一種酚醛樹脂改性聚苯乙烯泡沫及其製備方法

2023-05-05 17:06:56 4

一種酚醛樹脂改性聚苯乙烯泡沫及其製備方法
【專利摘要】一種酚醛樹脂改性聚苯乙烯泡沫及其製備方法，包括（1）酚醛樹脂的合成：將苯酚、甲醛溶液加入到反應器中進行攪拌，接著在加入鹼性催化劑的同時進行升溫，反應溫度為65～80℃，保溫反應一段時間後加入糠醇，溫度升至80～95℃繼續反應；反應結束後冷卻反應液，加酸液調節體系pH值6～7，脫水即得酚醛樹脂；（2）改性聚苯乙烯泡沫的製備：將上述酚醛樹脂與乳化劑、無機填料、發泡劑攪拌均勻，得到酚醛樹脂混合料；將混合料與聚苯乙烯彈性料粒混合，混入固化劑，將混合物置於一定溫度和壓力的模具中模壓成型，得到成型品。本發明酚醛樹脂均勻的包裹在聚苯乙烯顆粒表面，包裹在外層的酚醛樹脂碳化形成保護層，隔絕火焰對聚苯顆粒的進一步引燃。
【專利說明】一種酚醛樹脂改性聚苯乙烯泡沬及其製備方法

【技術領域】
[0001]本發明涉及一種酚醛樹脂的合成方法以及該酚醛樹脂用於製備聚苯乙烯泡沫的方法，特別涉及一種酚醛樹脂改性聚苯乙烯泡沫及其製備方法。

【背景技術】
[0002]聚苯乙烯泡沫(EPS)由聚苯乙烯顆粒發泡而成。聚苯乙烯泡沫塑料用相對環保的飽和碳氫化合物、二氧化碳或水作為發泡劑發泡，不會引起環境汙染問題。另外，EPS易於溶解、粉碎，可以回收再造，進一步減少了浪費。EPS具有閉孔蜂窩結構，這種結構讓其具有低的吸水性和導熱係數；較高的抗壓性和抗老化性。由於EPS獨特的結構，其在屋頂、牆壁、管道等建築構件中都得到了廣泛的應用。
[0003]雖然EPS具有優異的物理性能，但它是一種有機碳氫化合物，氧指數僅有18.0，屬易燃材料，且燃燒過程中伴有濃煙並出現明顯的帶有明火的熔融滴落。所以，EPS存在明顯的火災危險性。世界各國均制定了相應法規對其使用進行限制。
[0004]為了推廣EPS的應用，現有多種實現EPS阻燃的技術，其中添加阻燃劑是最常用的方法，阻燃劑包括滷系阻燃劑、磷系阻燃劑、無機阻燃劑及阻燃增效劑。在EPS表面塗覆具有阻燃性能的膨脹塗層或包裹不燃性板材，也能取得有效的阻燃方式，但是這些方式得到的EPS板仍易燃燒，自熄性差。


【發明內容】

[0005]本發明的目的在於提供一種新的聚苯乙烯泡沫，其利用一種新的可發性酚醛樹月旨，不需要對聚苯乙烯顆粒進行預處理，通過發泡固化酚醛樹脂將包裹於聚苯乙烯表面，從而提高產品的阻燃性能。本發明提供新的酚醛樹脂的製備方法，使製得酚醛樹脂在固化過程中能夠放出足夠的熱量使聚苯乙烯顆粒發泡。
[0006]本發明提供了一種改性聚苯乙烯泡沫，包括聚苯乙烯顆粒，酚醛樹脂，無機填料，乳化劑，發泡劑和固化劑。
[0007]為實現上述目的，本發明包括以下步驟:
一種酚醛樹脂改性聚苯乙烯泡沫，其特徵是:包括以下步驟製得:
(I)酚醛樹脂的合成:
將苯酚、甲醛溶液加入到反應器中進行攪拌，接著在加入鹼性催化劑的同時進行升溫，反應溫度為65?80°C，保溫反應一段時間後加入糠醇，溫度升至80?95°C繼續反應；反應結束後冷卻反應液，加酸液調節體系pH值6?7，脫水即得酚醛樹脂；
上述步驟(I)中苯酚:甲醛摩爾比為1: 1.5?3 ;
上述步驟(I)中鹼性催化劑選自氫氧化鈉，氫氧化鉀，醋酸鋅，氫氧化鋇中的一種或兩種，其加入量為苯酚重量的0.5?2.0% ；
上述步驟(I)中糠醇的加入量為總反應液質量的10?35% ；
上述步驟(I)中合成的酚醛樹脂粘度控制在1500?4500mPa.s/25°C，水含量小於
