CN104497476B - 一种酚醛树脂改性聚苯乙烯泡沫及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种酚醛树脂改性聚苯乙烯泡沫及其制备方法,包括(1)酚醛树脂的合成:将苯酚、甲醛溶液加入到反应器中进行搅拌,接着在加入碱性催化剂的同时进行升温,反应温度为65~80℃,保温反应一段时间后加入糠醇,温度升至80~95℃继续反应;反应结束后冷却反应液,加酸液调节体系pH值6~7,脱水即得酚醛树脂;(2)改性聚苯乙烯泡沫的制备:将上述酚醛树脂与乳化剂、无机填料、发泡剂搅拌均匀,得到酚醛树脂混合料;将混合料与聚苯乙烯弹性料粒混合,混入固化剂,将混合物置于一定温度和压力的模具中模压成型,得到成型品。本发明酚醛树脂均匀的包裹在聚苯乙烯颗粒表面,包裹在外层的酚醛树脂碳化形成保护层,隔绝火焰对聚苯颗粒的进一步引燃。
Description
技术领域
本发明涉及一种酚醛树脂的合成方法以及该酚醛树脂用于制备聚苯乙烯泡沫的方法,特别涉及一种酚醛树脂改性聚苯乙烯泡沫及其制备方法。
背景技术
聚苯乙烯泡沫(EPS)由聚苯乙烯颗粒发泡而成。聚苯乙烯泡沫塑料用相对环保的饱和碳氢化合物、二氧化碳或水作为发泡剂发泡,不会引起环境污染问题。另外,EPS易于溶解、粉碎,可以回收再造,进一步减少了浪费。EPS具有闭孔蜂窝结构,这种结构让其具有低的吸水性和导热系数;较高的抗压性和抗老化性。由于EPS独特的结构,其在屋顶、墙壁、管道等建筑构件中都得到了广泛的应用。
虽然EPS具有优异的物理性能,但它是一种有机碳氢化合物,氧指数仅有18.0,属易燃材料,且燃烧过程中伴有浓烟并出现明显的带有明火的熔融滴落。所以,EPS存在明显的火灾危险性。世界各国均制定了相应法规对其使用进行限制。
为了推广EPS的应用,现有多种实现EPS阻燃的技术,其中添加阻燃剂是最常用的方法,阻燃剂包括卤系阻燃剂、磷系阻燃剂、无机阻燃剂及阻燃增效剂。在EPS表面涂覆具有阻燃性能的膨胀涂层或包裹不燃性板材,也能取得有效的阻燃方式,但是这些方式得到的EPS板仍易燃烧,自熄性差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新的聚苯乙烯泡沫,其利用一种新的可发性酚醛树脂,不需要对聚苯乙烯颗粒进行预处理,通过发泡固化酚醛树脂将包裹于聚苯乙烯表面,从而提高产品的阻燃性能。本发明提供新的酚醛树脂的制备方法,使制得酚醛树脂在固化过程中能够放出足够的热量使聚苯乙烯颗粒发泡。
本发明提供了一种改性聚苯乙烯泡沫,包括聚苯乙烯颗粒,酚醛树脂,无机填料,乳化剂,发泡剂和固化剂。
为实现上述目的,本发明包括以下步骤:
一种酚醛树脂改性聚苯乙烯泡沫,其特征是:包括以下步骤制得:
(1)酚醛树脂的合成:
将苯酚、甲醛溶液加入到反应器中进行搅拌,接着在加入碱性催化剂的同时进行升温,反应温度为65~80℃,保温反应一段时间后加入糠醇,温度升至80~95℃继续反应;反应结束后冷却反应液,加酸液调节体系pH值6~7,脱水即得酚醛树脂;
上述步骤(1)中苯酚:甲醛摩尔比为1:1.5~3;
上述步骤(1)中碱性催化剂选自氢氧化钠,氢氧化钾,醋酸锌,氢氧化钡中的一种或两种,其加入量为苯酚重量的0.5~2.0%;
上述步骤(1)中糠醇的加入量为总反应液质量的10~35%;
