CN106749944B - 一种n-三羟甲基甲基丙烯酰胺醚化的酚醛发泡树酯及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种N‑三羟甲基甲基丙烯酰胺醚化的酚醛发泡树酯及其制备方法，涉及一种泡树酯制备方法，本发明一种N‑三羟甲基甲基丙烯酰胺醚化的酚醛发泡树酯，由下述部分组成：酚类化合物、醛类化合物、改性剂、催化剂、表面活性剂、固化剂。所得的改性酚醛泡沫是由改性酚醛树脂，表面活性剂，发泡剂按一定的配比混合均匀，再加入固化剂混合均匀，倒入模具中，一定的温度发泡，脱模，既得改性酚醛泡沫。所得到的改性酚醛树脂耐热性得到明显提高，且具有良好的力学性能和综合性能，拓宽了其使用范围。
Description
技术领域
本发明涉及一种发泡树酯及其制备方法，特别是涉及一种N-三羟甲基甲基丙烯酰胺醚化的酚醛发泡树酯及其制备方法。
背景技术
近几年，以聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚氨酯为代表的泡沫塑料的发展非常迅速而酚醛泡沫发展缓慢。但随着对建筑物用泡沫塑料的防火性能的重视，酚醛泡沫塑料以其绝热性、难燃性、燃烧时低发烟性、低毒性及尺寸稳定性等方面优良的特性又重新受到重视，其技术研究和应用开发又重新活跃起来，己经成为“保温材料新的候补者”但是酚醛泡沫塑料也有缺点，比如泡沫脆性大、易粉化，阻碍了其应用发展。因此传统的酚醛泡沫不能适应当前市场对高性能韧性泡沫的需要，提高泡沫的韧性和耐热性，是酚醛树脂泡沫保温材料当前的重点研究方向。发明内容
本发明的目的在于提供一种N-三羟甲基甲基丙烯酰胺醚化的酚醛发泡树酯及其制备方法，本发明是利用N-三羟甲基甲基丙烯酰胺为改性剂改性的酚醛泡沫，形成了接枝共聚物，从而起到了内增韧的效果，N-三羟甲基甲基丙烯酰胺与酚羟基共聚合，形成交联网状结构。同时N元素的引入使体系耐热性得到了明显的提高，残炭率高、抗冲击性能好、硬度适宜。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种N-三羟甲基甲基丙烯酰胺醚化的酚醛发泡树酯，具有如下结构：
。
所述的一种N-三羟甲基甲基丙烯酰胺醚化的酚醛发泡树酯，树脂合成阶段各组分按重量计，由酚类化合物100份、醛类化合物45-85份、改性剂10-40份、催化剂1-6份、组成；树脂发泡阶段，各组分按重量计，由改性后酚醛树脂100份、表面活性剂2-15份、发泡剂8-16份、固化剂10-20份组成。
所述的一种N-三羟甲基甲基丙烯酰胺醚化的酚醛发泡树酯，所述酚类化合物选自苯酚、甲酚、二甲酚、壬基苯酚、双酚 A、间苯二酚、丙基苯酚、乙基苯酚与腰果酚中的一种或多种。
所述的一种N-三羟甲基甲基丙烯酰胺醚化的酚醛发泡树酯，所述醛类化合物选自甲醛、乙醛、丁醛、聚甲醛与糠醛中的一种或多种。
所述一种N-三羟甲基甲基丙烯酰胺醚化的酚醛发泡树酯，所述催化剂为氢氧化钠、氢氧化钾等强碱物质中的一种或多种。
所述的一种N-三羟甲基甲基丙烯酰胺醚化的酚醛发泡树酯，所述的表面活性剂为吐温-80、司班、硅油中的至少一种。
所述的一种N-三羟甲基甲基丙烯酰胺醚化的酚醛发泡树酯，所述的发泡剂为正戊烷、异戊烷中的至少一种。
所述的一种N-三羟甲基甲基丙烯酰胺醚化的酚醛发泡树酯，所述的固化剂为对甲苯磺酸、二甲苯磺酸、苯酚磺酸、苯磺酸中的一种或几种硫酸中的一种或多种。
所述的一种N-三羟甲基甲基丙烯酰胺醚化的酚醛发泡树酯，所述的改性剂为N-三羟甲基甲基丙烯酰胺。
一种N-三羟甲基甲基丙烯酰胺醚化的酚醛发泡树酯制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
将定量的酚类化合物、催化剂、醛类化合物依次加到温度约50～80℃的反应釜中，反应一段时间后，再加入N-三羟甲基甲基丙烯酰胺，高速搅拌使混合均匀，通N2保护，以1～5℃/min的升温速度缓慢升温至80～100℃，恒温搅拌1.5-2.5h后冷却至室温；用醋酸中和树脂液中性，然后减压蒸除体系中的小分子直至无液体排出，得粘稠液体，一种N-三羟甲基甲基丙烯酰胺醚化的酚醛树酯；
