CN109851732A - N-羟甲基乙酰胺改性酚醛发泡材料 - Google Patents
N-羟甲基乙酰胺改性酚醛发泡材料 Download PDFInfo
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Abstract
N‑羟甲基乙酰胺改性酚醛发泡材料，涉及酚醛发泡材料，本发明为一种N‑羟甲基乙酰胺改性苯酚后与甲醛生成热固性酚醛树脂。酚醛树脂100份；表面活性剂4‑6份；发泡剂8‑10份；固化剂12‑14份。本发明采用N‑羟甲基乙酰胺在碱性环境下改性酚醛树脂。其与酚醛树脂相容性良好，引进的乙酰胺基团能够与羟基反应，从而改变固化速度，降低吸水性，提高耐热性此外引入的酰胺组分还可改善酚醛树脂的韧性为了改善酚醛树脂的脆性、吸水、掉渣等缺点，提高其韧性及耐热性，改善后的酚醛树脂应用范围广，具有显著的社会和经济效益。
Description
技术领域
本发明涉及一种酚醛发泡材料，特别是涉及一种N-羟甲基乙酰胺改性酚醛发泡材料。
背景技术
酚醛树脂是世界上最早实现工业化的合成树脂,经历了100多年的历史,酚醛树脂的显著特征是价格低廉、耐热、耐烧蚀、阻燃、燃烧发烟少等,广泛用作模塑料、胶粘剂、涂料等。但是,酚醛树脂结构上酚羟基易氧化，耐热性有待改善；结构上的亚甲基链接的刚性芳环紧密堆砌,韧性也受到影响。因此,随着工业的 不断发展,为适应汽车、电子、航空、航天及国防工业等高新技术领域的需要,对酚醛树脂进行改性,提高其韧性及耐热性是酚醛树脂的发展方向。
酚醛泡沫通常由甲阶酚醛树脂、表面活性剂、发泡剂混合均匀后再加入固化剂，搅拌均匀后加热发泡，所形成的酚醛泡沫一般情况下存在密度高，脆性大，吸水率高等缺陷，所以酚醛泡沫发泡使用的酚醛树脂需要引进其他基团进行改性，以解决酚醛泡沫的部分缺陷。
中国专利CN 102731964A公开了一种用丙烯酸弹性体改性酚醛树脂生产建筑泡沫板的方法，该方案提高了压缩强度和降低了掉渣率，但是耐热性能没有改善。而对于筑泡沫板来说，耐热性能、压缩强度和掉渣率三者是不可忽略的指标。本发明通过在分子主链上引入新的酰胺基团,可以与酚羟基反应，从而改变固化速度，降低吸水性，同时提高耐热性。此外引入的酰胺还可改善酚醛树脂的韧性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种N-羟甲基乙酰胺改性酚醛发泡材料，本发明通过在分子主链上引入新的酰胺基团,可以与酚羟基反应，从而改变固化速度，降低吸水性，同时提高了耐热性。此外引入的酰胺组分还可改善酚醛树脂的韧性，故所制得的酚醛泡沫韧性大大提高，同时改善了酚醛泡沫的残炭率和热分解峰值温度等综合性能。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
N-羟甲基乙酰胺改性酚醛发泡材料，所述酚醛发泡材料包括制取N-羟甲基乙酰胺改性酚醛树脂，其制备过程为如下两个反应阶段，反应阶段I为N-羟甲基乙酰胺与苯酚发生缩合反应；反应阶段II为使用反应阶段I所生成的化合物与甲醛在碱性条件下反应，生成改性的酚醛树脂；
Ⅱ
。
所述的N-羟甲基乙酰胺改性酚醛发泡材料，所述选用N-羟甲基乙酰胺改性苯酚后，在碱性条件下与甲醛生成一种新型的热固性改性酚醛树脂，按下列重量份的原料配制：
N-羟甲基乙酰胺 11-17份；
苯酚 66份；
多聚甲醛 34份；
氢氧化钠 1份。
所述的N-羟甲基乙酰胺改性酚醛发泡材料，所述双酚醚化合物分子链中的—OCH3不接在苯环上的2,2’—位置上。
所述的N-羟甲基乙酰胺改性酚醛发泡材料，所述酚醛发泡材料，按下列重量份的原料配制：
酚醛树脂 100份；
表面活性剂 4-6份；
发泡剂 8-10份；
固化剂 12-14份。
所述的N-羟甲基乙酰胺改性酚醛发泡材料，表面活性剂为吐温-80、硅油中的至少一种。
所述的N-羟甲基乙酰胺改性酚醛发泡材料，所述发泡剂为二氯甲烷、正戊烷、异戊烷中的至少一种。