上述步骤(1)中合成的酚醛树脂粘度控制在1500~4500mPa·s/25℃,水含量小于10%;
(2)改性聚苯乙烯泡沫的制备:
将上述酚醛树脂与乳化剂、无机填料、发泡剂搅拌均匀,得到酚醛树脂混合料;
将酚醛树脂混合料与聚苯乙烯弹性料粒混合,迅速混入固化剂,将混合物置于一定温度和压力的模具中模压成型,得到成型品;
上述步骤(2)中乳化剂为AK158、AK8811、AK-8804、AK-8805、吐温-80中的一种或几种,乳化剂加入量为酚醛树脂重量的1~5%;
上述步骤(2)中无机填料为碳酸盐,选自碳酸钙、碳酸镁、碳酸钡、碳酸锌中的一种或几种,无机填料加入量为酚醛树脂重量的3~10%;
上述步骤(2)中的发泡剂选自戊烷,丁烷和它们异构体的烃,发泡剂加入量为酚醛树脂重量的1~8%;
上述步骤(2)中固化剂组成包括硫酸、磷酸、苯磺酸,苯酚磺酸,对甲基苯磺酸中的至少一种,固化剂加入量为酚醛树脂重量的5~20%;
上述步骤(2)中酚醛树脂混合料与聚苯乙烯弹性料粒的质量比为100:(15~80);
上述步骤(2)中所述的模压成型温度为70~125℃;
上述步骤(2)中所述的模压成型压力为0.07~0.3MPa。
根据所述的酚醛树脂改性聚苯乙烯泡沫,其特征是:(1)将100g苯酚,120g50%重量甲醛溶液依次加入到反应器中,接着加入50%重量氢氧化钠溶液1g,缓慢升温到70℃,反应70min后,加入糠醇33g,升温至90℃继续反应60min;反应结束后冷却反应液,加酸调节体系pH值至7;脱水得到酚醛树脂;粘度控制在2800mPa·s/25℃,水含量为8%;(2)按质量比,将上述制得的酚醛树脂100份,AK158
2份,吐温-80 1份,碳酸钙5份,正戊烷3份混合均匀;(3)按质量比,将100份酚醛混合液与50份聚苯乙烯弹性料粒均匀混合,按质量比60/40加入苯酚磺酸/磷酸,15份,并迅速搅拌置于90℃、0.15MPa模具中模压成型。
根据所述的酚醛树脂改性聚苯乙烯泡沫,其特征是:(1)将100g苯酚,120g50%重量甲醛溶液依次加入到反应器中,接着加入氢氧化钡溶液1.5g,缓慢升温到70℃,反应70min后,加入糠醇33g,升温至90℃继续反应60min;反应结束后冷却反应液,加酸调节体系pH值至7;脱水得到酚醛树脂;粘度控制在2600mPa·s/25℃,水含量为8%;(2)按质量比,将酚醛树脂100份,AK158 2份,吐温-80 1份,碳酸钙5份,正戊烷3份混合均匀;(3)按质量比,将100份酚醛混合液与70份聚苯乙烯弹性料粒均匀混合,按质量比60/40加入苯酚磺酸/磷酸15份,并迅速搅拌置于90℃、0.15MPa模具中模压成型。
根据所述的酚醛树脂改性聚苯乙烯泡沫,其特征是:(1)将100g苯酚,120g50%重量甲醛溶液依次加入到反应器中,接着加入氢氧化钡溶液1.5g,缓慢升温到70℃,反应70min后,加入糠醇33g,升温至95℃继续反应60min;反应结束后冷却反应液,加酸调节体系pH值至7;脱水得到酚醛树脂;粘度控制在3000mPa·s/25℃,水含量为7.5%;(2)将酚醛树脂100份,AK8804 1份,吐温-80 2.5份,碳酸钙5份,正戊烷3份混合均匀;(3)将100份酚醛混合液与50份聚苯乙烯弹性料粒均匀混合,按质量比50/50加入80%的液态对甲酚磺酸对甲酚磺酸/硫酸15份,并迅速搅拌置于90℃、0.15MPa模具中模压成型。