10% ；
(2)改性聚苯乙烯泡沫的製備:
將上述酚醛樹脂與乳化劑、無機填料、發泡劑攪拌均勻，得到酚醛樹脂混合料；
將酚醛樹脂混合料與聚苯乙烯彈性料粒混合，迅速混入固化劑，將混合物置於一定溫度和壓力的模具中模壓成型，得到成型品；
上述步驟(2)中乳化劑為AK158、AK8811、AK-8804、AK-8805、吐溫-80中的一種或幾種，乳化劑加入量為酚醛樹脂重量的I?5% ；
上述步驟(2)中無機填料為碳酸鹽，選自碳酸鈣、碳酸鎂、碳酸鋇、碳酸鋅中的一種或幾種，無機填料加入量為酚醛樹脂重量的3?10% ；
上述步驟(2)中的發泡劑選自戊烷，丁烷和它們異構體的烴，發泡劑加入量為酚醛樹脂重量的I?8% ；
上述步驟(2 )中固化劑組成包括硫酸、磷酸、苯磺酸，苯酚磺酸，對甲基苯磺酸，二甲基磺酸中的至少一種，固化劑加入量為酚醛樹脂重量的5?20% ；
上述步驟(2)中酚醛樹脂混合料與聚苯乙烯彈性料粒的質量比為100:(15?80)；
上述步驟(2)中所述的模壓成型溫度為70?125°C ;
上述步驟(2)中所述的模壓成型壓力為0.07?0.3MPa。
[0008]根據所述的酚醛樹脂改性聚苯乙烯泡沫，其特徵是:(I)將10g苯酚，120g50%重量甲醛溶液依次加入到反應器中，接著加入50%重量氫氧化鈉溶液lg，緩慢升溫到70°C，反應70min後，加入糠醇33g，升溫至90°C繼續反應60min ;反應結束後冷卻反應液，加酸調節體系pH值至7 ;脫水得到酚醛樹脂；粘度控制在2800mPa.s/25°C，水含量為8% ; (2)按質量比，將上述製得的酚醛樹脂100份，AK158 2份，吐溫-80 I份，碳酸鈣5份，正戊烷3份混合均勻；(3)按質量比，將100份酚醛混合液與50份聚苯乙烯彈性料粒均勻混合，按質量比60/40加入苯酚磺酸/磷酸，15份，並迅速攪拌置於90°C、0.15MPa模具中模壓成型。
[0009]根據所述的酚醛樹脂改性聚苯乙烯泡沫，其特徵是:(I)將10g苯酚，120g50%重量甲醛溶液依次加入到反應器中，接著加入氫氧化鋇溶液1.5g，緩慢升溫到70°C，反應70min後，加入糠醇33g，升溫至90°C繼續反應60min ;反應結束後冷卻反應液，加酸調節體系pH值至7 ;脫水得到酚醛樹脂；粘度控制在2600mPa.s/25°C，水含量為8% ; (2)按質量比，將酚醛樹脂100份，AK158 2份，吐溫-80 I份，碳酸鈣5份，正戊烷3份混合均勻；(3)按質量比，將100份酚醛混合液與70份聚苯乙烯彈性料粒均勻混合，按質量比60/40加入苯酚磺酸/磷酸15份，並迅速攪拌置於90°C、0.15MPa模具中模壓成型。
[0010]根據所述的酚醛樹脂改性聚苯乙烯泡沫，其特徵是:(I)將10g苯酚，120g50%重量甲醛溶液依次加入到反應器中，接著加入氫氧化鋇溶液1.5g，緩慢升溫到70°C，反應70min後，加入糠醇33g，升溫至95°C繼續反應60min ;反應結束後冷卻反應液，加酸調節體系pH值至7 ;脫水得到酚醛樹脂；粘度控制在3000mPa -s/25°C，水含量為7.5% ; (2)將酚醛樹脂100份，AK8804 I份，吐溫-80 2.5份，碳酸鈣5份，正戊烷3份混合均勻；(3)將100份酚醛混合液與50份聚苯乙烯彈性料粒均勻混合，按質量比50/50加入80%的液態對甲酚磺酸對甲酚磺酸/硫酸15份，並迅速攪拌置於90°C、0.15MPa模具中模壓成型。
