CN105384886A - 一种轨道交通枢纽通风系统用酚醛基新型复合材料及其制备方法 - Google Patents

一种轨道交通枢纽通风系统用酚醛基新型复合材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

一种轨道交通枢纽通风系统用酚醛基新型复合材料及其制备方法，以改性酚醛泡沫为主体，彩钢板为覆面材料制得的新型酚醛基复合材料。在酚醛树脂合成中引入羟甲基脲，通过酚醛树脂与羟甲基脲间的缩聚反应制得改性酚醛树脂，粘度为2000-5000mPa·s，其游离酚、游离醛含量为1.9-2.1%、0.3-0.5%相较于纯树脂含量明显降低。通过发泡和固化制得酚醛泡沫体，不仅保持了原有泡沫体的热绝缘性、耐火性等，而且韧性得到显著改善，脱粉性明显降低,其拉拔强度为120-140KPa、弯曲强度为1.0-1.2MPa。使用喷胶棉作为泡沫体和彩钢之间的过渡层，提高体系的粘结性能和抗冲击性能，为其在轨道交通枢纽通风系统中的应用提供了保障。

Description

一种轨道交通枢纽通风系统用酚醛基新型复合材料及其制备方法
技术领域
本文涉及和应用于轨道交通枢纽通风系统用复合材料领域尤其涉及一种轨道交通枢纽通风系统用酚醛基新型复合材料的研发及制备。
背景技术
城市轨道交通领域的通风系统一直使用两种材料：铁皮复合硅酸镁和铁皮复合离心玻璃棉，离心玻璃棉比较传统，施工中的粉末使人产生刺痒感，复合硅酸镁基本避免了这种现象，但是其保温效果差，需要的保温厚度比前者厚约10mm。在施工过程中，地下环境比较潮湿恶劣，如果保温没有及时做，成品保护措施又不当时，材料在安装前就易吸湿受潮，产生碎块，更加降低了保温性能。此外保温材料外层的铝箔保护层存在脱落、破损现象，这隐藏着较大的安全隐患。
轨道交通枢纽通风系统用酚醛基新型复合材料是就轨道交通领域通风系统的功能要求而专项研制的通风产品，是集通风与保温于一体的新型管道，是传统风管的升级换代产品，解决了传统风管在应用中存在的各种弊端。酚醛基新型复合材料是以改性酚醛泡沫为芯材，经过内外层彩钢复合，该产品不仅绝热性好,可大大减少空调的散热损失，而且具有显著的阻燃、低烟和无毒特性。此外，新型酚醛基复合材料还具有消声隔音、质量轻、安装方便、清洁环保、使用寿命长等优点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种性能好的新型的轨道交通枢纽通风系统用酚醛基复合材料及其制备方法。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种轨道交通枢纽通风系统用酚醛基新型复合材料，其特征是：包括以下步骤制得：
（1）改性酚醛树脂的合成：将37%的甲醛溶液和苯酚混合，加入50%NaOH溶液为催化剂，催化剂加入量为苯酚质量的0.5%～2.0%，加入羟甲基脲，羟甲基脲的加入量为反应质量的10～25%，然后降温继续反应，反应结束后冷却反应液，加酸调pH值到6.5～7，减压浓缩脱水至粘度为2000～5000mPa·s，得到低游离酚、游离醛含量的甲阶酚醛树脂，其游离酚、游离醛含量为1.9～2.1%、0.3～0.5%；
（2）酚醛泡沫体的制备：
包括以下材料：
改性酚醛树脂100份，
表面活性剂2～5份，
正戊烷4～7份，
固化剂15～30份；
（3）复合不燃织物彩钢的制备：
选用纯丙烯酸乳胶作为粘结剂，在金属表面浸涂粘结剂，然后放上不燃织物材料，高温烘烤后，将不燃织物材料粘结在金属板材表面；
