CN106084632A - 一种有机/无机复合保温材料及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于隔热保温材料及其制备领域，公开了一种以酚醛树脂和膨胀珍珠岩为主要原料的复合保温材料及其制备方法，将酚醛树脂、膨胀珍珠岩及阻燃剂混合均匀，装模，通过一定温度和时间固化成型。酚醛树脂选用热固性酚醛树脂，用量为20 wt%‑70wt%；膨胀珍珠岩选用堆积密度为90‑120 kg/m³的珍珠岩，用量为30 wt%‑80 wt%；半干压成型，成型温度100℃，成型时间2h。样品表观密度为200‑360 Kg/m³、抗压强度0.8‑1.2 MPa、抗折强度0.4‑0.7MPa、燃烧性能B1级，材料综合性能介于现有有机、无机保温材料之间。本发明的复合保温材料兼有有机保温材料的导热系数低和无机保温材料的强度高、难燃烧之优点。

Description

一种有机/无机复合保温材料及制备方法

技术领域

本发明涉及隔热保温材料及其制备领域，涉及一种以酚醛树脂和珍珠岩为主要原料，添加阻燃成分的复合保温材料及其制备方法。

背景技术

据有关统计，我国建筑大多为高能耗建筑，单位面积能耗比发达国家高2-5倍。因此保温材料逐渐成为解决我国高能耗问题的有效途径。但是随着近几年，我国由保温材料引发的火灾事件，使得保温材料的防火问题开始受到人们关注。

目前，我国常用的墙体保温材料分为有机保温材料、无机保温材料、复合保温材料3大类。有机保温材料表观密度小、导热系数低、吸水率低，但防火效果差；无机保温材料防火、阻燃性好、无毒无污染，但导热系数差；复合保温材料就是将有机材料和无机材料的优势结合起来，制成既能防火又能保温的材料。

酚醛树脂导热系数低，人们公认其节能保温性能居于所有保温材料之首，被称为“保温之王”。它具有优良的阻燃性能，耐高温、耐烧蚀，燃烧时只是表面炭化，无名火无低落物，发烟量小，毒性小。随着人们对保温材料防火等级的提高，其在建筑上的应用也得到高度重视。膨胀珍珠岩具有多孔结构，具有质轻、绝热、吸音、无毒、不燃、无臭味、价廉和来源广泛等特点，是一种良好的保温材料。但在实际应用中，它们通常不单独使用，而是通过无机胶凝材料的粘结作用，制成具有一定形状的硬质块状制品或保温砂浆。但是由于无机凝胶材料的高导热性，使得最终膨胀珍珠岩制品的保温性能急剧下降。此外，制品的高吸水性，也是此类材料必须解决的问题，尽管有时对珍珠岩采取憎水剂或玻化处理，但在与胶凝材料混合过程中，不可避免地使泡体破损，使憎水处理失效，保温性能进一步降低。

因此，研究开发既有有机保温材料的低导热系数，又有无机保温材料防火阻燃性能的复合保温材料是目前保温隔热材料领域研究的热点。

为了克服上述现有技术中的不足，本发明提供了一种以酚醛树脂和珍珠岩为主要原料，添加适量的憎水、固化、阻燃和偶联剂等助剂，采用半干型成型方法，制备一种酚醛树脂/珍珠岩复合保温材料。本发明的复合保温材料兼有有机保温材料的导热系数低和无机保温材料的强度高、难燃烧之优点。

发明内容

本发明可以通过以下技术方案实现。

一种以酚醛树脂和珍珠岩为主要原料的复合保温材料，复合保温材料以酚醛树脂和膨胀珍珠岩为主要原料，树脂为20-70 wt％， 膨胀珍珠岩为30-80 wt％，固化剂为5-10wt%，阻燃剂为5-10 wt%。

