CN113462119A - 一种隔热保温塑料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及塑料技术领域，具体涉及一种隔热保温塑料及其制备方法。包括以下质量份数的原料为酚醛树脂50～80份、聚氨脂2～10份、十水硫酸钠10～15份、聚硅氧烷5～8份、硬脂酸醇2～6份、十二烷基苯磺酸钠2～6份、发泡剂5～10份、稳定剂2～6份、固化剂2～3份；本发明采用酚醛树脂和聚氨酯复合形成发泡塑料，具有导热系数小，孔隙闭合程度高，良好的保温隔热效果和良好的机械性能，适用范围广。

Description

一种隔热保温塑料及其制备方法
技术领域
本发明涉及塑料技术领域，具体涉及一种隔热保温塑料及其制备方法。
背景技术
随着能源危机的开始，减少不必要的能量损失，高效利用能源越来越受到重视，其中，保温隔热材料，有利于减少不必要的热量散失。此外，轻量化、可再生化也是目前新材料或者功能材料发展的必然要求。
保温隔热材料是指能够阻滞热能传递的材料，可分为传统型隔热保温材料和新型隔热保温材料。传统型隔热保温材料主要包括石棉、硅酸盐、玻璃纤维、岩棉等；新型隔热保温材料主要有真空板、气凝胶、泡沫塑料等。泡沫塑料与传统隔热保温材料相比，具有量轻，便于施工等优点，用在建筑外墙上，阻断建筑物外部的夏季热空气或冬季冷空气进入室内，减少人们使用制冷或取暖用电设备的频率，进而减少能源的消耗中。目前，使用较多的保温泡沫塑料为聚氨酯泡沫塑料、聚氯乙烯泡沫塑料或聚苯乙烯泡沫塑料，然而，现有隔热保温塑料由于导热系数相对较高，孔隙闭合数较少，隔热保温塑料较薄时两侧仍然可能存在热对流，造成隔热保温效果下降等问题，限制了隔热保温的应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种隔热保温塑料及其制备方法，本发明采用酚醛树脂和聚氨酯复合形成发泡塑料，具有导热系数小，孔隙闭合程度高，良好的保温隔热效果和良好的机械性能，适用范围广。
为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种隔热保温塑料，包括以下质量份数的原料：
Figure BDA0003207947520000011
Figure BDA0003207947520000021
所述隔热保温塑的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：取质量份数的酚醛树脂和聚氨酯粉碎过筛，搅拌混合均匀，后将熔融，再加入质量份数的十水硫酸钠、硬脂酸醇和十二烷基苯磺酸钠，60～120r/min速度搅拌30min后，再加入质量份数的聚硅氧烷、发泡剂和稳定剂，继续以60～120r/min速度搅拌30～40min后，加入质量份数的固化剂60～120r/min速度搅拌1～5min，得到混合液；
步骤二：将步骤一得到的混合物液倒入到模具后放入到80～90℃的烘箱中，发泡固化1～2h，待发泡成型，在室温下熟化后得到隔热保温塑料。
所述酚醛树脂为木质素改性酚醛树脂，即将木质素和苯酚加入到反应容器中，60℃水浴加热，并以100～120r/min的速度搅拌2～4h，再加入氢氧化铵，水浴温度升温至75℃，缓慢加入多聚甲醛，再升温至85℃，以120r/min搅拌1.5～3h，加入尿素，继续反应1～1.5h，降至常温，得到木质素改性酚醛树脂；其中木质素、苯酚、氢氧化铵、多聚甲醛、尿素的质量比例为木质素：苯酚：氢氧化铵：多聚甲醛：尿素＝1：1：0.05：3～6：1～2。
所述聚硅氧烷为聚二甲基硅氧烷、环甲基硅氧烷、氨基硅氧烷、聚甲基苯基硅氧烷、聚醚聚硅氧烷共聚物中的一种或多种。
所述发泡剂为正戊烷和环戊烷混合发泡剂，其中正戊烷、环戊烷质量比为正戊烷：环戊烷＝2：1～8：1。
所述稳定剂为聚乙烯醇、聚乙二醇、对苯二酚、对甲酚中的一种或多种。
还包括pH调节剂，在步骤一中，加入稳定剂前，加入pH调节剂，调节pH值小于7。
所述步骤一中，酚醛树脂和聚氨酯粉碎过筛为100～200目筛，熔融温度为180～250℃。
所述固化剂为酸性固化剂，酸性固化剂为无机酸与甲醇的混合固化剂或有机酸与乙醇的混合固化剂。
所述无机酸为盐酸、硫酸、磷酸中的一种或混合。
所述有机酸为草酸、苯硝酸、酚硝酸、苯磺酸中的一种或混合。
本发明的有益效果：
