CN107674372A - 一种酚醛泡沫保温材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种酚醛泡沫保温材料及其制备方法，包括以下重量份数的原料：酚醛树脂80～90份；玻璃纤维10～15份；可膨胀石墨2～4份；硅烷偶联剂7～12份；发泡剂10～15份；固化剂8～12份。本发明所述的酚醛泡沫保温材料主要应用于平板太阳能集热器保温材料或隔热材料，具有良好的耐热性、绝缘性、抗腐蚀性，工作温度范围广，生产成本较低；加入玻璃纤维和可膨胀石墨在一定程度上改善了酚醛泡沫的脆性，增加其抗压强度和机械性能，可提升平板太阳能集热器的使用寿命和质量稳定性。

Description

一种酚醛泡沫保温材料及其制备方法
技术领域
本发明涉保温材料领域，具体是一种酚醛泡沫保温材料及其制备方法。
背景技术
随着能源日益紧缺和环保压力的不断增大，世界各国都开始力推开发可再生能源，其中太阳能为利用和开发最广、发展前景最好的可再生能源，现已广泛应用于各行各业，太阳能热水器行业就是其中之一。我国蕴藏着丰富的太阳能资源，太阳能利用前景广阔，目前已是世界上太阳能热水器的第一使用国和生产国。
保温材料一般是指导热系数小于或等于0.12的材料。传统的保温隔热材料是以提高气相空隙率，降低导热系数和传导系数为主。纤维类保温材料在使用环境中要使对流传热和辐射传热升高，必须要有较厚的覆层；而型材类无机保温材料要进行拼装施工，存在接缝多、有损美观、防水性差、使用寿命短等缺陷。为此，人们一直在寻求与研究一种能大大提高保温材料隔热反射性能的新型材料。
酚醛泡沫能够较好地解决上述问题，提高平板太阳能的性能与质量。酚醛泡沫简称PF，是以酚醛树脂和乳化剂、固化剂、发泡剂及其它助剂等多种物质，经科学配方发泡固化而成的闭孔型硬质泡沫塑料。由于其极低的导热系数，保温性能好，被誉为保温之王。酚醛泡沫最突出的特点是难燃、低烟、抗高温歧变，可以现场浇注发泡、可模制、也可机械加工，可制成板材、管壳及各种异型产品，克服了原有泡沫塑料型保温材料易燃、多烟、遇热变形的缺点，保留了原有泡沫塑料型保温材料质轻、施工方便等特点。国外生产的酚醛板具有较好的保温性能，但是国内目前推广力度小，生产技术也较为落后，其保温性能略差于国外产品。国内生产的酚醛板存在着易粉化、机械强度低、脆性、无延伸性和吸水率高等弱点。在我国，酚醛泡沫塑料目前已经在中央空调系统、轻质保温彩钢板、房屋隔热材料、石油化工管道等领域成功应用。
平板集热器是平板热水器的关键部件，其热性能高低是衡量热水器好坏的重要指标，其中保温层的作用是减少集热器向四周环境的散热，以提高集热器的热效率。酚醛泡沫应用于平板太用能热水器中可大大提高集热器的使用寿命及质量稳定性，且更加环保，牢固美观，对环境及人体无害，具有较大的开发价值。
发明内容
本发明的目的是提供一种酚醛泡沫保温材料及其制备方法，应用于平板太阳能集热器保温材料或隔热材料，扩大酚醛泡沫的应用范围。
本发明通过以下技术方案实现：
一种酚醛泡沫保温材料，包括以下重量份数的原料：酚醛树脂80～90份；玻璃纤维10～15份；可膨胀石墨2～4份；硅烷偶联剂7～12份；发泡剂10～15份；固化剂8～12份。
所述玻璃纤维是以玻璃球或废旧玻璃为原料经高温熔制、拉丝、络纱、织布等工艺制造成的直径为10～20微米，长度为3～6毫米的短切玻璃纤维。
所述可膨胀石墨的制备方法为：以40～50目的高碳鳞片状石墨、浓硫酸、重铬酸钾和双氧水为原料，于30～40℃条件下在不断搅拌40～50min，反应完成后，水洗至中性，离心分离后真空干燥即可得到。