[0011]根據所述的酚醛樹脂改性聚苯乙烯泡沫，其特徵是:(I)將10g苯酚，100g50%重量甲醛溶液依次加入到反應器中，接著加入50%重量氫氧化鈉溶液lg，緩慢升溫到70°C，反應70min後，加入糠醇45g，升溫至90°C繼續反應60min ;反應結束後冷卻反應液，加酸調節體系pH值至7 ;脫水得到酚醛樹脂；粘度控制在2700mPa.s/25°C，水含量為7.5% ; (2)按質量比，將酚醛樹脂100份，AK8804 I份，AKl58 3份，碳酸鈣5份，正戊烷3份混合均勻；
(3)按質量比，將100份酚醛混合液與50份聚苯乙烯彈性料粒均勻混合，按質量比50/50加入80%的液態對甲酚磺酸/硫酸15份，並迅速攪拌置於90°C、0.15MPa模具中模壓成型。
[0012]一種酚醛樹脂改性聚苯乙烯泡沫的製備方法，其特徵是:包括以下步驟:
(1)酚醛樹脂的合成方法:
將苯酚、甲醛溶液加入到反應器中進行攪拌，接著在加入鹼性催化劑的同時進行升溫，反應溫度為65?80°C，保溫反應一段時間後加入糠醇，溫度升至80?95°C繼續反應；反應結束後冷卻反應液，加酸液調節體系pH值6?7，脫水即得酚醛樹脂；
上述步驟(I)中苯酚:甲醛摩爾比為1: 1.5?3 ;
上述步驟(I)中鹼性催化劑選自氫氧化鈉，氫氧化鉀，醋酸鋅，氫氧化鋇中的一種或兩種，其加入量為苯酚重量的0.5?2.0% ；
上述步驟(I)中糠醇的加入量為總反應液質量的10?35% ；
上述步驟(I)中合成的酚醛樹脂粘度控制在1500?4500mPa.s/25°C，水含量小於
10% ；
(2)改性聚苯乙烯泡沫的製備方法:
將上述酚醛樹脂與乳化劑、無機填料、發泡劑攪拌均勻，得到酚醛樹脂混合料；
將酚醛樹脂混合料與聚苯乙烯彈性料粒混合，迅速混入固化劑，將混合物置於一定溫度和壓力的模具中模壓成型，得到成型品；
上述步驟(2)中乳化劑為AK158、AK8811、AK-8804、AK-8805、吐溫-80中的一種或幾種；乳化劑加入量為酚醛樹脂重量的I?5% ；
上述步驟(2)中無機填料為碳酸鹽，選自碳酸鈣、碳酸鎂、碳酸鋇、碳酸鋅中的一種或幾種，優選碳酸鈣；無機填料加入量為酚醛樹脂重量的3?10% ；
上述步驟(2)中的發泡劑選自戊烷，丁烷和它們異構體的烴；發泡劑加入量為酚醛樹脂重量的I?8% ；
上述步驟(2 )中固化劑組成包括硫酸、磷酸、苯磺酸，苯酚磺酸，對甲基苯磺酸，二甲基磺酸中的至少一種；固化劑加入量為酚醛樹脂重量的5?20% ；
上述步驟(2)中酚醛樹脂混合料與聚苯乙烯彈性料粒的質量比為100:(15?80)；
上述步驟(2)中所述的模壓成型溫度為70?125°C ;
上述步驟(2)中所述的模壓成型壓力為0.07?0.3MPa。
[0013]本發明的有益效果:本發明採用酚醛樹脂改性聚苯乙烯泡沫，酚醛樹脂均勻的包裹在聚苯乙烯顆粒表面，從而使得改性EPS被引燃時，包裹在外層的酚醛樹脂碳化形成保護層，隔絕火焰對聚苯顆粒的進一步引燃。

【具體實施方式】
[0014]實施例1
將10g苯酚，120g50%重量甲醛溶液依次加入到反應器中，接著加入50%重量氫氧化鈉溶液lg，緩慢升溫到70°C，反應70min後，加入糠醇33g，升溫至90 °C繼續反應60min。反應結束後冷卻反應液，加酸調節體系pH值至7。脫水得到酚醛樹脂。粘度控制在2800mPa.s/25°C，水含量為 8%。
[0015]實施例2
