CN115160632B - 一种超轻质三聚氰胺吸音泡沫塑料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种超轻质三聚氰胺吸音泡沫塑料及其制备方法，先将坡缕石粉碎成坡缕石粉末，并在表面沉积石墨碳，得到表面修饰坡缕石粉末，接着将表面修饰坡缕石粉末在γ‑氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷的作用下，制成纳米坡缕石；再以煤矸石为原料制成煤矸石介孔材料，接着将煤矸石介孔材料进行氮化处理，得到改性介孔材料；然后以三聚氰胺、多聚甲醛、纳米坡缕石和改性介孔材料为原料，反应制备改性三聚氰胺树脂；最后将改性三聚氰胺树脂与表面活性剂、发泡剂、固化剂混合发泡，即得。该泡沫塑料具有良好的力学性能，柔韧性较好，轻质，吸音效果好，应用前景广阔，市场推广价值大。

Description

一种超轻质三聚氰胺吸音泡沫塑料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种泡沫塑料，具体涉及一种超轻质三聚氰胺吸音泡沫塑料及其制备方法。属于高分子材料技术领域。
背景技术
泡沫塑料是由大量气体微孔分散于固体塑料中而形成的一类高分子材料，具有质轻、隔热、吸音、减震等特性，用途广泛。常见的泡沫塑料有聚氨酯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯、酚醛泡沫塑料等，而三聚氰胺泡沫塑料是近年来开发出的具有高附加值、高技术含量的泡沫塑料产品。
三聚氰胺泡沫塑料是由三聚氰胺树脂发泡制成的柔性、开孔率高达99％以上的泡沫塑料，呈三维网络结构，具有轻质、吸音、隔热、阻燃、稳定、低温柔性好、透气性好、耐磨损能力强、适用温区广(正常工作温度为-180～200℃，短期可耐240℃高温而不产生形变)等优点，应用前景广阔。最重要的是，三聚氰胺泡沫塑料在燃烧时结焦而不产生流滴，产生的烟雾量比其他塑料材料低的多，毒性小，是我国公安部门推荐使用的新型高科技防火材料。三聚氰胺泡沫塑料于20世纪90年代开始工业化生产，在世界上工艺技术专利由德国巴斯夫独家拥有，产品在全球长期处于高价垄断地位，限制了三聚氰胺泡沫塑料的广泛使用。
另外，三聚氰胺泡沫塑料也存在强度低、脆性大、柔韧性差、容易掉粉末等缺点，因此进行三聚氰胺泡沫塑料进行进一步开发研究是非常必要的。
专利申请CN104725773A公开了一种三聚氰胺泡沫塑料，以三聚氰胺、多聚甲醛和甲醛溶液为原料，采用微波发泡，旨在降低游离甲醛残留量，产品的力学性能、柔韧性等并没有明显改善。
专利申请CN110713690A公开了一种改性三聚氰胺泡沫塑料及其制备方法，在树脂制备的工艺阶段进行了更精准的控制，反应釜升温至75℃后加入三聚氰胺，一方面使多聚甲醛在水中的溶解更加充分，另一方面避免了三聚氰胺在温度较低时加入引起搅拌过程中剪切力过大导致物料固化，反应釜升温至90℃～110℃，反应20～60min后溶液澄清透明，继续保温反应5～20min后出料，保证了反应的完全进行以及对树脂的聚合度有效的控制，使得分子量分布较为均匀，树脂粘度适中。该专利技术还通过稳定剂、阻燃剂、改性剂等的作用降低甲醛含量，改善阻燃性，但是其中的区及材料直接加入，在体系中的分散性较差，实际的力学性能批次差异大，柔韧性也较差。
发明内容
本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种超轻质三聚氰胺吸音泡沫塑料及其制备方法，其具有良好的力学性能，柔韧性较好。
为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：
一种超轻质三聚氰胺吸音泡沫塑料的制备方法，具体步骤如下：
(1)先将坡缕石粉碎成粒径5～10μm的坡缕石粉末，并在表面沉积石墨碳，得到表面修饰坡缕石粉末，接着将表面修饰坡缕石粉末在γ-氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷的作用下，制成纳米坡缕石；
(2)再以煤矸石为原料制成煤矸石介孔材料，接着将煤矸石介孔材料进行氮化处理，得到改性介孔材料；
(3)然后以三聚氰胺、多聚甲醛、纳米坡缕石和改性介孔材料为原料，反应制备改性三聚氰胺树脂；
