CN104497474A - 一种金属面酚醛复合板用酚醛发泡体及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种金属面酚醛复合板用酚醛发泡体，其通过发泡和固化酚醛树脂组合物制得，所述酚醛树脂组合物包括按重量份配比如下的原料：酚醛树脂、吐温80、短切玻纤、无机填充物、KH550偶联剂、发泡剂和固化剂，可以提高金属面和酚醛发泡体之间粘接强，具备固化速度快、放热量高、泡孔细腻的优点。同时提供所述发泡体的制备方法。

Description

一种金属面酚醛复合板用酚醛发泡体及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种酚醛发泡体，具体涉及一种可以提高金属面与酚醛泡沫体之间粘接强度的金属面酚醛复合板用酚醛发泡体及其制备方法。
背景技术
酚醛泡沫板是一种防火保温，绿色无毒的新型保温材料，以彩钢板做为面层复合的酚醛泡沫板是中央空调通风管道的良好材料，其不仅防火保温，不滋生细菌和产生霉变，而且美观大方。近几年生产这种彩钢面酚醛复合板的厂家越来越多，市场也逐渐认可使用。但现在市面上的产品金属彩钢面和酚醛泡沫板粘接不够牢固，在施工使用后，由于中央空调风机的震动，尤其是出风口部位的高频率震动和较高的风压，导致酚醛泡沫板和金属面层很早的剥离，减少使用寿命。
发明内容
本发明的目的在于提供一种金属面酚醛复合板用酚醛发泡体，其可以提高金属面和酚醛发泡体之间粘接强，具备固化速度快、放热量高、泡孔细腻的优点，同时提供其制备方法。
为实现上述目的，本发明所采取的技术方案为：
一种金属面酚醛复合板用酚醛发泡体，其通过发泡和固化酚醛树脂组合物制得，所述酚醛树脂组合物包括按重量份配比如下的原料：
酚醛树脂                    100份；
吐温80                     3~6份；
短切玻纤                   2~8份；
无机填充物                5~10份；
KH550偶联剂             0.5~2份；
发泡剂                     5~8份；
还包含上述总质量8-15%的固化剂。
进一步的，所述酚醛树脂中苯酚和甲醛的摩尔比为1:2.1-2.3。
进一步的，所述酸固化剂为苯酚磺酸、硫酸或对甲苯磺酸的任一种和磷酸的混合物。
进一步的，所述酸固化剂选自质量比为3:7的磷酸和苯酚磺酸的混合物。
进一步的，所述发泡剂为正戊烷。
进一步的，所述无机填充物为氢氧化铝。
进一步的，所述酚醛树脂通过以下方法制备：
在反应器中加入苯酚，再加入苯酚质量的2％-3.5%的氢氧化钠催化剂，升温至60℃，加入按苯酚和甲醛的摩尔比1:2.1-2.3的多聚甲醛，自然放热升温至90-95℃，保温反应180-200min后冷却既得。
进一步的，在其至少一个表面上设置有金属面。
本发明的另一个目的在于提供上述酚醛发泡体的制备方法，其具体包括以下步骤：
(1)按重量份数比称取各原料备用
(2)将酚醛树脂、吐温80、短切玻纤、无机填充物、KH550偶联剂充分混合；
(3)向步骤(2)得到的混合物中加入发泡剂混合均匀；
(4)向步骤(3)得到的混合物中加入固化剂混合均匀，发泡固化既得。
进一步的，所述发泡固化温度为50-60℃，时间为30min。
进一步的，在步骤(1)之前还包括酚醛树脂的制备,具体如下：在反应器中加入苯酚，再加入苯酚质量的2％-3.5%的氢氧化钠催化剂，升温至60℃，加入按苯酚和甲醛的摩尔比1:2.1-2.3的多聚甲醛，自然放热升温至90-95℃，保温反应180-200min后冷却既得。
本申请发明人经过长期生产和大量的实验发现，酚醛树脂在发泡成型时自身的放热量和固化速度是导致和金属彩钢面粘接强度的关键原因，尤其是在冬季生产时，相同原料相同配方相同工艺的条件下，金属彩钢面和酚醛泡沫板的粘结强度会明显降低。