將10g苯酚，120g50%重量甲醛溶液依次加入到反應器中，接著加入氫氧化鋇溶液1.5g，緩慢升溫到70°C，反應70min後，加入糠醇33g，升溫至90 °C繼續反應60min。反應結束後冷卻反應液，加酸調節體系pH值至7。脫水得到酚醛樹脂。粘度控制在2600mPa.s/25°C，水含量為 8%。
[0016]實施例3
將10g苯酚，120g50%重量甲醛溶液依次加入到反應器中，接著加入氫氧化鋇溶液
1.5g，緩慢升溫到70°C，反應70min後，加入糠醇33g，升溫至95°C繼續反應60min。其餘同實施例1o粘度控制在3000mPa.s/25°C，水含量為7.5%。
[0017]實施例4
將10g苯酚，120g50%重量甲醛溶液依次加入到反應器中，接著加入50%重量氫氧化鈉溶液lg，緩慢升溫到70°C，反應70min後，加入糠醇45g，升溫至90°C繼續反應60min。其餘同實施例1。粘度控制在3100mPa.s/25°C，水含量為7%。
[0018]實施例5
將10g苯酚，100g50%重量甲醛溶液依次加入到反應器中，接著加入50%重量氫氧化鈉溶液lg，緩慢升溫到70°C，反應70min後，加入糠醇45g，升溫至90°C繼續反應60min。其餘同實施例1o粘度控制在2700mPa.s/25°C，水含量為7.5%。
[0019]實施例6
將酚醛樹脂100份(分別為實施例1，2所制)，AK158 2份，吐溫-80 I份，碳酸鈣5份，正戊烷3份混合均勻。
[0020]將100份酚醛混合液與50份聚苯乙烯彈性料粒均勻混合，加入苯酚磺酸/磷酸(質量比60/40) 15份，並迅速攪拌置於90°C、0.15MPa模具中模壓成型。
[0021]實施例7
將酚醛樹脂100份(分別為實施例1，2所制)，AK158 2份，吐溫-80 I份，碳酸鈣5份，正戊烷3份混合均勻。
[0022]將100份酚醛混合液與70份聚苯乙烯彈性料粒均勻混合，加入苯酚磺酸/磷酸(質量比60/40) 15份，並迅速攪拌置於90°C、0.15MPa模具中模壓成型。
[0023]實施例8
將酚醛樹脂100份(分別為實施例3，4所制)，AK8804 I份，吐溫-80 2.5份，碳酸鈣5份，正戊烷3份混合均勻。
[0024]將100份酚醛混合液與50份聚苯乙烯彈性料粒均勻混合，加入80%的液態對甲酚磺酸對甲酚磺酸/硫酸(質量比50/50)15份，並迅速攪拌置於90°C、0.15MPa模具中模壓成型。
[0025]實施例9
將酚醛樹脂100份(為實施例5所制)，AK8804 I份，AK158 3份，碳酸鈣5份，正戊烷3份混合均勻。
[0026]將100份酚醛混合液與50份聚苯乙烯彈性料粒均勻混合，加入80%的液態對甲酚磺酸/硫酸(質量比50/50) 15份，並迅速攪拌置於90°C、0.15MPa模具中模壓成型。
【權利要求】
1.一種酚醛樹脂改性聚苯乙烯泡沫，其特徵是:包括以下步驟製得: (1)酚醛樹脂的合成: 將苯酚、甲醛溶液加入到反應器中進行攪拌，接著在加入鹼性催化劑的同時進行升溫，反應溫度為65?801:，保溫反應一段時間後加入糠醇，溫度升至80?951:繼續反應；反應結束後冷卻反應液，加酸液調節體系邱值6?7，脫水即得酚醛樹脂； 上述步驟(1)中苯酚:甲醛摩爾比為1:1.5?3 ； 上述步驟(1)中鹼性催化劑選自氫氧化鈉，氫氧化鉀，醋酸鋅，氫氧化鋇中的一種或兩種，其加入量為苯酚重量的0.5?2.0% ； 上述步驟(1)中糠醇的加入量為總反應液質量的10?35% ； 上述步驟(1)中合成的酚醛樹脂粘度控制在1500?4500111？