CN102558757B - 中性闭孔酚醛泡沫塑料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
中性闭孔酚醛泡沫塑料及其制备方法，涉及一种酚醛泡沫塑料。提供一种在不影响酚醛泡沫塑料的隔热绝热、阻燃性等性能的前提下，呈中性的用碱性缓释型微胶囊改性的中性闭孔酚醛泡沫塑料及其制备方法。中性闭孔酚醛泡沫塑料按质量比的原料组成为可发性酚醛树脂100，表面活性剂3～5，发泡剂3～15，碱性缓释型微胶囊5～40，酸固化剂3～30。先将可发性酚醛树脂、表面活性剂、碱性缓释型微胶囊、烃类发泡剂混合，再加入酸固化剂，将混合物输送到连续移动并铺有面层材料的基面上，通过已加热的双履带式层压机输送机组制备所需形状的中性闭孔酚醛泡沫塑料，所得中性闭孔酚醛泡沫塑料是一种用碱性缓释型微胶囊改性的中性闭孔酚醛泡沫塑料。
Description
技术领域
本发明涉及一种酚醛泡沫塑料，尤其是涉及一种用碱性缓释型微胶囊改性的中性闭孔酚醛泡沫塑料及其制备方法。
背景技术
近年来，酚醛泡沫以其耐热绝热、难燃自熄、抗火焰穿透、低毒低烟、燃烧炭化无滴落物、使用温度范围广等优点越来越受到广泛的重视，其应用领域也在不断扩大。但酚醛泡沫塑料制品存在的一个不容忽视的问题是，由于其使用的固化剂为有机或无机酸类，所以酚醛泡沫塑料一般都是呈中强酸性，pH值在1～5之间，这就会对复合在酚醛泡沫塑料上的面层材料，尤其是金属面层材料产生较强的腐蚀，大大降低了酚醛泡沫塑料制品的使用寿命，从而使酚醛泡沫塑料制品的应用受到一定的限制。此前，有直接使用碱性发泡剂(碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸镁等)制备中性酚醛泡沫塑料的报道，然而按照该思路，往往是在酸固化剂加入搅拌时，酸立刻与碱性发泡剂发生化学反应，使得树脂混合料来不及搅拌均匀就发泡固化，且发泡工艺难以控制。
中国专利CN1613897公开一种闭孔增韧酚醛泡沫塑料及制法。其合成改性酚醛树脂的苯酚和甲醛摩尔比为1∶1.30～2.50，改性助剂为硅中间体、酯类化合物、氨类化合物；其组份为苯酚、甲醛、催化剂、硅中间、氨类化合物和酯类化合物；发泡配方为树脂、表面活性剂、发泡剂、固化助剂和固化剂。制备时按各组份混合、反应，加入氨类化合和酯类化合物脱水得改性树脂，将树脂等混合，加入固化剂加温固化后即得，采用特殊的化学增韧方法和奇妙的固化助剂，分别加入三类改性助剂，采用烷烃作发泡剂，无地球温室效应系数，得到结构特殊的闭孔增韧酚醛泡沫塑料，解决了阻碍酚醛泡沫发展的问题，最终酚醛泡沫闭孔率大小于85％，脆性小于25％，导热系数小于0.025W/m·k，有利于酚醛泡沫塑料的推广应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种在不影响酚醛泡沫塑料的隔热绝热、阻燃性等性能的前提下，呈中性的用碱性缓释型微胶囊改性的中性闭孔酚醛泡沫塑料及其制备方法。
所述中性闭孔酚醛泡沫塑料按质量比的原料组成为：可发性酚醛树脂100，表面活性剂3～5，发泡剂3～15，碱性缓释型微胶囊5～40，酸固化剂3～30。
所述可发性酚醛树脂的固含量可为：75％～90％，25℃下粘度为1000～10000cp，优选81％～85％，25℃下粘度为2000～3500cp。
所述表面活性剂可选自聚氧乙烯型或脂肪酸多元醇酯等非离子表面活性剂，所述表面活性剂可以是硅油、APEO、EL、Span、Tween等中的至少一种。
所述发泡剂可选自烃类发泡剂等，所述烃类发泡剂可选自戊烷类，己烷类、庚烷类等中的至少一种。
所述碱性缓释型微胶囊可选自碱性金属氢氧化物、碱性金属碳酸盐等中的至少一种；所述碱性金属氢氧化物可选自氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钡等中的至少一种；所述碱性金属碳酸盐可选自碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾等中的至少一种；当碱性缓释型微胶囊采用混合物时，它们之间可以以任意比例混合；所述碱性缓释型微胶囊的颗粒粒径可为30～300μm，优选为30～100μm；所述碱性缓释型微胶囊中的碱性金属氢氧化物或碱性金属碳酸盐的含量可占碱性缓释型微胶囊总质量的60％～90％，优选70％～80％。
