CN102268172A

CN102268172A - 喷涂硬质酚醛泡沫

Info

Publication number: CN102268172A
Application number: CN 201010262303
Authority: CN
Inventors: 田瑞军
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-08-25
Filing date: 2010-08-25
Publication date: 2011-12-07

Abstract

本发明公开了一种硬质酚醛泡沫组合物、喷涂硬质酚醛泡沫涂层及制备工艺和应用。硬质酚醛泡沫组合物由质量比1-10∶1的复合酚醛树脂和混合酸混合得到。将上述的硬质酚醛泡沫组合物，在压力为100-200kg，温度为20-50℃下，完全雾化混合均匀，由喷枪喷出，均匀喷涂在墙面上，便形成喷涂硬质酚醛泡沫保温层。所得到的喷涂硬质酚醛泡沫涂层可应用于防水、防火或保温材料领域。

Description

喷涂硬质酚醛泡沫

技术领域

本发明涉及一种硬质酚醛泡沫组合物、喷涂硬质酚醛泡沫涂层及制备工艺和应用。

背景技术

泡沫塑料因导热系数低、重量轻、施工方便，在保温、隔热领域得到了广泛的应用，但目前常用的几种泡沫材料如聚氨酯、聚苯板、挤塑板等均存在着易燃烧、发烟量大、耐热温度低等缺点，实际运用中，特别是在建筑方面的应用受到了极大的限制。

酚醛泡沫是由酚醛树脂通过发泡而得到的一种泡沫塑料。与早期占市场主导地位的聚苯乙烯泡沫、聚氯乙烯泡沫、聚氨酯泡沫等材料相比，在阻燃方面它具有特殊的优良性能。其重量轻，刚性大，尺寸稳定性好，耐化学腐蚀，耐热性好，难燃，自熄，低烟雾，耐火焰穿透，遇火无洒落物，价格低廉，是电器、仪表、石油化工等行业较为理想的绝缘隔热保温材料，因而受到人们的广泛重视。现有酚醛保温材料有双面铝箔酚醛板、彩钢酚醛复合板、酚醛切割板、酚醛复合风管、酚醛保温管等，应用领域有中央空调通风管道、轻钢车间、耐高温管道、建筑防火隔离带等。

尽管如此，酚醛泡沫在使用过程中存在的问题也是不容忽视的。现有酚醛泡沫板材，是酚醛树脂和一些慢性发泡剂及催化剂组合而成，其生产工艺比较复杂繁琐，先把原料经过承重测算配比，再通过人工搅拌桶搅拌原料5-10分钟之后，放入预置好的模具中密封后，再放入环境温度20℃-30℃的温箱中等待泡沫起发，泡沫发酵时间为15-20分钟，起发后等待固化时间，固化时间为2-3小时，等待温度稳定，整体固化在正常温度下至少需要3-5小时，温度不稳定时间会更长，等待固化稳定之后拆模取出成型的泡沫块体，然后按尺寸切割成板材。由于是厢式发泡，没有经过高温、高压混合处理，制出的酚醛板材缺点有表皮松软，易老化、易粉化、易掉渣、没有粘结强度、材质本身发脆、压缩强度低、开孔率高、吸水率高、不易固化、温度稳定性差，因材质本身发脆运输及其不方便，在运输过程中易损率高。在工程施工方面用运酚醛泡沫板材需要先做界面处理，然后用外墙粘结胶粘结酚醛板材，因酚醛板材本身不带有粘结强度，在使用粘结胶粘结完工后还需要做锚固架，方可完工，酚醛板材不仅在施工过程中程序繁琐，而且因人为原料搅拌，泡沫密度难以控制均匀，强度低、开孔率高、泡沫发脆、表面掉沫、韧性差、尺寸稳定型等等都难以控制。现有的酚醛泡沫板材应用在建筑幕墙上，防火性能难以到达B1级的要求，且保温性、整体性、密封性、防水性都达不到理想的效果。

如果能够有效地解决酚醛泡沫的上述缺陷，其在建筑外墙防水、防火和保温材料领域将有着广阔的应用前景。

发明内容

本发明的目的是提供一种硬质酚醛泡沫组合物、喷涂硬质酚醛泡沫涂层及制备工艺和应用。要解决酚醛泡沫易粉化、易发脆、已掉渣、易老化、抗拉伸强度低、抗拉伸强度低、防水性差、防火性差、保温性差，不适于建筑墙体大面积使用的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

