CN103965499A - 酚醛树脂与聚苯乙烯混合发泡制备高阻燃保温板的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种酚醛树脂与聚苯乙烯混合发泡制备高阻燃保温板的方法。该制备方法中根据各组分特征设计连续生产线，通过加料系统精确控制加料与温度；混合料液通过混合机设备内部的旋转与剪切作用充分混合与分散；然后混合料液通过传送带送入烘箱，在烘箱内发泡并通过压辊进行层压形成板材传送出烘箱，最后通过自然冷却固化成型得到所述高阻燃保温板。本发明的优点为：方法简单、易于操作、生产效率高，符合材料浪费较少、工艺环境友好的趋势和要求；解决了现有技术的工艺方法中酚醛树脂与可发性聚苯乙烯混合料在静置时易产生上下结构不均匀、工艺条件控制不精确的技术问题。

Description

酚醛树脂与聚苯乙烯混合发泡制备高阻燃保温板的方法

技术领域

本发明涉及高阻燃保温板的生产工艺，具体涉及一种酚醛树脂与可发性聚苯乙烯混合发泡制备高阻燃保温板的工艺方法。

背景技术

在传统保温材料生产中都采用模具发泡，这种方法采用人工混料，然后将混合料倒入单独模具中，在发泡前混合料有一段静置过程，所以这种发泡方法存在自动化程度不高，生产效率低，产品结构单一等问题。而且在酚醛树脂与可发性聚苯乙烯混合静置的过程中，易产生上下结构不均匀，工艺条件控制不精确，模具发泡后发泡体还需要进行另外的切割，材料浪费较大。现有的复合酚醛树脂泡沫材料都是将复合物如可发性聚苯乙烯(EPS)等进行发泡后再填充进酚醛中，或者加入后通过外加热方式将酚醛复合物进行发泡。对于将酚醛树脂与可发性聚苯乙烯混合发泡制备复合泡沫材料的工艺方法却未见报道。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种酚醛树脂与可发性聚苯乙烯混合发泡制备高阻燃保温板的工艺方法。主要解决现有技术中复合酚醛树脂泡沫材料的生产工艺中，酚醛树脂与可发性聚苯乙烯混合料在模具中静置时，易产生上下结构不均匀、工艺条件控制不精确、生产效率低的问题。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案如下：

一种酚醛树脂与聚苯乙烯混合发泡制备高阻燃保温板的方法，该方法包括如下步骤：步骤1，将组分一、组分二、助剂和少量水按比例混合、预热，并通过失重秤一加入到混合机中；然后将阻燃剂由失重秤二加入混合机中，再将组分三由失重秤三加入混合机中；最后将固化剂和催化剂混合后由失重秤四加入到混合机中；步骤2，上述各组分以先后顺序加入混合机中进行混合后，通过混合机的出料口将混合料液导入到有左右挡板的传送带上；步骤3，所述混合料液通过传送带传送至烘箱，通过烘箱内的加热装置使传送带表面上升到所需温度；步骤4，所述混合料液开始发泡后，通过所述烘箱内设置的压辊进行层压形成板材并传送出烘箱，再通过自然冷却固化成型得到所述高阻燃保温板。所述组份一为酚醛树脂或改性酚醛树脂，所述改性酚醛树脂包括聚酰胺改性酚醛树脂、双氰胺改性酚醛树脂、环氧改性酚醛树脂、聚乙烯醇缩醛改性酚醛树脂、有机硅改性酚醛树脂、硼改性酚醛树脂中的一种或几种。所述组份二为呋喃树脂，包括糠醇酚醛树脂、糠醇尿醛树脂、糠醇树脂、糠醛丙酮树脂中的一种或几种，其作用为提供反应所需的活性并稀释料液。所述组份三为可发性聚苯乙烯。

优选地，所述混合料液中各组分的配比为：组分一100份，组份二10～30份，助剂1～5份，水4～8份，阻燃剂20～50份，组分三10～100份，固化剂20～30份，催化剂1～5份。