(4)最后将改性三聚氰胺树脂与表面活性剂、发泡剂、固化剂混合发泡，得到所述的一种超轻质三聚氰胺吸音泡沫塑料。
优选的，步骤(1)中，所述表面修饰坡缕石粉末的制备方法如下：先将坡缕石粉末置于化学气相沉积设备的反应腔内，反应腔内温度为1100～1200℃，向反应腔内通入甲烷和氢气实现石墨碳沉积，沉积时间为5～7分钟。
进一步优选的，甲烷的通入速率为50～60sccm，氢气的通入速率为60～70sccm。
优选的，步骤(1)中，纳米坡缕石的制备方法如下：将表面修饰坡缕石粉末与无水乙醇、γ-氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷按照质量比10：10～15：0.08～0.1混合均匀，湿法球磨35～40小时，即得所述的纳米坡缕石。
优选的，步骤(2)中，以重量份计，煤矸石介孔材料的制备方法如下：先将10份煤矸石粉碎成粒径5～10μm的煤矸石粉末，并加入22～25份质量浓度30～33％氢氧化钠水溶液中，搅拌混匀，烘干，700～800℃煅烧15～20分钟，得到煅烧产物，接着将锻烧产物利用40～50份去离子水分散均匀，得到预混浆料；再将2.1～2.3份聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物搅拌分散于5～6份去离子水中，得到水溶液；然后将预混浆料匀速缓慢滴加至水溶液中，滴加完毕后加入50～60份质量浓度35～37％浓盐酸，35～45℃搅拌反应20～30小时，密封晶化，后处理，即得。
进一步优选的，预混浆料的滴加时间为2～3小时；密封晶化的工艺条件为：100～110℃密封晶化45～50℃；后处理包括：冷却，洗涤，抽滤，干燥，使用索氏提取器以无水乙醇连续提取40～42小时即可。
优选的，步骤(2)中，氮化处理的具体方法为：将煤矸石介孔材料置于石英管式炉中，氮气吹扫20～30分钟，以90～100mL/min持续通入氨气，1000～1100℃处理8～10小时，停止加热并停止通氨气，改为50～60mL/min持续通入氮气，直至自然冷却至室温即可。
优选的，步骤(3)中，三聚氰胺、多聚甲醛、纳米坡缕石和改性介孔材料的质量比为70～80：50～55：6～8：9～12。
优选的，步骤(3)的具体方法为：向反应釜中加入三聚氰胺、多聚甲醛、纳米坡缕石、改性介孔材料、乙二醇、质量浓度10～12％氢氧化钠溶液和去离子水，在80～90℃条件下搅拌反应70～80分钟，即得。
进一步优选的，乙二醇、氢氧化钠溶液和去离子水的用量依次为三聚氰胺质量的3～5％、4～6％、60～70％。
优选的，步骤(4)中，改性三聚氰胺树脂与表面活性剂、发泡剂、固化剂的质量比为100：8～10：12～15：10～12。
优选的，步骤(4)中，所述表面活性剂为吐温-40或辛基酚聚氧乙烯醚；所述发泡剂为环戊烷或正丁烷；所述固化剂为2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、甲基六氢邻苯二甲酸酐与水按照质量比5～7：4～6：3～4混合均匀而得。
优选的，步骤(4)中，混合发泡的具体方法为：先将改性三聚氰胺树脂预热至35～45℃，接着加入表面活性剂、发泡剂，搅拌3～4分钟，接着加入固化剂，搅拌混匀，倒入模具中，在70～80℃条件下预发泡60～70分钟，再在130～140℃烘烤75～85分钟即可。
一种超轻质三聚氰胺吸音泡沫塑料，是利用上述制备方法得到的。
本发明的有益效果：
本发明先将坡缕石粉碎成坡缕石粉末，并在表面沉积石墨碳，得到表面修饰坡缕石粉末，接着将表面修饰坡缕石粉末在γ-氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷的作用下，制成纳米坡缕石；再以煤矸石为原料制成煤矸石介孔材料，接着将煤矸石介孔材料进行氮化处理，得到改性介孔材料；然后以三聚氰胺、多聚甲醛、纳米坡缕石和改性介孔材料为原料，反应制备改性三聚氰胺树脂；最后将改性三聚氰胺树脂与表面活性剂、发泡剂、固化剂混合发泡，即得一种超轻质三聚氰胺吸音泡沫塑料。该泡沫塑料具有良好的力学性能，柔韧性较好，轻质，吸音效果好，应用前景广阔，市场推广价值大。具体分析如下：