所述酸固化剂可选自无机酸、有机酸等中的至少一种，所述无机酸可选自磷酸、硫酸、草酸、盐酸等中的一种，所述有机酸可选自对甲苯磺酸，苯酚磺酸、甲基磺酸等中的一种，优选甲基磺酸。
所述中性闭孔酚醛泡沫塑料的制备方法如下：
先将可发性酚醛树脂、表面活性剂、碱性缓释型微胶囊、烃类发泡剂混合，再加入酸固化剂，将混合物输送到连续移动并铺有面层材料的基面上，并通过已经加热的双履带式层压机输送机组制备所需形状的中性闭孔酚醛泡沫塑料，所得的中性闭孔酚醛泡沫塑料是一种用碱性缓释型微胶囊改性的中性闭孔酚醛泡沫塑料。
所述加热的温度可为50～80℃。所述面层材料可选自纤维材料、金属箔、塑料膜等中的一种，所述面层材料可有底涂层或纤维夹层，以便增强粘附力；所述纤维材料可选自天然纤维、合成纤维、无机纤维等制成的无纺布、纸等。
所制备的中性闭孔酚醛泡沫塑料包含碱性缓释型微胶囊，其pH值为6.0～8.0，容重为40～100kg/m3。
本发明采用的碱性缓释型微胶囊，在酚醛树脂混合物充分发泡后，微胶囊囊壁受热或在酸的侵蚀下破裂，使得碱性氢氧化物或碱性碳酸盐或两者的混合物释放出来，与酚醛泡沫塑料中的酸固化剂发生酸碱中和反应，从而使酚醛泡沫塑料呈中性，避免了对复合在酚醛泡沫塑料上的面层材料，尤其是对金属面层材料的腐蚀，提高了酚醛泡沫塑料制品的使用寿命。
所述碱性缓释型微胶囊的囊壁具有热敏性，在70～100℃的温度范围内，囊壁会随着温度的升高而逐渐破裂直至崩解。囊壁破裂后，被囊壁包裹的碱性氢氧化物后碱性碳酸盐释放出来与固化成型的酚醛泡沫中酸固化剂发生中和反应。其反应机理如下：
H++OH-→H2O 或H++HCO3 -→H2O+CO2↑
按照上述方法制备的碱性缓释型微胶囊中性闭孔酚醛泡沫塑料在保证酚醛泡沫塑料的隔热绝热、阻燃性能的前提下，其pH值范围可以控制在6～8，而传统的酚醛泡沫塑料的pH值在1～5之间。由此可以看出，按本发明所述方法制备的酚醛泡沫塑料可以大大减轻对复合在酚醛泡沫塑料表面上的面层材料的腐蚀，提高酚醛泡沫塑料制品的使用寿命。由本专利所述方法制备的酚醛泡沫塑料可以用在石油、化工、墙体保温、中央空调送风管系统、冷藏等领域，尤其是在对防火阻燃性能要求越来越高的墙体保温方面，该酚醛泡沫将比传统的高酸性酚醛泡沫具有更大的优势。
具体实施方式
下面通过实施例进一步说明本发明，但本发明不局限于以下实施例和对比例。
用于以下实施例和比较例的可发性酚醛树脂的基本参数如下：
酚醛树脂A：固含量81.4％，粘度3200cp(25℃)。
实施例使用碳酸钠微胶囊和碳酸氢钠微胶囊，其颗粒粒径在30～50μm之间，碳酸钠微胶囊和碳酸氢钠微胶囊中碳酸钠和碳酸氢钠的质量含量为80％。
pH值测试方法采用pH试纸比色测定。
实施例1：酚醛泡沫塑料的组成质量配比为：
酚醛树脂：200g，表面活性剂：8g，戊烷发泡剂：8g，碳酸钠微胶囊：10g，甲基磺酸14g。
制备工艺：在25℃下，先将酚醛树脂A、表面活性剂、发泡剂和碳酸钠微胶囊混合，搅拌均匀，然后加入酸固化剂，搅拌均匀，再将所述混合物注入铺有金属铝箔的方形模具(模具尺寸为：长340mm，宽340mm，高25mm)中，并迅速将模具置于70℃的烘箱中保持15～20min得到固化的酚醛泡沫塑料。经测试，制得的酚醛泡沫密度为71kg/m3，pH值为：7～8。
实施例2：酚醛泡沫塑料的组成质量配比为：
酚醛树脂：200g，表面活性剂：8g，戊烷发泡剂：12g，碳酸钠微胶囊：20g，甲基磺酸28g。
制备工艺同实施例1。
经测试，制得的酚醛泡沫密度为62kg/m3，pH值：7～8。
实施例3：酚醛泡沫塑料的组成质量配比为：
酚醛树脂：200g，表面活性剂：8g，戊烷发泡剂：15g，碳酸钠微胶囊：30g，甲基磺酸42g。
制备工艺同实施例1。
经测试，制得的酚醛泡沫密度为55kg/m3，pH值：7～8。
实施例4：酚醛泡沫塑料的组成质量配比为：
酚醛树脂：200g，表面活性剂：8g，戊烷发泡剂：9g，碳酸氢钠微胶囊：20g，甲基磺酸18g。
制备工艺同实施例1。
经测试，制得的酚醛泡沫密度为69kg/m3，pH值：7～8。
实施例5：酚醛泡沫塑料的组成质量配比为：
酚醛树脂：200g，表面活性剂：8g，戊烷发泡剂：12g，碳酸氢钠微胶囊：30g，甲基磺酸26g。
