CN1428372A - 酚醛泡沫塑料复合制品及其生产成型工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种酚醛泡沫塑料复合制品及其成型工艺。复合制品可以是复合泡沫夹心板材或管材(单面或双面复合)，复合制品的夹心材料采用具有阻燃、低毒、低烟和耐高温的酚醛泡沫，采用低温发泡法，可适用于机械发泡机(两组分或以上组分型)连续式、间歇式生产及现场浇注等生产方式。泡沫与各种面材复合的板材和管材，可用作隔音、装饰、保冷、隔热保温材料，也可用作轻质厂房的墙体、屋面等材料。

Description

酚醛泡沫塑料复合制品及其生产成型工艺

技术领域：

本发明涉及一种酚醛泡沫塑料复合制品及其生产成型工艺。属有机化学材料及工艺技术领域。

技术背景：

现有的隔音、保冷、隔热保温及用于轻质厂房的泡沫塑料复合制品的芯材主要有聚氨酯、聚苯、聚乙烯等泡沫，它们的致命缺点是易燃、毒烟大、耐温性能差等，如果人群集中的公用设施使用以上泡沫，一旦失火，人身安全受到极大的威胁，因为由泡沫产生的毒烟在极短时间可使人窒息死亡。

酚醛泡沫具有明显的阻燃、低毒、低烟和耐高温等特点，是一种安全性高、环保型材料。目前市场上出现的酚醛泡沫多为高温发泡方式生产的泡沫，加工成制品时损耗大，如加工成保温管材时，损耗可达40％～50％，这不仅大大增加了生产成本，由此产生的大量边角废料成为环境的负担，而且这种生产方式不能连续生产和现场浇注，当需要做成带面材的夹心板材时，又必须增加了一道工序使泡沫与面材复合，增加了成本和劳动强度。近几年有资料显示低温发泡法生产的酚醛泡沫产品，也只限于手工发泡，这种生产方式限制了产品的质量和产量。如专利申请号：00238956.8、95224169.2专利中介绍的有关内容与本发明内容比较：无论在配方及成型复合生产工艺、所采取的生产手段、生产方式都不同。

发明内容：

本发明提供的低温发泡酚醛泡沫塑料复合制品及其生产成型工艺，其生产方式可以是间歇式、连续式及现场施工等，生产手段是使用机械发泡机生产泡沫，取代了酚醛泡沫低温发泡手工操作的生产方式，提出了按适合机械发泡机生产的独特配方与新工艺：将各种适合用于机械发泡机发泡的材料分成两组分或多于两组分按适合的比例置机械发泡机的储料罐中，调整好工艺参数后发泡机通过计量泵自动计量后由输料管道分别将各种发泡所需的组分输送到机头混合并浇注在模具中或连续生产线上产生泡沫，提出了合适的粘合剂，得以在发泡的同时泡沫与其面材和(或)加强筋的复合同步完成并取得满意的复合效果。其产品可以是各种规格的、与各种面材复合的板材和管材，用于不同的用途。与手工发泡比较该制品在相同容重时具有更好的导热系数、抗压强度、弯曲强度、吸水性、闭孔率等物理性能，减少了废料，降低了成本，更好地控制泡沫成型工艺和大大提高了生产效率。酚醛泡沫塑料组成：配方1：(泡沫管材生产配方)

改性酚醛树脂：100

表面活性剂：  1～6

助混剂：      1～8

发泡剂：      1～15

增韧剂：      1～20

催化剂：      1～25配方2：(泡沫板材生产配方)

改性酚醛树脂：100

表面活性剂：  1～6

助混剂：      1～8

外发泡剂：    1～15

内发泡剂：    1～5

催化剂：      1～25配方3：(泡沫板材生产配方)

改性酚醛树脂：100

表面活性剂：  1～6

助混剂：      1～8

发泡剂：      1～15

增韧剂：      1～10

催化剂：      1～25

水：          1～3

以上配方中皆为重量份。

上述配方中表面活性剂为：Dow Corning DC-190、DC-193；Union CarbideL-530，L-5310，L-5340；BASF F-127，F-108，F-98聚乙烯丙烯氧化物、硅油等，可以是它们中一种或多于一种的混合物。