1、坡缕石本身具有一定的吸音效果，具有理想的胶体性能，有助于改善泡沫塑料的力学性能和柔韧性。为了进一步改善泡沫塑料产品的力学性能并改善坡缕石在三聚氰胺泡沫塑料体系中的分散性，本发明先在坡缕石粉末表面沉积石墨碳，接着在γ-氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷的作用下制成纳米坡缕石，石墨碳的形成以及粒径纳米化有助于分散应力，从而改善力学性能，同时，借助γ-氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷引入氨基，可与三聚氰胺形成氢键作用，改善分散性，有助于力学性能的进一步改善，促进网状结构的形成，进一步轻质化并改善吸音效果。
2、煤矸石具有一定的吸音效果，将其制成煤矸石介孔材料后，赋予丰富的孔隙结构，使其吸音效果更佳，经氮化处理后，将煤矸石介孔材料表面的羟基转化为氨基、亚氨基等，故改性介孔材料可与三聚氰胺形成氢键作用，分散性好，同时改善三聚氰胺泡沫塑料的力学性能，进一步改善产品的吸音效果。
3、纳米坡缕石与改性介孔材料通过不同粒径、不同孔隙直径的配合，协同作用，增加声波的传输路径，增大空气与材料内部孔隙的摩擦力，促进声波损耗，大大改善了产品的吸音效果，同时有助于应力分散，改善产品的力学性能和柔韧性。
4、本发明所得泡沫塑料的密度小，基本在10kg/m3左右，是一种超轻质三聚氰胺泡沫塑料。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行进一步的阐述，应该说明的是，下述说明仅是为了解释本发明，并不对其内容进行限定。
实施例1：
一种超轻质三聚氰胺吸音泡沫塑料的制备方法，具体步骤如下：
(1)先将坡缕石粉碎成粒径5μm的坡缕石粉末，并在表面沉积石墨碳，得到表面修饰坡缕石粉末，接着将表面修饰坡缕石粉末在γ-氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷的作用下，制成纳米坡缕石；
(2)再以煤矸石为原料制成煤矸石介孔材料，接着将煤矸石介孔材料进行氮化处理，得到改性介孔材料；
(3)然后以三聚氰胺、多聚甲醛、纳米坡缕石和改性介孔材料为原料，反应制备改性三聚氰胺树脂；
(4)最后将改性三聚氰胺树脂与表面活性剂、发泡剂、固化剂混合发泡，得到所述的一种超轻质三聚氰胺吸音泡沫塑料。
其中，步骤(1)中，所述表面修饰坡缕石粉末的制备方法如下：先将坡缕石粉末置于化学气相沉积设备的反应腔内，反应腔内温度为1100℃，向反应腔内通入甲烷和氢气实现石墨碳沉积，沉积时间为5分钟。甲烷的通入速率为50sccm，氢气的通入速率为60sccm。
步骤(1)中，纳米坡缕石的制备方法如下：将表面修饰坡缕石粉末与无水乙醇、γ-氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷按照质量比10：10：0.08混合均匀，湿法球磨35小时，即得所述的纳米坡缕石。
步骤(2)中，煤矸石介孔材料的制备方法如下：先将10g煤矸石粉碎成粒径5μm的煤矸石粉末，并加入22g质量浓度30％氢氧化钠水溶液中，搅拌混匀，烘干，700℃煅烧15分钟，得到煅烧产物，接着将锻烧产物利用40g去离子水分散均匀，得到预混浆料；再将2.1g聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物搅拌分散于5g去离子水中，得到水溶液；然后将预混浆料匀速缓慢滴加至水溶液中，滴加完毕后加入50g质量浓度35％浓盐酸，35℃搅拌反应20小时，密封晶化，后处理，即得。预混浆料的滴加时间为2小时；密封晶化的工艺条件为：100℃密封晶化45℃；后处理包括：冷却，洗涤，抽滤，干燥，使用索氏提取器以无水乙醇连续提取40小时即可。
步骤(2)中，氮化处理的具体方法为：将煤矸石介孔材料置于石英管式炉中，氮气吹扫20分钟，以90mL/min持续通入氨气，1000℃处理8小时，停止加热并停止通氨气，改为50mL/min持续通入氮气，直至自然冷却至室温即可。
步骤(3)中，三聚氰胺、多聚甲醛、纳米坡缕石和改性介孔材料的质量比为70：50：6：9。
步骤(3)的具体方法为：向反应釜中加入三聚氰胺、多聚甲醛、纳米坡缕石、改性介孔材料、乙二醇、质量浓度10％氢氧化钠溶液和去离子水，在80℃条件下搅拌反应70分钟，即得。乙二醇、氢氧化钠溶液和去离子水的用量依次为三聚氰胺质量的3％、4％、60％。
