CN102731964A - 用丙烯酸弹性体改性酚醛树脂生产建筑泡沫板的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用丙烯酸弹性体改性酚醛树脂生产建筑泡沫板的方法，首先合成丙烯酸弹性体，然后合成热固性酚醛树脂，最后将两物料按丙烯酸弹性体: 热固性酚醛树脂=1:9的重量比混合搅拌均匀，形成丙烯酸弹性体改性酚醛树脂；在该改性的酚醛树脂中依次加入乳化剂TW-80、正戊烷发泡剂、阻燃剂硅酸铝、固化剂酸；用酚醛泡沫专用喷涂设备将其喷涂在玻璃纤维布上，经双履带层压机成型即可。本发明最大的创新点就是用丙烯酸弹性体与酚醛树脂共混改性，改性后的酚醛树脂继承了酚醛树脂高温下形成炭化骨架的防火性能，通过引入的软段——丙烯酸弹性体彻底改变了酚醛树脂的物理性能。改性后的泡沫体强度高，不掉粉，有延伸率而不脆化开裂。

Description

用丙烯酸弹性体改性酚醛树脂生产建筑泡沫板的方法

技术领域

本发明涉及建筑节能材料的生产方法，特别是一种用丙烯酸弹性体改性酚醛树脂生产建筑外墙酚醛泡沫防火板及暖通工程中央空调风管的酚醛泡沫板的方法。

背景技术

目前，建筑用能约占整个社会用能的30%以上。建筑节能是有效降低全社会能源消耗的重点领域，而高效的有机保温材料对建筑外墙进行保温是建筑节能的重要技术。现阶段建筑节能大量采用燃烧等级低的材料，燃烧时产生大量有毒气体，导致了火灾事故频发和埋下重大安全隐患。由于酚醛树脂中存在着大量的苯环结构，在高温下形成炭化的“石墨”骨架，在250-400℃温度下，酚醛泡沫进一步缩合并放出水和甲醛；在400-600℃温度下，逐步氧化放出CO、CO₂；在600-750℃温度下，逐步炭化形成的炭起隔热作用，阻止泡沫体进一步燃烧。在燃烧时不会释放有毒气体和烟雾，由于酚醛泡沫的这些特性，大量运用于建筑节能工程中，起到了既可有效防火、又可高效节能的效果，其用量每年以15%以上速度增加。但是，由于酚醛固有的苯环结构，酚醛泡沫体的刚性大，脆性高，易粉化和断裂，限制了酚醛泡沫的使用。如何一方面能发挥酚醛泡沫体氧指数高、在2000℃高温条件下不燃烧、不烧化、不收缩、不变形、无毒气、无浓烟、只炭化的防火特点，又能用丙烯酸弹性体改性酚醛泡沫使其不掉粉和刚性小生产出丙烯酸弹性体改性的酚醛泡沫树脂，人们总在不断地探索中。

发明内容

本发明的目的是提供一种采用聚合物共混改性技术——用丙烯酸弹性体改性酚醛树脂的方法，使其生产出的丙烯酸弹性体改性酚醛树脂泡沫板具有防火节能等特性，从而满足建筑工程的需求。

本发明的目的由以下技术方案来实现：

本发明的工艺步骤为：

步骤一.合成丙烯酸弹性体，其合成原料配方为：甲基丙烯酸甲酯20-22份，甲基丙烯酸2-4份，丙烯酸丁酸32-36份，过硫酸铵引发剂BP01-2份，二甲苯36-39份，各物料的份数为重量份数；其合成工艺为：a.将配方中二甲苯总量的75%，投入装有滴液漏斗、球形冷凝器、分水器和温度计的四口反应釜中，升温至回流；b.全部单体混均后，置于滴液漏斗里，同时将配方中90%的过硫酸铵引发剂BPO和20%的二甲苯溶解并均匀混合；c.当反应釜回流后，开始同时滴加混合单体和过硫酸铵引发剂BPO，在3-5小时滴完；d.回流保温1小时，补加剩余的过硫酸铵引发剂BPO10%和二甲苯溶剂5%的混合液；e.继续回流保温2小时，测定丙烯酸弹性体技术控制指标，合格后降温，过滤，出料即可；

