CN103554830A - 一种低导热系数酚醛泡沫材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低导热系数酚醛泡沫材料及其制备方法，属于保温材料领域。所述材料的组成如下：甲阶酚醛树脂：100重量份，表面活性剂：2～6重量份，环戊烷：5～15重量份，固化剂：7～15重量份。按比例将甲阶酚醛树脂、表面活性剂和环戊烷放入容器中，搅拌5min后，再加入固化剂搅拌5～15s使其混合均匀后，迅速倾倒入温度为50～70℃的模具中，放入60～80℃的环境中，保温10～25min后冷却至室温、脱模，即得到所述材料。所述材料导热系数低、阻燃性能好、吸水率低、压缩强度大；且制备方法简单。

Description

一种低导热系数酚醛泡沫材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种低导热系数酚醛泡沫材料及其制备方法，属于保温材料领域。

背景技术

近年来，我国保温材料行业出现了迅猛发展的趋势。据统计，2009年我国保温材料总消耗量达到300万吨，实际销售收入达350亿元。伴随着保温工程的日益增长，工业保温材料、设备生产行业的发展也将迎来一个新的高潮，外墙外保温材料的发展正面临前所未有的发展机遇。

现有的保温材料通常分为无机保温材料和有机保温材料两大类。对于无机保温材料而言，导热系数偏高，难以满足保温的本质需求，使用也较为有限；对于有机保温材料而言，除酚醛泡沫外，多数均易燃烧，存在安全隐患。立足有机材料导热系数低的优势，将其进行阻燃化处理，提高其防火安全性能，是外墙保温材料发展的趋势。目前，各种保温材料均面临诸多现实问题。可发性聚苯乙烯（EPS）和聚苯乙烯挤塑板（XPS）目前的阻燃方式是通过添加阻燃剂，这可有效提高其阻燃性，但无法改变燃烧过程产生滴落，且用于EPS和XPS的高效阻燃剂六溴环十二烷由于对环境不友好将在2015年全面禁用却又无可替代；聚氨酯通过添加阻燃剂可有效提高其阻燃性，但多数厂家生产的聚氨酯，在保持良好力学性能的同时其极限氧指数难以突破30%，且生产成本较高。常规酚醛泡沫虽然阻燃性能好，但导热系数仍较高，一般高于0.03w/k·m，且耐候相差，经过四季循环后容易脱落，存在安全隐患。

发明内容

针对现有的酚醛泡沫材料性能不理想的缺陷，本发明的目的在于提供一种低导热系数酚醛泡沫材料及其制备方法，所述材料导热系数低、阻燃性能好、吸水率低、压缩强度大；且制备方法简单。

本发明的目的由以下技术方案实现：

一种低导热系数酚醛泡沫材料，所述材料的组成如下：

所述甲阶酚醛树脂由苯酚、甲醛及二元醛按物质的量比为1：1.0～1.4：0.1～0.4合成；所述二元醛为乙二醛、戊二醛、己二醛中的一种或多种；所述甲阶酚醛树脂的合成方法为甲阶酚醛树脂的常规合成方法；

所述表面活性剂为吐温-40、吐温-80、硅油AK8803、硅油AK8805、硅油AK8810、硅油AK6610中的一种或多种；

所述固化剂为硫酸、磷酸、对甲苯磺酸、硼酸、硫酸和酚磺酸中的一种或多种。

所述低导热系数酚醛泡沫材料的制备方法，所述方法步骤如下：

按比例将甲阶酚醛树脂、表面活性剂和环戊烷放入容器中，搅拌5min后，再加入固化剂搅拌5～15s使其混合均匀后，迅速倾倒入温度为50～70℃的模具中，放入60～80℃的环境中，保温10～25min后冷却至室温、脱模，即得到所述低导热系数酚醛泡沫材料。

有益效果

1.本发明提供了一种低导热高性能酚醛泡沫塑料，所述酚醛泡沫塑料的导热系数≤0.024W/(m﹒K)，远低于市面销售的酚醛泡沫塑料和聚苯乙烯泡沫塑料，与聚氨酯相当，保温性能佳。

2.所述酚醛泡沫塑料具有较高的阻燃性能，极限氧指数>30%，且生烟量小。

3.所述酚醛泡沫塑料具有较低的吸水率，吸水率可控制在3%以内，远低于国家标准（<7.5%）。

4.所述酚醛泡米塑料具有较好的力学性能，其中，压缩强度≥0.25MPa,。

5.所述酚醛泡沫塑料综合性能优异，价格低廉，是外墙保温材料的理想选择，且制备方法简单。

具体实施方式

下面结合具体实施例来详述本发明，但不限于此。产品的密度、极限氧指数、导热系数、压缩强度及吸水率分别按国家标准GB/T6343、GB/T2406、GB/T10294、GB/T8813及GB/T8810进行检测。