助混剂为：烷基酚聚乙烯醚、蓖麻油、脂肪醇聚氧乙烯醚、乳化剂16～1831、双十八烷基-甲基氯化铵、混合烷基二甲基氯化铵、甜菜碱等其中一种或多于一种的混合物。

催化剂为酚磺酸、甲苯磺酸、二甲苯磺酸、草酸、甲酸、其它有机酸、盐酸、硫酸、磷酸、其它无机酸等其中一种或多于一种的混合物。

外发泡剂为freon 11、freon 113、141b、戊烷、二氯甲烷等其中一种或多于一种的混合物。

内发泡剂为异氰酸酯、碳酸盐类等物质的其中一种或多于一种的混合物。

增韧剂为：端羟基聚丁二烯液体橡胶、糠醛、聚醚、胺醚等其中一种或多于一种的混合物。上述配方中改性酚醛树脂的制备：

将1∶1.2～4.5的苯酚和甲醛加入50升的带有加热和冷却装置的反应釜中，加入碱性催化剂，控制pH值在碱性范围，开始升温反应。控制升温速率和搅拌速度，当体系温度达到60℃-80℃左右，加入适量的低分子量聚合物组成的酚醛树脂改性剂，如低分子量的聚乙烯醇、聚乙烯丁酯、PEG、水溶性尼龙和丁氰橡胶等其中一种或多于一种的混合物。缓慢升温至85℃～100℃，保温一段时间，加入适量的三聚氰氨、尿素等以清除游离甲醛。将树脂降至40℃-60℃，加入无机酸中和至中性，在反应釜中真空脱水，脱水温度为70℃-90℃，真空压力为630-740mmHg，待取样测酚醛树脂的粘度、含水量、固体含量、游离醛等指标合格时，即可放料。一般控制树脂粘度在100～1000mPa·S(树脂温度在60℃时测定)，含水量为4-8％，固体含量为75-90％。本发明复合酚醛泡沫的制备工艺：

用于生产泡沫的发泡机可以是两组分或多于两组分的，将A组分(酚醛树脂、表面活性剂、助剂、增韧剂、水、发泡剂等)；B组分(催化剂)；或者将水、发泡剂作为C组分，按A∶B为100∶5～20或A∶B∶C为100∶5～20∶2～10的比例将以上各种材料分别加入发泡机的带加热的储料罐中，各组分温度控制在20℃-50℃，通过计量泵准确计量将各组分输送到混合头，各组分能充分混合。预先将待复合的面材和(或)加强筋置模具或连续生产线上并用提出的粘接剂处理面材的表层，模具或生产线温度控制在30℃-70℃，发泡机将混合好的物料均匀地浇注在面材和(或)加强筋上，发泡和粘合同步完成，泡沫的起发到固化一般需要1-4分钟，所得产品送到温度为40℃-80℃的熟化烘道或熟化车间熟化数小时。由此生产的泡沫泡大小均匀细密，各种性能优良。

上述所指的面材为在泡沫表层复合的如彩钢板、镀锌铁板、玻纤网格及其它材料做成的网格、铝箔、仿木纸、水泥板、石膏、玻纤布、无纺布、阻燃织物、阻燃纸、普通织物、普通纸等，包括单面或双面复合。

上述所指的粘合剂为自己配制的，包含有聚氨酯胶粘剂、改性酚醛树脂胶粘剂、尿醛树脂胶粘剂、乳白胶、改性乳白胶、环氧树脂胶粘剂、改性环氧树脂胶粘剂等中的一种或多于一种的混合物。

本发明提供的复合酚醛泡沫塑料制品及生产工艺的优点及效果：

1.目前，国内酚醛泡沫低温发泡法都是手工操作且只能间歇式生产。本发明提供了适合机械发泡机生产的配方与工艺，采用机械发泡机发泡生产，可间歇式也可连续式还可现场浇注，此生产方式和手段使大批量工业化生产成为可能，而且与手工操作生产方式比泡沫具有更好的质量。