步骤二.合成热固性酚醛树脂，其合成原料配方为：纯度98%的苯酚90-110份，纯度97%的尿素15-25份，纯度37%的甲醛溶液160-180份，纯度为30%催化剂氢氧化钠5-8份，各物料的份数为重量份数；其合成工艺为：a.将熔化的苯酚、氢氧化钠加入反应釜内，搅拌10分钟以上；b.加入甲醛溶液，在50-60分钟内升温至68-72℃，并保温2-3小时；C.取样测定水数，达到水数比1:5时立即通水冷却，降温至40℃以下出料即可；

步骤三.将上述合成的两物料按丙烯酸弹性体: 热固性酚醛树脂=1:9的重量比混合搅拌均匀，形成丙烯酸弹性体改性酚醛树脂；再在丙烯酸弹性体改性酚醛树脂中依次加入乳化剂TW-80、正戊烷发泡剂、阻燃剂硅酸铝、固化剂酸；用酚醛泡沫专用喷涂设备将所得物料喷涂在玻璃纤维布上，用双履带层加机成型即可。

所述丙烯酸弹性体的质量指标为：外观是颜色微黄透明液料；固体分59-61%，黏度25℃，25-50；酸值mg  KOH/g 8-13。

所述热固性酚醛树脂质量指标为：同体含量83-85%，黏度20℃1-1.40mPa·S，游离酚含量≤3%。

本发明的有益效果：

本发明一方面充分继承了传统酚醛树脂的节能和防火性能，另一方面其物理性能、抗压强度、冲击强度、特别是泡沫体有了延伸率和粘接强度有了很大提高，克服了传统技术酚醛泡沫体强度低、容易掉粉和刚性大容易破碎开裂的弊端。本发明的创新点其一是丙烯酸弹性体与酚醛树脂共混改性，改性后的酚醛树脂继承了酚醛树脂高温下形成炭化骨架的防火性能，通过引入的软段——丙烯酸弹性体彻底改变了酚醛树脂的物理性能。改性后的泡沫体强度高，不掉粉，有延伸率而不脆化开裂；其二是将无机玻璃纤维布与有机的泡沫体相复合，加强了复合泡沫的物理机械性能和结构防火性能，将泡沫体燃烧级别从难燃B级提升到不燃A级。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步描述：

本发明首先合成丙烯酸弹性体，然后合成热固性酚醛树脂，最后将两物料按丙烯酸弹性体: 热固性酚醛树脂=1:9的重量比混合搅拌均匀，形成物料丙烯酸弹性体改性酚醛树脂；再在该物料中依次加入乳化剂TW-80、正戊烷发泡剂、阻燃剂砖酸铝、固化剂酸，用双履带层压机成型即可。

丙烯酸弹性体的合成的配方如下：甲苯丙烯酸甲酯22份，甲苯丙烯酸2份，丙烯酸丁酸36份，过硫酸铵引发剂BPO 2份，二甲苯38份，各物料的份数为重量份数。

丙烯酸弹性体的合成分五个步骤：A.将配方中二甲苯总量的75%，投入装有滴液漏斗、球形冷凝器、分水器和温度计的带有四个口的反应釜中，升温至回流。B.全部单体混均后，置于滴液漏斗里，同时将配方中90%的过硫酸铵引发剂BPO和20%的二甲苯溶解并均匀混合。C.当反应釜回流后，开始同时滴加混合单体和过硫酸铵引发剂BPO，在4小时左右滴完。D.回流保温1小时，补加剩余的过硫酸铵引发剂10%和二甲苯溶剂5%的混合液。E.继续回流保温2小时，测定丙烯酸弹性体树脂技术控制指标，合格后降温，过滤，出料。丙烯酸弹性体的技术指标：外观为颜色微黄透明液料。固体分59-61%，黏度25℃， 25-50；酸值mg KOH/g 8-13。

酚醛树脂合成原料及工艺：

取纯度98%的苯酚100份、纯度97%的尿素20份、纯度37%的甲醛溶液178份、纯度为30%催化剂氢氧化钠6.9份，各物料的份数为重量份数。

工艺方法是：a.将熔化的苯酚、氢氧化钠加入反应釜内，搅拌10分钟以上。b.加入甲醛溶液，在50-60分钟内升温至68-72℃，并保温2-3小时左右。C.取样测定水数，达到水数比1:5时立即通水冷却，降温至40℃以下出料。注：水数的测定是取试液1ml，置于10ml量筒内，滴入20%乙醇溶液（20℃），当出现混沌时所加乙醇溶液的ml数，即为水数。按以下配方及工艺生产的酚醛树脂质量指标：同体含量83-85%，黏度（20℃）1-1.40mPa·S，游离酚含量≤3%。