所述的N-羟甲基乙酰胺改性酚醛发泡材料，所述固化剂为对甲基苯磺酸、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。
本发明的优点与效果是：
本发明通过N-羟甲基乙酰胺与苯环上的酚羟基反应，从而改性苯酚与甲醛反应，在酚醛树脂中引入了大量酰胺基团，改变了树脂间仅有亚甲基连接的结构。改性泡沫的韧性得到了大大的提高，同时燃烧后的残碳率及吸水率也得到了改善。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行详细说明。
本发明制取N-羟甲基乙酰胺改性酚醛树脂的过程分为如下两个反应阶段。反应阶段I为N-羟甲基乙酰胺与苯酚发生缩合反应；反应阶段II为使用反应阶段I所生成的化合物与甲醛在碱性条件下反应，生成改性的酚醛树脂。
Ⅰ
Ⅱ
此反应过程是由以下原料按重量份配比制成：
N-羟甲基乙酰胺 11-17份；
苯酚 66份；
多聚甲醛 34份；
氢氧化钠 1份；
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后，再加入固化剂混合均匀，倒入模具中，在一定的温度下发泡，脱模，即可得到结构稳定的改性酚醛泡沫。
酚醛树脂 100份；
表面活性剂 4-6份；
发泡剂 8-10份；
固化剂 12-14份；
优选地，所述双酚醚化合物分子链中的—OCH3不接在苯环上的2,2’—位置上。
优选地，所述表面活性剂为吐温-80。
优选地，所述发泡剂为正戊烷。
优选地，所述固化剂为对甲基苯磺酸。
优选地，所述N-羟甲基乙酰胺改性苯酚与甲醛反应增加了酰胺基团的含量，改善了酚醛树脂的韧性，提高了树脂的抗冲击强度。
优选地，所述N-羟甲基乙酰胺改性苯酚与甲醛反应引进了酰胺基团与酚羟基反应，降低了酚醛树脂的吸水性，同时提高了耐热性。
以下通过具体实施方式的描述对本发明作进一步说明，但这并非是对本发明的限制，本领域技术人员根据本发明的基本思想，可以做出各种修改或改进，但是只要不脱离本发明的基本思想，均在本发明的范围之内。
实施例 1
将N-羟甲基乙酰胺：苯酚为1:4的份量，加入三颈烧瓶中，再用电子天平称取苯酚的1%的氢氧化钠加入三口烧瓶。将三颈烧瓶放入已设置好温度为65℃的水浴锅中，安装好搅拌桨和冷凝管，塞上瓶塞，打开冷凝水开关和搅拌棒开关。开始反应，反应2小时后可得到N-羟甲基乙酰胺改性苯酚。之后再将多聚甲醛分多次加入反应釜中，升高温度到95℃，持续搅拌，2小时后得到N-羟甲基乙酰胺改性酚醛树脂。将所得的改性酚醛树脂溶液与吐温-80、正戊烷按照100：4：8的份数比进行充分均匀混合，搅拌3分钟，再将12份对甲基苯磺酸加入搅拌15秒，然后将混合好的物料转移到模具中，在70℃烘箱下反应10分钟后进行脱模、拆模，即可得到需要的酚醛泡沫。
实施例 2
将N-羟甲基乙酰胺：苯酚为1:6的份量，加入三颈烧瓶中，再用电子天平称取苯酚的1%的氢氧化钠加入三口烧瓶。将三颈烧瓶放入已设置好温度为65℃的水浴锅中，安装好搅拌桨和冷凝管，塞上瓶塞，打开冷凝水开关和搅拌棒开关。开始反应，反应2小时后可得到N-羟甲基乙酰胺改性苯酚。之后再将多聚甲醛分多次加入反应釜中，升高温度到95℃，持续搅拌，2小时后得到N-羟甲基乙酰胺改性酚醛树脂。将所得的改性酚醛树脂溶液与吐温-80、正戊烷按照100：4：8的份数比进行充分均匀混合，搅拌3分钟，再将12份对甲基苯磺酸加入搅拌15秒，然后将混合好的物料转移到模具中，在70℃烘箱下反应10分钟后进行脱模、拆模，即可得到需要的酚醛泡沫。
实施例 3
