CN103881292A

CN103881292A - 一种新型外墙保温复合材料及制备方法

Info

Publication number: CN103881292A
Application number: CN201410090840.1A
Authority: CN
Inventors: 刘志勇; 刘天涯
Original assignee: Shihezi University
Current assignee: Shihezi University
Priority date: 2014-03-13
Filing date: 2014-03-13
Publication date: 2014-06-25

Abstract

本发明公开了一种新型外墙保温复合材料及制备方法。该保温材料由以下重量比组成：甲阶酚醛树脂100份，表面活性剂4～10份，发泡剂4～16份，固化剂8～20份，增韧剂6～18份，填料1～15份。制备工艺为先按配比将甲阶酚醛树脂与表面活性剂吐温80和DC-193充分混合后再依次向其中加入增韧剂环氧树脂和聚乙二醇或填料有机蒙脱土和氢氧化镁、发泡剂石油醚和固化剂对甲基苯磺酸和磷酸，加热固化成型。本发明所使用的增韧剂成本低廉、毒性小，而且填料成本低廉易得，保温性能良好。将有机物的韧性和无机物的保温性能有机结合，制备出一种阻燃性、保温性和力学性能优良的保温复合材料，可替代目前市售的外墙保温材料。

Description

一种新型外墙保温复合材料及制备方法

技术领域

本发明属于外墙保温材料领域，具体涉及一种质量轻，压缩强度大，掉渣率小同时导热系数低，阻燃性能优良的新型外墙保温复合材料的制备方法。

背景技术

我国人口高度密集，建筑群密集，以高层建筑群居多。近年来，能源危机越来越突出，建筑物采用外墙保温对缓解我国能源状况将起到举足轻重的作用。

目前市场上常用的无机、有机保温材料中，主要有矿棉、泡沫玻璃、聚苯乙烯泡沫、聚氨酯泡沫、聚苯颗粒砂浆等。其中，无机材料的防火性能好，但导热系数大，节能效果不太理想。而有机材料的保温隔热效果好，但耐热性较差，且存在易燃烧、发烟等缺点，即使加入阻燃剂，由于一般阻燃剂的沸点不足300℃，火灾发生时，温度可高达1000℃，阻燃剂挥发，防火性能仍不理想。这些缺点极大地限制了它们在建筑材料上的应用。因此，亟需既具有保温又有阻燃性能的材料，其中较理想的替代品为酚醛泡沫材料。

酚醛树脂是世界上最早工业化的塑料品种，从1905年美国科学家Dr.LeoBaCkeland^[1]将酚醛树脂投入商业化生产至今，已有百年的历史。酚醛泡沫是由可发性酚醛树脂在发泡剂、固化剂、表面活性剂等助剂的存在下，经过适宜的条件发泡形成的^[2]。其中由甲阶酚醛树脂通过化学发泡而得到的甲阶酚醛泡沫塑料，被称为“保温之王”，具有阻燃、低烟、低导热系数、抗腐蚀、抗老化、吸声等多种优异性能，因此在国民经济的各个方面得到了广泛的应用。如建筑墙体保温、中央空调风管、冷热输送管道^[3]、洁净厂房、商场、轻体快装房、冷库等需要使用防火、质轻、保温、隔音、洁净、防潮材料的地方。

但是发泡酚醛树脂作为墙体保温材料很少见，主要原因是发泡酚醛树脂泡沫表面易粉化、内部结构疏松及尺寸变形大、力学性能差等缺陷，因此极大的限制了其在建筑墙体隔热保温方面推广应用，因此开展对酚醛泡沫塑料的增韧改性研究具有极其重大的意义。

目前很多学者研究了单一增韧剂对酚醛树脂的增韧，虽然所改性的酚醛泡沫的韧性在一定程度上有所提高，但是市售改性剂大多价格昂贵而且毒性比较大，所以为了节约原料，降低对环境的污染，选用成本低廉、毒性较低的两种增韧剂复合对酚醛泡沫进行韧性改性同时利用无机物的耐热性共同对泡沫进行改性已成为必然的趋势。

本发明通过采用环氧树脂与聚乙二醇为复合增韧剂，同时利用无机物的保温性能，将有机物的增韧性能和无机物的难燃特性有机的结合起来，对酚醛泡沫进行改性，不仅节约成本、降低污染，而且相比较传统的酚醛泡沫，压缩强度提高了60％，增韧效果较好，同时其阻燃性能提高50％，满足在外墙保温方面对保温材料更加严格的要求。

[1].KnoPA，PilatoLA.Phenolieresins：Chemistry，APPlieation，andPerformance，Future Directions[M].Berlin：SPringger Verlag，1985.