根据所述的酚醛树脂改性聚苯乙烯泡沫,其特征是:(1)将100g苯酚,100g50%重量甲醛溶液依次加入到反应器中,接着加入50%重量氢氧化钠溶液1g,缓慢升温到70℃,反应70min后,加入糠醇45g,升温至90℃继续反应60min;反应结束后冷却反应液,加酸调节体系pH值至7;脱水得到酚醛树脂;粘度控制在2700mPa·s/25℃,水含量为7.5%;(2)按质量比,将酚醛树脂100份,AK8804 1份,AK158 3份,碳酸钙5份,正戊烷3份混合均匀;(3)按质量比,将100份酚醛混合液与50份聚苯乙烯弹性料粒均匀混合,按质量比50/50加入80%的液态对甲酚磺酸/硫酸15份,并迅速搅拌置于90℃、0.15MPa模具中模压成型。
一种酚醛树脂改性聚苯乙烯泡沫的制备方法,其特征是:包括以下步骤:
(1)酚醛树脂的合成方法:
将苯酚、甲醛溶液加入到反应器中进行搅拌,接着在加入碱性催化剂的同时进行升温,反应温度为65~80℃,保温反应一段时间后加入糠醇,温度升至80~95℃继续反应;反应结束后冷却反应液,加酸液调节体系pH值6~7,脱水即得酚醛树脂;
上述步骤(1)中苯酚:甲醛摩尔比为1:1.5~3;
上述步骤(1)中碱性催化剂选自氢氧化钠,氢氧化钾,醋酸锌,氢氧化钡中的一种或两种,其加入量为苯酚重量的0.5~2.0%;
上述步骤(1)中糠醇的加入量为总反应液质量的10~35%;
上述步骤(1)中合成的酚醛树脂粘度控制在1500~4500mPa·s/25℃,水含量小于10%;
(2)改性聚苯乙烯泡沫的制备方法:
将上述酚醛树脂与乳化剂、无机填料、发泡剂搅拌均匀,得到酚醛树脂混合料;
将酚醛树脂混合料与聚苯乙烯弹性料粒混合,迅速混入固化剂,将混合物置于一定温度和压力的模具中模压成型,得到成型品;
上述步骤(2)中乳化剂为AK158、AK8811、AK-8804、AK-8805、吐温-80中的一种或几种;乳化剂加入量为酚醛树脂重量的1~5%;
上述步骤(2)中无机填料为碳酸盐,选自碳酸钙、碳酸镁、碳酸钡、碳酸锌中的一种或几种,优选碳酸钙;无机填料加入量为酚醛树脂重量的3~10%;
上述步骤(2)中的发泡剂选自戊烷,丁烷和它们异构体的烃;发泡剂加入量为酚醛树脂重量的1~8%;
上述步骤(2)中固化剂组成包括硫酸、磷酸、苯磺酸,苯酚磺酸,对甲基苯磺酸中的至少一种;固化剂加入量为酚醛树脂重量的5~20%;
上述步骤(2)中酚醛树脂混合料与聚苯乙烯弹性料粒的质量比为100:(15~80);
上述步骤(2)中所述的模压成型温度为70~125℃;
上述步骤(2)中所述的模压成型压力为0.07~0.3MPa。
本发明的有益效果:本发明采用酚醛树脂改性聚苯乙烯泡沫,酚醛树脂均匀的包裹在聚苯乙烯颗粒表面,从而使得改性EPS被引燃时,包裹在外层的酚醛树脂碳化形成保护层,隔绝火焰对聚苯颗粒的进一步引燃。
具体实施方式
实施例1
将100g苯酚,120g50%重量甲醛溶液依次加入到反应器中,接着加入50%重量氢氧化钠溶液1g,缓慢升温到70℃,反应70min后,加入糠醇33g,升温至90℃继续反应60min。反应结束后冷却反应液,加酸调节体系pH值至7。脱水得到酚醛树脂。粘度控制在2800mPa·s/25℃,水含量为8%。
实施例2
