CN102850719B - 一种以酚醛树脂和珍珠岩为主要原料的复合保温材料及其制备方法 - Google Patents

一种以酚醛树脂和珍珠岩为主要原料的复合保温材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种以酚醛树脂和膨胀珍珠岩为主要原料的复合保温材料及其制备方法，将酚醛树脂、膨胀珍珠岩及适量助剂混合均匀，装模，以不同的压缩比，热压成型。酚醛树脂选用硼改性热塑性固体酚醛树脂，用量为20~70Wt％；膨胀珍珠岩选用堆积密度80~150kg/m3散料，用量为30~80Wt％；压缩比为1.25~2.5；热压成型温度200~240℃，保压时间1.5~2.5h。样品表观密度为280~350Kg/m3、导热系数0.037~0.068W/(m﹒K)、抗压强度1.1~1.8MPa、抗折强度0.8~1.5MPa，燃烧性能B1级。本发明的复合保温材料兼有有机保温材料的导热系数低和无机保温材料的强度高、难燃烧之优点。

Description

一种以酚醛树脂和珍珠岩为主要原料的复合保温材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及隔热保温材料及其制备领域，具体为一种以酚醛树脂和珍珠岩为主要原料的复合保温材料及其制备方法 
背景技术
现有保温材料主要有无机保温材料和有机保温材料。无机保温材料主要有珍珠岩、蛭石、硅酸钙、发泡水泥、矿棉、玻璃棉等，如公开号为CN102336561A的专利申请，与有机保温材料相比，无机保温材料的导热系数偏大，保温热效果稍差,但防火阻燃，变形系数小，抗老化，性能稳定，使用寿命长； 
有机保温材料则主要有发泡聚苯板、挤塑聚苯板、喷涂聚氨酯、酚醛树脂泡沫板等，如公开号为CN101565541的专利申请；有机保温材料的导热系数小，保温效果良好，但是，它们都容易燃烧、不适合用于对火灾危害要求比较严格的地方，一旦发生火灾，会加快火焰的蔓延，而且有大量的有毒气体排出。另外，有机保温材料不耐老化、变形系数大、稳定性差、安全性差。
因此，研究开发既有有机保温材料的低导热系数，又有无机保温材料防火阻燃性能的复合保温材料是目前保温隔热材料领域研究的热点。 
酚醛树脂具有良好的阻燃性和低烟雾性，在火中不燃烧，不熔化，也不会有滴落物，而且有很少的毒性气体排出，是国际上公认的建筑行业中最有发展前途的一种新型保温隔热材料。 
因此，提供一种兼具无机物及有机物的特点，将酚醛树脂与珍珠岩复合，制备出一种有机/无机复合保温隔热材料，是一个值得研究的问题。 
发明内容
为了克服上述现有技术中的不足，本发明提供了一种以酚醛树脂和珍珠岩为主要原料，添加适量的憎水、固化、润滑和增韧剂等助剂，采用热压成型方法，制备一种酚醛树脂/珍珠岩复合保温材料。本发明的复合保温材料兼有有机保温材料的导热系数低和无机保温材料的强度高、难燃烧之优点。 
本发明的目的是这样实现的： 
一种以酚醛树脂和珍珠岩为主要原料的复合保温材料，复合保温材料以酚醛树脂和膨胀珍珠岩为主要原料，树脂为20~70 Wt％， 膨胀珍珠岩为30~80 Wt％，助剂为5~10 Wt%；
所述的酚醛树脂为硼改性热塑性固体酚醛树脂；珍珠岩为堆积密度80~150 kg/m3的球形闭孔膨胀珍珠岩散料；助剂为憎水剂、固化剂、润滑剂和增韧剂；
所用助剂中的憎水剂为有机硅、脂肪酸盐、石蜡中的一种或一种以上的混合物；固化剂为六亚甲基四胺或草酸；润滑剂为油酸、硬脂酸与硬脂酸盐类中的一种或一种以上的混合物；增韧剂为天然橡胶、丁腈橡胶、羟基丁腈橡胶、羟端基聚丁二烯中的一种或一种以上的混合物；
