CN105778404A - 一种阻燃保温泡沫材料及其制备方法 - Google Patents

一种阻燃保温泡沫材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种阻燃保温泡沫材料及其制备方法，制备方法如下：（1）将木质纤维素、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三（β‑甲氧基乙氧基）硅烷、过硫酸钾和水混合，搅拌浸渍；（2）过滤烘干；（3）将处理好的木质纤维素、酚醛树脂、聚异氰脲酸酯、原儿茶醛、多聚磷酸铵、1,8‑二羟基‑3‑甲基蒽醌、二乙烯三胺、苯二甲胺三聚体衍生物、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、磷脂酰肌醇和异丙醇混合搅拌；（4）加入环氧大豆油和偶氮二甲酰胺高速搅拌；（5）倒入模具中，放入恒温箱中起泡固化；（6）脱模后在室温下陈化即得。制备得到的阻燃保温泡沫材料具有极高的极限氧指数，其阻燃性极佳，耐磨损和冲击的能力较强，同时压缩强度和弯曲强度也较高。

Description

一种阻燃保温泡沫材料及其制备方法
技术领域
本发明属于材料领域，涉及一种阻燃保温泡沫材料及其制备方法。
背景技术
泡沫材料是指由大量多面体形状的孔洞在空间聚集形成的三维结构，因具有保温隔热、质轻和高比强度等优点而被广泛应用于工农业、建筑业和日用品行业等。尤其是在建筑业，随着我国对建筑节能的越来越重视，使得节能建筑的应用和建筑保温系统的普及也高速发展。但是，目前市场上采用的大部分保温建筑材料的耐热温度都较低、遇火易燃烧、同时放出大量热量，产生大量烟雾，不仅对环境造成了污染，更是严重危害了人们的人身安全。因此，研究一种既具有良好的保温性能，又能阻燃、耐高温、对环境无污染且安全的材料具有重要的现实意义。
发明内容
要解决的技术问题：本发明的目的是公开一种新型的阻燃保温泡沫材料及其制备方法，该材料具有极高的极限氧指数，其阻燃性极佳，且不易碎，耐磨损和冲击的能力较强，同时压缩强度和弯曲强度也较高，力学性能佳。
技术方案：本发明公开了一种阻燃保温泡沫材料，由以下成分以重量份制备而成：
酚醛树脂 40-60份、
聚异氰脲酸酯 10-15份、
木质纤维素 5-10份、
原儿茶醛 0.2-0.3份、
多聚磷酸铵 0.2-0.4份、
乙烯基三甲氧基硅烷 0.2-0.5份、
乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷 0.2-0.5份、
1,8-二羟基-3-甲基蒽醌 0.1-0.2份、
过硫酸钾 0.2-0.5份、
二乙烯三胺 0.5-1份、
苯二甲胺三聚体衍生物 0.2-0.5份、
环氧大豆油 0.2-0.5份、
偶氮二甲酰胺 0.1-0.3份、
脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠 0.1-0.3份、
磷脂酰肌醇 0.1-0.2份、
异丙醇 10-20份、
水 20-30份。
进一步的，所述的一种阻燃保温泡沫材料，由以下成分以重量份制备而成：
酚醛树脂 45-55份、
聚异氰脲酸酯 11-14份、
木质纤维素 6-9份、
原儿茶醛 0.22-0.28份、
多聚磷酸铵 0.25-0.35份、
乙烯基三甲氧基硅烷 0.3-0.4份、
乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷 0.3-0.4份、
1,8-二羟基-3-甲基蒽醌 0.11-0.16份、
过硫酸钾 0.3-0.4份、
二乙烯三胺 0.6-0.9份、
苯二甲胺三聚体衍生物 0.3-0.4份、
环氧大豆油 0.3-0.4份、
偶氮二甲酰胺 0.15-0.25份、
脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠 0.15-0.25份、
磷脂酰肌醇 0.13-0.17份、
异丙醇 12-18份、
水 22-27份。
所述的一种阻燃保温泡沫材料的制备方法，包括下述步骤：
（1） 将木质纤维素、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三（β-甲氧基乙氧基）硅烷、过硫酸钾和水混合，缓慢搅拌均匀后浸渍5-6小时；
（2） 过滤后置于烘箱中在温度60-70℃下干燥24-26小时；