将100g苯酚,120g50%重量甲醛溶液依次加入到反应器中,接着加入氢氧化钡溶液1.5g,缓慢升温到70℃,反应70min后,加入糠醇33g,升温至90℃继续反应60min。反应结束后冷却反应液,加酸调节体系pH值至7。脱水得到酚醛树脂。粘度控制在2600mPa·s/25℃,水含量为8%。
实施例3
将100g苯酚,120g50%重量甲醛溶液依次加入到反应器中,接着加入氢氧化钡溶液1.5g,缓慢升温到70℃,反应70min后,加入糠醇33g,升温至95℃继续反应60min。其余同实施例1。粘度控制在3000mPa·s/25℃,水含量为7.5%。
实施例4
将100g苯酚,120g50%重量甲醛溶液依次加入到反应器中,接着加入50%重量氢氧化钠溶液1g,缓慢升温到70℃,反应70min后,加入糠醇45g,升温至90℃继续反应60min。其余同实施例1。粘度控制在3100mPa·s/25℃,水含量为7%。
实施例5
将100g苯酚,100g50%重量甲醛溶液依次加入到反应器中,接着加入50%重量氢氧化钠溶液1g,缓慢升温到70℃,反应70min后,加入糠醇45g,升温至90℃继续反应60min。其余同实施例1。粘度控制在2700mPa·s/25℃,水含量为7.5%。
实施例6
将酚醛树脂100份(分别为实施例1,2所制),AK158 2份,吐温-80 1份,碳酸钙5份,正戊烷3份混合均匀。
将100份酚醛混合液与50份聚苯乙烯弹性料粒均匀混合,加入苯酚磺酸/磷酸(质量比60/40)15份,并迅速搅拌置于90℃、0.15MPa模具中模压成型。
实施例7
将酚醛树脂100份(分别为实施例1,2所制),AK158 2份,吐温-80 1份,碳酸钙5份,正戊烷3份混合均匀。
将100份酚醛混合液与70份聚苯乙烯弹性料粒均匀混合,加入苯酚磺酸/磷酸(质量比60/40)15份,并迅速搅拌置于90℃、0.15MPa模具中模压成型。
实施例8
将酚醛树脂100份(分别为实施例3,4所制),AK8804 1份,吐温-80 2.5份,碳酸钙5份,正戊烷3份混合均匀。
将100份酚醛混合液与50份聚苯乙烯弹性料粒均匀混合,加入80%的液态对甲酚磺酸对甲酚磺酸/硫酸(质量比50/50)15份,并迅速搅拌置于90℃、0.15MPa模具中模压成型。
实施例9
将酚醛树脂100份(为实施例5所制),AK8804 1份,AK158 3份,碳酸钙5份,正戊烷3份混合均匀。
将100份酚醛混合液与50份聚苯乙烯弹性料粒均匀混合,加入80%的液态对甲酚磺酸/硫酸(质量比50/50)15份,并迅速搅拌置于90℃、0.15MPa模具中模压成型。
Claims (6)
1.一种酚醛树脂改性聚苯乙烯泡沫,其特征是:包括以下步骤制得:
(1)酚醛树脂的合成:
将苯酚、甲醛溶液加入到反应器中进行搅拌,接着在加入碱性催化剂的同时进行升温,反应温度为65~80℃,保温反应一段时间后加入糠醇,温度升至80~95℃继续反应;反应结束后冷却反应液,加酸液调节体系pH值6~7,脱水即得酚醛树脂;
上述步骤(1)中苯酚:甲醛摩尔比为1:1.5~3;
上述步骤(1)中碱性催化剂选自氢氧化钠,氢氧化钾,醋酸锌,氢氧化钡中的一种或两种,其加入量为苯酚重量的0.5~2.0%;
上述步骤(1)中糠醇的加入量为总反应液质量的10~35%;
上述步骤(1)中合成的酚醛树脂粘度控制在1500~4500mPa·s/25℃,水含量小于10%;