步骤(4)中，改性三聚氰胺树脂与表面活性剂、发泡剂、固化剂的质量比为100：8：12：10。
步骤(4)中，所述表面活性剂为辛基酚聚氧乙烯醚；所述发泡剂为环戊烷；所述固化剂为2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、甲基六氢邻苯二甲酸酐与水按照质量比5：4：3混合均匀而得。
步骤(4)中，混合发泡的具体方法为：先将改性三聚氰胺树脂预热至35℃，接着加入表面活性剂、发泡剂，搅拌3分钟，接着加入固化剂，搅拌混匀，倒入模具中，在70℃条件下预发泡60分钟，再在130℃烘烤75分钟即可。
实施例2：
一种超轻质三聚氰胺吸音泡沫塑料的制备方法，具体步骤如下：
(1)先将坡缕石粉碎成粒径10μm的坡缕石粉末，并在表面沉积石墨碳，得到表面修饰坡缕石粉末，接着将表面修饰坡缕石粉末在γ-氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷的作用下，制成纳米坡缕石；
(2)再以煤矸石为原料制成煤矸石介孔材料，接着将煤矸石介孔材料进行氮化处理，得到改性介孔材料；
(3)然后以三聚氰胺、多聚甲醛、纳米坡缕石和改性介孔材料为原料，反应制备改性三聚氰胺树脂；
(4)最后将改性三聚氰胺树脂与表面活性剂、发泡剂、固化剂混合发泡，得到所述的一种超轻质三聚氰胺吸音泡沫塑料。
其中，步骤(1)中，所述表面修饰坡缕石粉末的制备方法如下：先将坡缕石粉末置于化学气相沉积设备的反应腔内，反应腔内温度为1200℃，向反应腔内通入甲烷和氢气实现石墨碳沉积，沉积时间为7分钟。甲烷的通入速率为60sccm，氢气的通入速率为70sccm。
步骤(1)中，纳米坡缕石的制备方法如下：将表面修饰坡缕石粉末与无水乙醇、γ-氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷按照质量比10：15：0.1混合均匀，湿法球磨40小时，即得所述的纳米坡缕石。
步骤(2)中，煤矸石介孔材料的制备方法如下：先将10g煤矸石粉碎成粒径10μm的煤矸石粉末，并加入25g质量浓度33％氢氧化钠水溶液中，搅拌混匀，烘干，800℃煅烧20分钟，得到煅烧产物，接着将锻烧产物利用50g去离子水分散均匀，得到预混浆料；再将2.3g聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物搅拌分散于6g去离子水中，得到水溶液；然后将预混浆料匀速缓慢滴加至水溶液中，滴加完毕后加入60g质量浓度37％浓盐酸，45℃搅拌反应30小时，密封晶化，后处理，即得。预混浆料的滴加时间为3小时；密封晶化的工艺条件为：110℃密封晶化50℃；后处理包括：冷却，洗涤，抽滤，干燥，使用索氏提取器以无水乙醇连续提取42小时即可。
步骤(2)中，氮化处理的具体方法为：将煤矸石介孔材料置于石英管式炉中，氮气吹扫30分钟，以100mL/min持续通入氨气，1100℃处理10小时，停止加热并停止通氨气，改为60mL/min持续通入氮气，直至自然冷却至室温即可。
步骤(3)中，三聚氰胺、多聚甲醛、纳米坡缕石和改性介孔材料的质量比为80：55：8：12。
步骤(3)的具体方法为：向反应釜中加入三聚氰胺、多聚甲醛、纳米坡缕石、改性介孔材料、乙二醇、质量浓度12％氢氧化钠溶液和去离子水，在90℃条件下搅拌反应80分钟，即得。乙二醇、氢氧化钠溶液和去离子水的用量依次为三聚氰胺质量的5％、6％、70％。
步骤(4)中，改性三聚氰胺树脂与表面活性剂、发泡剂、固化剂的质量比为100：10：15：12。
步骤(4)中，所述表面活性剂为吐温-40；所述发泡剂为正丁烷；所述固化剂为2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、甲基六氢邻苯二甲酸酐与水按照质量比7：6：4混合均匀而得。
步骤(4)中，混合发泡的具体方法为：先将改性三聚氰胺树脂预热至45℃，接着加入表面活性剂、发泡剂，搅拌4分钟，接着加入固化剂，搅拌混匀，倒入模具中，在80℃条件下预发泡70分钟，再在140℃烘烤85分钟即可。
实施例3：
一种超轻质三聚氰胺吸音泡沫塑料的制备方法，具体步骤如下：