2.酚醛泡沫虽有许多优点，但其脆性大、强度差的性能限制了它的用途，难于做成大、长的产品。本发明通过对树脂的改性及泡沫的增韧改性大大改善了泡沫的压缩和弯曲强度，通过与面材的复合做成的夹心泡沫板材可做成宽度为1～1.2m，长2m(甚至更长)。

3.本发明通过配方与工艺的匹配有效地控制了有利于加工成型大制品的树脂的各种指标参数，既保证了泡沫的致密性又提高了物料的流动性，其成型工艺易控制。

4.本发明在制备泡沫塑料时配方中引进了助混剂，利于各种物料在发泡机头混合均匀、物料的流动和充满，使发泡机生产的泡沫质量更好。

5.本发明在制备泡沫塑料时配方中引进了内发泡剂，提高了泡沫的致密性。

6.本发明在制备复合泡沫夹心板材和管材时发泡与粘接复合同步完成，不需经过二次复合，减少了工序，提高了生产效率。

7.本发明在制备复合泡沫制品时采用的粘接剂，使发泡与粘合同步完成并能有效地将酚醛泡沫与以上所提的各种面材粘合。

8.本发明提出的配方、工艺，采用机械发泡机生产方式制备的泡沫制品各种性能良好，可用于不同的用途。性能指标如下：所得泡沫性能测试结果如下(按国家标准)：

表观密度：30～100kg/m³

压缩强度(压缩10％)：≥196KPa(容重为45.9kg/m³时)

弯曲强度(压缩20％)：≥364Kpa(容重为58kg/m³，无表皮时)

                    ≥960Kpa(容重为95kg/m³，带双面表皮)

尺寸稳定性(70℃，-25℃，24h)≤0.8％

导热系数：≤0.038w/m·K

吸水率：≤4g/100cm²

氧指数(未加任何阻燃剂)≥36

烟密度  ≤16

毒性试验：SO₂/ppm  2

          NO/ppm   2

          CO/ppm   560

          HCN/ppm  1

          HCl/ppm  4

          HF/ppm   1

具体实施方式：

本发明泡沫复合板材生产实例：

酚醛泡沫板材夹心产品表层有一层或二层面材和(或)加强筋，如以上所提出的彩钢板、镀锌铁板、水泥板等。预先将待复合的面材和(或)加强筋置模具或连续生产线上并用本发明提出的粘接剂处理面材和(或)加强筋的表层，模具或生产线温度控制在30℃-70℃；调整发泡机各种工艺参数：按照上述配方2(或配方3)将发泡机的A、B组分设定为A∶B＝100∶10(或A∶B∶C＝100∶9∶6)，A组分储料罐的温度控制在30℃-38℃，B组分储料罐的温度控制在25℃-30℃，C组分储料罐的温度控制在20℃，发泡机的混合头转速为3000-5000转/分；发泡机将物料均匀地浇注在待复合的面材表层发泡成型，发泡与复合同步完成。将所得的发泡产品取出置于40～80℃的烘道中进一步熟化，以提高制品的尺寸稳定性和泡沫质量。

本发明泡沫复合管材生产实例：

酚醛泡沫管材一般是单面复合，预先将待复合的面材和(或)加强筋置模具上，按上述配方1将发泡机的A、B组分设定为A∶B＝100∶8，其它工艺参数和实施方法按上述泡沫复合板材生产实例提出。

Claims (3)

1.一种酚醛泡沫塑料复合制品，其特征在于由面材和(或)加强筋与酚醛泡沫复合组成，面材和(或)加强筋如彩钢板、镀锌铁板、玻纤网格、铝箔、仿木纸、水泥板、石膏、玻纤布、无纺布、阻燃织物、阻燃纸、普通织物、普通纸等；酚醛泡沫塑料组成配方如下：配方1：(泡沫管材生产配方)

