CN103183920A - 一种低吸水高阻燃复合酚醛泡沫保温材料及其生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种低吸水高阻燃复合酚醛泡沬保温材料及其生产方法。此种保温材料由酚醛树脂泡沫和不同大小粒径的阻燃可发性聚苯乙烯发泡颗粒组成，不同大小粒径的阻燃可发性聚苯乙烯发泡颗粒均匀地分散在酚醛树脂泡沫基体中，颗粒之间相互隔离，酚醛树脂泡沫与颗粒紧密结合为一体。该保温材料的生产方法是将A阶树脂、表面活性剂、发泡剂、增韧剂混合均匀，加入固化催化剂后再次混合，最后加入不同大小粒径的阻燃可发性聚苯乙烯发泡颗粒混合发泡固化成型。本发明提供的保温材料具有很低的吸水性和良好的防火性能，而且具有较好的机械强度。

Description

一种低吸水高阻燃复合酚醛泡沫保温材料及其生产方法

技术领域：

本发明涉及一种低吸水高阻燃复合酚醛泡沬保温材料及其生产方法，属保温材料技术领域。 

技术背景：

酚醛泡沫是由酚醛树脂通过发泡而得到的一种泡沫材料，其具有重量轻、刚性大、尺寸稳定性好、耐化学腐蚀、难燃、自熄、低烟雾、耐火焰穿透、遇火无洒落物、优异的耐热性等突出特点。是电器、仪表、建筑、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，应用范围不断扩大。但酚醛泡沫也有一些自身的缺点，主要表现在形成的泡沫材料较脆，制品表面易粉化，因泡沫内部不完全是闭孔结构而容易吸水(吸水率约5％)等方面。虽然业界内很多研发部门一直在研究改进，但还没有一个很好的解决办法，目前主要是通过保持较高的泡沫密度来提高机械强度和降低吸水率。 

EPS(可发性聚苯乙烯)发泡制品由于具有优异持久的保温隔热性、独特的缓冲抗震性、抗老化性和防水性、轻质等特点，因而在许多领域得到了广泛的应用，特别是建筑保温方面的应用。由于EPS是易燃物质，即使添加阻燃剂也很难达到理想防火效果，且遇火后仍有滴落现象，如果能够大幅度提高EPS泡沫的防火性能，彻底消除EPS泡沫遇火后的滴落现象，EPS泡沫也将是一种可用于建筑物保温的优质保温材料。 

现有的酚醛树脂泡沫制造方法是以酚醛树脂为主要原料，制造过程加入的辅助原料有发泡剂(如戊烷)、表面活性剂(如吐温-80)、增韧剂(如聚乙二醇)等混合均匀后加入固化催化剂(有机或无机酸类)发泡固化成型，发泡固化成 型的温度从常温到120℃，因工艺和所使用的原料不同，固化成型所需时间从几分钟到几小时不等。 

已向国家知识产权局提交的申请号为201110315745.3的专利申请“一种酚醛树脂泡沬复合保温材料及其生产方法”中提供的酚醛树脂泡沬复合保温材料的生产方法是将A阶酚醛树脂、发泡剂、表面活性剂混合得到混合物A；将混合物A与轻质颗粒混合得到混合物B；向混合物B中加入固化催化剂得到混合物C；在一定温度下发泡固化成形；得到酚醛树脂泡沫与轻质颗粒紧密结合的酚醛树脂泡沬复合保温材料。以上涉及的轻质颗粒包括有机和无机轻质颗粒，其中有机轻质颗粒包括可发性聚苯乙烯发泡颗粒、回收的聚苯乙烯泡沫颗粒和该发明保温材料的边角余料经破碎后回收的轻质颗粒；其中无机轻质颗粒为膨胀珍珠岩颗粒、玻化微珠颗粒；也包括其中两种或两种以上颗粒的混合轻质颗粒。 

发明内容：

本发明的目的在于提供一种低吸水高阻燃复合酚醛泡沬保温材料，并提供一种该保温材料的生产方法。 

本发明涉及的保温材料由酚醛树脂泡沫和阻燃EPS(可发性聚苯乙烯)发泡颗粒组成，其中酚醛树脂泡沫是基体，阻燃EPS发泡颗粒均匀地分散在酚醛树脂泡沫基体中，分散的阻燃EPS发泡颗粒被酚醛树脂泡沫包裹并相互隔离，酚醛树脂泡沫与阻燃EPS发泡颗粒紧密结合为一体，形成了本发明的保温材料。酚醛树脂泡沫与阻燃EPS发泡颗粒的质量比控制在1∶1-1∶10，所加入的阻燃EPS发泡颗粒为大小不同颗粒，颗粒粒径从1mm到8mm。EPS发泡颗粒的大颗粒与大颗粒之间形成的空隙被小颗粒所填充，这样可加入更多的阻燃EPS发泡颗粒，由于阻燃EPS发泡颗粒的闭孔结构和其分子非极性的特点，EPS发泡颗粒表面具有非极性结构，具有憎水的特性，随着阻燃EPS发泡颗粒加入量的 增加，保温材料的大部分体积空间被EPS发泡颗粒占据，有一定开孔率的相对容易吸水的酚醛泡沫占据的体积空间和表面积相应减少，进一步降低了保温材料的吸水性。低密度的阻燃EPS发泡颗粒的加入也降低了复合后整体保温材料的密度。又因为不同大小阻燃EPS发泡颗粒同时存在于酚醛泡沫中，每个阻燃EPS发泡颗粒均呈规整的小球形，通常球形结构对外力的承受能力和对外力的分解能力高于其它形状物体，因此加入圆球形的阻燃EPS发泡颗粒后整个保温材料的机械强度有所增加，暴露在保温材料表面的酚醛泡沫面积减小，暴露在保温材料表面的阻燃EPS发泡颗粒的面积增加，复合酚醛泡沫保温材料表面的酚醛材料所占面积减小，酚醛材料直接受力机会减少，材料表面粉化机会降低。 