进一步优选地，所述组份二为15～25份，所述组分三为50～80份。

优选地，所述组分一、组分二、助剂和少量水在失重秤一中的预热温度为30～60℃，所述失重秤一的放料速度为1～3kg/min，所述混合料液在混合机中的停留时间为25～50s，所述传送带的传送速度为0.8～1.5m/min，所述烘箱内的加热装置使传送带表面温度上升到55～65℃。

进一步优选地，所述步骤2中在混合料液导入传送带之前，在传送带的表面铺上薄膜；所述步骤4中在压辊对混合料液进行层压前，在混合料液的上表面铺上薄膜。

优选地，所述混合机的出料口到压辊的距离为1～2米。

优选地，所述固化剂为硫酸、盐酸、磷酸、硼酸、对甲苯磺酸、苯酚磺酸中的一种或几种；其作用是引发组分的缩合反应并提供反应所放出的热量。所述催化剂为过氧化氢、氨水、氢氧化钡、氢氧化钙、氢氧化镁、碳酸钠、叔胺中的一种或几种；其作用是参与缩合反应并持续提供反应热。所述阻燃剂为无机阻燃剂和有机阻燃剂中的一种或几种；有机阻燃剂是以溴系、磷氮系、氮系和红磷及化合物为代表的阻燃剂；无机阻燃剂主要是三氧化二锑、氢氧化镁、氢氧化铝，硅系等阻燃剂。所述助剂为乳化剂；包括烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠及其它特种表面活性剂中的一种或几种，其作用是增加各组分的分散程度并减少浆料与设备间的摩擦。

本发明还提供一种制备高阻燃保温板的设备，该设备包括如下结构：

加料系统，包括用于将组分一、组分二、助剂和少量水的混合液加入到混合机中的失重秤一，用于将阻燃剂加入到混合机中的失重秤二，用于将组分三加入到混合机中的失重秤三，用于将固化剂和催化剂混合液加入到混合机中的失重秤四；所述组份一为酚醛树脂或改型酚醛树脂，所述组份二为呋喃树脂，所述组份三为可发性聚苯乙烯；

预热装置，设置在所述加料系统的失重秤一中，用于对所述组分一、组分二、助剂和水的混合液进行加热保温；

混合机，包括进料口和出料口，所述进料口与前述加料系统相连，用于接收来源于加料系统的各组分，充分混合后，各组分的混合料液通过所述出料口排出；

传送带，设置在所述混合机出料口的下方，用于接收前述混合机的出料口排出的混合料液，将混合料液传送至烘箱，进行加热层压后传送出烘箱；

烘箱，用于对传送带上的混合料液进行加热，所述传送带在传送混合料液的过程中通过所述烘箱；

加热装置，设置在所述烘箱内，用于对所述传送带上的混合料液进行加热；

压辊装置，设置在所述烘箱内，当传送带上的混合料液开始发泡后，用于对混合料液进行层压形成板材。

优选地，所述制备高阻燃保温板的设备还包括如下装置：

薄膜放卷装置，分别设置在前述传送带以及压辊装置的相应位置，分别用于在混合料液导入传送带之前在传送带的表面铺上薄膜，在压辊对混合料液进行层压前在混合料液的上表面铺上薄膜；

薄膜牵引拉伸装置，设置在前述薄膜放卷装置的相应位置，用于使铺在传送带表面和混合料液上表面的薄膜处于平整的拉紧状态。

优选地，所述加热装置为红外灯管。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

(1)本发明提供的工艺方法中直接通过固化剂作用使酚醛树脂和可发性聚苯乙烯同时发泡，不需要另加热或提前发泡，使工艺过程更加简单。

(2)本发明中根据各组分特征设计连续生产线，通过加料系统精确控制加料与温度，通过混合机设备内部的旋转与剪切作用使混合料液充分混合与分散；从而解决了现有技术中酚醛树脂与可发性聚苯乙烯混合料在静置时易产生上下结构不均匀、工艺条件控制不精确的技术问题。所生产的产品厚度均匀一致，板材表面可产生自结皮，提高了板材强度，得到的板材产品性能稳定。