（4）将酚醛泡沫体的制备材料经注料机高速混合后喷淋在复合彩钢板上，一同进入承压机，在70℃条件下发泡、固化后，经过切割即成新型酚醛基复合材料，其拉拔强度为120～140KPa、弯曲强度为1.0～1.2MPa。
其特征是：在改性酚醛树脂的合成中，37%的甲醛溶液和苯酚的摩尔比为1.6～2.0:1，优选1.8:1，反应温度为85℃，反应时间为3h，催化剂50%NaOH溶液的加入量为苯酚质量的0.5～2.0%，羟甲基脲的加入优选量为反应质量的5～20%，
所述的酚醛泡沫体的制备所用的表面活性剂为蓖麻油聚氧乙烯醚，固化剂为70％对甲苯磺酸和30％二甲苯磺酸的混合酸。
其特征是：采用一次成型连续生产工艺，将改性后酚醛树脂与表面活性剂、正戊烷预混，将混合料及固化剂投入储料罐中备用，在承压机前端彩钢、不燃织物复合机上放置彩钢卷及喷胶棉，彩钢卷经过复合机开卷、纠偏、浸胶后在胶液上放置喷胶棉，经压制烘干后即得复合不燃织物彩钢，复合彩钢再进入承压机之前，将混合料及固化剂经注料机高速混合后喷淋在复合彩钢板上，一同进入承压机，在60～90℃条件下发泡、固化后，经过切割即成新型酚醛基复合材料，其拉拔强度为120～140KPa、弯曲强度为1.0～1.2MPa。
其特征是：将100份苯酚、154份37%甲醛溶液及1份50%的氢氧化钠水溶液依次加入反应釜中，搅拌升温至85℃反应3h后加入38.25份羟甲基脲降温至60℃继续反应1h。反应结束后冷却反应液，加入酸溶液调节PH值6.5～7，减压脱水至粘度3000mPa·s得到改性酚醛树脂，其游离酚、游离醛含量为2.0%、0.4%，
酚醛基新型复合材料的制备：
按100份改性酚醛树脂、4份蓖麻油聚氧乙烯醚、5份正戊烷的比例预混得混合料与25份固化剂投入储料罐中备用，固化剂为70%对甲苯磺酸和30%二甲苯磺酸的混合酸，在承压机前端彩钢、不燃织物复合机上放置彩钢卷及喷胶棉，彩钢卷经过复合机开卷、纠偏、浸纯丙烯酸乳胶后在胶液上放置喷胶棉，经压制烘干后即得复合不燃织物彩钢。复合彩钢再进入承压机之前，将混合料及固化经注料机高速混合后喷淋在复合彩钢板上，一同进入承压机，在70℃条件下发泡、固化后，经过切割即成新型酚醛基复合材料，其拉拔强度为120KPa、弯曲强度为1.1MPa。
其特征是：（1）合成改性酚醛树脂
将100份苯酚、154份37%甲醛溶液及1份50%的氢氧化钠水溶液依次加入反应釜中，搅拌升温至85℃反应3h后加入38.25份羟甲基脲降温至60℃继续反应1h。反应结束后冷却反应液，加入酸溶液调节PH值6.5～7，减压脱水至粘度3000mPa·s得到改性酚醛树脂，其游离酚、游离醛含量为2.0%、0.4%，
（2）酚醛基新型复合材料的制备：
按100份改性酚醛树脂、4份蓖麻油聚氧乙烯醚、5份正戊烷的比例预混得混合料与25份固化剂投入储料罐中备用，固化剂为70%对甲苯磺酸和30%二甲苯磺酸的混合酸，在承压机前端彩钢、不燃织物复合机上放置彩钢卷及喷胶棉，彩钢卷经过复合机开卷、纠偏、浸纯丙烯酸乳胶后在胶液上放置喷胶棉，经压制烘干后即得复合不燃织物彩钢。复合彩钢再进入承压机之前，将混合料及固化经注料机高速混合后喷淋在复合彩钢板上，一同进入承压机，在70℃条件下发泡、固化后，经过切割即成新型酚醛基复合材料，其拉拔强度为120KPa、弯曲强度为1.1MPa。
其特征是：
（1）合成改性酚醛树脂