特别是在本发明的复合酚醛树脂泡沬保温材料中采用了阻燃EPS发泡颗粒，阻燃EPS发泡颗粒在难燃的酚醛树脂泡沫包裹和隔离下，在阻燃剂和酚醛树脂泡沫的双重作用下形成的复合保温材料阻燃性能更好，在酚醛树脂泡沫的隔离下，阻燃EPS发泡颗粒在火焰下自身只能炭化不能燃烧，彻底消除了EPS泡沫保温材料遇到火焰后的滴落现象，能够阻止火灾漫延，加上酚醛泡沫本身固有的难燃特性，使得整个材料依然具备良好的防火性能。在材料的机械强度方面，酚醛树脂泡沫的刚性很强，EPS发泡颗粒具有良好的弹性，而且恰好是刚性的酚醛泡沫是连续相，具有良好的弹性的EPS发泡颗粒是分散相，两者结合改善了酚醛树脂泡沬材料的脆性，使保温材料的韧性增加，也克服了EPS泡沫材料容易变形的弱点，使本发明的保温材料实现了刚性和韧性的完美结合。从另一个角度看，在EPS泡沫保温材料中，颗粒之间的粘结力很弱，EPS泡沫颗粒容易掉落，这种保温材料的强度也不高。在复合酚醛泡沫保温材料中酚醛泡沫相当于粘合剂，将阻燃EPS发泡颗粒紧密粘合在一起，这种材料的强度远高于纯的EPS泡沫板强度。 

本发明的保温材料中涉及的酚醛树脂发泡和固化成型过程所采用的发泡剂、表面活性剂、增韧剂和固化催化剂是酚醛树脂发泡固化成型过程常用的原料，配方也大致相同。 

具体实施方式：

本发明的具体实施包括两种方式，一种是间歇法，另一种是连续法，总的方法是将A阶酚醛树脂与发泡剂、表面活性剂、增韧剂混合后备用，然后再与固化催化剂混合，最后与阻燃EPS发泡颗粒混合，在一定温度下固化成形后得到本发明的酚醛树脂泡沬复合保温材料，两种方法由以下的工艺步骤和具体实施例给出，其中间歇法的步骤如下： 

(1)首先将A阶酚醛树脂按比例与表面活性剂、发泡剂、增韧剂混合，得到混合物A； 

(2)将混合物A与固化催化剂按比例在高速搅拌混合头中快速混合，得到混合物B； 

(3)将混合物B按比例与阻燃EPS发泡颗粒在螺旋型搅拌混合器中混合，得到混合物C； 

(4)将混合物C打入模具箱在50℃-100℃的温度下固化成型，固化时间为1小时-10小时，固化成型后得到本发明的低吸水、高阻燃、低密度、强度好的复合酚醛泡沬保温材料。 

在连续工艺中，固化成过程在链板式或钢带式酚醛泡沫连续固化成形设备中完成，具体步骤是： 

(1)将A阶酚醛树脂、表面活性剂、发泡剂、增韧剂在高速搅拌混合器中混合，得到混合物A，将混合物A储存备用； 

(2)将混合物A与固化催化剂连续按比例在高速搅拌混合头中快速混合， 得到混合物B； 

(3)将混合物B与阻燃EPS发泡颗粒比例连续地加入到多轴螺旋型搅拌混合器中进行混合，得到混合物C； 

(4)将混合物C连续均匀地布摊到链板式或钢带式连续酚醛泡沫固化成形设备入口处的下层无纺布上，混合物C随无纺布连续进入固化成型设备，保持固化温度为50℃一80℃，固化时间为10分钟-20分钟。 

固化成型后得到本发明的低吸水、高阻燃、低密度、强度好的复合酚醛泡沬保温材料。 

在连续发泡成形过程中混合物A与阻燃EPS发泡颗粒的混合在多轴螺旋型搅拌混合器中完成，在螺旋的旋转作用下物料被混合的同时也在做从混合器入口向出口方向的运动，物料被混合均匀后也被螺旋推出混合器的出口，从混合器出来的混合物C被均匀地布摊在链板式或钢带式连续酚醛泡沫固化成形设备入口处的下层无纺布或铝箔上，发泡材料的上下各有一层无纺布或铝箔，连续酚醛泡沫固化成形设备的链板或钢带运动带动无纺布或铝箔运动，将混合物C连续带入酚醛发泡固化成形设备内，提前设定连续酚醛泡沫固化成形设备的温度和行进速度，使混合物C连续完成固化成形过程，在连续酚醛发泡固化成形设备的出口得到本发明的复合酚醛泡沬保温材料的板材。 