(3)本发明提供的工艺方法简单、易于操作、生产效率高，符合材料浪费较少、工艺环境友好的趋势和要求。

说明书附图

图1为本发明实施例中酚醛树脂与可发性聚苯乙烯混合发泡制备高阻燃保温板的生产工艺示意图。

具体实施方式

以下通过具体实施例来说明本发明的技术方案。本发明中所用的原料均市售可得。

参见图1，该图为本发明实施例中酚醛树脂与可发性聚苯乙烯混合发泡制备高阻燃保温板的生产工艺示意图。

如图1所示，制备高阻燃保温板的生产工艺包括有：加料系统1、预热装置2、混合机3、出料口4、传送带5、薄膜放卷装置6、薄膜牵引拉伸装置7、烘箱8、红外灯管9、压辊10。

所述加料系统1包含有失重秤一、失重秤二、失重秤三和失重秤四。重秤一、失重秤二、失重秤三、失重秤四分别对应混合机3的四个加料口，四个失重秤均通过专门的电脑控制进行精确的加料，将各组分料以先后顺序加入到混合机中进行混合。加料系统1进行加料的过程为：先将组分一、组分二、助剂和少量水按比例进行混合、预热，并通过失重秤一加入到混合机中；为了保证组分一、组分二、助剂和少量水混合料的预热温度，在失重秤一中设置了预热装置2，用于对失重秤一中的混合料进行加热保温。然后将阻燃剂通过失重秤二加入混合机中。再将组分三(即可发性聚苯乙烯颗粒)通过失重秤三加入混合机中。最后将固化剂和催化剂进行混合后由失重秤四加入到混合机中。

加料系统1将各组分加入到混合机3后，提供适当的反应空间和反应组分在混合机内的停留时间，以保证各组分的混合均匀性。然后通过混合机3中设置的一个由窄变宽的出料口4，将混合料液导入到有左右挡板的传送带5上，并通过料液本身的流动性使混合料液在传送带的整个宽度上全部覆盖。传送带5为双履带式传送带，加工宽度为1.2米，加工厚度即板材厚度为35毫米。

由于混合料液本身的粘性，需要在混合料液导入传送带5之前，在传送带的表面铺上一层塑料薄膜，并在压辊10对混合料液进行层压前，在混合料液的上表面铺上一层薄膜。因此，在传送带5和压辊10的相应位置分别设置有薄膜放卷装置6，用于在混合料液导入传送带5之前，在传送带5的表面铺上一层薄膜，在压辊10对混合料液进行层压前，在混合料液的上表面铺上薄膜。另外，为了使薄膜保持平整，在薄膜放卷装置6的相应位置设置薄膜牵引拉伸装置7，用于使铺在传送带表面和混合料液的上表面的薄膜处于平整的拉紧状态。这样混合料液经过层压后，成品上下表面分别粘附一层薄膜，既可避免料液在传送带和压辊上的粘附，也可使成品板材更为美观，表面不易破损。

在对混合料液进行层压的过程中，虽然混合料液本身可以自己发泡但是由于散开面积较大使得热量损失也大，因此在层压阶段设有烘箱8。烘箱8用于对混合料液进行保温并进行适当的加热以保证混合料液发泡的起发时间和泡沫体积大小。烘箱8的内部设置有红外灯管9，用于对混合料液进行照射并配合加热风机使传送带表面温度迅速上升且内部环境温度保持适中，达到更好的发泡效果。另外，烘箱8的内部还设置了温度传感器和压力传感器，用来测量温度和压力。所述压辊10也设置在烘箱8内，当混合料液随着传送带5到达压辊10之前开始发泡，然后压辊10将泡沫压平并最终固化形成平整的板材。

此生产工艺中的参数和最佳组合为：组分一、组分二、助剂和少量水的混合液的预热温度为30～60℃，在失重秤一中的预热温度为30～60℃，混合液的放料速度(即失重秤一的放料速度)为1～3kg/min，混合料液在混合机中的停留时间为25～50s，传送带的传送速度为0.8～1.5m/min，烘箱内的加热装置使传送带表面温度上升到55～65℃。从出料口到压辊的距离控制在1～2米。