(1)本发明提供一种硬质酚醛泡沫组合物，其特征在于由复合酚醛树脂和混合酸溶液按照质量比1-10∶1混合得到，

所述的复合酚醛树脂和混合酸优选的质量比为10∶1；

所述复合酚醛树脂是由下列质量比的原料通过混合得到：

酚醛树脂： 100-150份

吐温-80： 20-35份

抗氧化剂： 5-20份

助溶剂： 10份

阻燃剂： 10-15份

发泡剂： 13-17份

胶黏剂： 3-13份

匀泡剂： 1-3份

所述的抗氧化剂选自二特丁基对苯二酚，聚氨酯、聚氯乙烯、甲基苯酚等，优选为甲基苯酚；

所述的助溶剂选自聚乙二醇、脂肪醇聚氧乙烯、聚氧丙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、聚硅氧烷、聚氧乙烯、聚氧丙烯等，优选为聚乙二醇；

所述的阻燃剂选自聚磷酸铵、氧化锑、氢氧化铝等，优选为氢氧化铝；

所述的发泡剂选自三氟三氯乙烷(CFC-113)、氟利昂、氯化烃、正戊烷、二氯甲烷、二氯一氟乙烷(HCFC-141b)等，优选为二氯一氟乙烷(HCFC-141b)；

所述的胶黏剂选自环氧树脂、氰基丙烯酸酯、异氰酸酯等，优选为异氰酸酯；

所述的匀泡剂选自甲基硅油、乙基硅油、苯基硅油、甲基含氢硅油、甲基苯基硅油、甲基氯苯基硅油、甲基乙氧基硅油、甲基三氟丙基硅油、甲基乙烯基硅油、甲基羟基硅油、乙基含氢硅油、羟基含氢硅油、含氰硅油、硅油等，优选为硅油；

所述的混合酸选自硫酸、盐酸、磷酸、草酸、己二酸、苯硝酸、酚硝酸、甲苯磺酸、芳族磺酸、苯磺酸、石油磺酸、甲苯磺酸中的两种或多种的混合，优选为甲苯磺酸、盐酸和磷酸的混合，更优选为质量分数为12％的甲苯磺酸、3.5％的盐酸，5.5％的磷酸，余量为水的混合。

(2)本发明还提供一种喷涂硬质酚醛泡沫涂层的制备工艺，其特征在于：

将上述复合酚醛树脂和混合酸按照质量比1-10∶1混合均匀，在压力为100-200kPa，温度为20-50℃下，完全雾化混合均匀，由喷枪喷出，均匀喷涂在墙面上，形成喷涂硬质酚醛泡沫涂层。

所述的复合酚醛树脂和混合酸的质量比优选为10∶1；

所述的压力优选为150 kPa；

所述的温度优选为25-35℃；

(3)本发明还提供一种由上述原料和工艺制备的喷涂硬质酚醛泡沫涂层。

(4)本发明还提供上述喷涂硬质酚醛泡沫涂层的用途，其用途在于作为保温材料的应用、作为防火材料的应用或作为防水材料的应用。

下面仅以优选的技术方案为例，具体说明喷涂硬质酚醛树脂的优点：本发明在原料的生产过程中采用了双组份合成技术，一种为复合酚醛树脂，在酚醛树脂的基础上增加了吐温-80、甲基苯酚抗氧剂、聚乙二醇、氢氧化铝、二氯一氟乙烷、异氰酸酯、硅油，另一种为混合酸，其甲苯磺酸、磷酸和盐酸作用为让酚醛泡沫快速固化，同时又可降低腐蚀性还保证了发泡性能；聚乙二醇、硅油和酚醛树脂有很好的相容性，在整体中起到了提高压缩强度和粘结强度的作用，加入硅油前后喷涂硬质酚醛泡沫的表观性状变化如图1-1至1-4所示；二氯一氟乙烷在酚醛泡沫中起发泡作用，由图2可以看出加入13％-17％二氯一氟乙烷后，喷涂硬质酚醛泡沫密度在60kg/m³左右，为最佳的密度范围，当添加到25％以上时密度几乎为30kg/m³，重量过轻的同时，几乎达不到保温防水效果；异氰酸酯在喷涂硬质酚醛泡沫中起到了快速发泡的作用，由图3可看出在加入异氰酸酯3％-7％后，喷涂硬质酚醛泡沫粘结强度在120 kPa以上，足够酚醛泡沫和墙体的粘结力度；吐温-80起表面细腻光滑及匀泡作用，还可降低闭孔率高的缺陷，在闭孔率降低同时还起到了防水作用，体积吸水率大大降低；甲基苯酚抗氧剂在组合中起到抗老化作用，该产品在原料生产过程中还利用了高温搅拌原理把原料多余的水分蒸发掉，原料生产采用两种流体外包装为桶装，在施工现场采用高压方式组合喷涂，现场发泡而成，该产品可达到3-5秒快速发泡，5-10秒快速固化，因其本身具有很强的粘结强度和在高压下直接喷涂原理，故在施工现场只要直接喷涂在墙体上即可，无需做任何锚固工作。