(1)先将坡缕石粉碎成粒径5μm的坡缕石粉末，并在表面沉积石墨碳，得到表面修饰坡缕石粉末，接着将表面修饰坡缕石粉末在γ-氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷的作用下，制成纳米坡缕石；
(2)再以煤矸石为原料制成煤矸石介孔材料，接着将煤矸石介孔材料进行氮化处理，得到改性介孔材料；
(3)然后以三聚氰胺、多聚甲醛、纳米坡缕石和改性介孔材料为原料，反应制备改性三聚氰胺树脂；
(4)最后将改性三聚氰胺树脂与表面活性剂、发泡剂、固化剂混合发泡，得到所述的一种超轻质三聚氰胺吸音泡沫塑料。
其中，步骤(1)中，所述表面修饰坡缕石粉末的制备方法如下：先将坡缕石粉末置于化学气相沉积设备的反应腔内，反应腔内温度为1200℃，向反应腔内通入甲烷和氢气实现石墨碳沉积，沉积时间为5分钟。甲烷的通入速率为60sccm，氢气的通入速率为60sccm。
步骤(1)中，纳米坡缕石的制备方法如下：将表面修饰坡缕石粉末与无水乙醇、γ-氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷按照质量比10：15：0.08混合均匀，湿法球磨40小时，即得所述的纳米坡缕石。
步骤(2)中，煤矸石介孔材料的制备方法如下：先将10g煤矸石粉碎成粒径5μm的煤矸石粉末，并加入25g质量浓度30％氢氧化钠水溶液中，搅拌混匀，烘干，800℃煅烧15分钟，得到煅烧产物，接着将锻烧产物利用50g去离子水分散均匀，得到预混浆料；再将2.1g聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物搅拌分散于6g去离子水中，得到水溶液；然后将预混浆料匀速缓慢滴加至水溶液中，滴加完毕后加入50g质量浓度37％浓盐酸，35℃搅拌反应30小时，密封晶化，后处理，即得。预混浆料的滴加时间为2小时；密封晶化的工艺条件为：110℃密封晶化45℃；后处理包括：冷却，洗涤，抽滤，干燥，使用索氏提取器以无水乙醇连续提取42小时即可。
步骤(2)中，氮化处理的具体方法为：将煤矸石介孔材料置于石英管式炉中，氮气吹扫20分钟，以100mL/min持续通入氨气，1000℃处理10小时，停止加热并停止通氨气，改为50mL/min持续通入氮气，直至自然冷却至室温即可。
步骤(3)中，三聚氰胺、多聚甲醛、纳米坡缕石和改性介孔材料的质量比为80：50：8：9。
步骤(3)的具体方法为：向反应釜中加入三聚氰胺、多聚甲醛、纳米坡缕石、改性介孔材料、乙二醇、质量浓度12％氢氧化钠溶液和去离子水，在80℃条件下搅拌反应80分钟，即得。乙二醇、氢氧化钠溶液和去离子水的用量依次为三聚氰胺质量的3％、6％、60％。
步骤(4)中，改性三聚氰胺树脂与表面活性剂、发泡剂、固化剂的质量比为100：10：12：12。
步骤(4)中，所述表面活性剂为辛基酚聚氧乙烯醚；所述发泡剂为正丁烷；所述固化剂为2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、甲基六氢邻苯二甲酸酐与水按照质量比5：6：3混合均匀而得。
步骤(4)中，混合发泡的具体方法为：先将改性三聚氰胺树脂预热至45℃，接着加入表面活性剂、发泡剂，搅拌3分钟，接着加入固化剂，搅拌混匀，倒入模具中，在80℃条件下预发泡60分钟，再在140℃烘烤75分钟即可。
实施例4：
一种超轻质三聚氰胺吸音泡沫塑料的制备方法，具体步骤如下：
(1)先将坡缕石粉碎成粒径8μm的坡缕石粉末，并在表面沉积石墨碳，得到表面修饰坡缕石粉末，接着将表面修饰坡缕石粉末在γ-氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷的作用下，制成纳米坡缕石；
(2)再以煤矸石为原料制成煤矸石介孔材料，接着将煤矸石介孔材料进行氮化处理，得到改性介孔材料；
(3)然后以三聚氰胺、多聚甲醛、纳米坡缕石和改性介孔材料为原料，反应制备改性三聚氰胺树脂；
(4)最后将改性三聚氰胺树脂与表面活性剂、发泡剂、固化剂混合发泡，得到所述的一种超轻质三聚氰胺吸音泡沫塑料。
其中，步骤(1)中，所述表面修饰坡缕石粉末的制备方法如下：先将坡缕石粉末置于化学气相沉积设备的反应腔内，反应腔内温度为1150℃，向反应腔内通入甲烷和氢气实现石墨碳沉积，沉积时间为6分钟。甲烷的通入速率为55sccm，氢气的通入速率为65sccm。