本发明的复合酚醛泡沬保温材料的实施方法也同样适用于其它轻质颗粒与酚醛树脂泡沫的复混发泡固化成形过程。其中包括申请号为201110315745.3的专利申请“一种酚醛树脂泡沬复合保温材料及其生产方法”中的向酚醛泡沫中填加有机和无机轻质颗粒的“酚醛树脂泡沬复合保温材料”的生产过程。 

实施例1： 

本实施例是间歇方式，具体是将1kg的A阶酚醛树脂与0.1kg的吐温-80、 0.15kg的戊烷搅拌混合，得到混合物A；将混合物A与0.12kg的磷酸高速搅拌混合，得到混合物B；将混合物B与1kg阻燃EPS发泡颗粒加入到螺旋型搅拌混合器中混合，得到混合物C；将混合物C打入模具箱，保持模具箱温度70℃，6小时后将已发泡的保温材料移出模具箱并自然冷却到常温。得到的保温材料密度为35kg/m³，导热系数为0.025W/M.K，氧指数为41％，抗压强度245Kpa，吸水率小于2％。 

实施例2： 

本实施例是连续方式，具体是将100kg的A阶酚醛树脂、6kg的吐温-60、5kg聚乙二醇、12kg戊烷混合，得到混合物A，将混合物A储存备用；将混合物A与二甲苯磺酸以质量比为1∶0.15的比例在高速搅拌混合头中连续混合，得到混合物B；将混合物B与阻燃EPS发泡颗粒按质量比1∶2比例连续加入到多轴螺旋型搅拌混合器中混合，得到混合物C；将混合物C连续地布摊在链板式或钢带式连续酚醛泡沫固化成形设备入口处的下层无纺布上，调整连续酚醛泡沫固化成形设备的运行速度，使混合物C用15分钟时间走完全程，温度保持在60℃，已固化成形的保温材料自动移出链板式连续酚醛泡沫固化成形设备并冷却到常温，得到保温材料板材，其密度为31kg/m³，导热系数为0.024W/M.K，氧指数为43％，吸水率小于2％，抗压强度265Kpa。 

Claims (5)

1.一种低吸水高阻燃复合酚醛泡沬保温材料及其生产方法，其特征在于此种保温材料由酚醛树脂泡沫和阻燃EPS(可发性聚苯乙烯)发泡颗粒组成，其中酚醛树脂泡沫是基体，阻燃EPS发泡颗粒均匀地分散在酚醛树脂泡沫基体中，分散的阻燃EPS发泡颗粒被酚醛树脂泡沫包裹并相互隔离，酚醛树脂泡沫与阻燃EPS发泡颗粒紧密结合为一体。

2.如权利要求1所述的复合酚醛泡沬保温材料，其特征在于所述的酚醛树脂泡沫与阻燃EPS发泡颗粒的质量比为1∶1-1∶10，其中阻燃EPS发泡颗粒分为大小两部分，一部分的粒径为2±1mm另一部分的粒径为6±3mm。

3.如权利要求1-2所述的复合酚醛泡沬保温材料的生产方法，其特征在于该保温材料的间歇制造方法和步骤如下：

(1)将A阶酚醛树脂按比例与表面活性剂、发泡剂、增韧剂混合，得到混合物A，将混合物A储存备用；

(2)将混合物A按比例与固化催化剂混合，得到混合物B；

(3)将混合物B与阻燃EPS发泡颗粒在螺旋型搅拌混合器中混合，得到混合物C；

(4)将混合物C注入模具箱并在50℃-100℃温度下发泡固化成型，固化时间为1小时-10小时。

4.如权利要求1-3所述的复合酚醛泡沬保温材料的生产方法，其特征在于该保温材料的连续制造方法和步骤为：

(1)将A阶酚醛树脂按比例与表面活性剂、发泡剂、增韧剂混合，得到混合物A，将混合物A储存备用；

(2)将混合物A连续按比例与固化催化剂在高速搅拌混合头内混合，得到混合物B； 

(3)将混合物B连续按比例与阻燃EPS发泡颗粒在螺旋型搅拌混合器中混合，得到混合物C；

(4)将混合物C连续均匀地布摊到链板式或钢带式连续酚醛发泡固化成形设备入口处的下层无纺布上或铝箔上，混合物C连续进入发泡固化成型设备，固化温度为50℃-80℃，固化时间为10分钟-20分钟。

5.如权利要求3-4所述的复合酚醛泡沬保温材料的生产方法，其特征是这种方法同样适用于其它轻质颗粒与酚醛树脂泡沫的复混发泡固化成形过程。