（3） 将处理好的木质纤维素、酚醛树脂、聚异氰脲酸酯、原儿茶醛、多聚磷酸铵、1,8-二羟基-3-甲基蒽醌、二乙烯三胺、苯二甲胺三聚体衍生物、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、磷脂酰肌醇和异丙醇混合，用机械搅拌器在转速700-1000r/min下搅拌5-10分钟；
（4） 加入环氧大豆油和偶氮二甲酰胺，用机械搅拌器在转速4000-4500r/min下搅拌10-15秒；
（5） 倒入模具中，放入温度为65-75℃恒温箱中30-40分钟起泡固化；
（6） 脱模后在室温下陈化2-4天即得。
进一步的，所述的一种阻燃保温泡沫材料的制备方法，所述的步骤（1）中浸渍时间为5.3-5.7小时。
进一步的，所述的一种阻燃保温泡沫材料的制备方法，所述的步骤（2）中干燥温度为62-67℃，干燥时间为24.5-25.5小时。
进一步的，所述的一种阻燃保温泡沫材料的制备方法，所述的步骤（3）中转速为800-900r/min，搅拌时间为6-9分钟。
进一步的，所述的一种阻燃保温泡沫材料的制备方法，所述的步骤（4）中转速为4100-4400r/min，搅拌时间为11-14秒。
进一步的，所述的一种阻燃保温泡沫材料的制备方法，所述的步骤（5）中恒温箱温度为68-72℃，固化时间为32-37分钟。
进一步的，所述的一种阻燃保温泡沫材料的制备方法，所述的步骤（6）中陈化时间为2.5-3.5天。
有益效果：本发明的方法制备的阻燃保温泡沫材料具有极高的极限氧指数，极限氧指数越大，越不易燃烧，说明其阻燃性极佳。其掉渣率最低仅为9.1%，说明其不易碎，耐磨损和冲击的能力较强，同时压缩强度和弯曲强度也较高，力学性能佳。
具体实施方式
实施例1
（1） 按重量份将木质纤维素5份、乙烯基三甲氧基硅烷0.2份、乙烯基三（β-甲氧基乙氧基）硅烷0.2份、过硫酸钾0.2份和水20份混合，缓慢搅拌均匀后浸渍5小时；
（2） 过滤后置于烘箱中在温度60℃下干燥24小时；
（3） 将处理好的木质纤维素、酚醛树脂40份、聚异氰脲酸酯10份、原儿茶醛0.2份、多聚磷酸铵0.2份、1,8-二羟基-3-甲基蒽醌0.1份、二乙烯三胺0.5份、苯二甲胺三聚体衍生物0.2份、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠0.1份、磷脂酰肌醇0.1份和异丙醇10份混合，用机械搅拌器在转速700r/min下搅拌5分钟；
（4） 加入环氧大豆油0.2份和偶氮二甲酰胺0.1份，用机械搅拌器在转速4000r/min下搅拌10秒；
（5） 倒入模具中，放入温度为65℃恒温箱中30分钟起泡固化；
（6） 脱模后在室温下陈化2天即得。
实施例2
（1） 按重量份将木质纤维素6份、乙烯基三甲氧基硅烷0.3份、乙烯基三（β-甲氧基乙氧基）硅烷0.3份、过硫酸钾0.3份和水22份混合，缓慢搅拌均匀后浸渍5.3小时；
（2） 过滤后置于烘箱中在温度62℃下干燥24.5小时；
（3） 将处理好的木质纤维素、酚醛树脂45份、聚异氰脲酸酯11份、原儿茶醛0.22份、多聚磷酸铵0.25份、1,8-二羟基-3-甲基蒽醌0.11份、二乙烯三胺0.6份、苯二甲胺三聚体衍生物0.3份、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠0.15份、磷脂酰肌醇0.13份和异丙醇12份混合，用机械搅拌器在转速800r/min下搅拌6分钟；
（4） 加入环氧大豆油0.3份和偶氮二甲酰胺0.15份，用机械搅拌器在转速4100r/min下搅拌11秒；
（5） 倒入模具中，放入温度为68℃恒温箱中32分钟起泡固化；
（6） 脱模后在室温下陈化2.5天即得。
实施例3
（1） 按重量份将木质纤维素7.5份、乙烯基三甲氧基硅烷0.35份、乙烯基三（β-甲氧基乙氧基）硅烷0.35份、过硫酸钾0.35份和水25份混合，缓慢搅拌均匀后浸渍5.5小时；
（2） 过滤后置于烘箱中在温度65℃下干燥25小时；
（3） 将处理好的木质纤维素、酚醛树脂50份、聚异氰脲酸酯12.5份、原儿茶醛0.25份、多聚磷酸铵0.3份、1,8-二羟基-3-甲基蒽醌0.15份、二乙烯三胺0.75份、苯二甲胺三聚体衍生物0.35份、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠0.2份、磷脂酰肌醇0.15份和异丙醇15份混合，用机械搅拌器在转速800r/min下搅拌7.5分钟；
（4） 加入环氧大豆油0.35份和偶氮二甲酰胺0.2份，用机械搅拌器在转速4200r/min下搅拌13秒；