如下的表1-2中列举了喷涂硬质酚醛泡沫与传统工艺制备的酚醛泡沫的原料、制备工艺及性能的比较。

表1酚醛板材原料与喷涂酚醛原料制作和使用对比表

表2酚醛板材性能与喷涂酚醛泡沫性能对比表

顺序	性能	酚醛板材	喷涂酚醛
				1	密度	40kg/m³	60-80kg/m³
2	压缩强度	100 kPa	260 kPa
				3	导热系数	0.035W/M.K	0.028W/M.K
4	吸水率	7.5％	3.2％
				5	尺寸稳定性	2.5％	1.0％

[0039]

与现有技术相比，本发明的喷涂硬质酚醛泡沫具有以下特点和有益效果：

通过在酚醛树脂中加入表面活性剂、助溶剂、抗氧化剂、发泡剂、胶黏剂、匀泡剂和催化剂，把原有的板材技术改善为喷涂硬质酚醛泡沫，其施工工艺改为喷涂，得到的喷涂硬质酚醛泡沫其表面光滑抗拉伸强度高，抗压强度高，因柔韧性好，不易发脆，不易粉化，不易掉渣，不易老化，使用期高达25年之久。

附图说明

图1-1至1-4为添加硅油前后喷涂硬质酚醛泡沫的表观性状变化

图2为添加二氯一氟乙烷后喷涂硬质酚醛泡沫的密度变化

图3为添加异氰酸酯后喷涂硬质酚醛泡沫粘结强度的变化

具体实施方式

下述实施例将有助于进一步理解本发明，但不能限制本发明的内容。

实施例：

硬质酚醛喷涂料：(1)复合酚醛树脂部分：150g酚醛树脂、30g吐温-80、20g甲基苯酚抗氧剂、10g聚乙二醇、15g氢氧化铝、10g F141B、13g异氰酸酯、3g硅油，(2)混合酸部分：15g(甲苯磺酸12％、盐酸3.5％，磷酸5.5％，余量为水)。

将合成好的酚醛树脂和混合酸分为两个桶装，设备采用150 kPa高压喷涂方法进行。喷涂设备采用酚醛树脂和混合酸类按照上述比例组合喷涂，喷涂设备配有自加热系统加热25~35℃、流量自控系统、原料过滤自清系统等，再由空气压缩机输送每分钟产气量15 kPa /m³的压力给喷涂设备，原料在受到高压每分钟15 kPa的流量到喷枪，再喷枪孔径为0.8mm的喷嘴高压喷出，喷出的原料完全雾化混合均匀，现场连续发泡一次成型，该产品可在到3-5秒内快速发泡，5-10秒内快速固化，因喷涂泡沫的形成是自发性得，并且在设备高压下直接喷涂原理，所得泡沫无接缝、无空腔使得保温层形成一个整体不易开裂脱落，故在施工现场直接喷涂在墙体上即可，无需做任何界面和锚固处理工作。