改性酚醛树脂：100

表面活性剂：  1～6

助混剂：      1～8

发泡剂：      1～15

增韧剂：      1～20

催化剂：      1～25配方2：(泡沫板材生产配方)

改性酚醛树脂：100

表面活性剂：  1～6

助混剂：      1～8

外发泡剂：    1～15

内发泡剂：    1～5

催化剂：      1～25配方3：(泡沫板材生产配方)

改性酚醛树脂：100

表面活性剂：  1～6

助混剂：      1～8

发泡剂：      1～15

增韧剂：      1～10

催化剂：      1～25

水：          1～3以上配方中皆为重量份，其中：

表面活性剂为：Dow Corning DC-190、DC-193；Union Carbide L-530，L-5310，L-5340；BASF F-127，F-108，F-98聚乙烯丙烯氧化物、硅油等，可以是它们中一种或多于一种的混合物；

助混剂为：烷基酚聚乙烯醚、蓖麻油、脂肪醇聚氧乙烯醚、乳化剂16～1831、双十八烷基-甲基氯化铵、混合烷基二甲基氯化铵、甜菜碱等其中一种或多于一种的混合物；

催化剂为酚磺酸、甲苯磺酸、二甲苯磺酸、草酸、甲酸、其它有机酸、盐酸、硫酸、磷酸、其它无机酸等其中一种或多于一种的混合物；

内发泡剂为异氰酸酯(PAPI、MDI)、碳酸盐类等物质的其中一种或多于一种的混合物；

增韧剂为：HTPB、糠醛、聚醚、胺醚等其中一种或多于一种的混合物。

2.一种制造酚醛泡沫塑料复合制品的生产成型工艺，其特征在于：

先制备改性酚醛树脂：将1∶1.2～4.5的苯酚和甲醛加入50升的带有加热和冷却装置的反应釜中，加入碱性催化剂，控制pH值在碱性范围，开始升温反应，控制升温速率和搅拌速度，当体系温度达到60℃-80℃左右，加入适量的低分子量聚合物组成的酚醛树脂改性剂，如低分子量的聚乙烯醇、聚乙烯丁酯、PEG、水溶性尼龙和丁氰橡胶等其中一种或多于一种的混合物，缓慢升温至85℃～100℃，保温一段时间，加入适量的三聚氰氨和(或)尿素等以清除游离甲醛，将树脂降至40℃-60℃，加入无机酸中和至中性，在反应釜中真空脱水，脱水温度为70℃-90℃，真空压力为630-740mmHg，待取样测酚醛树脂的粘度、含水量、固体含量、游离醛等指标合格时，即可放料，一般控制树脂粘度在100～1000mPa·S(树脂温度在60℃时测定)，含水量为4-8％，固体含量为75-90％；

再制备复合酚醛泡沫塑料：用于生产泡沫的发泡机可以是两组分或多于两组分的，将A组分(酚醛树脂、表面活性剂、助剂、增韧剂、水、发泡剂等)；B组分(催化剂)；或者将水、发泡剂作为C组分，按A∶B为100∶5～20或A∶B∶C为100∶5～20∶2～10的比例将以上各种材料分别加入发泡机的带加热的储料罐中，各组分温度控制在20℃-50℃，通过计量泵准确计量将各组分输送到混合头，各组分能充分混合，预先将待复合的面材和(或)加强筋置模具或连续生产线上并用提出的粘接剂处理面材的表层，模具或生产线温度控制在30℃-70℃，发泡机将混合好的物料均匀地浇注在面材和(或)加强筋上，发泡和粘合同步完成，泡沫的起发到固化一般需要1-4分钟，所得产品送到温度为40℃-80℃的熟化烘道或熟化车间熟化数小时。

3.根据权利要求2.所述的工艺，其特征在于所述的粘合剂为：自己配制的，包含有聚氨酯胶粘剂、改性酚醛树脂胶粘剂、尿醛树脂胶粘剂、乳白胶、改性乳白胶、环氧树脂胶粘剂、改性环氧树脂胶粘剂等中的一种或多于一种的混合物。