步骤(1)中，纳米坡缕石的制备方法如下：将表面修饰坡缕石粉末与无水乙醇、γ-氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷按照质量比10：12：0.09混合均匀，湿法球磨38小时，即得所述的纳米坡缕石。
步骤(2)中，煤矸石介孔材料的制备方法如下：先将10g煤矸石粉碎成粒径8μm的煤矸石粉末，并加入23g质量浓度31％氢氧化钠水溶液中，搅拌混匀，烘干，750℃煅烧18分钟，得到煅烧产物，接着将锻烧产物利用45g去离子水分散均匀，得到预混浆料；再将2.2g聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物搅拌分散于5.5g去离子水中，得到水溶液；然后将预混浆料匀速缓慢滴加至水溶液中，滴加完毕后加入55g质量浓度36％浓盐酸，40℃搅拌反应25小时，密封晶化，后处理，即得。预混浆料的滴加时间为2～3小时；密封晶化的工艺条件为：105℃密封晶化48℃；后处理包括：冷却，洗涤，抽滤，干燥，使用索氏提取器以无水乙醇连续提取41小时即可。
步骤(2)中，氮化处理的具体方法为：将煤矸石介孔材料置于石英管式炉中，氮气吹扫25分钟，以95mL/min持续通入氨气，1050℃处理9小时，停止加热并停止通氨气，改为55mL/min持续通入氮气，直至自然冷却至室温即可。
步骤(3)中，三聚氰胺、多聚甲醛、纳米坡缕石和改性介孔材料的质量比为75：52：7：10。
步骤(3)的具体方法为：向反应釜中加入三聚氰胺、多聚甲醛、纳米坡缕石、改性介孔材料、乙二醇、质量浓度11％氢氧化钠溶液和去离子水，在85℃条件下搅拌反应75分钟，即得。乙二醇、氢氧化钠溶液和去离子水的用量依次为三聚氰胺质量的4％、5％、65％。
步骤(4)中，改性三聚氰胺树脂与表面活性剂、发泡剂、固化剂的质量比为100：9：13：11。
步骤(4)中，所述表面活性剂为吐温-40；所述发泡剂为环戊烷；所述固化剂为2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、甲基六氢邻苯二甲酸酐与水按照质量比6：5：3.5合均匀而得。
步骤(4)中，混合发泡的具体方法为：先将改性三聚氰胺树脂预热至40℃，接着加入表面活性剂、发泡剂，搅拌3分钟，接着加入固化剂，搅拌混匀，倒入模具中，在75℃条件下预发泡65分钟，再在135℃烘烤80分钟即可。
对比例1
一种三聚氰胺泡沫塑料的制备方法，具体步骤如下：
(1)先以煤矸石为原料制成煤矸石介孔材料，接着将煤矸石介孔材料进行氮化处理，得到改性介孔材料；
(2)然后以三聚氰胺、多聚甲醛和改性介孔材料为原料，反应制备改性三聚氰胺树脂；
(3)最后将改性三聚氰胺树脂与表面活性剂、发泡剂、固化剂混合发泡，得到所述的一种三聚氰胺泡沫塑料。
其中，步骤(1)中，煤矸石介孔材料的制备方法如下：先将10g煤矸石粉碎成粒径5μm的煤矸石粉末，并加入22g质量浓度30％氢氧化钠水溶液中，搅拌混匀，烘干，700℃煅烧15分钟，得到煅烧产物，接着将锻烧产物利用40g去离子水分散均匀，得到预混浆料；再将2.1g聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物搅拌分散于5g去离子水中，得到水溶液；然后将预混浆料匀速缓慢滴加至水溶液中，滴加完毕后加入50g质量浓度35％浓盐酸，35℃搅拌反应20小时，密封晶化，后处理，即得。预混浆料的滴加时间为2小时；密封晶化的工艺条件为：100℃密封晶化45℃；后处理包括：冷却，洗涤，抽滤，干燥，使用索氏提取器以无水乙醇连续提取40小时即可。
步骤(1)中，氮化处理的具体方法为：将煤矸石介孔材料置于石英管式炉中，氮气吹扫20分钟，以90mL/min持续通入氨气，1000℃处理8小时，停止加热并停止通氨气，改为50mL/min持续通入氮气，直至自然冷却至室温即可。
步骤(2)中，三聚氰胺、多聚甲醛和改性介孔材料的质量比为70：50：9。
步骤(2)的具体方法为：向反应釜中加入三聚氰胺、多聚甲醛、改性介孔材料、乙二醇、质量浓度10％氢氧化钠溶液和去离子水，在80℃条件下搅拌反应70分钟，即得。乙二醇、氢氧化钠溶液和去离子水的用量依次为三聚氰胺质量的3％、4％、60％。
步骤(3)中，改性三聚氰胺树脂与表面活性剂、发泡剂、固化剂的质量比为100：8：12：10。