[2].王富鑫.酚醛泡沫塑料应用及制备.热固性树脂，2002，17(4)：36～38.

[3].唐二军，李平.石油化工管道阻燃保温材料的研制.工程塑料应用，2002，30(9)：31～33.

发明内容

本发明的目的是提供一种阻燃型外墙复合保温材料的制备方法，主要有以下几种组分组成：

其中甲阶酚醛树脂的粘度为：2500～3500cP，表面活性剂为吐温-80和DC-193，比例为4∶1～1∶1，发泡剂为石油醚，固化剂为对甲基苯磺酸和磷酸，比例为2∶1～5∶1，增韧剂为环氧树脂和聚乙二醇，比例为1∶1～1∶3，填料为有机蒙脱土或者氢氧化镁，粒度为100～400目。

本发明采用的技术方案为：

一种新型外墙保温复合材料的生产工艺，其特征是：包括以下步骤：

(1)称取甲阶酚醛树脂100份，加入4～10份表面活性剂，混合搅拌均匀以后，加入增韧剂6～18份或者填料1～15份，形成混合物A；

(2)在混合物A中依次发泡剂4～16份，固化剂8～20份，迅速搅拌均匀，倒入模具中，在60～80℃下发泡固化30～50分钟，脱模成型即得阻燃保温型材。

本发明以甲阶酚醛树脂为原料，加入复合增韧剂或者填料，经发泡固化为高阻燃高强度外墙保温复合材料。本发明的优点效果如下：

(1)利用复合增韧剂降低成本、减少对环境的污染。

(2)该复合保温材料密度低，质量轻，压缩强度大，掉渣率小同时导热系数低，阻燃性能优良。

(3)本发明充分发挥有机物的韧性和无机物的难燃特性，将二者有机的结合起来，具备了优异的阻燃保温性能，满足在外墙保温方面对保温材料更加严格的要求。

具体实施方式

下面列举具体实施例对本发明做进一步描述：

实施例1：

一种新型外墙保温复合材料及制备方法，其工艺流程如下：

(1)取甲阶酚醛树脂100份，加入7份表面活性剂，搅拌均匀以后，加入增韧剂12份，形成混合物A；

(2)在混合物A中依次发泡剂4份，固化剂14份，迅速搅拌均匀，倒入模具中，在70℃下发泡固化40分钟，脱模成型即得阻燃保温型材。

在本实施例中，所述表面活性剂为吐温-80∶DC-193＝2∶1。

在本实施例中，所述增韧剂为环氧树脂∶聚乙二醇＝1∶1。

在本实施例中，所述发泡剂为石油醚。

在本实施例中，所述固化剂为对甲基苯磺酸和磷酸，比例为3∶1。

所得产品不易粉化，压缩强度达到300kPa，热稳定性好，导热系数小于0.034W/(m·K)，氧指数高，烟密度低，燃烧级别可达到难燃级B₁级。

实施例2：

一种新型外墙复合保温材料及的制备方法，其工艺流程如下：

(1)取甲阶酚醛树脂100份，加入8份表面活性剂，搅拌混合均匀以后，依次加入增韧剂18份，形成混合物A；

(2)在混合物A中依次发泡剂10份，固化剂8份，迅速搅拌均匀，倒入模具中，在75℃下发泡固化35分钟，脱模成型即得阻燃保温型材。

在本实施例中，所述表面活性剂为吐温-80∶DC-193＝3∶1。

在本实施例中，所述增韧剂为环氧树脂∶聚乙二醇＝1∶2。

在本实施例中，所述发泡剂为石油醚。

在本实施例中，所述固化剂为对甲基苯磺酸和磷酸，比例为4∶1。

所得产品不易粉化，压缩强度达到320kPa，热稳定性好，导热系数小于0.030W/(m·K)，氧指数高，烟密度低，燃烧级别可达到难燃级B₁级。

实施例3：

(1)取甲阶酚醛树脂100份，加入10份表面活性剂，搅拌混合均匀以后，依次加入增韧剂12份、粒径为200目的有机蒙脱土3份，形成混合物A；

(2)在混合物A中依次发泡剂13份，固化剂11份，迅速搅拌均匀，倒入模具中，在75℃下发泡固化30分钟，脱模成型即得阻燃保温型材。

在本实施例中，所述表面活性剂为吐温-80∶DC-193＝1∶1。

在本实施例中，所述增韧剂为环氧树脂∶聚乙二醇＝1∶3。

在本实施例中，所述发泡剂为石油醚。

在本实施例中，所述固化剂为对甲基苯磺酸和磷酸，比例为5∶1。

