与较硬较脆的酚醛树脂刚柔并济，能够产生支撑、缓冲、吸收应力的作用，从而可以有效降低酚醛树脂的表面粉化，并消除其内部结构疏松以及尺寸变形率较大的缺陷，提高坚韧性。另外，还能减轻整个发泡酚醛树脂组合物10的重量，大大减少了酚醛树脂的使用量，降低了制备成本。

请结合图3、图4所示，将该发泡酚醛树脂组合物10的试样块置于酒精灯20上进行简单的燃烧试验，当酒精灯20的火焰触及试样块时，遇火的发泡塑料颗粒11瞬间燃烧成碳，而发泡塑料颗粒11瞬间燃烧的火焰因受酚醛树脂混合物12阻燃，瞬间熄灭，从而无法在组合物上形成燃烧，在火焰区域外的发泡塑料颗粒11完好无损，并且试样块内部的发泡塑料颗粒11也完好无损，根本不会出现滴熔以及骨架坍陷等现象，从而有效阻止了火势的蔓延，进而起到良好的防火作用。如果持续燃烧，只能将燃及的发泡酚醛树脂混合物12烧黑，并在表面留下一个个由发泡酚醛树脂混合物12构成的类似蜂窝状孔(见图4)，却无法能够将该试样块点燃烧着。

下面，通过采用不同的配比及发泡塑料颗粒进行举例说明：

实施例1

采用酚醛树脂100份，发泡剂10份，固化剂5份，表面活性剂4份，进行混合搅拌，并与直径分别为1mm、3mm的EPS发泡颗粒进行混合搅拌，重量配比为酚醛树脂混合物30kg/m³，发泡塑料颗粒4kg/m³，输入模具内通过进行加温70°、加压0.10MPa、发泡、固化成形。

实施例2

采用酚醛树脂100份，发泡剂15份，固化剂8份，表面活性剂3份，稀释剂、柔软剂适量进行混合搅拌，并与直径分别为1.5mm、4mm的EPS发泡颗粒进行混合搅拌，重量配比为酚醛树脂混合物40kg/m³，发泡塑料颗粒7kg/m³，输入模具内通过进行加温75°、加压0.20MPa、发泡、固化成形。

实施例3

采用酚醛树脂100份，发泡剂20份，固化剂10份，表面活性剂6份，稀释剂、柔软剂适量以及短纤维1份进行混合搅拌，并与直径分别为2mm、5mm的EPS发泡颗粒进行混合搅拌，重量配比为酚醛树脂混合物50kg/m³，发泡塑料颗粒10kg/m³，输入模具内通过进行加温80°、加压0.25MPa、发泡、固化成形。

实施例4

采用酚醛树脂100份，发泡剂10份，固化剂5份，表面活性剂4份，进行混合搅拌，并与直径分别为1mm、3mm的EVA发泡颗粒进行混合搅拌，重量配比为酚醛树脂混合物30kg/m³，发泡塑料颗粒4kg/m³，输入模具内通过进行加温70°、加压0.10MPa、发泡、固化成形。

实施例5

采用酚醛树脂100份，发泡剂16份，固化剂7份，表面活性剂3.5份，稀释剂、柔软剂适量进行混合搅拌，并与直径分别为1.5mm、4mm的EPS发泡颗粒进行混合搅拌，重量配比为酚醛树脂混合物44kg/m³，发泡塑料颗粒6kg/m³，输入模具内通过进行加温75°、加压0.20MPa、发泡、固化成形。

实施例6

采用酚醛树脂100份，发泡剂20份，固化剂10份，表面活性剂6份，稀释剂、柔软剂适量以及短纤维2份进行混合搅拌，并与直径分别为2mm、5mm的EPS发泡颗粒进行混合搅拌，重量配比为酚醛树脂混合物50kg/m³，发泡塑料颗粒10kg/m³，输入模具内通过进行加温80°、加压0.25MPa、发泡、固化成形。