1、本发明采用酚醛树脂和聚氨酯复合形成发泡塑料，在刚性的酚醛树脂主链上引入柔性的聚氨酯分子链，改善了酚醛树脂泡沫的脆性，增强隔热保温塑料的韧性；且聚氨酯泡沫形成独特的闭孔结构，与酚醛泡沫相配合，使得所制得的隔热保温塑料具有大量蜂窝孔洞，含有大量闭孔结构，孔道内的稀薄空气具有较小的导热系数，使得塑料具有良好的保温隔热效果，导热系数小，孔隙闭合程度高。
2、本发明使用木质素对酚醛树脂进行改性，在隔热保温塑料中引入木质素，使得酚醛树脂具有抗压强度和抗弯曲强度，使得隔热保温塑料具有较好的机械性能，木质素作为再生资源，用于隔热保温塑料的生产，节约对化石能源的消耗。
3、本发明使用聚硅氧烷，在酚醛树脂泡沫中引入Si-O-C键和Si元素，一方面Si-O-C增加隔热保温塑料中各材料间的相容性，提高材料的疏水性和结构稳定性，使得隔热保温塑料具有良好的机械性能，另一方面，Si元素增加了隔热保温塑料的抗燃烧性能和热稳定性。
4、本发明使用十水硫酸钠，为相变材料，变温度适宜，相变潜热大，在一定范围内物相状态改变，均匀参杂到聚氨酯泡沫中，聚氨酯泡沫为闭孔结构，封存相变液，解决了相变材料的泄露，十水硫酸钠通过自身相变，隔绝隔热保温塑料两侧的热交换，实现隔热保温塑料对其包覆空间内的隔热作用和保温作用。
5、硬脂酸醇和十二烷基苯磺酸钠为本发明的表面活性剂，硬脂酸醇引入OH基，能够与各材料官能团相互键合，增加塑料中各材料之间的相润性，同时，硬脂酸醇可增加塑料的塑性；十二烷基苯磺酸钠引入苯磺酸基团和直链烷基，协助酚醛树脂、聚氨酯、聚硅氧烷、十水硫酸钠之间的化学键合，使得各成分间相互交联和相互键合，得到互穿的网络结构；配合发泡剂和稳定剂的使用，有利于进一步的发泡剂对酚醛树脂、聚氨酯的发泡过程，使得发泡剂对酚醛树脂、聚氨酯的均匀发泡，经过后续的发泡工艺控制，使得发泡后的泡沫塑料孔隙均匀，表面光滑、连续，保温效果和机械性能好。
具体实施方式
下面将对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种隔热保温塑料，包括以下质量份数的原料：酚醛树脂50份，聚氨脂2份，十水硫酸钠10份，聚硅氧烷5份，硬脂酸醇2份，十二烷基苯磺酸钠2份，发泡剂5份，稳定剂2份，固化剂2份；
所述隔热保温塑的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：取质量份数的酚醛树脂和聚氨酯粉碎过筛，搅拌混合均匀，后将熔融，再加入质量份数的十水硫酸钠、硬脂酸醇和十二烷基苯磺酸钠，60r/min速度搅拌30min后，再加入质量份数的聚硅氧烷、发泡剂和稳定剂，继续以60r/min速度搅拌30min后，加入质量份数的固化剂60r/min速度搅拌1min，得到混合液；
步骤二：将步骤一得到的混合物液倒入到模具后放入到80℃的烘箱中，发泡固化1h，待发泡成型，在室温下熟化后得到隔热保温塑料。
实施例2
一种隔热保温塑料，包括以下质量份数的原料：酚醛树脂80份，聚氨脂10份，十水硫酸钠15份，聚硅氧烷8份，硬脂酸醇6份，十二烷基苯磺酸钠6份，发泡剂10份，稳定剂6份，固化剂3份；
所述隔热保温塑的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：取质量份数的酚醛树脂和聚氨酯粉碎过筛，搅拌混合均匀，后将熔融，再加入质量份数的十水硫酸钠、硬脂酸醇和十二烷基苯磺酸钠，120r/min速度搅拌30min后，再加入质量份数的聚硅氧烷、发泡剂和稳定剂，继续以120r/min速度搅拌40min后，加入质量份数的固化剂120r/min速度搅拌5min，得到混合液；
步骤二：将步骤一得到的混合物液倒入到模具后放入到90℃的烘箱中，发泡固化2h，待发泡成型，在室温下熟化后得到隔热保温塑料。
实施例3
一种隔热保温塑料，包括以下质量份数的原料：酚醛树脂65份，聚氨脂7份，十水硫酸钠13份，聚硅氧烷6份，硬脂酸醇4份，十二烷基苯磺酸钠4份，发泡剂7份，稳定剂4份，固化剂2.5份；
所述隔热保温塑的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：取质量份数的酚醛树脂和聚氨酯粉碎过筛，搅拌混合均匀，后将熔融，再加入质量份数的十水硫酸钠、硬脂酸醇和十二烷基苯磺酸钠，90r/min速度搅拌30min后，再加入质量份数的聚硅氧烷、发泡剂和稳定剂，继续以90r/min速度搅拌35min后，加入质量份数的固化剂90r/min速度搅拌3min，得到混合液；