复合材料采用热压成型，压缩比为1.25~2.5，成型温度为200~240℃，保压时间为1.5~2.5 h；
其具体制备方法步骤如下：
（1）将固体酚醛树脂粉磨至80~100目或直接选用粉状树脂，选择堆积密度80~150 kg/m3的球形闭孔膨胀珍珠岩散料；
（2）按质量分数树脂20~70％，膨胀珍珠岩30~80％，助剂5~10% 配备原料；
（3）将步骤（2）中的原料充分混合均匀，装入钢制模具； 
（4）在压缩比为1.25~2.5，热压成型温度200~240℃条件下热压成型，保压1.5~2.5 h，即得到以酚醛树脂和珍珠岩为主要原料的复合保温材料。
积极有益效果：与现有保温材料及制备方法相比，本发明具有如下优点： 
（1）与现有有机保温材料相比，本发明克服了有机保温材料的易燃、强度低、耐老化性差、使用寿命短的缺点，保留了有机保温材料的质轻、导热系数低的优点。
（2）与现有无机保温材料相比，本发明克服了无机保温材料的导热系数大、保温效果差的缺点，保留了无机保温材料的防火阻燃、变形系数小、抗老化、性能稳定、使用寿命长的优点。 
（3）本发明使用原料种类少，制备方法简单，降低了生产成本。 
（4）按本发明所述方法制备的酚醛树脂/珍珠岩复合保温材料样品表观密度为280~350 Kg/m3、导热系数0.037~0.068 W/(m﹒K)、抗压强度1.1~1.8 MPa、抗折强度0.8~1.5 MPa、燃烧性能B1级，材料综合性能介于现有有机、无机保温材料之间。 
（5）本发明样品保温隔热、耐火性能良好，化学性质稳定。根据使用性能要求，样品的性能指标可通过调整配料比例、压缩比等参数进行调整，即样品性能指标可调且易控。 
附图说明
    图1为本发明的制备方法流程框图； 
具体实施方式
     下面结合具体实施方式，对本发明做进一步的说明： 
一种以酚醛树脂和珍珠岩为主要原料的复合保温材料，复合保温材料以酚醛树脂和膨胀珍珠岩为主要原料，树脂为20~70 Wt％， 膨胀珍珠岩为30~80 Wt％，助剂为5~10 Wt%；
所述的酚醛树脂为硼改性热塑性固体酚醛树脂；珍珠岩为堆积密度80~150 kg/m3的球形闭孔膨胀珍珠岩散料；助剂为憎水剂、固化剂、润滑剂和增韧剂；
所用助剂中的憎水剂为有机硅、脂肪酸盐、石蜡中的一种或一种以上的混合物；固化剂为六亚甲基四胺或草酸；润滑剂为油酸、硬脂酸与硬脂酸盐类中的一种或一种以上的混合物；增韧剂为天然橡胶、丁腈橡胶、羟基丁腈橡胶、羟端基聚丁二烯中的一种或一种以上的混合物；
复合材料采用热压成型，压缩比为1.25~2.5，成型温度为200~240℃，保压时间为1.5~2.5 h；
其具体制备方法步骤如下：
（1）将固体酚醛树脂粉磨至80~100目或直接选用粉状树脂，选择堆积密度80~150 kg/m3的球形闭孔膨胀珍珠岩散料；
（2）按质量分数树脂20~70％，膨胀珍珠岩30~80％，助剂5~10% 配备原料；
（3）将步骤（2）中的原料充分混合均匀，装入钢制模具； 
（4）在压缩比为1.25~2.5，热压成型温度200~240℃条件下热压成型，保压1.5~2.5 h，即得到以酚醛树脂和珍珠岩为主要原料的复合保温材料。
实施例1
（1）将固体硼改性酚醛树脂粉磨至80~100目；选择堆积密度80~150 kg/m3的球形闭孔膨胀珍珠岩散料；选择有机硅憎水剂，六亚甲基四胺固化剂，硬脂酸锌润滑剂，丁腈橡胶增韧剂。
（2）按质量分数树脂40％、膨胀珍珠岩50％、助剂10%（其中憎水剂1%、固化剂7%、润滑剂1%、增韧剂1%）配备原料。 
（3）将原料充分混合均匀，装入钢制模具。 
