CN106609023A - 改性酚醛泡沫及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种改性酚醛泡沫及其制备方法。该方法，包括如下步骤：1)将苯酚和第一批多聚甲醛混合，调节体系为弱碱性后，于50-60℃保温匀速搅拌10-20min后，加入双氰胺，升温至65-75℃，保温匀速搅拌大约20min后升温至90-100℃保温60min，得到接枝共聚物；2)向步骤1)所得接枝共聚物中加入第二批多聚甲醛，于95℃左右保温搅拌60min左右，调节体系为中性，冷却得到酚醛树脂；3)将步骤2)所得酚醛树脂进行发泡，得到所述改性酚醛泡沫。本发明解决了酚醛泡沫材料脆性大、易掉渣的缺点。与现有技术比，得到的酚醛泡沫韧性较高、掉渣率低、抗压强度和冲击强度较高。
Description
技术领域
本发明涉及一种改性酚醛泡沫及其制备方法。
背景技术
酚醛泡沫是一种常用的绝热材料,也是较早合成的泡沫塑料之一，由酚醛树脂通过物理或化学方法发泡而成。酚醛泡沫具有良好的隔热、阻燃、低烟、低毒等性能并且燃烧时无熔化液滴落、热稳定性好、对化学试剂和有机溶剂有较高的耐性，另外酚醛泡沫塑料来源丰富，价格低廉，而且加工方便的优点，因此，酚醛泡沫塑料广泛应用于建筑、石油化工、船舶等行业作为隔热保温材料。
由于酚醛泡沫保温材料脆性大、易粉化，导致其泡沫制品表面容易粉尘化，在制备大块泡沫时，泡沫体易开裂，使其应用受到限制。
发明内容
本发明的目的是提供一种改性酚醛泡沫及其制备方法。
本发明提供的制备改性酚醛泡沫的方法，包括如下步骤：
1)将苯酚和第一批多聚甲醛混合，调节体系为弱碱性后，于50-60℃保温匀速搅拌10min-20min后，加入双氰胺，升温至65-75℃，保温匀速搅拌10min-20min后升温至90-100℃保温50min-60min，得到接枝共聚物；
2)向步骤1)所得接枝共聚物中加入第二批多聚甲醛，于90-95℃保温搅拌50min-60min后，调节体系为中性，冷却得到酚醛树脂；
3)将步骤2)所得酚醛树脂进行发泡，得到所述改性酚醛泡沫。
上述方法的步骤1)中，所述多聚甲醛为三聚甲醛(CH6O3)，分子量为80-100，具体为90；
所述弱碱性的pH值具体可为8；
所述苯酚、第一批多聚甲醛、双氰胺和第二批多聚甲醛的质量比为50：15-20：1-5：10-15，具体为50：15：1-3：10、50：15：2：10。
所述发泡步骤包括如下步骤：
将步骤2)所得酚醛树脂与发泡剂、活化剂和固化剂混匀进行发泡；
所述发泡剂具体为正戊烷、碳酸氢钠或过氧化苯甲酰；
所述活化剂具体为吐温80、KOH或吐温60；
所述固化剂具体为磷酸或冰乙酸。
所述酚醛树脂与发泡剂、活化剂、固化剂的质量比为20：2-3：2-5：4-5，具体为20：2：2：4。
所述步骤3)发泡步骤中，温度为80-90℃，时间为0.5-1小时。
另外，按照上述方法制备得到的酚醛泡沫，也属于本发明的保护范围。其中，所述酚醛泡沫的密度为48.7-48.9kg/m3，具体为47.7、48.2、48.9或48.7-48.9kg/m3；
拉伸强度和冲击强度是衡量材料韧性的典型指标：
抗冲击强度为4.99-5.37KJ/m2，具体为4.99、5.12、5.37或4.99-5.37KJ/m2；
抗压强度为250.4-267.3Kg/cm2，具体为250.4、258.1、267.3或250.4-267.3kPa；
掉渣率为5.12-5.47％。
本发明具有以下优点：
1、本发明由于利用双氰胺对酚醛泡沫塑料进行改性，具有韧性提高的优点。
2、本发明由于利用双氰胺对酚醛泡沫塑料进行改性，具有泡沫掉渣率明显降低优点。