实施例1

将1mol苯酚加入至反应瓶中，升温至70℃，加入氢氧化钠的质量百分含量为20%的氢氧化钠水溶液20ml，于1h内加入1.4mol甲醛和0.1mol戊二醛，加毕，在95℃反应3h，冷却即得甲阶酚醛树脂。

将100g上述甲阶酚醛树脂，2g吐温-80,7g环戊烷一起加入到反应釜中搅拌5min，再加入4g硫酸和3g对甲苯磺酸的混合物，搅拌5s使其混合均匀后迅速倒入预热至50℃的模具中，放入70℃的烘箱中保温15min，取出冷却至室温、脱模，即得所述低导热系数酚醛泡沫材料。所述低导热系数酚醛泡沫材料的性能如下：密度，43g/cm³；极限氧指数，32.1%；导热系数，0.022W/(m﹒K)；压缩强度，0.26MPa；吸水率，2.6%。

实施例2

将100g甲阶酚醛树脂（其制备方法同实施例1，其中，苯酚：甲醛：戊二醛=1:1.1:0.2），5g吐温-40,5g环戊烷一起加入到反应釜中搅拌5min，再加入4g硫酸和3g磷酸的混合物，搅拌10s使其混合均匀后迅速倒入预热至70℃的模具中，放入80℃的烘箱中保温13min，取出冷却至室温、脱模，即得所述低导热系数酚醛泡沫材料。所述低导热系数酚醛泡沫材料的性能如下：密度，51g/cm³；极限氧指数，36.2%；导热系数，0.024W/(m﹒K)；压缩强度，0.31MPa；吸水率，2.2%。

实施例3

将100g甲阶酚醛树脂（其制备方法同实施例1，其中，苯酚：甲醛：戊二醛=1:1.1:0.2），6g硅油AK8810,5g环戊烷一起加入到反应釜中搅拌5min，再加入8g硫酸，搅拌15s使其混合均匀后快速倒入预热至60℃的模具中，放入80℃的烘箱中保温10min，取出冷却至室温、脱模，即得所述低导热系数酚醛泡沫材料。所述低导热系数酚醛泡沫材料的性能如下：密度，50g/cm³；极限氧指数，35.7%；导热系数，0.024W/(m﹒K)；压缩强度，0.32MPa；吸水率，2.1%。

实施例4

将100g甲阶酚醛树脂（其制备方法同实施例1，其中，苯酚：甲醛：戊二醛=1:1:0.3），6g硅油AK8803,10g环戊烷一起加入到反应釜中搅拌5min，再加入5g硫酸、2g磷酸和3g酚磺酸的混合物，搅拌8s使其混合均匀后迅速倒入预热至55℃的模具中，放入60℃的烘箱中保温10min，取出冷却至室温、脱模，即得所述低导热系数酚醛泡沫材料。所述低导热系数酚醛泡沫材料的性能如下：密度，39g/cm³；极限氧指数，33.3%；导热系数，0.020W/(m﹒K)；压缩强度，0.27MPa；吸水率，2.7%。

实施例5

将100g甲阶酚醛树脂（其制备方法同实施例1，其中，苯酚：甲醛：戊二醛=1:1:0.4），3g硅油AK8803，3g吐温-80，15g环戊烷一起加入到反应釜中搅拌5min，再加入6g硫酸、3g硼酸和6g酚磺酸的混合物，搅拌12s使其混合均匀后迅速倒入预热至65℃的模具中，放入60℃的烘箱中保温10min，取出冷却至室温、脱模，即得所述低导热系数酚醛泡沫材料。所述低导热系数酚醛泡沫材料的性能如下：密度，34g/cm³；极限氧指数，31.9%；导热系数，0.020W/(m﹒K)；压缩强度，0.25MPa；吸水率，3.0%。

本发明包括但不限于以上实施例，凡是在本发明精神的原则之下进行的任何等同替换或局部改进，都将视为在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种低导热系数酚醛泡沫材料，其特征在于，所述材料的组成如下：

所述甲阶酚醛树脂由苯酚、甲醛及二元醛按物质的量比为1：1.0～1.4：0.1～0.4合成；所述二元醛为乙二醛、戊二醛、己二醛中的一种或多种；

所述表面活性剂为吐温-40、吐温-80、硅油AK8803、硅油AK8805、硅油AK8810、硅油AK6610中的一种或多种；

所述固化剂为硫酸、磷酸、对甲苯磺酸、硼酸、硫酸和酚磺酸中的一种或多种。

2.一种如权利要求1所述的低导热系数酚醛泡沫材料的制备方法，其特征在于，所述方法步骤如下：

按比例将甲阶酚醛树脂、表面活性剂和环戊烷放入容器中，搅拌5min后，再加入固化剂搅拌5～15s使其混合均匀后，迅速倾倒入温度为50～70℃的模具中，放入60～80℃的环境中，保温10～25min后冷却至室温、脱模，即得到所述低导热系数酚醛泡沫材料。