将200份苯酚、308份37%甲醛溶液及2份50%的氢氧化钠水溶液依次加入反应釜中，搅拌升温至85℃反应3h后加入76.5份羟甲基脲降温至60℃继续反应1h。反应结束后冷却反应液，加入酸溶液调节PH值6.5-7，减压脱水至粘度4000mPa·s得到改性酚醛树脂，其游离酚、游离醛含量为2.02%、0.42%；
（2）酚醛基新型复合材料的制备
按100份改性酚醛树脂、4份蓖麻油聚氧乙烯醚、6份正戊烷的比例预混得混合料与25份固化剂（70%对甲苯磺酸和30%二甲苯磺酸的混合酸）投入储料罐中备用，在承压机前端彩钢、不燃织物复合机上放置彩钢卷及喷胶棉，彩钢卷经过复合机开卷、纠偏、浸纯丙烯酸乳胶后在胶液上放置喷胶棉，经压制烘干后即得复合不燃织物彩钢。复合彩钢再进入承压机之前，将混合料及固化经注料机高速混合后喷淋在复合彩钢板上，一同进入承压机，在80℃条件下发泡、固化后，经过切割即成新型酚醛基复合材料，其拉拔强度为120KPa、弯曲强度为1.0MPa。
本发明的优点：本发明采用一次成型连续生产工艺，将改性后酚醛树脂与适合比例的表面活性剂、发泡剂、改性剂预混，将混合料及固化剂投入储料罐中备用，在承压机前端彩钢、不燃织物复合机上放置彩钢卷及喷胶棉，彩钢卷经过复合机开卷、纠偏、浸胶后在胶液上放置喷胶棉，经压制烘干后即得复合不燃织物彩钢。复合彩钢再进入承压机之前，将混合料及固化剂经注料机高速混合后喷淋在复合彩钢板上，一同进入承压机，在60-90℃条件下发泡、固化后，经过切割即成新型酚醛基复合材料，其拉拔强度为120-140KPa、弯曲强度为1.0-1.2MPa。
本发明以改性酚醛泡沫为主体，彩钢板为覆面材料制得的新型酚醛基复合材料，不仅绝热性好,可大大减少空调的散热损失，而且具有显著的阻燃、低烟和无毒特性。同时在酚醛树脂合成中引入羟甲基脲，通过酚醛树脂与羟甲基脲间的缩聚反应制得改性酚醛树脂，其通过发泡和固化制得酚醛泡沫体，不仅保持了原有泡沫体的热绝缘性、耐火性等，而且韧性得到显著改善，脱粉性明显降低；使用喷胶棉作为泡沫体和彩钢之间的过渡层，提高体系的粘结性能和抗冲击性能，酚醛基新型复合材料是集通风与保温于一体的新型材料，解决了其他材料在应用中存在的各种弊端。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明进行具体描述。
实施例一
1.合成改性酚醛树脂
将100份苯酚、154份37%甲醛溶液及1份50%的氢氧化钠水溶液依次加入反应釜中，搅拌升温至85℃反应3h后加入38.25份羟甲基脲降温至60℃继续反应1h。反应结束后冷却反应液，加入酸溶液调节PH值6.5-7，减压脱水至粘度3000mPa·s得到改性酚醛树脂，其游离酚、游离醛含量为2.0%、0.4%。
2.酚醛基新型复合材料的制备
按100份改性酚醛树脂、4份蓖麻油聚氧乙烯醚、5份正戊烷的比例预混得混合料与25份固化剂（70%对甲苯磺酸和30%二甲苯磺酸的混合酸）投入储料罐中备用，在承压机前端彩钢、不燃织物复合机上放置彩钢卷及喷胶棉，彩钢卷经过复合机开卷、纠偏、浸纯丙烯酸乳胶后在胶液上放置喷胶棉，经压制烘干后即得复合不燃织物彩钢。复合彩钢再进入承压机之前，将混合料及固化经注料机高速混合后喷淋在复合彩钢板上，一同进入承压机，在70℃条件下发泡、固化后，经过切割即成新型酚醛基复合材料，其拉拔强度为120KPa、弯曲强度为1.1MPa。此工艺生产优点为：生产效率高，板材上下均匀，批次稳定性好。切割损失小，基本无粉尘产生。
实施例二
1.合成改性酚醛树脂