发明人尝试提高树脂的固化速度和放热量，来解决金属彩钢面和酚醛泡沫板之间粘接强度低的问题，却发现酚醛树脂在发泡时反应比较剧烈，生产出的酚醛泡沫板板芯质量明显下降，泡孔粗大，保温效果较差。因此单纯提高树脂的固化速度和放热量并不可行。最终经过创造性的工作，形成了本申请的技术方案。
在本发明中：
每100份酚醛树脂加入2~8份的短切玻纤可以提高板材的韧性，短切玻纤的加入可以对金属彩钢面提供更好的抓附力。
每100份酚醛树脂中加入5~10份氢氧化铝阻燃剂作为填充，氧化铝的加入不仅起到阻燃作用，还使酚醛泡沫泡孔变得很细腻和致密，没穿孔现象。
    本发明中KH550偶联剂可以使短切玻纤和氢氧化铝跟酚醛树脂有更好的粘接性能。
本发明技术方案所取得的有益效果为：
本发明所提供的酚醛发泡体不但具备固化速度快，放热量高，泡孔细腻的优点，其还可以增加金属面的粘接强度。
具体实施方式
下面将结合具体实施例对本发明进行进一步详细的说明。
本实施方式中所用的原料和试剂纯度如下：苯酚（99％），多聚甲醛（96％）氢氧化钠（99％），吐温80，正戊烷，磷酸（85％），苯酚磺酸（70％），短切玻纤为短切玻璃纤维（4-6mm)，氢氧化铝（800目），KH550偶联剂为3-氨基丙基三乙氧基硅烷。
实施例1 酚醛树脂的制备
将融化计量好的苯酚倒入装有冷凝器，温度计的三口烧瓶中，以苯酚质量为基础加入3.5％的氢氧化钠催化剂，搅拌10min，缓慢将温度升到60℃，加入按苯酚和甲醛的摩尔比1:2.1的多聚甲醛，自然放热升温至90-95℃，保温反应180-200min后冷却至室温既得。
实施例2 酚醛发泡体的制备
首先将质量比为3:7的磷酸和苯酚磺酸搅拌混合均匀作为固化剂备用。
称取实施例1所制备的酚醛树脂，以树脂重量为基数，加入6％的吐温80，8％份短切玻纤，10％份氢氧化铝，2％份KH550偶联剂，搅拌混合均匀，然后加入8％份正戊烷发泡剂再次混合均匀，加入上述总质量15％配制好的固化剂快速搅拌混合均匀，倒入上下两面铺有金属彩钢面板的模具中，把模具放入50-60℃的烘箱中发泡固化30min，取出放置24小时，得到金属面酚醛复合板，对其进行性能测定，经检测泡沫板和金属彩钢面板的粘结强度为0.143mpa。
实施例3 酚醛发泡体的制备
首先将质量比为3:7的磷酸和硫酸搅拌混合均匀作为固化剂备用。
称取实施例1所制备的酚醛树脂，以树脂重量为基数，加入3％的吐温80，2％份短切玻纤，5％份氢氧化铝，0.5％份KH550偶联剂，搅拌混合均匀，然后加入8％份正戊烷发泡剂再次混合均匀，加入上述总质量15％配制好的固化剂快速搅拌混合均匀，倒入上下两面铺有金属彩钢面板的模具中，把模具放入50-60℃的烘箱中发泡固化30min，取出放置24小时，得到金属面酚醛复合板，对其进行性能测试，经测试酚醛泡沫板和彩钢面板的粘结强度为0.139mpa.
实施例4 酚醛发泡体的制备
首先将质量比为3:7的磷酸和对甲苯磺酸搅拌混合均匀作为固化剂备用。
称取实施例1所制备的酚醛树脂，以树脂重量为基数，加入3％的吐温80，8％份短切玻纤，5％份氢氧化铝，0.5％份KH550偶联剂，搅拌混合均匀，然后加入8％份石油醚发泡剂再次混合均匀，加入上述总质量15％配制好的固化剂快速搅拌混合均匀，倒入上下两面铺有金属彩钢面板的模具中，把模具放入50-60℃的烘箱中发泡固化30min，取出放置24小时，得到金属面酚醛复合板，对其进行性能测试，经测试酚醛泡沫板和彩钢面板的粘结强度为0.145mpa。
实施例5酚醛发泡体的制备
首先将质量比为3:7的磷酸和苯酚磺酸搅拌混合均匀作为固化剂备用。
称取实施例1所制备的酚醛树脂，以树脂重量为基数，加入3％的吐温80，2％份短切玻纤，10％份氢氧化铝，0.5％份KH550偶联剂，搅拌混合均匀，然后加入5％份异戊烷发泡剂再次混合均匀，加入上述总质量15％配制好的固化剂快速搅拌混合均匀，倒入上下两面铺有金属彩钢面板的模具中，把模具放入50-60℃的烘箱中发泡固化30min，取出放置24小时，得到金属面酚醛复合板，对其进行性能测试，经测试酚醛泡沫板和彩钢面板的粘结强度为0.136mpa.