3、本发明由于利用双氰胺对酚醛泡沫塑料进行改性，其抗冲击强度和抗压强度均明显提高。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步阐述，但本发明并不限于以下实施例。所述方法如无特别说明均为常规方法。所述原材料如无特别说明均能从公开商业途径而得。下述实施例中，按照如下方法对所得改性酚醛泡沫进行性能测试：
酚醛泡沫表观密度的测定：
测定标准：按标准ASTMD1662测定。取具有代表性的泡沫样品，去皮。切成30±1×30±1×30±1㎜3的式样五个，在分析天平上称取重量，用卡尺测量样品的尺寸，每个样品测量三次。
密度＝M/V
酚醛泡沫力学性能(抗冲击性能、抗压强度)具体表征方法：
抗冲击性能测定：
制作100±1×12±1×12±1㎜3的样品，利用抗冲击检测器进行检测，抗冲击检验机主机摆动梁上装有拉力传感器，摆梁升高时得到重力势能，实验过程中试样受到横摆的作用力折断横摆的重力势能消耗即为酚醛泡沫的抗冲击性能，打印相关数据。
抗压强度测定：
电子万能材料试验机的检定方法，将标准拉力试样装夹在试验机上，按GB/T228-2002标准规定的速度让试验机对标准试样施行压力。
改性泡沫掉渣率的表征方法如下：
按照GB/T12812-1991，采用《硬质泡沫塑料滚动磨损试验方法》。裁出标准样片，称量W，将300#砂纸(粒度300目，约0.5mm)固定，在泡沫上加上一个质量为200g的砝码,用恒力水平拉动泡沫30次，称量泡沫前后质量变化百分比，即掉渣率。泡沫底面积为3.0cm×3.0cm。
计算公式：
Mf——质量磨损率，％；
M1——原试样总质量，g；
M2——试验后试样总质量，g；
实施例1
1)在酚醛树脂合成第一阶段加入苯酚50份和第一批多聚甲醛(三聚甲醛，M＝90)15份混合，再加入NaOH溶液调节体系为弱碱性(pH＝8)，于50℃保温匀速搅拌10min后，再加入双氰胺1份，升温至65℃后，保温匀速搅拌10min后再升温至95℃均匀搅拌60min，使其所含氨基与酚醛初期缩聚物中的羟甲基发生化学反应，形成接枝共聚物；
2)向步骤1)所得接枝共聚物中再加入第二批多聚甲醛10份，保温95℃均匀搅拌60min，得到酚醛树脂75份；
3)将步骤2)所得酚醛树脂20份与2份吐温80活化剂、磷酸固化剂4份和正戊烷发泡剂2份来发泡即可制得本发明提供的双氰胺改性的酚醛泡沫。
经测定，该改性酚醛泡沫的密度适中，为48.2kg/m3，改性树脂得到了较好利用，泡沫致密度高且均匀。
抗冲击性能由1.09KJ/m2提高到5.12KJ/m2，达到了预期效果。
改性泡沫掉渣率明显减小，这是由于泡沫致密度高、均匀并有一定韧性而导致掉渣率也随之减小。
经过计算得到最小掉渣率为5.47％；改性泡沫抗压强度有明显增强，由改性前216.0kPa提高到258.1kPa。
实施例2：
1)在酚醛树脂合成第一阶段加入苯酚50份和第一批多聚甲醛(三聚甲醛，M＝90)15份混合，再加入NaOH溶液调节体系为弱碱性(pH＝8)，于50℃保温匀速搅拌10min后，再加入双氰胺2份，升温至65℃后，保温匀速搅拌10min后再升温至95℃均匀搅拌60min，使其所含氨基与酚醛初期缩聚物中的羟甲基发生化学反应，形成接枝共聚物；
2)向步骤1)所得接枝共聚物中再加入第二批多聚甲醛10份，保温95℃均匀搅拌60min，得到酚醛树脂76份；
3)将步骤2)所得酚醛树脂20份与2份吐温80活化剂、磷酸固化剂4份和正戊烷发泡剂2份来发泡即可制得本发明提供的双氰胺改性的酚醛泡沫。
经测定，该改性酚醛泡沫的密度适中，为48.9kg/m3，改性树脂得到了较好利用，泡沫致密度高且均匀。
抗冲击性能由1.09KJ/m2提高到5.37KJ/m2，达到了预期效果。
改性泡沫掉渣率明显减小，这是由于泡沫致密度高、均匀并有一定韧性而导致掉渣率也随之减小。
改性泡沫抗压强度硬度有明显增强，由改性前216.0kPa提高到267.3kPa。
实施例3：