其中所属的酚醛树脂为热固性酚醛树脂，所述的珍珠岩为珍珠岩是粒径为3-5目的球形闭孔膨胀珍珠岩散料，助剂为憎水剂、固化剂、阻燃剂和硅烷偶联剂。

所用助剂中的憎水剂为有机硅、脂肪酸盐、石蜡中的一种或一种以上的混合物；固化剂为磷酸和苯磺酸；阻燃剂为APP和红磷；硅烷偶联剂为KH550。

其具体制备方法步骤如下：

（1）将酚醛树脂用乙醇稀释，选择珍珠岩是粒径为3-5目的球形闭孔膨胀珍珠岩散料；

（2）按质量分数热固性酚醛树脂20-70％，膨胀珍珠岩30-80％，固化剂5-10 wt%，阻燃剂5-10 wt%配备原料；

（3）将步骤（2）中的原料充分混合均匀，装入钢制模具；

（4）将压实后材料放入干燥箱，在100℃温度下固化3h，即得到以酚醛树脂和珍珠岩为主要原料的复合保温板。

与现有保温材料制备技术相比，本发明具有以下的优点和效果：

（1）与现有有机保温材料相比，本发明添加了阻燃成分，克服了有机保温材料的强度低、耐老化性差、使用寿命短、防火效果差的缺点，保留了有机保温材料的质轻、导热系数低的优点；

（2）与现有无机保温材料相比，本发明克服了无机保温材料的导热系数大、保温效果差的缺点，保留了无机保温材料的防火阻燃、变形系数小、抗老化、性能稳定、使用寿命长的优点；

（3）本发明无毒无污染，制备方法简单；

（4）按本发明所述方法制备的酚醛树脂/珍珠岩复合保温材料样品表观密度为200-360Kg/m³、抗压强度0.8-1.2 MPa、抗折强度0.4-0.7MPa、燃烧性能B1级，材料综合性能介于现有有机、无机保温材料之间；

（5）本发明样品保温隔热、耐火性能良好，化学性质稳定。根据使用性能要求，样品的性能指标可通过调整配料比例、压缩比等参数进行调整，即样品性能指标可调且易控。

附图说明

图1表示本发明的制备方法流程图。

具体实施方式

本发明中所使用的热固性酚醛树脂。例如型号为PF-5323，粘度(25℃)为16000-19000cp，固含量为77%-83%，出自山东圣泉化工股份有限公司。

本发明中所使用的膨胀珍珠岩。本实验选用粒径为3-5目，出自信阳中森珍珠岩有限公司。

本发明中还可以含有其他的辅料成分，例如聚磷酸铵为工业级，含量≥99%，粒度为1000目，出自山东金泉化工有限公司；红磷出自郑州腾飞化工有限公司；KH550出自济南硅丰新材料有限公司。

下面通过具体实施例对本专利作进一步说明。

实施例1

（1）将热固性酚醛树脂外掺入30%乙醇稀释；选择堆积密度90~120 kg/m³的球形闭孔膨胀珍珠岩；选择有机硅憎水剂，苯磺酸和磷酸为固化剂，红磷和聚磷酸铵为阻燃剂，KH550偶联剂；

（2）按质量分数树脂50％、膨胀珍珠岩50％、助剂占酚醛树脂58%（其中苯磺酸1%、磷酸5%、KH550 2%、阻燃剂50%）配备原料；

（3）将各种助剂与酚醛树脂混合均匀后，再将膨胀珍珠岩加入到上述混合液中，充分搅拌均匀，装入钢制模具；

（4）将压实后材料放入干燥箱，在100℃温度下固化3h，即得到以酚醛树脂和珍珠岩为主要原料的复合保温板；

（5）所得酚醛树脂/珍珠岩复合保温材料样品表观密度为320Kg/m³、体积吸水率为28.24%、抗压强度1.1 MPa、抗折强度0.65MPa，阻燃等级为B1级。

实施例2

（1）将热固性酚醛树脂外掺入30%乙醇稀释；选择选择堆积密度90~120 kg/m³的球形闭孔膨胀珍珠岩；选择有机硅憎水剂，苯磺酸和磷酸为固化剂，红磷和聚磷酸铵为阻燃剂，KH550；

（2）按质量分数酚醛树脂树脂50％、膨胀珍珠岩50％、助剂占酚醛树脂62%（其中苯磺酸4%、磷酸4%、KH550 4%、阻燃剂50%）配备原料；

（3）将各种助剂与酚醛树脂混合均匀后，再将膨胀珍珠岩加入到上述混合液中，充分搅拌均匀，装入钢制模具；

（4）将压实后材料放入干燥箱，在100℃温度下固化3h，即得到以酚醛树脂和珍珠岩为主要原料的复合保温板；

（5） 所得酚醛树脂/珍珠岩复合保温材料样品表观密度为360Kg/m³、体积吸水率为25.44%、抗压强度1.2MPa、抗折强度0.7MPa，阻燃等级为B1级。

实施例3

（1）将热固性酚醛树脂外掺入30%乙醇稀释；选择选择堆积密度90-120 kg/m³的球形闭孔膨胀珍珠岩；选择有机硅憎水剂，苯磺酸和磷酸为固化剂，红磷和聚磷酸铵为阻燃剂，KH550；