(2)改性聚苯乙烯泡沫的制备:
将上述酚醛树脂与乳化剂、无机填料、发泡剂搅拌均匀,得到酚醛树脂混合料;
将酚醛树脂混合料与聚苯乙烯弹性料粒混合,迅速混入固化剂,将混合物置于一定温度和压力的模具中模压成型,得到成型品;
上述步骤(2)中乳化剂为AK158、AK8811、AK-8804、AK-8805、吐温-80中的一种或几种,乳化剂加入量为酚醛树脂重量的1~5%;
上述步骤(2)中无机填料为碳酸盐,选自碳酸钙、碳酸镁、碳酸钡、碳酸锌中的一种或几种,无机填料加入量为酚醛树脂重量的3~10%;
上述步骤(2)中的发泡剂选自戊烷,丁烷和它们异构体的烃,发泡剂加入量为酚醛树脂重量的1~8%;
上述步骤(2)中固化剂组成包括硫酸、磷酸、苯磺酸,苯酚磺酸,对甲基苯磺酸中的至少一种,固化剂加入量为酚醛树脂重量的5~20%;
上述步骤(2)中酚醛树脂混合料与聚苯乙烯弹性料粒的质量比为100:(15~80);
上述步骤(2)中所述的模压成型温度为70~125℃;
上述步骤(2)中所述的模压成型压力为0.07~0.3MPa。
2.根据权利要求1所述的酚醛树脂改性聚苯乙烯泡沫,其特征是:(1)将100g苯酚,120g50%重量甲醛溶液依次加入到反应器中,接着加入50%重量氢氧化钠溶液1g,缓慢升温到70℃,反应70min后,加入糠醇33g,升温至90℃继续反应60min;反应结束后冷却反应液,加酸调节体系pH值至7;脱水得到酚醛树脂;粘度控制在2800mPa·s/25℃,水含量为8%;(2)按质量比,将上述制得的酚醛树脂100份,AK158 2份,吐温-80 1份,碳酸钙5份,正戊烷3份混合均匀;(3)按质量比,将100份酚醛混合液与50份聚苯乙烯弹性料粒均匀混合,按质量比60/40加入苯酚磺酸/磷酸,15份,并迅速搅拌置于90℃、0.15MPa模具中模压成型。
3.根据权利要求1所述的酚醛树脂改性聚苯乙烯泡沫,其特征是:(1)将100g苯酚,120g50%重量甲醛溶液依次加入到反应器中,接着加入氢氧化钡溶液1.5g,缓慢升温到70℃,反应70min后,加入糠醇33g,升温至90℃继续反应60min;反应结束后冷却反应液,加酸调节体系pH值至7;脱水得到酚醛树脂;粘度控制在2600mPa·s/25℃,水含量为8%;(2)按质量比,将酚醛树脂100份,AK158 2份,吐温-80 1份,碳酸钙5份,正戊烷3份混合均匀;(3)按质量比,将100份酚醛混合液与70份聚苯乙烯弹性料粒均匀混合,按质量比60/40加入苯酚磺酸/磷酸15份,并迅速搅拌置于90℃、0.15MPa模具中模压成型。
4.根据权利要求1所述的酚醛树脂改性聚苯乙烯泡沫,其特征是:(1)将100g苯酚,120g50%重量甲醛溶液依次加入到反应器中,接着加入氢氧化钡溶液1.5g,缓慢升温到70℃,反应70min后,加入糠醇33g,升温至95℃继续反应60min;反应结束后冷却反应液,加酸调节体系pH值至7;脱水得到酚醛树脂;粘度控制在3000mPa·s/25℃,水含量为7.5%;(2)将酚醛树脂100份,AK8804 1份,吐温-80 2.5份,碳酸钙5份,正戊烷3份混合均匀;(3)将100份酚醛混合液与50份聚苯乙烯弹性料粒均匀混合,按质量比50/50加入80%的液态对甲酚磺酸对甲酚磺酸/硫酸15份,并迅速搅拌置于90℃、0.15MPa模具中模压成型。