实施例6 酚醛发泡体的制备
首先将质量比为3:7的磷酸和苯酚磺酸搅拌混合均匀作为固化剂备用。
称取实施例1所制备的酚醛树脂，以树脂重量为基数，加入3％的吐温80，2％份短切玻纤，10％份氢氧化铝，2％份KH550偶联剂，搅拌混合均匀，然后加入5％份正戊烷发泡剂再次混合均匀，加入上述总质量8％配制好的固化剂快速搅拌混合均匀，倒入上下两面铺有金属彩钢面板的模具中，把模具放入50-60℃的烘箱中发泡固化30min，取出放置24小时，得到金属面酚醛复合板，对其进行性能测试，经测试酚醛泡沫板和彩钢面板的粘结强度为0.142mpa.
实施例7酚醛泡沫复合板流水线生产方法
称取实施例1所制备的酚醛树脂，以树脂重量为基数，称取3~6％的吐温80，8％份短切玻纤，10％份氢氧化铝，2％份KH550偶联剂和8％份正戊烷发泡剂，将上述组分依次加入到酚醛泡沫复合板生产线的配料罐中搅拌混合均匀作为A料，按A料总质量15％的量称取实施例2中制备的固化剂作为B料，将A料和B料通过生产线高速混合机头混合，均匀的铺撒在由层压机带动的金属彩钢面板上，经生产线50-60℃的层压机固化成型，切割，包装。熟化21天进行检验，测得本实施例生产处的彩钢面酚醛泡沫复合板的压缩强度为0.21mpa，粘结强度为0.13mpa,导热系数为0.28w/(m.k),甲醛释放量为0.6mol/l，吸水率小于4.5％。指标完全复合国家标准和行业标准各项指标的要求。
对比例1
除多聚甲醛的加入量采用苯酚甲醛摩尔比为1：1.7外，其他同实施例1。
对比例2
除多聚甲醛的加入量采用苯酚甲醛摩尔比为1：1.9外，其他同实施例1。
对比例3
除多聚甲醛的加入量采用苯酚甲醛摩尔比为1：2.4外，其他同实施例1
试验例1 树脂放热量和固化速度的测试
分别称量50g实施例1和对比例1-3制备的酚醛树脂倒入烧杯中，把物料恒温到25℃，加入5g配制好的固化剂，用温度计快速搅拌直至树脂固化，检测其升至的最高温度和固化时间，表1可以看出，随着甲醛量不断的增加，树脂固化时放出的热量呈上升趋势，固化时间相应变短。
表1
试样编号 A B C D
固化时间 20min 16min 11min 8min
最高温度 69℃ 75℃ 87℃ 94℃
对比例4
   称取对比例1所制备的酚醛树脂，以树脂质量为基数，加入6％的吐温80， 8％的正戊烷搅拌混合均匀，然后加入上述总质量15％配制好的固化剂，迅速搅拌均匀倒入上下两面铺有金属面板的模具中，把模具放入50-60℃的烘箱中发泡固化30min，取出放置24小时，得到金属面酚醛复合板。
对比例5
   称取对比例2所制备的酚醛树脂，以树脂质量为基数，加入6％的吐温80， 8％的正戊烷搅拌混合均匀，然后加入上述总质量15％配制好的固化剂，迅速搅拌均匀倒入上下两面铺有金属面板的模具中，把模具放入50-60℃的烘箱中发泡固化30min，取出放置24小时，得到金属面酚醛复合板。
对比例6
   称取实施例1所制备的酚醛树脂，以树脂质量为基数，加入6％的吐温80， 8％的发泡剂搅拌混合均匀，然后加入上述总质量15％配制好的固化剂，迅速搅拌均匀倒入上下两面铺有金属面板的模具中，把模具放入50-60℃的烘箱中发泡固化30min，取出放置24小时，得到金属面酚醛复合板。
对比例7
   称取对比例3所制备的酚醛树脂，以树脂质量为基数，加入6％的吐温80， 8％的正戊烷搅拌混合均匀，然后加入上述总质量15％配制好的固化剂，迅速搅拌均匀倒入上下两面铺有金属面板的模具中，把模具放入50-60℃的烘箱中发泡固化30min，取出放置24小时，得到金属面酚醛复合板。
试验例2 酚醛泡沫板与金属面层粘结强度测试