（4）在压缩比为1.67，热压成型温度220℃条件下热压成型，保压2 h，得到酚醛树脂/珍珠岩复合保温材料。 
所得酚醛树脂/珍珠岩复合保温材料样品表观密度为290 Kg/m3、导热系数0.042 W/(m﹒K)、抗压强度1.3 MPa、抗折强度0.9 MPa。 
实施例2：
（1）将固体硼改性酚醛树脂粉磨至80~100目；选择堆积密度80~150 kg/m3的球形闭孔膨胀珍珠岩散料；选择有机硅憎水剂，六亚甲基四胺固化剂，硬脂酸锌润滑剂，丁腈橡胶增韧剂。
（2）按质量分数树脂40％、膨胀珍珠岩50％、助剂10%（其中憎水剂1%、固化剂7%、润滑剂1%、增韧剂1%）配备原料。 
（3）将原料充分混合均匀，装入钢制模具。 
（4）在压缩比为2，热压成型温度220℃条件下热压成型，保压2 h，得到酚醛树脂/珍珠岩复合保温材料。 
所得酚醛树脂/珍珠岩复合保温材料样品表观密度为320 Kg/m3、导热系数0.048 W/(m﹒K)、抗压强度1.5 MPa、抗折强度1.2 MPa。 
实施例3：
（1）将固体硼改性酚醛树脂粉磨至80~100目；选择堆积密度80~150 kg/m3的球形闭孔膨胀珍珠岩散料；选择有机硅憎水剂，六亚甲基四胺固化剂，硬脂酸锌润滑剂，丁腈橡胶增韧剂。
（2）按质量分数树脂40％、膨胀珍珠岩50％、助剂10%（其中憎水剂1%、固化剂7%、润滑剂1%、增韧剂1%）配备原料。 
（3）将原料充分混合均匀，装入钢制模具。 
（4）在压缩比为1.67，热压成型温度200℃条件下热压成型，保压2 h，得到酚醛树脂/珍珠岩复合保温材料。 
所得酚醛树脂/珍珠岩复合保温材料样品表观密度为290 Kg/m3、导热系数0.043 W/(m﹒K)、抗压强度1.1 MPa、抗折强度0.8 MPa。 
实施例4：
（1）将固体硼改性酚醛树脂粉磨至80~100目；选择堆积密度80~150 kg/m3的球形闭孔膨胀珍珠岩散料；选择有机硅憎水剂，六亚甲基四胺固化剂，硬脂酸锌润滑剂，丁腈橡胶增韧剂。
（2）按质量分数树脂40％、膨胀珍珠岩50％、助剂10%（其中憎水剂1%、固化剂7%、润滑剂1%、增韧剂1%）配备原料。 
（3）将原料充分混合均匀，装入钢制模具。 
（4）在压缩比为2，热压成型温度200℃条件下热压成型，保压2 h，得到酚醛树脂/珍珠岩复合保温材料。 
所得酚醛树脂/珍珠岩复合保温材料样品表观密度为320 Kg/m3、导热系数0.047 W/(m﹒K)、抗压强度1.2 MPa、抗折强度1.0 MPa。 
实施例5：
（1）将固体硼改性酚醛树脂粉磨至80~100目；选择堆积密度80~150 kg/m3的球形闭孔膨胀珍珠岩散料；选择有机硅憎水剂，六亚甲基四胺固化剂，硬脂酸锌润滑剂，丁腈橡胶增韧剂。
    （2）按质量分数树脂30％、膨胀珍珠岩60％、助剂10%（其中憎水剂1%、固化剂7%、润滑剂1%、增韧剂1%）配备原料。 
（3）将原料充分混合均匀，装入钢制模具。 
（4）在压缩比为2，热压成型温度220℃条件下热压成型，保压2 h，得到酚醛树脂/珍珠岩复合保温材料。 
所得酚醛树脂/珍珠岩复合保温材料样品表观密度为310 Kg/m3、导热系数0.047 W/(m﹒K)、抗压强度1.2 MPa、抗折强度1.1 MPa。 
实施例6：
（1）将固体硼改性酚醛树脂粉磨至80~100目；选择堆积密度80~150 kg/m3的球形闭孔膨胀珍珠岩散料；选择有机硅憎水剂，六亚甲基四胺固化剂，硬脂酸锌润滑剂，丁腈橡胶增韧剂。
    （2）按质量分数树脂40％、膨胀珍珠岩50％、助剂10%（其中憎水剂1%、固化剂7%、润滑剂1%、增韧剂1%）配备原料。 
（3）将原料充分混合均匀，装入钢制模具。 