（2）按质量分数酚醛树脂树脂45％、膨胀珍珠岩55％、助剂占酚醛树脂39%（其中苯磺酸2%、磷酸5%、KH550 2%、阻燃剂30%）配备原料；

（3）将各种助剂与酚醛树脂混合均匀后，再将膨胀珍珠岩加入到上述混合液中，充分搅拌均匀，装入钢制模具；

（4）将压实后材料放入干燥箱，在100℃温度下固化3h，即得到以酚醛树脂和珍珠岩为主要原料的复合保温板；

（5） 所得酚醛树脂/珍珠岩复合保温材料样品表观密度为380Kg/m³、体积吸水率为25.85%、抗压强度1.0MPa、抗折强度0.5MPa，阻燃等级为B1级。

实施例4

（1）将热固性酚醛树脂外掺入30%乙醇稀释；选择堆积密度90-120 kg/m³的球形闭孔膨胀珍珠岩；选择有机硅憎水剂，苯磺酸和磷酸为固化剂，红磷和聚磷酸铵为阻燃剂，KH550；

（2）按质量分数酚醛树脂树脂45％、膨胀珍珠岩55％、助剂占酚醛树脂54%（其中苯磺酸2%、磷酸5%、KH550 2%、阻燃剂45%）配备原料；

（3）将各种助剂与酚醛树脂混合均匀后，再将膨胀珍珠岩加入到上述混合液中，充分搅拌均匀，装入钢制模具；

（4）将压实后材料放入干燥箱，在100℃温度下固化3h，即得到以酚醛树脂和珍珠岩为主要原料的复合保温板；

（5）所得酚醛树脂/珍珠岩复合保温材料样品表观密度为350Kg/m³、体积吸水率为21.87%、抗压强度1.0MPa、抗折强度0.65MPa，阻燃等级为B1级。

以上实施例仅用于说明本发明的优选实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在所述领域普通技术人员所具备的知识范围内，本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替代和改进等，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围之内。

Claims (4)

1.一种以酚醛树脂和珍珠岩为主要原料的复合保温材料，其特征在于：复合保温材料是以酚醛树脂和膨胀珍珠岩为主要原料，酚醛树脂为20 wt％-70 wt％， 膨胀珍珠岩为30wt％-80 wt％，固化剂为5 wt％-10 wt%，阻燃剂为5 wt％-10 wt%。

2.根据权利要求1所述的一种以酚醛树脂和珍珠岩为主要原料的复合保温材料，其特征在于：所述的酚醛树脂为热固性酚醛树脂；珍珠岩是粒径为3-5目的球形闭孔膨胀珍珠岩散料；助剂为憎水剂、固化剂、阻燃剂和硅烷偶联剂。

3.根据权利要求2所述的一种以酚醛树脂和珍珠岩为主要原料的复合保温材料，其特征在于：所用助剂中的憎水剂为有机硅、脂肪酸盐、石蜡中的一种或一种以上的混合物；固化剂为磷酸和苯磺酸；阻燃剂为APP和红磷；硅烷偶联剂为KH550。

4.如权利要求1所述的以酚醛树脂和珍珠岩为主要原料的复合保温材料，其其制备方法步骤如下：

（1）将酚醛树脂用乙醇稀释，选择珍珠岩是粒径为3-5目的球形闭孔膨胀珍珠岩散料；

（2）按质量分数热固性酚醛树脂20 wt％-70％，膨胀珍珠岩30 wt％-80％，固化剂5wt％-10 Wt%，阻燃剂5-10 Wt%配备原料；

（3）将步骤（2）中的原料充分混合均匀，装入钢制模具；

（4）将压实后材料放入干燥箱，在100℃温度下固化3h，即得到以酚醛树脂和珍珠岩为主要原料的复合保温板。