步骤(3)中，所述表面活性剂为辛基酚聚氧乙烯醚；所述发泡剂为环戊烷；所述固化剂为2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、甲基六氢邻苯二甲酸酐与水按照质量比5：4：3混合均匀而得。
步骤(3)中，混合发泡的具体方法为：先将改性三聚氰胺树脂预热至35℃，接着加入表面活性剂、发泡剂，搅拌3分钟，接着加入固化剂，搅拌混匀，倒入模具中，在70℃条件下预发泡60分钟，再在130℃烘烤75分钟即可。
对比例2
一种三聚氰胺泡沫塑料的制备方法，具体步骤如下：
(1)先将坡缕石粉碎成粒径5μm的坡缕石粉末，并在表面沉积石墨碳，得到表面修饰坡缕石粉末，接着将表面修饰坡缕石粉末在γ-氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷的作用下，制成纳米坡缕石；
(2)然后以三聚氰胺、多聚甲醛、纳米坡缕石为原料，反应制备改性三聚氰胺树脂；
(3)最后将改性三聚氰胺树脂与表面活性剂、发泡剂、固化剂混合发泡，得到所述的一种三聚氰胺泡沫塑料。
其中，步骤(1)中，所述表面修饰坡缕石粉末的制备方法如下：先将坡缕石粉末置于化学气相沉积设备的反应腔内，反应腔内温度为1100℃，向反应腔内通入甲烷和氢气实现石墨碳沉积，沉积时间为5分钟。甲烷的通入速率为50sccm，氢气的通入速率为60sccm。
步骤(1)中，纳米坡缕石的制备方法如下：将表面修饰坡缕石粉末与无水乙醇、γ-氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷按照质量比10：10：0.08混合均匀，湿法球磨35小时，即得所述的纳米坡缕石。
步骤(2)中，三聚氰胺、多聚甲醛、纳米坡缕石的质量比为70：50：6。
步骤(2)的具体方法为：向反应釜中加入三聚氰胺、多聚甲醛、纳米坡缕石、乙二醇、质量浓度10％氢氧化钠溶液和去离子水，在80℃条件下搅拌反应70分钟，即得。乙二醇、氢氧化钠溶液和去离子水的用量依次为三聚氰胺质量的3％、4％、60％。
步骤(3)中，改性三聚氰胺树脂与表面活性剂、发泡剂、固化剂的质量比为100：8：12：10。
步骤(3)中，所述表面活性剂为辛基酚聚氧乙烯醚；所述发泡剂为环戊烷；所述固化剂为2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、甲基六氢邻苯二甲酸酐与水按照质量比5：4：3混合均匀而得。
步骤(3)中，混合发泡的具体方法为：先将改性三聚氰胺树脂预热至35℃，接着加入表面活性剂、发泡剂，搅拌3分钟，接着加入固化剂，搅拌混匀，倒入模具中，在70℃条件下预发泡60分钟，再在130℃烘烤75分钟即可。
试验例
对实施例1～4和对比例1、2所得泡沫塑料的力学性能、柔韧性和吸音效果进行考察，具体方法如下：
1、力学性能：参考GB/T 6344-2008《软质泡沫聚合材料拉伸强度和断裂伸长率的测定》，将试样夹在拉力试验机夹具上，对试样进行拉伸，记录拉伸过程最大载荷和试样断裂瞬间两标线间距，计算拉伸强度TS＝F/A×103，其中，TS为拉伸强度，单位kPa，F为最大载荷，单位N，A为试样原始横截面积，单位mm2；断裂伸长率Eb＝(L-L0)/L0×100％，其中，Eb为断裂伸长率(％)，L为试样断裂标距，单位mm，L0为试样原始标距，单位mm。
2、冲击强度：参考GB/T 1043.2-2018《塑料简支梁冲击性能的测定第2部分：仪器化冲击试验》，测试简支梁无缺口冲击强度。
3、吸声系数：参考GBJ 47-1983《混响室法吸声系数测量》进行吸声系数考察，测量频率包括125Hz、1000Hz、4000Hz。
结果见表1和表2。
表1.泡沫塑料的力学性能和柔韧性考察结果
Figure BDA0003809736260000121
表2.泡沫塑料的吸声系数检测结果
Figure BDA0003809736260000122
由表1和表2可知，实施例1～4所得泡沫塑料具有优异的力学性能和柔韧，各频率吸声系数高，吸音性能好。
对比例1略去纳米坡缕石，对比例2略去改性介孔材料，力学性能、柔韧性和吸音性能均明显变差，说明纳米坡缕石和改性介孔材料共同改善三聚氰胺泡沫塑料的微观结构，从而协同改善三聚氰胺吸音泡沫塑料的各项性能。