5.根据权利要求1所述的酚醛树脂改性聚苯乙烯泡沫,其特征是:(1)将100g苯酚,100g50%重量甲醛溶液依次加入到反应器中,接着加入50%重量氢氧化钠溶液1g,缓慢升温到70℃,反应70min后,加入糠醇45g,升温至90℃继续反应60min;反应结束后冷却反应液,加酸调节体系pH值至7;脱水得到酚醛树脂;粘度控制在2700mPa·s/25℃,水含量为7.5%;(2)按质量比,将酚醛树脂100份,AK8804 1份,AK158 3份,碳酸钙5份,正戊烷3份混合均匀;(3)按质量比,将100份酚醛混合液与50份聚苯乙烯弹性料粒均匀混合,按质量比50/50加入80%的液态对甲酚磺酸/硫酸15份,并迅速搅拌置于90℃、0.15MPa模具中模压成型。
6.一种酚醛树脂改性聚苯乙烯泡沫的制备方法,其特征是:包括以下步骤:
(1)酚醛树脂的合成方法:
将苯酚、甲醛溶液加入到反应器中进行搅拌,接着在加入碱性催化剂的同时进行升温,反应温度为65~80℃,保温反应一段时间后加入糠醇,温度升至80~95℃继续反应;反应结束后冷却反应液,加酸液调节体系pH值6~7,脱水即得酚醛树脂;
上述步骤(1)中苯酚:甲醛摩尔比为1:1.5~3;
上述步骤(1)中碱性催化剂选自氢氧化钠,氢氧化钾,醋酸锌,氢氧化钡中的一种或两种,其加入量为苯酚重量的0.5~2.0%;
上述步骤(1)中糠醇的加入量为总反应液质量的10~35%;
上述步骤(1)中合成的酚醛树脂粘度控制在1500~4500mPa·s/25℃,水含量小于10%;
(2)改性聚苯乙烯泡沫的制备方法:
将上述酚醛树脂与乳化剂、无机填料、发泡剂搅拌均匀,得到酚醛树脂混合料;
将酚醛树脂混合料与聚苯乙烯弹性料粒混合,迅速混入固化剂,将混合物置于一定温度和压力的模具中模压成型,得到成型品;
上述步骤(2)中乳化剂为AK158、AK8811、AK-8804、AK-8805、吐温-80中的一种或几种;乳化剂加入量为酚醛树脂重量的1~5%;
上述步骤(2)中无机填料为碳酸盐,选自碳酸钙、碳酸镁、碳酸钡、碳酸锌中的一种或几种,无机填料加入量为酚醛树脂重量的3~10%;
上述步骤(2)中的发泡剂选自戊烷,丁烷和它们异构体的烃;发泡剂加入量为酚醛树脂重量的1~8%;
上述步骤(2)中固化剂组成包括硫酸、磷酸、苯磺酸,苯酚磺酸,对甲基苯磺酸中的至少一种;固化剂加入量为酚醛树脂重量的5~20%;
上述步骤(2)中酚醛树脂混合料与聚苯乙烯弹性料粒的质量比为100:(15~80);
上述步骤(2)中所述的模压成型温度为70~125℃;
上述步骤(2)中所述的模压成型压力为0.07~0.3MPa。
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CN102391588A (zh) * | 2011-05-26 | 2012-03-28 | 中国科学院过程工程研究所 | 一种高阻燃低烟密度聚苯乙烯泡沫复合隔热保温材料及其制备方法 |
CN102532450A (zh) * | 2011-12-12 | 2012-07-04 | 宁夏共享集团有限责任公司 | 一种快速固化无氮呋喃树脂的生产方法 |
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