将改性酚醛树脂置于容器中待用，依次称量表面活性剂、发泡剂、加入容器中，快速搅拌，搅拌1～3分钟，再将称量好的固化剂倒入容器中，搅拌1-2分钟，然后将搅拌好的液体倒入模具中，将模具放入60～80℃的烘箱中进行发泡成型，待发泡成型完成后，将模具取出、拆模，即得到酚醛泡沫板进行性能测试。
本发明的优点与效果是：
1.本发明是利用N-三羟甲基甲基丙烯酰胺为改性剂改性的酚醛泡沫，N-三羟甲基甲基丙烯酰胺单体中的活泼羟基可与酚醛树脂中的酚羟基脱水缩合，形成了接枝共聚物，从而起到了内增韧的效果，N-三羟甲基甲基丙烯酰胺与酚羟基共聚合，形成交联网状结构。同时N元素的引入使体系耐热性得到了明显的提高，经过发泡固化得到的改性酚醛泡沫闭孔率高，残炭率高、抗冲击性能好、硬度适宜。
2．本发明的制备工艺简单、反应周期短、原料易得。
3.本发明的主要用途：主要用于绝热保温和隔音等领域。尤其是作为绝热保温材料,其在建筑、石油化工、医药卫生以及船舶运输等领域。
具体实施方式
下面结合具体实施实例对本发明做进一步的描述，并非对保护范围的限制。同时下述实施实例中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。
实施例所用原料如下：
苯酚
多聚甲醛
氢氧化钠
乙酸
N-三羟甲基甲基丙烯酰胺
吐温-80
正戊烷
苯磺酸
实施例1
本发明为一种N-三羟甲基甲基丙烯酰胺醚化的酚醛发泡树酯，包括以下步骤：
将65g苯酚溶液、质量分数为50%的氢氧化钠溶液0.65g加入到60℃的三口烧瓶中，混合均匀后，反应5min，然后称量35g多聚甲醛于烧瓶中，反应1h后，再加入10g N-三羟甲基甲基丙烯酰胺，高速搅拌使混合均匀，通 N 2保护，以3℃/min 的升温速度缓慢升温至90℃，恒温搅拌1.5后冷却至室温。用醋酸中和树脂为中性，得到目标酚醛发泡树脂。
将酚醛发泡树脂、吐温-80、正戊烷：苯磺酸按配比100：12：10：12的比例进行充分均匀混合，快速搅拌1min，然后将混好的物料转移到模具中，在70℃下反应10分钟，脱模即得到酚醛泡沫板进行性能测试。
实施例2
本发明为一种N-三羟甲基甲基丙烯酰胺醚化的酚醛发泡树酯，包括以下步骤：
将65g苯酚溶液、质量分数为50%的氢氧化钠溶液0.65g加入到60℃的三口烧瓶中，混合均匀后，反应5min，然后称量35g多聚甲醛于烧瓶中，反应1h后，再加入15g N-三羟甲基甲基丙烯酰胺，高速搅拌使混合均匀，通 N 2保护，以3℃/min 的升温速度缓慢升温至90℃，恒温搅拌1.5后冷却至室温。用醋酸中和树脂为中性，得到目标酚醛发泡树脂。
将酚醛发泡树脂、吐温-80、正戊烷：苯磺酸按配比100：12：10：12的比例进行充分均匀混合，快速搅拌1min，然后将混好的物料转移到模具中，在70℃下反应10分钟，脱模即得到酚醛泡沫板进行性能测试。
实施例3
本发明为一种N-三羟甲基甲基丙烯酰胺醚化的酚醛发泡树酯，包括以下步骤：
将65g苯酚溶液、质量分数为50%的氢氧化钠溶液0.65g加入到60℃的三口烧瓶中，混合均匀后，反应5min，然后称量35g多聚甲醛于烧瓶中，反应1h后，再加入20g N-三羟甲基甲基丙烯酰胺，高速搅拌使混合均匀，通 N 2保护，以3℃/min 的升温速度缓慢升温至90℃，恒温搅拌1.5后冷却至室温。用醋酸中和树脂为中性，得到目标酚醛发泡树脂。
将酚醛发泡树脂、吐温-80、正戊烷：苯磺酸按配比100：12：10：12的比例进行充分均匀混合，快速搅拌1min，然后将混好的物料转移到模具中，在70℃下反应10分钟，脱模即得到酚醛泡沫板进行性能测试。
实施例4
本发明为一种N-三羟甲基甲基丙烯酰胺醚化的酚醛发泡树酯，包括以下步骤：
将65g苯酚溶液、质量分数为50%的氢氧化钠溶液0.65g加入到60℃的三口烧瓶中，混合均匀后，反应5min，然后称量35g多聚甲醛于烧瓶中，反应1h后，再加入25g N-三羟甲基甲基丙烯酰胺，高速搅拌使混合均匀，通 N 2保护，以3℃/min 的升温速度缓慢升温至90℃，恒温搅拌1.5后冷却至室温。用醋酸中和树脂为中性，得到目标酚醛发泡树脂。