1)在酚醛树脂合成第一阶段加入苯酚50份和第一批多聚甲醛(三聚甲醛，M＝90)15份混合，再加入NaOH溶液调节体系为弱碱性(pH＝8)，于50℃保温匀速搅拌10min后，再加入双氰胺3份，升温至65℃后，保温匀速搅拌10min后再升温至95℃均匀搅拌60min，使其所含氨基与酚醛初期缩聚物中的羟甲基发生化学反应，形成接枝共聚物；
2)向步骤1)所得接枝共聚物中再加入第二批多聚甲醛10份，保温95℃均匀搅拌60min，得到酚醛树脂52份；
3)将步骤2)所得酚醛树脂20份与2份吐温80活化剂、磷酸固化剂4份和正戊烷发泡剂2份来发泡即可制得本发明提供的双氰胺改性的酚醛泡沫。
经测定，该改性酚醛泡沫的密度适中，为47.7kg/m3，改性树脂得到了较好利用，泡沫致密度高且均匀。
抗冲击性能由1.09KJ/m2提高到4.99KJ/m2，达到了预期效果。
改性泡沫掉渣率明显减小，这是由于泡沫致密度高、均匀并有一定韧性而导致掉渣率也随之减小。
改性泡沫抗压强度硬度有明显增强，由改性前216.0kPa提高到250.4kPa。
改性酚醛泡沫密度为48.7-48.9kg/m3，密度适中既保证泡孔密度适中，又保证了改性酚醛树脂合理利用，发泡率得到了预期效果。
改性酚醛泡沫测得抗冲击强度为4.99-5.37KJ/m2，提高了抗冲击强度，达到了预期效果。
改性酚醛泡沫测得抗压强度为250.4-267.3Kg/cm2，提高了抗压强度，达到预期效果。
Claims (7)
1.一种制备改性酚醛泡沫的方法，包括如下步骤：
1)将苯酚和第一批多聚甲醛混合，调节体系为弱碱性后，于50-60℃保温匀速搅拌10min-20min后，加入双氰胺，升温至65-75℃，保温匀速搅拌10min-20min后升温至90-100℃保温50min-60min，得到接枝共聚物；
2)向步骤1)所得接枝共聚物中加入第二批多聚甲醛，于90-95℃保温搅拌50min-60min后，调节体系为中性，冷却得到酚醛树脂；
3)将步骤2)所得酚醛树脂进行发泡，得到所述改性酚醛泡沫。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤1)中，所述多聚甲醛为三聚甲醛，分子量为80-100，具体为90；
所述苯酚、第一批多聚甲醛、双氰胺和第二批多聚甲醛的质量比为50：15-20：1-5：10-15。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述发泡步骤包括如下步骤：
将步骤2)所得酚醛树脂与发泡剂、活化剂和固化剂混匀进行发泡；
所述发泡剂具体为正戊烷、碳酸氢钠或过氧化苯甲酰；
所述活化剂具体为吐温80、KOH或吐温60；
所述固化剂具体为磷酸或冰乙酸。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述酚醛树脂与发泡剂、活化剂、固化剂的质量比为20：2-3：2-5：4-5，具体为20：2：2：4。
5.根据权利要求1-4任一所述的方法，其特征在于：所述步骤3)发泡步骤中，温度为80-90℃，时间为0.5-1小时。
6.权利要求1-5任一所述方法制备得到的酚醛泡沫。
7.根据权利要求6所述的酚醛泡沫，其特征在于：所述酚醛泡沫的密度为48.7-48.9kg/m3；
抗冲击强度为4.99-5.37KJ/m2；
抗压强度为250.4-267.3kPa。
掉渣率为5.12％-5.47％。
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| CN101134834A (zh) * | 2007-08-29 | 2008-03-05 | 北京振利高新技术有限公司 | 聚氨基甲酸酯类化合物改性酚醛泡沫塑料及其制备方法 |
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