（4）在压缩比为2，热压成型温度240℃条件下热压成型，保压1.5 h，得到酚醛树脂/珍珠岩复合保温材料。 
所得酚醛树脂/珍珠岩复合保温材料样品表观密度为320 Kg/m3、导热系数0.047 W/(m﹒K)、抗压强度1.4 MPa、抗折强度1.2 MPa。 
与现有保温材料及制备方法相比，本发明具有如下优点： 
（1）与现有有机保温材料相比，本发明克服了有机保温材料的易燃、强度低、耐老化性差、使用寿命短的缺点，保留了有机保温材料的质轻、导热系数低的优点。
（2）与现有无机保温材料相比，本发明克服了无机保温材料的导热系数大、保温效果差的缺点，保留了无机保温材料的防火阻燃、变形系数小、抗老化、性能稳定、使用寿命长的优点。 
（3）本发明使用原料种类少，制备方法简单，降低了生产成本。 
（4）按本发明所述方法制备的酚醛树脂/珍珠岩复合保温材料样品表观密度为280~350 Kg/m3、导热系数0.037~0.068 W/(m﹒K)、抗压强度1.1~1.8 MPa、抗折强度0.8~1.5 MPa、燃烧性能B1级，材料综合性能介于现有有机、无机保温材料之间。 
（5）本发明样品保温隔热、耐火性能良好，化学性质稳定。根据使用性能要求，样品的性能指标可通过调整配料比例、压缩比等参数进行调整，即样品性能指标可调且易控。 
以上实施例仅用于说明本发明的优选实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在所述领域普通技术人员所具备的知识范围内，本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替代和改进等，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围之内。 

Claims (3)

1.一种以酚醛树脂和珍珠岩为主要原料的复合保温材料，其特征在于：复合保温材料以酚醛树脂和膨胀珍珠岩为主要原料，树脂为30~70 Wt％， 膨胀珍珠岩为30~60 Wt％，助剂为5~10 Wt%，所有组分百分含量比之和为百分之百；
所述的酚醛树脂为硼改性热塑性固体酚醛树脂；珍珠岩为堆积密度80~150 kg/m3的球形闭孔膨胀珍珠岩散料；助剂为憎水剂、固化剂、润滑剂和增韧剂。
2.根据权利要求1所述的一种以酚醛树脂和珍珠岩为主要原料的复合保温材料，其特征在于：所用助剂中的憎水剂为有机硅、脂肪酸盐、石蜡中的一种或一种以上的混合物；固化剂为六亚甲基四胺或草酸；润滑剂为油酸、硬脂酸与硬脂酸盐类中的一种或一种以上的混合物；增韧剂为天然橡胶、丁腈橡胶、羟基丁腈橡胶、羟端基聚丁二烯中的一种或一种以上的混合物。
3.如权利要求1所述的以酚醛树脂和珍珠岩为主要原料的复合保温材料，其特征在于，其制备方法：复合材料采用热压成型，压缩比为1.25~2.5，成型温度为200~240℃，保压时间为1.5~2.5 h；
其具体制备方法步骤如下：
（1）将固体酚醛树脂粉磨至80~100目或直接选用粉状树脂，选择堆积密度80~150 kg/m3的球形闭孔膨胀珍珠岩散料；
（2）按质量分数树脂30~70％，膨胀珍珠岩30~60％，助剂5~10% 配备原料，所有组分百分含量比之和为百分之百；
（3）将步骤（2）中的原料充分混合均匀，装入钢制模具； 
（4）在压缩比为1.25~2.5，热压成型温度200~240℃条件下热压成型，保压1.5~2.5 h，即得到以酚醛树脂和珍珠岩为主要原料的复合保温材料。
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