所得产品不易粉化，压缩强度达到350kPa，热稳定性好，导热系数小于0.027W/(m·K)，氧指数高，烟密度低，燃烧级别可达到难燃级B₁级。

实施例4：

(1)取甲阶酚醛树脂100份，加入5.5份表面活性剂，搅拌混合均匀以后，依次加入增韧剂6份、粒径为300目的有机蒙脱土5份，形成混合物A；

(2)在混合物A中依次发泡剂16份，固化剂14份，迅速搅拌均匀，倒入模具中，在75℃下发泡固化50分钟，脱模成型即得阻燃保温型材。

在本实施例中，所述表面活性剂为吐温-80∶DC-193＝4∶1。

在本实施例中，所述增韧剂为环氧树脂∶聚乙二醇＝1∶2。

在本实施例中，所述发泡剂为石油醚。

在本实施例中，所述固化剂为对甲基苯磺酸和磷酸，比例为2∶1。

所得产品不易粉化，压缩强度达到370kPa，热稳定性好，导热系数小于0.025W/(m·K)，氧指数高，烟密度低，燃烧级别可达到难燃级B₁级。

实施例5：

(1)取甲阶酚醛树脂100份，加入10份表面活性剂，搅拌混合均匀以后，依次加入增韧剂10份、粒径为200目的有机蒙脱土3份和粒径为100目的氢氧化镁5份，形成混合物A；

(2)在混合物A中依次发泡剂10份，固化剂14份，迅速搅拌均匀，倒入模具中，在60℃下发泡固化45分钟，脱模成型即得阻燃保温型材。

在本实施例中，所述表面活性剂为吐温-80∶DC-193＝1∶1。

在本实施例中，所述增韧剂为环氧树脂∶聚乙二醇＝1∶3。

在本实施例中，所述发泡剂为石油醚。

所得产品不易粉化，压缩强度达到380kPa，热稳定性好，导热系数小于0.020W/(m·K)，氧指数高，烟密度低，燃烧级别可达到难燃级B₁级。

实施例6：

(1)取甲阶酚醛树脂100份，加入4份表面活性剂，搅拌混合均匀以后，依次加入增韧剂15份、粒径为300目的有机蒙脱土7份和150目的氢氧化镁7份，形成混合物A；

(2)在混合物A中依次发泡剂13份，固化剂14份，迅速搅拌均匀，倒入模具中，在80℃下发泡固化35分钟，脱模成型即得阻燃保温型材。

在本实施例中，所述表面活性剂为吐温-80∶DC-193＝3∶1。

在本实施例中，所述增韧剂为环氧树脂∶聚乙二醇＝1∶2。

在本实施例中，所述发泡剂为石油醚。

所得产品不易粉化，压缩强度达到400kPa，热稳定性好，导热系数小于0.022W/(m·K)，氧指数高，烟密度低，燃烧级别可达到难燃级B₁级。

Claims

1.一种新型外墙保温复合材料的制备方法，其特征在于：其工艺流程如下：

(1)在100份甲阶酚醛树脂中加入4～10份表面活性剂，充分混合后，再依次加入6～18份增韧剂或1～15填料充分搅拌，得到混合物A。

(2)在混合物A中依次加入4～16份发泡剂、8～20份固化剂，搅拌均匀，倒入模具中，在容器中进行发泡固化，最后得到阻燃保温型材。

2.根据权利要求1所述的外墙保温复合材料的制备方法，其特征在于：所述表面活性剂为吐温-80、DC-193的混合物，该混合物按重量配比为吐温-80∶DC-193＝4∶1～1∶1。

3.根据权利要求1所述的外墙保温复合材料的制备方法，其特征在于：所述增韧剂为环氧树脂、聚乙二醇的混合物，该混合物按重量配比为环氧树脂∶聚乙二醇＝1∶1～1∶3。

4.根据权利要求1所述的外墙保温复合材料的制备方法，其特征在于：所述发泡剂为石油醚。

5.根据权利要求1所述的外墙保温复合材料的制备方法，其特征在于：所述固化剂为对甲基苯磺酸、磷酸的混合物，该混合物按重量配比为对甲基苯磺酸∶磷酸＝2∶1～5∶1。

6.根据权利要求1所述的外墙保温复合材料的制备方法，其特征在于：所述填料为有机蒙脱土或氢氧化镁，粒度为100～400目。

7.根据权利要求1所述的外墙保温复合材料的制备方法，其特征在于：所述发泡反应温度为60～80℃，反应时间为30～50分钟。