放料速度由失重秤一决定，其它失重秤根据配方重量比换算放料，其换算方法如下：

设定失重秤一中的混合料的放料速度为x，失重秤一中混合料在配方中所占重量份为y，其他失重秤的放料速度按此失重秤中原料在配方中的重量比进行放料，假设此失重秤中的原料在配方中所占重量份为z份，则该失重秤的放料速度为：zx/y。例如，失重秤一放料速度为2kg/min，失重秤一中混合料在配方中所占重量份为117，失重秤四中的原料在配方中所占重量份为17，则失重秤四的放料速度为：17×2/117＝0.29kg/min。

具体实施例如下：

表1，三种实施例中各组分按重量份数的配比

	实施例1	实施例2	实施例3
				组分一	100	100	100
组分二	10	15	20
				水	5	5	6
组分三	50	70	70
				固化剂	15	20	25

催化剂	2	2	2
				阻燃剂	15	15	15
助剂	2	1	0

上述表1中实施例1的组分一为酚醛树脂；组分二为糠醛酚醛树脂；组分三为可发性聚苯乙烯；固化剂为硫酸；催化剂为碳酸钠；阻燃剂为氢氧化镁；助剂为脂肪醇聚氧乙烯醚。

实施例2的组分一为酚醛树脂；组分二为糠醛脲醛树脂；组分三为可发性聚苯乙烯；固化剂为硫酸；催化剂为氨水；阻燃剂为氢氧化铝；助剂为脂肪醇聚氧乙烯醚。

实施例3的组分一为酚醛树脂；组分二为糠醛脲醛树脂；组分三为可发性聚苯乙烯；固化剂为磷酸；催化剂为过氧化氢；阻燃剂为磷酸二氢铵。

下述表2、表3、表4分别为实施例1、实施例2、实施例3的工艺条件。

表2，实施例1的工艺条件

失重秤一预热温度(℃)	40
		失重秤一放料速度(kg/min)	1.5
混合机料液停留时间(s)	40
		传送带传送速度(m/min)	1
出料口温度(℃)	75
		烘箱内传送带表面温度(℃)	60
压辊发泡温度	100～120

表3，实施例2的工艺条件

失重秤一预热温度(℃)	40
		失重秤一放料速度(kg/min)	1.5
混合机料液停留时间(s)	40
		传送带传送速度(m/min)	1
出料口温度(℃)	70
		烘箱内传送带表面温度(℃)	65
压辊发泡温度	100～120

表4，实施例3的工艺条件

失重秤一预热温度(℃)	40
		失重秤一放料速度(kg/min)	2
混合机料液停留时间(s)	30
		传送带传送速度(m/min)	1.3
出料口温度(℃)	75
		烘箱内传送带表面温度(℃)	55
压辊发泡温度	100～110

对上述实施例中工艺条件下制备出的高阻燃保温板进行板材性能测试，并与传统模具发泡产品的板材性能进行对比，测得的板材性能参数列于表5和表6中。从表5和表6中的性能参数对比可以看出：相对于传统模具发泡产品，本发明提供的工艺方法获得的高阻燃保温板各方面的性能更优越。

表5，本发明生产的高阻燃保温板的板材性能

密度kg/m3	抗压应力(10％)kpa	导热系数W/mk	阻燃性能
				50～60	150～160	0.05～0.035	不燃

表6，传统模具发泡产品的板材性能

密度kg/m3	抗压应力(10％)kpa	导热系数W/mk	阻燃性能
				45～55	120～130	0.06～0.04	难燃

上述仅为本发明的部分优选实施例，本发明并不仅限于实施例的内容。对于本领域中的技术人员来说，在本发明方法范围内可以有各种变化和更改，所作的任何变化和更改，均在本发明保护范围之内。

Claims (10)

1.一种酚醛树脂与聚苯乙烯混合发泡制备高阻燃保温板的方法，其特征在于该方法包括如下步骤：

步骤1，将组分一、组分二、助剂和水按比例混合、预热，并通过失重秤一加入到混合机中；然后将阻燃剂由失重秤二加入混合机中，再将组分三由失重秤三加入混合机中；最后将固化剂和催化剂混合后由失重秤四加入到混合机中；所述组份一为酚醛树脂或改性酚醛树脂，所述组份二为呋喃树脂，所述组份三为可发性聚苯乙烯；