（5） 倒入模具中，放入温度为70℃恒温箱中35分钟起泡固化；
（6） 脱模后在室温下陈化3天即得。
实施例4
（1） 按重量份将木质纤维素9份、乙烯基三甲氧基硅烷0.4份、乙烯基三（β-甲氧基乙氧基）硅烷0.4份、过硫酸钾0.4份和水27份混合，缓慢搅拌均匀后浸渍5.7小时；
（2） 过滤后置于烘箱中在温度67℃下干燥25.5小时；
（3） 将处理好的木质纤维素、酚醛树脂55份、聚异氰脲酸酯14份、原儿茶醛0.28份、多聚磷酸铵0.35份、1,8-二羟基-3-甲基蒽醌0.16份、二乙烯三胺0.9份、苯二甲胺三聚体衍生物0.4份、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠0.25份、磷脂酰肌醇0.17份和异丙醇18份混合，用机械搅拌器在转速900r/min下搅拌9分钟；
（4） 加入环氧大豆油0.4份和偶氮二甲酰胺0.25份，用机械搅拌器在转速4400r/min下搅拌14秒；
（5） 倒入模具中，放入温度为72℃恒温箱中37分钟起泡固化；
（6） 脱模后在室温下陈化3.5天即得。
实施例5
（1） 按重量份将木质纤维素10份、乙烯基三甲氧基硅烷0.5份、乙烯基三（β-甲氧基乙氧基）硅烷0.5份、过硫酸钾0.5份和水30份混合，缓慢搅拌均匀后浸渍6小时；
（2） 过滤后置于烘箱中在温度70℃下干燥26小时；
（3） 将处理好的木质纤维素、酚醛树脂60份、聚异氰脲酸酯15份、原儿茶醛0.3份、多聚磷酸铵0.4份、1,8-二羟基-3-甲基蒽醌0.2份、二乙烯三胺1份、苯二甲胺三聚体衍生物0.5份、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠0.3份、磷脂酰肌醇0.2份和异丙醇20份混合，用机械搅拌器在转速1000r/min下搅拌10分钟；
（4） 加入环氧大豆油0.5份和偶氮二甲酰胺0.3份，用机械搅拌器在转速4500r/min下搅拌15秒；
（5） 倒入模具中，放入温度为75℃恒温箱中40分钟起泡固化；
（6） 脱模后在室温下陈化4天即得。
对比例1
（1） 按重量份将木质纤维素10份、乙烯基三甲氧基硅烷0.5份、乙烯基三（β-甲氧基乙氧基）硅烷0.5份、过硫酸钾0.5份和水30份混合，缓慢搅拌均匀后浸渍6小时；
（2） 过滤后置于烘箱中在温度70℃下干燥26小时；
（3） 将处理好的木质纤维素、酚醛树脂60份、聚异氰脲酸酯15份、原儿茶醛0.3份、多聚磷酸铵0.4份、苯二甲胺三聚体衍生物0.5份、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠0.3份、磷脂酰肌醇0.2份和异丙醇20份混合，用机械搅拌器在转速1000r/min下搅拌10分钟；
（4） 加入环氧大豆油0.5份和偶氮二甲酰胺0.3份，用机械搅拌器在转速4500r/min下搅拌15秒；
（5） 倒入模具中，放入温度为75℃恒温箱中40分钟起泡固化；
（6） 脱模后在室温下陈化4天即得。
对比例2
（1） 按重量份将木质纤维素10份、乙烯基三甲氧基硅烷0.5份、乙烯基三（β-甲氧基乙氧基）硅烷0.5份、过硫酸钾0.5份和水30份混合，缓慢搅拌均匀后浸渍6小时；
（2） 过滤后置于烘箱中在温度70℃下干燥26小时；
（3） 将处理好的木质纤维素、酚醛树脂60份、聚异氰脲酸酯15份、1,8-二羟基-3-甲基蒽醌0.2份、二乙烯三胺1份、苯二甲胺三聚体衍生物0.5份、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠0.3份、磷脂酰肌醇0.2份和异丙醇20份混合，用机械搅拌器在转速1000r/min下搅拌10分钟；
（4） 加入环氧大豆油0.5份和偶氮二甲酰胺0.3份，用机械搅拌器在转速4500r/min下搅拌15秒；
（5） 倒入模具中，放入温度为75℃恒温箱中40分钟起泡固化；
（6） 脱模后在室温下陈化4天即得。
本发明制备的实施例的阻燃保温泡沫材料具有极高的极限氧指数，极限氧指数越大，越不易燃烧，一般认为极限氧指数＜22%属于易燃材料，极限氧指数在 22～27%之间属可燃材料，极限氧指数＞27%属难燃材料。其掉渣率最低仅为9.1%，说明其不易碎，耐磨损和冲击的能力较强，同时压缩强度和弯曲强度也较高，力学性能佳。
实施例和对比例的性能如下：
压缩强度（MPa） 极限氧指数（%） 弯曲强度（MPa） 掉渣率（%）
实施例1 0.28 42 0.57 10.2
实施例2 0.29 43 0.59 10.0
实施例3 0.31 45 0.60 9.9