将200份苯酚、308份37%甲醛溶液及2份50%的氢氧化钠水溶液依次加入反应釜中，搅拌升温至85℃反应3h后加入76.5份羟甲基脲降温至60℃继续反应1h。反应结束后冷却反应液，加入酸溶液调节PH值6.5-7，减压脱水至粘度4000mPa·s得到改性酚醛树脂，其游离酚、游离醛含量为2.02%、0.42%。
2.酚醛基新型复合材料的制备
按100份改性酚醛树脂、4份蓖麻油聚氧乙烯醚、6份正戊烷的比例预混得混合料与25份固化剂（70%对甲苯磺酸和30%二甲苯磺酸的混合酸）投入储料罐中备用，在承压机前端彩钢、不燃织物复合机上放置彩钢卷及喷胶棉，彩钢卷经过复合机开卷、纠偏、浸纯丙烯酸乳胶后在胶液上放置喷胶棉，经压制烘干后即得复合不燃织物彩钢。复合彩钢再进入承压机之前，将混合料及固化经注料机高速混合后喷淋在复合彩钢板上，一同进入承压机，在80℃条件下发泡、固化后，经过切割即成新型酚醛基复合材料，其拉拔强度为120KPa、弯曲强度为1.0MPa。此工艺生产优点为：生产效率高，板材上下均匀，批次稳定性好。切割损失小，基本无粉尘产生。

Claims (6)

1.一种轨道交通枢纽通风系统用酚醛基新型复合材料，其特征是：包括以下步骤制得：
（1）改性酚醛树脂的合成：将37%的甲醛溶液和苯酚混合，加入50%NaOH溶液为催化剂，催化剂加入量为苯酚质量的0.5%～2.0%，加入羟甲基脲，羟甲基脲的加入量为反应质量的10～25%，然后降温继续反应，反应结束后冷却反应液，加酸调pH值到6.5～7，减压浓缩脱水至粘度为2000～5000mPa·s，得到低游离酚、游离醛含量的甲阶酚醛树脂，其游离酚、游离醛含量为1.9～2.1%、0.3～0.5%；
（2）酚醛泡沫体的制备：
包括以下材料：
改性酚醛树脂100份，
表面活性剂2～5份，
正戊烷4～7份，
固化剂15～30份；
（3）复合不燃织物彩钢的制备：
选用纯丙烯酸乳胶作为粘结剂，在金属表面浸涂粘结剂，然后放上不燃织物材料，高温烘烤后，将不燃织物材料粘结在金属板材表面；
（4）将酚醛泡沫体的制备材料经注料机高速混合后喷淋在复合彩钢板上，一同进入承压机，在70℃条件下发泡、固化后，经过切割即成新型酚醛基复合材料，其拉拔强度为120～140KPa、弯曲强度为1.0～1.2MPa。
2.根据权利要求1所述的一种轨道交通枢纽通风系统用酚醛基新型复合材料，其特征是：在改性酚醛树脂的合成中，37%的甲醛溶液和苯酚的摩尔比为1.6～2.0:1，优选1.8:1，反应温度为85℃，反应时间为3h，催化剂50%NaOH溶液的加入量为苯酚质量的0.5～2.0%，羟甲基脲的加入优选量为反应质量的5～20%，
所述的酚醛泡沫体的制备所用的表面活性剂为蓖麻油聚氧乙烯醚，固化剂为70％对甲苯磺酸和30％二甲苯磺酸的混合酸。
3.根据权利要求1所述的一种轨道交通枢纽通风系统用酚醛基新型复合材料，其特征是：采用一次成型连续生产工艺，将改性后酚醛树脂与表面活性剂、正戊烷预混，将混合料及固化剂投入储料罐中备用，在承压机前端彩钢、不燃织物复合机上放置彩钢卷及喷胶棉，彩钢卷经过复合机开卷、纠偏、浸胶后在胶液上放置喷胶棉，经压制烘干后即得复合不燃织物彩钢，复合彩钢再进入承压机之前，将混合料及固化剂经注料机高速混合后喷淋在复合彩钢板上，一同进入承压机，在60～90℃条件下发泡、固化后，经过切割即成新型酚醛基复合材料，其拉拔强度为120～140KPa、弯曲强度为1.0～1.2MPa。