实施例7

采用酚醛树脂100份，发泡剂18份，固化剂6份，表面活性剂5份，稀释剂、柔软剂适量以及短纤维2份进行混合搅拌，并与直径分别为1.7mm、4.8mm的PVC发泡颗粒进行混合搅拌，重量配比为酚醛树脂混合物42kg/m³，发泡塑料颗粒6.5kg/m³，输入模具内通过进行加温80°、加压0.25MPa、发泡、固化成形。

将采用上述实施例1～7制备的发泡酚醛树脂组合物分别制成尺寸为150mm×50mm×13mm的样品A～G，送至通标标准技术服务(上海)有限公司(SGS)进行燃烧性能试验，试验结果如下：

评定等级：HF-1。

备注：根据UL94Ed.5Oct 291996第12节，材料阻燃性分级如下：

判定条件	HF-1	HF-2
			有焰燃烧时间t1	4/5≤2s1/5≤10s	4/5≤2s1/5≤10s
每根试样无焰燃烧时间t2	≤30s	≤30s
			滴落物引燃脱脂棉现象	否	是
每根试样烧损长度	＜60mm	＜60mm

综上所述，采用本发明能够制备出具有极佳隔热保温性能又具有防火、耐燃、阻燃作用的发泡酚醛树脂组合物，该组合物可作为一种隔热保温材料能够广泛应用于建筑、石油化工、冶金等行业，特别是类似建筑墙面等具有严格防火要求的节能保温领域。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。

Claims (10)

1.一种发泡酚醛树脂组合物的制备方法，其特征在于，

该方法的具体步骤如下：

A.将酚醛树脂、发泡剂、固化剂、表面活性剂进行混合搅拌；

B.将步骤A中搅拌后的酚醛树脂混合物与发泡塑料颗粒进行混合搅拌；

C.将步骤B中搅拌后的混合物输入模具内，进行加温、加压、发泡、固化成形。

2.如权利要求1所述的发泡酚醛树脂组合物的制备方法，其特征在于，

在步骤A中，所述的酚醛树脂、发泡剂、固化剂、表面活性剂的混合配比为：

酚醛树脂100份、发泡剂10～20份、固化剂5～10份、表面活性剂3～6份。

3.如权利要求1所述的发泡酚醛树脂组合物的制备方法，其特征在于，

在步骤B中，所述的酚醛树脂混合物与发泡塑料颗粒的重量配比为：酚醛树脂混合物30～50kg/m³、发泡塑料颗粒4～10kg/m³。

4.如权利要求1或3所述的发泡酚醛树脂组合物的制备方法，其特征在于：

所述的发泡塑料颗粒包括颗粒直径为3～5mm和1～2mm的两种，大小两种颗粒的配比为1∶3。

5.如权利要求1所述的发泡酚醛树脂组合物的制备方法，其特征在于：

在步骤A中，还添加有适量的稀释剂、柔软剂进行混合搅拌。

6.如权利要求1或5所述的发泡酚醛树脂组合物的制备方法，其特征在于：

在步骤A中，还添加有短纤维1～2份进行混合搅拌。

7.如权利要求1所述的发泡酚醛树脂组合物的制备方法，其特征在于，

所述步骤C的具体步骤如下：

C1.将步骤B中搅拌后的混合物投入连续供料机内；

C2.通过连续供料机将混合物连续送入层压输送机烘道中的模具内；

C3.进行加温、加压、发泡、固化成形；

C4.出模并切割。

8.如权利要求1所述的发泡酚醛树脂组合物的制备方法，其特征在于：

所述的步骤C的具体步骤如下：

C1′.将步骤B中搅拌后的混合物直接投入模具内；

C2′.将模具设于烘箱内；

C3′.进行加温、加压、发泡、固化成形；

C4′.脱模。

9.如权利要求1所述的发泡酚醛树脂组合物的制备方法，其特征在于：

所述的发泡塑料颗粒选用EPS、EVA或PVC颗粒。

10.如权利要求1所述的发泡酚醛树脂组合物的制备方法，其特征在于：

该方法还包括步骤D，在发泡酚醛树脂组合物的表面复合彩钢板、铝箔、硅碱板、纸张、石膏板或石板。

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