实施例4 0.35 48 0.65 9.1
实施例5 0.33 46 0.62 9.4
对比例1 0.21 46 0.48 10.9
对比例2 0.26 39 0.60 9.9
注：掉渣率是将试样在硬质泡沫易碎性测试仪中，以一定速度旋转，试样与测试仪中的橡木方块相互碰撞，在规定的时间内，发生的质量损失。

Claims (9)

1.一种阻燃保温泡沫材料，其特征在于，所述的泡沫材料由以下成分以重量份制备而成：
酚醛树脂 40-60份、
聚异氰脲酸酯 10-15份、
木质纤维素 5-10份、
原儿茶醛 0.2-0.3份、
多聚磷酸铵 0.2-0.4份、
乙烯基三甲氧基硅烷 0.2-0.5份、
乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷 0.2-0.5份、
1,8-二羟基-3-甲基蒽醌 0.1-0.2份、
过硫酸钾 0.2-0.5份、
二乙烯三胺 0.5-1份、
苯二甲胺三聚体衍生物 0.2-0.5份、
环氧大豆油 0.2-0.5份、
偶氮二甲酰胺 0.1-0.3份、
脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠 0.1-0.3份、
磷脂酰肌醇 0.1-0.2份、
异丙醇 10-20份、
水 20-30份。
2. 根据权利要求1所述的一种阻燃保温泡沫材料，其特征在于，所述的泡沫材料由以下成分以重量份制备而成：
酚醛树脂 45-55份、
聚异氰脲酸酯 11-14份、
木质纤维素 6-9份、
原儿茶醛 0.22-0.28份、
多聚磷酸铵 0.25-0.35份、
乙烯基三甲氧基硅烷 0.3-0.4份、
乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷 0.3-0.4份、
1,8-二羟基-3-甲基蒽醌 0.11-0.16份、
过硫酸钾 0.3-0.4份、
二乙烯三胺 0.6-0.9份、
苯二甲胺三聚体衍生物 0.3-0.4份、
环氧大豆油 0.3-0.4份、
偶氮二甲酰胺 0.15-0.25份、
脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠 0.15-0.25份、
磷脂酰肌醇 0.13-0.17份、
异丙醇 12-18份、
水 22-27份。
3.根据权利要求1所述的一种阻燃保温泡沫材料的制备方法，其特征在于，所述的制备方法包括下述步骤：
（1） 将木质纤维素、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三（β-甲氧基乙氧基）硅烷、过硫酸钾和水混合，缓慢搅拌均匀后浸渍5-6小时；
（2） 过滤后置于烘箱中在温度60-70℃下干燥24-26小时；
（3） 将处理好的木质纤维素、酚醛树脂、聚异氰脲酸酯、原儿茶醛、多聚磷酸铵、1,8-二羟基-3-甲基蒽醌、二乙烯三胺、苯二甲胺三聚体衍生物、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、磷脂酰肌醇和异丙醇混合，用机械搅拌器在转速700-1000r/min下搅拌5-10分钟；
（4） 加入环氧大豆油和偶氮二甲酰胺，用机械搅拌器在转速4000-4500r/min下搅拌10-15秒；
（5） 倒入模具中，放入温度为65-75℃恒温箱中30-40分钟起泡固化；
（6） 脱模后在室温下陈化2-4天即得。
4.根据权利要求3所述的一种阻燃保温泡沫材料的制备方法，其特征在于，所述的步骤（1）中浸渍时间为5.3-5.7小时。
5.根据权利要求3所述的一种阻燃保温泡沫材料的制备方法，其特征在于，所述的步骤（2）中干燥温度为62-67℃，干燥时间为24.5-25.5小时。
6.根据权利要求3所述的一种阻燃保温泡沫材料的制备方法，其特征在于，所述的步骤（3）中转速为800-900r/min，搅拌时间为6-9分钟。
7.根据权利要求3所述的一种阻燃保温泡沫材料的制备方法，其特征在于，所述的步骤（4）中转速为4100-4400r/min，搅拌时间为11-14秒。
8.根据权利要求3所述的一种阻燃保温泡沫材料的制备方法，其特征在于，所述的步骤（5）中恒温箱温度为68-72℃，固化时间为32-37分钟。
9.根据权利要求3所述的一种阻燃保温泡沫材料的制备方法，其特征在于，所述的步骤（6）中陈化时间为2.5-3.5天。
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