所述硅烷偶联剂为乙烯基硅烷、氨基硅烷、甲基丙烯酰氧基硅烷中的一种或几种。
所述发泡剂为正戊烷、环戊烷、正己烷、正庚烷中的一种或多种的组合。
所述固化剂为磷酸、盐酸或苯磺酸中的一种或几种的组合。
所述酚醛泡沫保温材料主要应用于平板太阳能集热器保温材料或隔热材料。
所述的酚醛泡沫保温材料，其制备方法包括以下步骤：按配比将酚醛树脂、玻璃纤维、可膨胀石墨、硅烷偶联剂和发泡剂混合均匀后，再加入固化剂，搅拌 3～5 分钟，升温至50～70℃预发泡 30～40 分钟，倒入提前预热的模具中，在90～100℃条件下发泡固化 1～2小时，经过冷却、脱模，即可。
本发明的有益效果是：
1、本发明所述的酚醛泡沫保温材料，加入的玻璃纤维是一种性能优异的无机非金属材料，具有良好的耐热性、绝缘性、抗腐蚀性和较高的机械强度，其拉伸强度大，不易燃，耐化学性好，是比较理想的耐热防火材料，可增强酚醛树脂的性能；玻璃纤维原料易得，生产成本较低，大大降低了酚醛泡沫的原料成本。
2、本发明所述的酚醛泡沫保温材料，加入的可膨胀石墨，具有丰富的小孔结构和优良的吸附功能，可作为无机阻燃剂和酚醛树脂的促进剂、增韧剂，且无毒、无污染，制造容易，成本较低，具有抗腐蚀、耐高温高压的性能，工作温度范围广，耐热冲击，零下低温也可正常使用，大大提升了平板太阳能集热器的使用寿命和质量稳定性。
3、本发明所述的酚醛泡沫保温材料，加入的硅烷偶联剂能改善玻璃纤维和树脂的粘合性能，改善无机填料与树脂之间的相容性，大大提高玻璃纤维增强复合材料的强度、电气、抗水、抗气候等性能。
具体实施方式
为了更加详细的介绍本发明，下面结合实施例，对本发明做进一步说明。
实施例1
一种酚醛泡沫保温材料，包括以下重量份数的原料：酚醛树脂80份；玻璃纤维10份；可膨胀石墨3份；硅烷偶联剂10份；发泡剂12份；固化剂9份。
所述玻璃纤维是以玻璃球或废旧玻璃为原料经高温熔制、拉丝、络纱、织布等工艺制造成的直径为10～20微米，长度为3～6毫米的短切玻璃纤维。
所述可膨胀石墨的制备方法为：以50目的高碳鳞片状石墨、浓硫酸、重铬酸钾和双氧水为原料，于40℃条件下在不断搅拌40min，反应完成后，水洗至中性，离心分离后真空干燥得到。
所述硅烷偶联剂为乙烯基硅烷；所述发泡剂为正戊烷、环戊烷和正己烷按重量比1:0.5:1制成；所述固化剂为磷酸和苯磺酸。
所述的酚醛泡沫保温材料，其制备方法包括以下步骤：按配比将酚醛树脂、玻璃纤维、可膨胀石墨、硅烷偶联剂和发泡剂混合均匀，再加入固化剂，搅拌 3 分钟，升温至 50℃预发泡 40 分钟，倒入提前预热的模具中，在100℃条件下发泡固化 1小时，经过冷却、脱模，即可。
实施例2
一种酚醛泡沫保温材料，包括以下重量份数的原料：酚醛树脂90份；玻璃纤维15份；可膨胀石墨4份；硅烷偶联剂10份；发泡剂12份；固化剂10份。
所述玻璃纤维是以玻璃球或废旧玻璃为原料经高温熔制、拉丝、络纱、织布等工艺制造成的直径为10～20微米，长度为3～6毫米的短切玻璃纤维。
所述可膨胀石墨的制备方法为：以50目的高碳鳞片状石墨、浓硫酸、重铬酸钾和双氧水为原料，于40℃条件下在不断搅拌40min，反应完成后，水洗至中性，离心分离后真空干燥得到。
所述硅烷偶联剂为甲基丙烯酰氧基硅烷；所述发泡剂为正戊烷；所述固化剂为磷酸和苯磺酸。
所述的酚醛泡沫保温材料，其制备方法包括以下步骤：按配比将酚醛树脂、玻璃纤维、可膨胀石墨、硅烷偶联剂和发泡剂混合均匀，再加入固化剂，搅拌 5 分钟，升温至70℃预发泡 30分钟，倒入提前预热的模具中，在100℃条件下发泡固化 1小时，经过冷却、脱模，即可。