分别对实施例2和对比例4-7所制备的金属面酚醛复合板，用保温材料强度试验机检测其与金属彩钢面板的粘结强度，具体结果见表2。
表2
试样编号 实施例2 对比例4 对比例5 对比例6 对比例7
板芯质量 好 较好 好 较差 差
粘接强度(mpa) 0.143 0.072 0.093 0.135 0.159
由表可知，对比例4泡沫质量为最好，泡沫细腻，但和彩钢面的粘结强度最低，对比例4比较适合做外墙外保温用酚醛泡沫裸板，对比例7粘接强度最高，但板芯质量太差，泡孔粗大，并有烧心现象。对比例6粘接强度也较高，板芯质量相对于对比例4较差。实施例2板芯强度好，粘接强度也较大。
以上所述实施方式仅为本发明的优选实施例，而并非本发明可行实施的穷举。对于本领域一般技术人员而言，在不背离本发明原理和精神的前提下对其所作出的任何显而易见的改动，都应当被认为包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种金属面酚醛复合板用酚醛发泡体，其特征在于，其通过发泡和固化酚醛树脂组合物制得，所述酚醛树脂组合物包括按重量份配比如下的原料：
酚醛树脂                 100份；
吐温80                   3~6份；
短切玻纤                  2~8份；
无机填充物               5~10份；
KH550偶联剂            0.5~2份；
发泡剂                    5~8份；
还包含上述总质量8-15%的固化剂。
2.根据权利要求1所述的一种金属面酚醛复合板用酚醛发泡体，其特征在于，所述酚醛树脂中苯酚和甲醛的摩尔比为1:2.1-2.3。
3.根据权利要求1所述的一种金属面酚醛复合板用酚醛发泡体，其特征在于，所述酸固化剂为苯酚磺酸、硫酸或对甲苯磺酸的任一种和磷酸的混合物，优选为质量比为3:7的磷酸和苯酚磺酸的混合物。
4.根据权利要求1所述的一种金属面酚醛复合板用酚醛发泡体，其特征在于，所述发泡剂为正戊烷、异戊烷和石油醚的任一种或两种以上的混合物。
5.根据权利要求1所述的一种金属面酚醛复合板用酚醛发泡体，其特征在于，所述无机填充物为氢氧化铝。
6.根据权利要求1所述的一种金属面酚醛复合板用酚醛发泡体，其特征在于，所述酚醛树脂通过以下方法制备：
在反应器中加入苯酚，再加入苯酚质量的2％﹣3.5%的氢氧化钠催化剂，升温至60℃，加入按苯酚和甲醛的摩尔比1:2.1-2.3的多聚甲醛，自然放热升温至90-95℃，保温反应180-200min后冷却既得。
7.根据权利要求1所述的一种金属面酚醛复合板用酚醛发泡体，其特征在于，在其至少一个表面上设置有金属面。
8.一种根据权利要求1-7任一项所述的酚醛发泡体的制备方法，其特征在于，其具体包括以下步骤：
(1)按重量份数比称取各原料备用
(2)将酚醛树脂、吐温80、短切玻纤、无机填充物、KH550偶联剂充分混合；
(3)向步骤(2)得到的混合物中加入发泡剂混合均匀；
(4)向步骤(3)得到的混合物中加入固化剂混合均匀，发泡固化既得。
9.根据权利要求8所述的所述酚醛发泡体的制备方法，其特征在于，发泡固化温度为50-60℃，时间为30min。
10.根据权利要求8所述的所述酚醛发泡体的制备方法，其特征在于，在步骤(1)之前还包括酚醛树脂的制备,具体 如下：在反应器中加入苯酚，再加入苯酚质量的2%﹣3.5%的氢氧化钠催化剂，升温至60℃，加入按苯酚和甲醛的摩尔比1:2.1-2.3的多聚甲醛，自然放热升温至90-95℃，保温反应180-200min后冷却既得。
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