CN103146015B - 一种低酸性酚醛泡沫体及其制备方法 - Google Patents

一种低酸性酚醛泡沫体及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种酚醛泡沫体及其制备方法。所述酚醛泡沫体由下述原料制成：可发性酚醛树脂、表面活性剂、发泡剂、改性剂和酸固化剂溶液；所述可发性酚醛树脂、改性剂和酸固化剂溶液的质量比为100∶(3-15)∶(3-15)；所述改性剂选自下述至少一种：间苯二酚、对苯二酚、间甲酚、对甲酚、邻甲酚和苯三酚。本发明制备的酚醛泡沫体具有低导热系数，低酸性。其pH值不小于5，导热系数小于0.030w/(m·k)，密度为20-100kg/m3，闭孔率大于90％。本发明通过加入改性剂，提供酚醛树脂的活性，从而降低酸固化剂的用量，降低酚醛泡沫体的酸性。

Description

一种低酸性酚醛泡沫体及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种低酸性酚醛泡沫体及其制备方法。
背景技术
酚醛泡沫是一种新型保温材料，因其良好的保温效果，优异的阻燃性能逐渐被认识，并被广泛认可，但是酚醛泡沫也存在易粉化、酸性强等缺点。
20世纪80年代，酚醛泡沫得到了迅速发展，主要原因是酚醛泡沫具有闭孔率高，导热系数低，耐温性能好等特点，并且具有优异的阻燃性能而被用于建筑保温，空调风管保温等领域。
国内外酚醛泡沫已经实现了稳定的工业生产，并且较为广泛的应用。国外酚醛泡沫生产厂家主要有英国KINGSPAN公司和日本旭化成株式会社。国外产品具有韧性好、不掉渣，闭孔率高并且稳定，导热系数低，密度低等特点。并且具有完善的施工标准和规范。国内酚醛泡沫无论是在韧性、闭孔率、导热系数、密度等方面和国外具有一定差距，仍然需要不断进行研究改进，提高产品质量，降低成本，尽可能的发挥出酚醛泡沫的优势，并能拓展更多的应用领域。
酚醛泡沫的缺点主要表现在脆性大，易粉化掉渣，并且具有强酸性，这些缺点在一定程度上限制了其应用。针对易粉化、掉渣的缺点，酚醛泡沫工作者通过对酚醛树脂改性和发泡配方改进进行了大量实验，取得了一定成果。但是，在酚醛泡沫的强酸性问题上并没有的到有效的解决。
酚醛泡沫是由可发性酚醛树脂、表面活性剂、发泡剂和固化剂通过发泡固化而得。酚醛泡沫的固化剂为酸固化剂，因此制备的酚醛泡沫呈酸性，目前市场所售泡沫固化剂残留量较多，酚醛泡沫多为较强的酸性，其所带来的隐患不能忽视。例如：酚醛泡沫应用于彩钢板夹层中，随着时间延长，酚醛泡沫会将钢材腐蚀；应用于外墙保温中，残留酸固化剂可能会被雨水或者空气中水分带出来。
发明内容
本发明的目的是提供一种保温效果好，并且具有低酸性的酚醛泡沫体及其制备方法。
本发明所提供的酚醛泡沫体由下述原料制成：可发性酚醛树脂、表面活性剂、发泡剂、改性剂和酸固化剂溶液；所述可发性酚醛树脂、改性剂和酸固化剂溶液的质量比为100∶(3-15)∶(3-15)；所述改性剂选自下述至少一种：间苯二酚、对苯二酚、间甲酚、对甲酚、邻甲酚和苯三酚。
所述表面活性剂及发泡剂的用量，本领域技术人员可根据所制备的酚醛泡沫的用途适当进行调整。如可发性酚醛树脂、表面活性剂、发泡剂、改性剂和酸固化剂溶液的质量比可为100∶(1-10)∶(1-20)∶(3-15)∶(3-15)。
本发明中所述可发性酚醛树脂是由苯酚和甲醛在碱性催化剂作用下经缩聚反应制得。其中，制备酚醛树脂所用的甲醛和苯酚的摩尔比可为1∶1.3-1∶2.5，优选1∶1.6-1∶2.2。该酚醛树脂，在25℃下粘度为2000-20000cp，水含量为8％-18％，固含量为60％-90％，游离苯酚为2％-10％，游离甲醛为0-5％，pH值为6-8，数均分子量为300-700。
本发明中表面活性剂包含吐温类表面活性剂、硅油类表面活性剂、聚醚改性硅氧烷类表面活性剂中的一种或几种。所述吐温类的表面活性剂具体包括吐温-80、吐温-60等，所述硅油类表面活性剂具体包括二甲基硅油DC-193等，所述聚醚改性硅氧烷类表面活性剂具体包括BD-3032、AK-8832、BD-3088等。
本发明中所述的发泡剂包括正戊烷、异戊烷、沸程为30-60℃的石油醚等中的一种或几种。
本发明中所述的酸固化剂包括对甲苯磺酸、二甲苯磺酸、苯酚磺酸、苯磺酸中的一种或几种。具体使用时，酸化剂以溶液的形式加入，其质量浓度可为大于等于50％。
上述酚醛泡沫体的制备方法，包括下述步骤：将所述可发性酚醛树脂、表面活性剂、发泡剂、改性剂混合和酸固化剂混合均匀；置于60-70℃条件下，发泡、固化得到所述酚醛泡沫体。
本发明制备的酚醛泡沫体具有低导热系数，低酸性。其pH值不小于5，导热系数小于0.030w/(m·k)，密度为20-100kg/m3，闭孔率大于90％。本发明通过加入改性剂，提供酚醛树脂的活性，从而降低酸固化剂的用量，降低酚醛泡沫体的酸性。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明进行说明，但本发明并不局限于此。
下述实施例中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。下述实施例中的“wt％”代表质量百分含量。
下述实施例中所使用的可发性酚醛树脂是由苯酚和甲醛在碱性催化剂作用下经缩聚反应制得。该酚醛树脂25℃下粘度为10000cp，水含量为13％，固含量为81％，游离苯酚为7％，游离甲醛为0.8％，pH值7.5，数均分子量为430。
对下述实施例制备的酚醛泡沫进行测试，测试方法如下：
1.pH值测试：取0.5g酚醛泡沫，研磨，通过80目得标准筛，置于250ml烧瓶中，加蒸馏水至250ml，用磁力搅拌器连续搅拌一周，测定烧瓶中混合物pH。
2.闭孔率：用AccuPyc1340真密度仪对泡沫进行测试，测试压力为3psig，测试5次，取平均值。
3.导热系数：根据GB/T10294-2008进行测试。
4.密度：根据GB/T6343-2009进行测试。
实施例1、制备酚醛泡沫体
在15-25℃下，将100重量份可发性酚醛树脂，7重量份表面活性剂(45wt％AK8832和55wt％吐温80)，8重量份的发泡剂(50wt％正戊烷和50wt％异戊烷)，6重量份的改性剂(40wt％间苯二酚和60wt％间甲酚)，6重量份的酸固化剂(浓度50wt％的对甲苯磺酸水溶液)，混合均匀，70℃下，固化3-15分钟，然后自然放置两周后，所得的酚醛泡沫体外观均匀，pH值为5.6，闭孔率为99.6％，密度为38kg/m3，导热系数为0.025w/(m·k)。
实施例2、制备酚醛泡沫体
在15-25℃下，将100重量份可发性酚醛树脂，7重量份表面活性剂(45wt％AK8832和55wt％吐温80)，8重量份的发泡剂(50wt％正戊烷和50wt％异戊烷)，3重量份的改性剂(40wt％间苯二酚和60wt％间甲酚)，15重量份的酸固化剂(50wt％的对甲苯磺酸水溶液)，混合均匀，70℃下，固化3-15分钟，然后自然放置两周后，所得的酚醛泡沫体外观均匀，pH值为5.1，闭孔率为94.5％，密度为39kg/m3，导热系数为0.024w/(m·k)。
实施例3、制备酚醛泡沫体
在15-25℃下，将100重量份可发性酚醛树脂，7重量份表面活性剂(45wt％AK8832和55wt％吐温80)，8重量份的发泡剂(50wt％正戊烷和50wt％异戊烷)，15重量份的改性剂(40wt％间苯二酚和60wt％间甲酚)，3重量份的酸固化剂(50wt％的对甲苯磺酸水溶液)，混合均匀，70℃下，固化3-15分钟，然后自然放置两周后，所得的酚醛泡沫体外观均匀，pH值为6.3，闭孔率为95.2％，密度为39kg/m3，导热系数为0.025w/(m·k)。
对比例1
在15-25℃下，将100重量份可发性酚醛树脂，7重量份表面活性剂(45wt％AK8832和55％吐温80)，8重量份的发泡剂(50wt％正戊烷和50wt％异戊烷)，25重量份的酸固化剂(50wt％的对甲苯磺酸水溶液)，混合均匀，70℃下，固化5-15分钟，取出，然后自然放置两周后，制得的酚醛泡沫体外观均匀，pH值为2.8，闭孔率为98.7％，密度为40kg/m3，导热系数为0.024w/(m·k)。因为没有用改性剂，需要用25重量份酸固化剂用量，所得酚醛泡沫与实施例1、实施例2和实施例3相比较，pH值较低。