步骤二：将步骤一得到的混合物液倒入到模具后放入到85℃的烘箱中，发泡固化1.5h，待发泡成型，在室温下熟化后得到隔热保温塑料。
实施例4
一种隔热保温塑料，包括以下质量份数的原料：酚醛树脂70份，聚氨脂8份，十水硫酸钠13份，聚硅氧烷7份，硬脂酸醇5份，十二烷基苯磺酸钠5份，发泡剂8份，稳定剂3份，固化剂3份；
所述隔热保温塑的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：取质量份数的酚醛树脂和聚氨酯粉碎过筛，搅拌混合均匀，后将熔融，再加入质量份数的十水硫酸钠、硬脂酸醇和十二烷基苯磺酸钠，100r/min速度搅拌30min后，再加入质量份数的聚硅氧烷、发泡剂和稳定剂，继续以80r/min速度搅拌38min后，加入质量份数的固化剂100r/min速度搅拌3min，得到混合液；
步骤二：将步骤一得到的混合物液倒入到模具后放入到86℃的烘箱中，发泡固化1.8h，待发泡成型，在室温下熟化后得到隔热保温塑料。
Figure BDA0003207947520000071
由表可知，本发明制备的隔热保温塑料具有导热系数小，良好的保温隔热效果和良好的机械性能，适用范围广。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种隔热保温塑料，其特征在于，包括以下质量份数的原料：
Figure FDA0003207947510000011
所述隔热保温塑的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：取质量份数的酚醛树脂和聚氨酯粉碎过筛，搅拌混合均匀，后将熔融，再加入质量份数的十水硫酸钠、硬脂酸醇和十二烷基苯磺酸钠，60～120r/min速度搅拌30min后，再加入质量份数的聚硅氧烷、发泡剂和稳定剂，继续以60～120r/min速度搅拌30～40min后，加入质量份数的固化剂60～120r/min速度搅拌1～5min，得到混合液；
步骤二：将步骤一得到的混合物液倒入到模具后放入到80～90℃的烘箱中，发泡固化1～2h，待发泡成型，在室温下熟化后得到隔热保温塑料。
2.根据权利要求1所述的一种隔热保温塑料，其特征在于：所述酚醛树脂为木质素改性酚醛树脂，即将木质素和苯酚加入到反应容器中，60℃水浴加热，并以100～120r/min的速度搅拌2～4h，再加入氢氧化铵，水浴温度升温至75℃，缓慢加入多聚甲醛，再升温至85℃，以120r/min搅拌1.5～3h，加入尿素，继续反应1～1.5h，降至常温，得到木质素改性酚醛树脂；其中木质素、苯酚、氢氧化铵、多聚甲醛、尿素的质量比例为木质素：苯酚：氢氧化铵：多聚甲醛：尿素＝1：1：0.05：3～6：1～2。
3.根据权利要求1所述的一种隔热保温塑料，其特征在于：所述聚硅氧烷为聚二甲基硅氧烷、环甲基硅氧烷、氨基硅氧烷、聚甲基苯基硅氧烷、聚醚聚硅氧烷共聚物中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的一种隔热保温塑料，其特征在于：所述发泡剂为正戊烷和环戊烷混合发泡剂，其中正戊烷、环戊烷质量比为正戊烷：环戊烷＝2：1～8：1。
5.根据权利要求1所述的一种隔热保温塑料，其特征在于：所述稳定剂为聚乙烯醇、聚乙二醇、对苯二酚、对甲酚中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的一种隔热保温塑料，其特征在于：还包括pH调节剂，在步骤一中，加入稳定剂前，加入pH调节剂，调节pH值小于7。
7.根据权利要求1所述的一种隔热保温塑料，其特征在于：所述步骤一中，酚醛树脂和聚氨酯粉碎过筛为100～200目筛，熔融温度为180～250℃。
8.根据权利要求1所述的一种隔热保温塑料，其特征在于：所述固化剂为酸性固化剂，酸性固化剂为无机酸与甲醇的混合固化剂或有机酸与乙醇的混合固化剂。
9.根据权利要求8所述的一种隔热保温塑料，其特征在于：所述无机酸为盐酸、硫酸、磷酸中的一种或混合。
10.根据权利要求8所述的一种隔热保温塑料，其特征在于：所述有机酸为草酸、苯硝酸、酚硝酸、苯磺酸中的一种或混合。
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