制备工艺同实施例1。
经测试，制得的酚醛泡沫密度为61kg/m3，pH值：7～8。
实施例6：酚醛泡沫塑料的组成质量配比为：
酚醛树脂：200g，表面活性剂：8g，戊烷发泡剂：15g，碳酸氢钠微胶囊：40g，甲基磺酸36g。
制备工艺同实施例1。
经测试，制得的酚醛泡沫密度为54kg/m3，pH值：7～8。
对比例1
用与实施例1相同的配比及方法制备酚醛泡沫塑料，不同之处是不使用碳酸钠微胶囊。
经测试，制得的酚醛泡沫密度68kg/m3，pH值：2～3。
比较例2
用与实施例4相同的配比及工艺制备酚醛泡沫塑料，不同之处是不使用碳酸氢钠微胶囊。
经测试，制得的酚醛泡沫密度66kg/m3，pH值：2～3。
通过本发明所述的方法制备的酚醛泡沫塑料，其酸度得到了改善，利于酚醛泡沫塑料与面层材料，尤其是与金属面层材料的复合。
本发明不限于上述的具体实施方式，其细节可以变化。
Claims (14)
1.中性闭孔酚醛泡沫塑料，其特征在于其按质量比的原料组成为：可发性酚醛树脂100，表面活性剂3～5，烃类发泡剂3～15，碱性缓释型微胶囊5～40，酸固化剂3～30；
所述中性闭孔酚醛泡沫塑料由以下方法制备：
先将可发性酚醛树脂、表面活性剂、碱性缓释型微胶囊、烃类发泡剂混合，再加入酸固化剂，将混合物输送到连续移动并铺有面层材料的基面上，并通过已经加热的双履带式层压机输送机组制备所需形状的中性闭孔酚醛泡沫塑料，所得的中性闭孔酚醛泡沫塑料是一种用碱性缓释型微胶囊改性的中性闭孔酚醛泡沫塑料；所述加热的温度为50～80℃。
2.如权利要求1所述的中性闭孔酚醛泡沫塑料，其特征在于所述可发性酚醛树脂的固含量为75%～90%，25℃下粘度为1000～10000cp。
3.如权利要求2所述的中性闭孔酚醛泡沫塑料，其特征在于所述可发性酚醛树脂的固含量为81%～85%，25℃下粘度为2000～3500cp。
4.如权利要求1所述的中性闭孔酚醛泡沫塑料，其特征在于所述表面活性剂选自聚氧乙烯型或脂肪酸多元醇酯非离子表面活性剂。
5.如权利要求4所述的中性闭孔酚醛泡沫塑料，其特征在于所述表面活性剂是APEO、EL、Span、Tween中的至少一种。
6.如权利要求1所述的中性闭孔酚醛泡沫塑料，其特征在于所述烃类发泡剂选自戊烷类，己烷类、庚烷类中的至少一种。
7.如权利要求1所述的中性闭孔酚醛泡沫塑料，其特征在于所述碱性缓释型微胶囊选自碱性金属氢氧化物、碱性金属碳酸盐中的至少一种；所述碱性金属氢氧化物选自氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钡中的至少一种；所述碱性金属碳酸盐选自碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾中的至少一种；当碱性缓释型微胶囊采用混合物时，它们之间可以以任意比例混合。
8.如权利要求1所述的中性闭孔酚醛泡沫塑料，其特征在于所述碱性缓释型微胶囊的颗粒粒径为30～300μm，所述碱性缓释型微胶囊中的碱性金属氢氧化物或碱性金属碳酸盐的含量占碱性缓释型微胶囊总质量的60%～90%。
9.如权利要求8所述的中性闭孔酚醛泡沫塑料，其特征在于所述碱性缓释型微胶囊的颗粒粒径为30～100μm；所述碱性缓释型微胶囊中的碱性金属氢氧化物或碱性金属碳酸盐的含量占碱性缓释型微胶囊总质量的70%～80%。
10.如权利要求1所述的中性闭孔酚醛泡沫塑料，其特征在于所述酸固化剂选自无机酸或有机酸。
11.如权利要求10所述的中性闭孔酚醛泡沫塑料，其特征在于所述无机酸选自磷酸、硫酸、盐酸中的一种。
12.如权利要求10所述的中性闭孔酚醛泡沫塑料，其特征在于所述有机酸选自对甲苯磺酸，苯酚磺酸、甲基磺酸中的一种。
13.如权利要求12所述的中性闭孔酚醛泡沫塑料，其特征在于所述有机酸为甲基磺酸。
14.如权利要求1所述的中性闭孔酚醛泡沫塑料，其特征在于所述面层材料选自纤维材料、金属箔、塑料膜中的一种，所述面层材料设有底涂层或纤维夹层；所述纤维材料选自天然纤维、合成纤维、无机纤维制成的无纺布、纸；所制备的中性闭孔酚醛泡沫塑料包含碱性缓释型微胶囊，其pH值为6.0～8.0，容重为40～100kg/m3。
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