将上述配方、工艺条件、产品质量合成的丙烯酸弹性体与热固性酚醛树脂按重量比1:9混合均匀后，形成丙烯酸弹性体改性的酚醛树脂。取丙烯酸弹性体改性的酚醛树脂100份、正戊烷发泡剂5-7份、乳化剂TW-80 3-5份、硅酸铝5-7份，在反应釜中充分搅拌乳化均匀后，在线用酚醛发泡板专用设备双履带层压发泡机，经电脑控制的流量计与固化剂酸（酚醛树脂量的2-3%）混合喷涂在玻璃纤维布上，在45-55℃的热风环境中，经层压而成玻璃纤维布双面复合丙烯酸弹性改性酚醛泡沫板。经丙烯酸弹性体改性后，泡沫板的力学性能有了极大的改善，消除了原纯酚醛树脂泡沫体容易掉粉、更容易脆裂和游离酚高的缺点。经丙烯酸弹性体改性后的酚醛树脂泡沫板质量指标为：密度为≥45kg/m³，导热系数0.025-0.035W/（m·K），尺寸稳定性（70℃，48h，%）≤1.5，氧指数≥45%，烟等级密度为2级，吸水率≤3.2%，抗压强度≥260KPa，冲击强度≥0.067KN·cm，延伸率≥5%。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。倘若对本发明的这些修改和变型属于本发明的基本构思或等同技术的范围，则本发明也应该包含这些改动和变型在内。

本说明书中若有未作详细描述的内容，应为本领域的技术人员公知的技术，此处不再赘述。

Claims (3)

1.一种用丙烯酸弹性体改性酚醛树脂生产建筑泡沫板的方法，其特征在于：

步骤一. 合成丙烯酸弹性体，其合成原料配方为：甲基丙烯酸甲酯20-22份，甲基丙烯酸2-4份，丙烯酸丁酸32-36份，过硫酸铵引发剂BP0 1-2份，二甲苯36-39份，各物料的份数为重量份数；其合成工艺为：a.将配方中二甲苯总量的75%，投入装有滴液漏斗、球形冷凝器、分水器和温度计的四口反应釜中，升温至回流；b.全部单体混均后，置于滴液漏斗里，同时将配方中90%的过硫酸铵引发剂BPO和20%的二甲苯溶解并均匀混合；c.当反应釜回流后，开始同时滴加混合单体和过硫酸铵引发剂BPO，在3-5小时滴完；d.回流保温1小时，补加剩余的过硫酸铵引发剂BPO10%和二甲苯溶剂5%的混合液；e.继续回流保温2小时，测定丙烯酸弹性体的技术控制指标，合格后降温，过滤，出料即可；

步骤二. 合成热固性酚醛树脂，其合成原料配方为：纯度98%的苯酚90-110份，纯度97%的尿素15-25份，纯度37%的甲醛溶液160-180份，纯度为30%催化剂氢氧化钠5-8份，各物料的份数为重量份数；其合成工艺为：a.将熔化的苯酚、氢氧化钠加入反应釜内，搅拌10分钟以上；b.加入甲醛溶液，在50-60分钟内升温至68-72℃，并保温2-3小时；c.取样测定水数，达到水数比1:5时立即通水冷却，降温至40℃以下出料即可；

步骤三. 将上述合成的两物料按丙烯酸弹性体: 热固性酚醛树脂=1:9的重量比混合搅拌均匀，形成丙烯酸弹性体改性酚醛树脂；再在丙烯酸弹性体改性酚醛树脂中依次加入乳化剂TW-80、正戊烷发泡剂、阻燃剂硅酸铝、固化剂酸，用酚醛泡沫专用喷涂设备将所得物料喷涂在玻璃纤维布上，用双履带层加机成型即可。

2.如权利要求1所述的用丙烯酸弹性体改性酚醛树脂生产建筑泡沫板的方法，其特征在于：所述丙烯酸弹性体的质量指标为：外观是颜色微黄透明液料；固体分59-61%，黏度25℃，25-50；酸值mg  KOH/g 8-13。

3.如权利要求1所述的用丙烯酸弹性体改性酚醛树脂生产建筑泡沫板的方法，其特征在于：所述热固性酚醛树脂的质量指标为：同体含量83-85%，黏度20℃1-1.40mPa·S，游离酚含量≤3%。