喷涂泡沫密度比原板材泡沫密度大1-2倍，在其它性能指标都高于原板材的基础上，最突出的防火性更佳优越，垂直燃烧10分钟都无明显变化，耐高温可达700多度，烟密度不到5％，这比现有板材技术高2-3倍，导热系数：喷涂酚醛的导热系数0.028W/M.K比酚醛板材导热系数0.036W/M.K低22％，经对使用硬质酚醛喷涂泡沫保温材料做外墙外保温体系的建筑特进行经济效益分析，对一幢采用硬质酚醛喷涂保温系统进行保温的独立建筑进行能量守恒模型计算，结果证明，每使用30毫米厚、100平方米的PF保温，可在50年内节省30万kw·h的能量，采用硬质酚醛喷涂保温系统所需的费用在第三个采暖期内就能得到回收。另外，每30毫米厚、100平方米的PF保温，每年可减少1800公斤的二氧化碳、二氧化硫及其它有害物质的排放，在50年内可减少9万斤二氧化碳、二氧化硫及其它有害气体烟尘等的排放，对减轻气候的温室效应作用巨大。

硬质酚醛喷涂泡沫保温是目前保温材料最可贵的产品，既保温又防火施工安全快捷，不在现制使用，可广泛使用在任何墙体上做保温层。

酚醛主要性能指标：检测标准GB/20974-2007《绝热用硬质酚醛泡沫制品(PF)》

GB/8624-1997《建筑材料及制品燃烧性能分级》

按现在消防检测标准GB50222-1995，GB/8026-1997的标准，喷涂硬质酚醛泡沫达到A级。

以上的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims

1.一种硬质酚醛泡沫组合物，其特征在于由复合酚醛树脂和混合酸溶液按照质量比1-10∶1混合得到，

所述复合酚醛树脂是由下列质量比的原料通过混合得到：

酚醛树脂： 100-150份

吐温-80： 20-35份

抗氧化剂： 5-20份

助溶剂： 10份

阻燃剂： 10-15份

发泡剂： 13-17份

胶黏剂： 3-13份

匀泡剂： 1-3份

所述的混合酸选自硫酸、盐酸、磷酸、草酸、己二酸、苯硝酸、酚硝酸、甲苯磺酸、苯磺酸、石油磺酸、甲苯磺酸中的两种或多种的混合。

2.如权利要求1所述的硬质酚醛泡沫组合物，所述的抗氧化剂选自二特丁基对苯二酚、聚氨酯、聚氯乙烯、甲基苯酚中的任意一种。

3.如权利要求1所述的硬质酚醛泡沫组合物，所述的助溶剂选自聚乙二醇、脂肪醇聚氧乙烯、聚氧丙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、聚硅氧烷、聚氧乙烯、聚氧丙烯中的任意一种；所述的阻燃剂选自聚磷酸铵、氧化锑、氢氧化铝中的任意一种。

4.如权利要求1所述的硬质酚醛泡沫组合物，所述的发泡剂选自三氟三氯乙烷、氟利昂、氯化烃、正戊烷、二氯甲烷、二氯一氟乙烷中的任意一种；所述的胶黏剂选自环氧树脂、氰基丙烯酸酯、异氰酸酯中的任意一种。

5.如权利要求1所述的硬质酚醛泡沫组合物，所述的匀泡剂选自甲基硅油、乙基硅油、苯基硅油、甲基含氢硅油、甲基苯基硅油、甲基氯苯基硅油、甲基乙氧基硅油、甲基三氟丙基硅油、甲基乙烯基硅油、甲基羟基硅油、乙基含氢硅油、羟基含氢硅油、含氰硅油、硅油中的任意一种。

6.如权利要求1所述的硬质酚醛泡沫组合物，所述的混合酸溶液是质量分数为12％的甲苯磺酸、3.5％的盐酸，5.5％的磷酸，余量为水的酸溶液。

7.如权利要求1所述的硬质酚醛泡沫组合物，所述复合酚醛树脂和混合酸溶液的质量比10∶1。

8.一种喷涂硬质酚醛泡沫涂层的制备工艺，其特征在于：

将权利要求1-9之一所述的硬质酚醛泡沫组合物，在压力为100-200kg，温度为20-50℃下，完全雾化混合均匀，由喷枪喷出，均匀喷涂在墙面上，形成喷涂硬质酚醛泡沫涂层。

9.如权利要求10所述的喷涂硬质酚醛泡沫涂层的制备工艺，其中压力为150kg，温度为25-35℃。

10.一种如权利要求10或11所述的制备工艺制备得到的喷涂硬质酚醛泡沫涂层，具有在保温材料、防水材料和/或防火材料中的应用。