步骤2，上述各组分以先后顺序加入混合机中进行混合后，通过混合机的出料口将混合料液导入到有左右挡板的传送带上；

步骤3，所述混合料液通过传送带传送至烘箱，通过烘箱内的加热装置使传送带表面上升到所需温度；

步骤4，所述混合料液开始发泡后，通过所述烘箱内设置的压辊进行层压形成板材并传送出烘箱，再通过自然冷却固化成型得到所述高阻燃保温板。

2.如权利要求1所述的制备高阻燃保温板的方法，其特征在于：所述混合料液中各组分的配比为：组分一100份，组份二10～30份，助剂1～5份，水4～8份，阻燃剂20～50份，组分三10～100份，固化剂20～30份，催化剂1～5份。

3.如权利要求2所述的制备高阻燃保温板的方法，其特征在于：所述组份二为15～25份，所述组分三为50～80份。

4.如权利要求1所述的制备高阻燃保温板的方法，其特征在于：所述组分一、组分二、助剂和水在失重秤一中的预热温度为30～60℃，所述失重秤一的放料速度为1～3kg/min，所述混合料液在混合机中的停留时间为25～50s，所述传送带的传送速度为0.8～1.5m/min，所述烘箱内的加热装置使传送带表面温度上升到55～65℃。

5.如权利要求1所述的制备高阻燃保温板的方法，其特征在于：所述步骤2中在混合料液导入传送带之前，在传送带的表面铺上薄膜；所述步骤4中在压辊对混合料液进行层压前，在混合料液的上表面铺上薄膜。

6.如权利要求1所述的制备高阻燃保温板的方法，其特征在于：所述混合机的出料口到压辊的距离为1～2米。

7.如权利要求1所述的制备高阻燃保温板的方法，其特征在于：所述固化剂为硫酸、盐酸、磷酸、硼酸、对甲苯磺酸、苯酚磺酸中的一种或几种；所述催化剂为过氧化氢、氨水、氢氧化钡、氢氧化钙、氢氧化镁、碳酸钠、叔胺中的一种或几种；所述阻燃剂为无机阻燃剂和有机阻燃剂中的一种或几种；所述助剂为乳化剂。

8.一种制备高阻燃保温板的设备，其特征在于该设备包括如下结构：

加料系统，包括用于将组分一、组分二、助剂和水的混合液加入到混合机中的失重秤一，用于将阻燃剂加入到混合机中的失重秤二，用于将组分三加入到混合机中的失重秤三，用于将固化剂和催化剂混合液加入到混合机中的失重秤四；所述组份一为酚醛树脂或改型酚醛树脂，所述组份二为呋喃树脂，所述组份三为可发性聚苯乙烯；

预热装置，设置在所述加料系统的失重秤一中，用于对所述组分一、组分二、助剂和水的混合液进行加热保温；

混合机，包括进料口和出料口，所述进料口与前述加料系统相连，用于接收来源于加料系统的各组分，充分混合后，各组分的混合料液通过所述出料口排出；

传送带，设置在所述混合机出料口的下方，用于接收前述混合机的出料口排出的混合料液，将混合料液传送至烘箱，进行加热层压后传送出烘箱；

烘箱，用于对传送带上的混合料液进行加热，所述传送带在传送混合料液的过程中通过所述烘箱；

加热装置，设置在所述烘箱内，用于对所述传送带上的混合料液进行加热；

压辊装置，设置在所述烘箱内，当传送带上的混合料液开始发泡后，用于对混合料液进行层压形成板材。

9.如权利要求8所述的制备高阻燃保温板的设备，其特征在于所述设备还包括如下装置：

薄膜放卷装置，分别设置在前述传送带以及压辊装置的相应位置，分别用于在混合料液导入传送带之前在传送带的表面铺上薄膜，在压辊对混合料液进行层压前在混合料液的上表面铺上薄膜；

薄膜牵引拉伸装置，设置在前述薄膜放卷装置的相应位置，用于使铺在传送带表面和混合料液上表面的薄膜处于平整的拉紧状态。

10.如权利要求8所述的制备高阻燃保温板的设备，其特征在于：所述加热装置为红外灯管。