将酚醛发泡树脂、吐温-80、正戊烷：苯磺酸按配比100：12：10：12的比例进行充分均匀混合，快速搅拌1min，然后将混好的物料转移到模具中，在70℃下反应10分钟，脱模即得到酚醛泡沫板进行性能测试。
对比例
将65g苯酚溶液、质量分数为50%的氢氧化钠溶液0.65g加入到60℃的三口烧瓶中，混合均匀后，反应5min，然后称量35g多聚甲醛于烧瓶中，反应1h后，以3℃/min 的升温速度缓慢升温至90℃，恒温搅拌1.5后冷却至室温。用醋酸中和树脂为中性，得到基础酚醛发泡树脂。
将酚醛发泡树脂、吐温-80、正戊烷：苯磺酸按配比100：12： 10：12的比例进行充分均匀混合，快速搅拌1min，然后将混好的物料转移到模具中，在70℃下反应10分钟，脱模即得到酚醛泡沫板进行性能测试。
本发明实施例所制备的改性酚醛树脂与普通酚醛树脂的性能对比如下表：
。
本发明是利用N-三羟甲基甲基丙烯酰胺为改性剂改性的酚醛泡沫，N-三羟甲基甲基丙烯酰胺单体中的活泼羟基可与酚醛树脂中的酚羟基脱水缩合，形成了接枝共聚物，从而起到了内增韧的效果，N-三羟甲基甲基丙烯酰胺与酚羟基共聚合，形成交联网状结构。同时N元素的引入使体系耐热性得到了明显的提高，经过发泡固化得到的改性酚醛泡沫闭孔率高，残炭率高、抗冲击性能好、硬度适宜，拓宽了酚醛树脂的应用范围。
上面结合具体实施例对本发明进行了示例性的描述，显然本发明的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围内。
Claims (6)
1.一种N-三羟甲基甲基丙烯酰胺醚化的酚醛发泡树脂，其特征在于，树脂合成阶段各组分按重量计，由酚类化合物100份、醛类化合物45-85份、改性剂 N-三羟甲基甲基丙烯酰胺10-40份、催化剂1-6份组成；树脂发泡阶段，各组分按重量计，由改性后酚醛树脂100份、表面活性剂2-15份、发泡剂8-16份、固化剂10-20份组成；
所述酚类化合物选自苯酚、甲酚、二甲酚、壬基苯酚、双酚 A、间苯二酚、丙基苯酚、乙基苯酚与腰果酚中的一种或多种；
所述醛类化合物选自甲醛、乙醛、丁醛、多聚甲醛与糠醛中的一种或多种。
2.根据权利要求1所述一种N-三羟甲基甲基丙烯酰胺醚化的酚醛发泡树脂，其特征在于，所述催化剂为氢氧化钠、氢氧化钾一种或两种。
3.根据权利要求1所述的一种N-三羟甲基甲基丙烯酰胺醚化的酚醛发泡树脂，其特征在于，所述的表面活性剂为吐温-80、司班、硅油中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的一种N-三羟甲基甲基丙烯酰胺醚化的酚醛发泡树脂，其特征在于，所述的发泡剂为正戊烷、异戊烷中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的一种N-三羟甲基甲基丙烯酰胺醚化的酚醛发泡树脂，其特征在于，所述的固化剂为对甲苯磺酸、二甲苯磺酸、苯酚磺酸、苯磺酸中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的一种N-三羟甲基甲基丙烯酰胺醚化的酚醛发泡树脂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
将定量的酚类化合物、催化剂、醛类化合物依次加到温度50～80℃的反应釜中，反应一段时间后，再加入N-三羟甲基甲基丙烯酰胺，高速搅拌使混合均匀，通N2保护，以1～5℃/min的升温速度缓慢升温至80～100℃，恒温搅拌1.5-2.5h后冷却至室温；用醋酸中和树脂液至中性，然后减压蒸除体系中的小分子直至无液体排出，得粘稠液体，一种N-三羟甲基甲基丙烯酰胺醚化的酚醛树脂；
将N-三羟甲基甲基丙烯酰胺醚化的酚醛树脂置于容器中待用，依次称量表面活性剂、发泡剂、加入容器中，快速搅拌，搅拌1～3分钟，再将称量好的固化剂倒入容器中，搅拌1-2分钟，然后将搅拌好的液体倒入模具中，将模具放入60～80℃的烘箱中进行发泡成型，待发泡成型完成后，将模具取出、拆模，即得到一种N-三羟甲基甲基丙烯酰胺醚化的酚醛发泡树脂进行性能测试。
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