4.根据权利要求1所述的一种轨道交通枢纽通风系统用酚醛基新型复合材料，其特征是：将100份苯酚、154份37%甲醛溶液及1份50%的氢氧化钠水溶液依次加入反应釜中，搅拌升温至85℃反应3h后加入38.25份羟甲基脲降温至60℃继续反应1h；反应结束后冷却反应液，加入酸溶液调节PH值6.5～7，减压脱水至粘度3000mPa·s得到改性酚醛树脂，其游离酚、游离醛含量为2.0%、0.4%，
酚醛基新型复合材料的制备：
按100份改性酚醛树脂、4份蓖麻油聚氧乙烯醚、5份正戊烷的比例预混得混合料与25份固化剂投入储料罐中备用，固化剂为70%对甲苯磺酸和30%二甲苯磺酸的混合酸，在承压机前端彩钢、不燃织物复合机上放置彩钢卷及喷胶棉，彩钢卷经过复合机开卷、纠偏、浸纯丙烯酸乳胶后在胶液上放置喷胶棉，经压制烘干后即得复合不燃织物彩钢；复合彩钢再进入承压机之前，将混合料及固化经注料机高速混合后喷淋在复合彩钢板上，一同进入承压机，在70℃条件下发泡、固化后，经过切割即成新型酚醛基复合材料，其拉拔强度为120KPa、弯曲强度为1.1MPa。
5.一种如权利要求1～5所述一种轨道交通枢纽通风系统用酚醛基新型复合材料的制备方法，其特征是：（1）合成改性酚醛树脂
将100份苯酚、154份37%甲醛溶液及1份50%的氢氧化钠水溶液依次加入反应釜中，搅拌升温至85℃反应3h后加入38.25份羟甲基脲降温至60℃继续反应1h；反应结束后冷却反应液，加入酸溶液调节PH值6.5～7，减压脱水至粘度3000mPa·s得到改性酚醛树脂，其游离酚、游离醛含量为2.0%、0.4%，
（2）酚醛基新型复合材料的制备：
按100份改性酚醛树脂、4份蓖麻油聚氧乙烯醚、5份正戊烷的比例预混得混合料与25份固化剂投入储料罐中备用，固化剂为70%对甲苯磺酸和30%二甲苯磺酸的混合酸，在承压机前端彩钢、不燃织物复合机上放置彩钢卷及喷胶棉，彩钢卷经过复合机开卷、纠偏、浸纯丙烯酸乳胶后在胶液上放置喷胶棉，经压制烘干后即得复合不燃织物彩钢；复合彩钢再进入承压机之前，将混合料及固化经注料机高速混合后喷淋在复合彩钢板上，一同进入承压机，在70℃条件下发泡、固化后，经过切割即成新型酚醛基复合材料，其拉拔强度为120KPa、弯曲强度为1.1MPa。
6.根据权利要求5所述的一种轨道交通枢纽通风系统用酚醛基新型复合材料的制备方法，其特征是：
（1）合成改性酚醛树脂
将200份苯酚、308份37%甲醛溶液及2份50%的氢氧化钠水溶液依次加入反应釜中，搅拌升温至85℃反应3h后加入76.5份羟甲基脲降温至60℃继续反应1h；
反应结束后冷却反应液，加入酸溶液调节PH值6.5-7，减压脱水至粘度4000mPa·s得到改性酚醛树脂，其游离酚、游离醛含量为2.02%、0.42%；
（2）酚醛基新型复合材料的制备
按100份改性酚醛树脂、4份蓖麻油聚氧乙烯醚、6份正戊烷的比例预混得混合料与25份固化剂（70%对甲苯磺酸和30%二甲苯磺酸的混合酸）投入储料罐中备用，在承压机前端彩钢、不燃织物复合机上放置彩钢卷及喷胶棉，彩钢卷经过复合机开卷、纠偏、浸纯丙烯酸乳胶后在胶液上放置喷胶棉，经压制烘干后即得复合不燃织物彩钢；复合彩钢再进入承压机之前，将混合料及固化经注料机高速混合后喷淋在复合彩钢板上，一同进入承压机，在80℃条件下发泡、固化后，经过切割即成新型酚醛基复合材料，其拉拔强度为120KPa、弯曲强度为1.0MPa。
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