Claims (5)

1.一种酚醛泡沫体，由下述原料制成：可发性酚醛树脂、表面活性剂、发泡剂、改性剂和酸固化剂溶液；所述可发性酚醛树脂、表面活性剂、发泡剂、改性剂和酸固化剂溶液的质量比为100:(1-10):(1-20):(3-15):(3-15)， 
所述改性剂为40wt％间苯二酚和60wt％间甲酚的混合物； 
所述酸固化剂为浓度50wt％的对甲苯磺酸水溶液； 
所述可发性酚醛树脂是由苯酚和甲醛在碱性催化剂作用下经缩聚反应制得；其中，制备酚醛树脂所用的甲醛和苯酚的摩尔比为1：1.3-1：2.5； 
所述可发性酚醛树脂，在25℃下粘度为2000-20000cp，水含量为8％-18％，固含量为60％-90％，游离苯酚为2％-10％，游离甲醛为0-5％，pH值为6-8，数均分子量为300-700。 
2.根据权利要求1所述的酚醛泡沫体，其特征在于：所述表面活性剂选自下述至少一种：吐温类表面活性剂、硅油类表面活性剂和聚醚改性硅氧烷类表面活性剂。 
3.根据权利要求1或2所述的酚醛泡沫体，其特征在于：所述发泡剂选自下述至少一种：正戊烷、异戊烷和沸程为30-60℃的石油醚。 
4.根据权利要求1所述的酚醛泡沫体，其特征在于：所述酚醛泡沫体的pH值≥5，导热系数小于0.030w/(m·k)，密度为20-100kg/m3，闭孔率大于90％。 
5.制备权利要求1-4中任一项所述酚醛泡沫体的方法，包括下述步骤：将所述质量份的可发性酚醛树脂、表面活性剂、发泡剂、改性剂混合和酸固化剂混合均匀；置于60-70℃条件下，发泡、固化得到所述酚醛泡沫体。 
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