将N-羟甲基乙酰胺：苯酚为1:6的份量，加入三颈烧瓶中，再用电子天平称取苯酚的1%的氢氧化钠加入三口烧瓶。将三颈烧瓶放入已设置好温度为65℃的水浴锅中，安装好搅拌桨和冷凝管，塞上瓶塞，打开冷凝水开关和搅拌棒开关。开始反应，反应2小时后可得到N-羟甲基乙酰胺改性苯酚。之后再将多聚甲醛分多次加入反应釜中，升高温度到95℃，持续搅拌，2小时后得到N-羟甲基乙酰胺改性酚醛树脂。将所得的改性酚醛树脂溶液与吐温-80、正戊烷按照100：4：8的份数比进行充分均匀混合，搅拌3分钟，再将13份对甲基苯磺酸加入搅拌15秒，然后将混合好的物料转移到模具中，在70℃烘箱下反应10分钟后进行脱模、拆模，即可得到需要的酚醛泡沫。
实施例 4
将N-羟甲基乙酰胺：苯酚为1:6的份量，加入三颈烧瓶中，再用电子天平称取苯酚的1%的氢氧化钠加入三口烧瓶。将三颈烧瓶放入已设置好温度为65℃的水浴锅中，安装好搅拌桨和冷凝管，塞上瓶塞，打开冷凝水开关和搅拌棒开关。开始反应，反应2小时后可得到N-羟甲基乙酰胺改性苯酚。之后再将多聚甲醛分多次加入反应釜中，升高温度到95℃，持续搅拌，2小时后得到N-羟甲基乙酰胺改性酚醛树脂。将所得的改性酚醛树脂溶液与吐温-80、正戊烷按照100：4：9的份数比进行充分均匀混合，搅拌3分钟，再将13份对甲基苯磺酸加入搅拌15秒，然后将混合好的物料转移到模具中，在70℃烘箱下反应10分钟后进行脱模、拆模，即可得到需要的酚醛泡沫。
本发明实施例1至 4所制备的酚醛泡沫与普通酚醛泡沫的性能对比如下表：
由上表可见，N-羟甲基乙酰胺改性的酚醛泡沫的弯曲形变比基础泡沫提高了4倍。这是因为在酚醛树脂中引入了酰胺，提高了材料的韧性，同时增加了体系的空间位阻，降低了酚醛树脂的网络致密性，使酚醛树脂不易断裂。酰胺基团的增加改变了酚醛树脂之间仅有亚甲基相连的情况，因此在酚醛树脂中引入酰胺基团来改性酚醛树脂可改善泡沫质脆、易粉化的缺点，提高材料的韧性。
N-羟甲基乙酰胺改性的酚醛泡沫与普通酚醛泡沫的残炭率结果比较可看出，使得改性后的酚醛泡沫比普通酚醛泡沫残炭率提升了大约8～9个百分点。苯环类甲基衍生物、酚类及其甲基衍生物等的挥发量都有所减少，大大提高了树脂的残炭率。N-羟甲基乙酰胺改性酚醛泡沫热分解峰值温度高达 500.2 ℃，较普通酚醛泡沫提高了近85℃，耐稳定性显著提高。
综上所述，本发明由N-羟甲基乙酰胺改性苯酚与甲醛生成的酚醛树脂，使酚醛泡沫韧性及耐热性有很大提高，残炭率、热分解峰值温度均有改善，产品的综合性能得到了提升。
Claims (7)
1.N-羟甲基乙酰胺改性酚醛发泡材料，其特征在于，所述酚醛发泡材料包括制取N-羟甲基乙酰胺改性酚醛树脂，其制备过程为如下两个反应阶段，反应阶段I为N-羟甲基乙酰胺与苯酚发生缩合反应；反应阶段II为使用反应阶段I所生成的化合物与甲醛在碱性条件下反应，生成改性的酚醛树脂；
Ⅱ
。
2.根据权利要求1所述的N-羟甲基乙酰胺改性酚醛发泡材料，其特征在于，所述选用N-羟甲基乙酰胺改性苯酚后，在碱性条件下与甲醛生成一种新型的热固性改性酚醛树脂，按下列重量份的原料配制：
N-羟甲基乙酰胺 11-17份；
苯酚 66份；
多聚甲醛 34份；
氢氧化钠 1份。
3.根据权利要求2所述的N-羟甲基乙酰胺改性酚醛发泡材料，其特征在于，所述双酚醚化合物分子链中的—OCH3不接在苯环上的2,2’—位置上。
4.根据权利要求1所述的N-羟甲基乙酰胺改性酚醛发泡材料，其特征在于，所述酚醛发泡材料，按下列重量份的原料配制：
酚醛树脂 100份；
表面活性剂 4-6份；
发泡剂 8-10份；
固化剂 12-14份。
5.如权利要求4所述的N-羟甲基乙酰胺改性酚醛发泡材料，其特征在于，表面活性剂为吐温-80、硅油中的至少一种。
6.如权利要求4所述的N-羟甲基乙酰胺改性酚醛发泡材料，其特征在于，所述发泡剂为二氯甲烷、正戊烷、异戊烷中的至少一种。
7.如权利要求4所述的N-羟甲基乙酰胺改性酚醛发泡材料，其特征在于，所述固化剂为对甲基苯磺酸、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。
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