实施例3
一种酚醛泡沫保温材料，包括以下重量份数的原料：酚醛树脂85份；玻璃纤维15份；可膨胀石墨4份；硅烷偶联剂10份；发泡剂10份；固化剂12份。
所述玻璃纤维是以玻璃球或废旧玻璃为原料经高温熔制、拉丝、络纱、织布等工艺制造成的直径为10～20微米，长度为3～6毫米的短切玻璃纤维。
所述可膨胀石墨的制备方法为：以50目的高碳鳞片状石墨、浓硫酸、重铬酸钾和双氧水为原料，于40℃条件下在不断搅拌40min，反应完成后，水洗至中性，离心分离后真空干燥得到。
所述硅烷偶联剂为甲基丙烯酰氧基硅烷；所述发泡剂为正戊烷、环戊烷和正己烷按重量比1:0.5:1制成；所述固化剂为磷酸和盐酸组合制成。
所述的酚醛泡沫保温材料，其制备方法包括以下步骤：按配比将酚醛树脂、玻璃纤维、可膨胀石墨、硅烷偶联剂和发泡剂混合均匀，再加入固化剂，搅拌 5 分钟，升温至 50℃预发泡 40 分钟，倒入提前预热的模具中，在100℃条件下发泡固化 1小时，经过冷却、脱模，即可。
本实施例中制备的酚醛泡沫保温材料与市场上的常用保温板的技术参数对比如下：
项目 密度（kg/m³） 氧指数值（%） 工作温度（℃） 导热系数（w/mk）
实施例1 32 55 -200～400 0.02
实施例2 33 57 -200～400 0.022
实施例3 31 58 -200～400 0.021
对比 30～80 20～40 -200～300 0.02～0.05
由此可看出，本发明所述酚醛泡沫保温材料性能较优，保温效果好。

Claims (8)

1.一种酚醛泡沫保温材料，其特征在于，包括以下重量份数的原料：酚醛树脂80～90份；玻璃纤维10～15份；可膨胀石墨2～4份；硅烷偶联剂7～12份；发泡剂10～15份；固化剂8～12份。
2.根据权利要求1所述的酚醛泡沫保温材料，其特征在于，所述玻璃纤维是以玻璃球或废旧玻璃为原料经高温熔制、拉丝、络纱、织布等工艺制造成的直径为10～20微米，长度为3～6毫米的短切玻璃纤维。
3.根据权利要求1所述的酚醛泡沫保温材料，其特征在于，所述可膨胀石墨的制备方法为：以40～50目的高碳鳞片状石墨、浓硫酸、重铬酸钾和双氧水为原料，于30～40℃条件下在不断搅拌40～50min，反应完成后，水洗至中性，离心分离后真空干燥即可得到。
4.根据权利要求1所述的酚醛泡沫保温材料，其特征在于，所述硅烷偶联剂为乙烯基硅烷、氨基硅烷、甲基丙烯酰氧基硅烷中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的酚醛泡沫保温材料，其特征在于，所述发泡剂为正戊烷、环戊烷、正己烷、正庚烷中的一种或多种的组合。
6.根据权利要求1所述的酚醛泡沫保温材料，其特征在于，所述固化剂为磷酸、盐酸或苯磺酸中的一种或几种的组合。
7.根据权利要求1所述的酚醛泡沫保温材料，其特征在于，其应用于平板太阳能集热器保温材料或隔热材料。
8.根据权利要求1所述的酚醛泡沫保温材料，其特征在于，其制备方法包括以下步骤：按配比将酚醛树脂、玻璃纤维、可膨胀石墨、硅烷偶联剂和发泡剂混合均匀后，再加入固化剂，搅拌 3～5 分钟，升温至 50～70℃预发泡 30～40 分钟，倒入提前预热的模具中，在90～100℃条件下发泡固化 1～2小时，经过冷却、脱模，即可。
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