上述虽然对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种超轻质三聚氰胺吸音泡沫塑料的制备方法，其特征如下，具体步骤如下：
(1)先将坡缕石粉碎成粒径5～10μm的坡缕石粉末，并在表面沉积石墨碳，得到表面修饰坡缕石粉末，接着将表面修饰坡缕石粉末在γ-氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷的作用下，制成纳米坡缕石；
(2)再以煤矸石为原料制成煤矸石介孔材料，接着将煤矸石介孔材料进行氮化处理，得到改性介孔材料；
(3)然后以三聚氰胺、多聚甲醛、纳米坡缕石和改性介孔材料为原料，反应制备改性三聚氰胺树脂；
(4)最后将改性三聚氰胺树脂与表面活性剂、发泡剂、固化剂混合发泡，得到所述的一种超轻质三聚氰胺吸音泡沫塑料。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述表面修饰坡缕石粉末的制备方法如下：先将坡缕石粉末置于化学气相沉积设备的反应腔内，反应腔内温度为1100～1200℃，向反应腔内通入甲烷和氢气实现石墨碳沉积，沉积时间为5～7分钟。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，纳米坡缕石的制备方法如下：将表面修饰坡缕石粉末与无水乙醇、γ-氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷按照质量比10：10～15：0.08～0.1混合均匀，湿法球磨35～40小时，即得所述的纳米坡缕石。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，以重量份计，煤矸石介孔材料的制备方法如下：先将10份煤矸石粉碎成粒径5～10μm的煤矸石粉末，并加入22～25份质量浓度30～33％氢氧化钠水溶液中，搅拌混匀，烘干，700～800℃煅烧15～20分钟，得到煅烧产物，接着将锻烧产物利用40～50份去离子水分散均匀，得到预混浆料；再将2.1～2.3份聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物搅拌分散于5～6份去离子水中，得到水溶液；然后将预混浆料匀速缓慢滴加至水溶液中，滴加完毕后加入50～60份质量浓度35～37％浓盐酸，35～45℃搅拌反应20～30小时，密封晶化，后处理，即得。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，氮化处理的具体方法为：将煤矸石介孔材料置于石英管式炉中，氮气吹扫20～30分钟，以90～100mL/min持续通入氨气，1000～1100℃处理8～10小时，停止加热并停止通氨气，改为50～60mL/min持续通入氮气，直至自然冷却至室温即可。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，三聚氰胺、多聚甲醛、纳米坡缕石和改性介孔材料的质量比为70～80：50～55：6～8：9～12。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)的具体方法为：向反应釜中加入三聚氰胺、多聚甲醛、纳米坡缕石、改性介孔材料、乙二醇、质量浓度10～12％氢氧化钠溶液和去离子水，在80～90℃条件下搅拌反应70～80分钟，即得。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，改性三聚氰胺树脂与表面活性剂、发泡剂、固化剂的质量比为100：8～10：12～15：10～12。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，混合发泡的具体方法为：先将改性三聚氰胺树脂预热至35～45℃，接着加入表面活性剂、发泡剂，搅拌3～4分钟，接着加入固化剂，搅拌混匀，倒入模具中，在70～80℃条件下预发泡60～70分钟，再在130～140℃烘烤75～85分钟即可。
10.一种超轻质三聚氰胺吸音泡沫塑料，是利用权利要求1～9中任一项所述制备方法得到的。
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