21 - 8/251，水含量小於10% ； (2)改性聚苯乙烯泡沫的製備: 將上述酚醛樹脂與乳化劑、無機填料、發泡劑攪拌均勻，得到酚醛樹脂混合料； 將酚醛樹脂混合料與聚苯乙烯彈性料粒混合，迅速混入固化劑，將混合物置於一定溫度和壓力的模具中模壓成型，得到成型品； 上述步驟(2)中乳化劑為八1(158、八1(8811、八1^-8804、八1^-8805、吐溫-80中的一種或幾種，乳化劑加入量為酚醛樹脂重量的1?5% ； 上述步驟(2)中無機填料為碳酸鹽，選自碳酸鈣、碳酸鎂、碳酸鋇、碳酸鋅中的一種或幾種，無機填料加入量為酚醛樹脂重量的3?10% ； 上述步驟(2)中的發泡劑選自戊烷，丁烷和它們異構體的烴，發泡劑加入量為酚醛樹脂重量的1?8% ； 上述步驟(2 )中固化劑組成包括硫酸、磷酸、苯磺酸，苯酚磺酸，對甲基苯磺酸，二甲基磺酸中的至少一種，固化劑加入量為酚醛樹脂重量的5?20% ； 上述步驟(2)中酚醛樹脂混合料與聚苯乙烯彈性料粒的質量比為100:(15?80)； 上述步驟(2)中所述的模壓成型溫度為70?1251 ； 上述步驟(2)中所述的模壓成型壓力為0.07?0.31？80
2.根據權利要求1所述的酚醛樹脂改性聚苯乙烯泡沫，其特徵是:(1)將1008苯酚，120^50%重量甲醛溶液依次加入到反應器中，接著加入50%重量氫氧化鈉溶液1^緩慢升溫到701，反應700111後，加入糠醇338，升溫至901:繼續反應60-11 ；反應結束後冷卻反應液，加酸調節體系邱值至7 ；脫水得到酚醛樹脂；粘度控制在2800111？3 - 8/251，水含量為8% ^(2)按質量比，將上述製得的酚醛樹脂100份，八1(158 2份，吐溫-80 1份，碳酸鈣5份，正戊烷3份混合均勻；(3)按質量比，將100份酚醛混合液與50份聚苯乙烯彈性料粒均勻混合，按質量比60/40加入苯酚磺酸/磷酸，15份，並迅速攪拌置於901^0.15腿^模具中模壓成型。
3.根據權利要求1所述的酚醛樹脂改性聚苯乙烯泡沫，其特徵是:(1)將1008苯酚，120^0%重量甲醛溶液依次加入到反應器中，接著加入氫氧化鋇溶液1.5&緩慢升溫到701，反應700111後，加入糠醇338，升溫至901:繼續反應60-11 ；反應結束後冷卻反應液，加酸調節體系邱值至7 ；脫水得到酚醛樹脂；粘度控制在2600111？3 - 8/251，水含量為8% ；(2)按質量比，將酚醛樹脂100份，八1(158 2份，吐溫-80 1份，碳酸鈣5份，正戊烷3份混合均勻；(3)按質量比，將100份酚醛混合液與70份聚苯乙烯彈性料粒均勻混合，按質量比60/40加入苯酚磺酸/磷酸15份，並迅速攪拌置於901^0.151？3模具中模壓成型。
4.根據權利要求1所述的酚醛樹脂改性聚苯乙烯泡沫，其特徵是:(1)將1008苯酚，120^0%重量甲醛溶液依次加入到反應器中，接著加入氫氧化鋇溶液1.5&緩慢升溫到701，反應700111後，加入糠醇338，升溫至951:繼續反應60-11 ；反應結束後冷卻反應液，加酸調節體系邱值至7 ；脫水得到酚醛樹脂；粘度控制在300011^3 -8/25^0，水含量為7.5% ；(2)將酚醛樹脂100份，八1(88041份，吐溫-80 2.5份，碳酸鈣5份，正戊烷3份混合均勻；(3)將100份酚醛混合液與50份聚苯乙烯彈性料粒均勻混合，按質量比50/50加入80%的液態對甲酚磺酸對甲酚磺酸/硫酸15份，並迅速攪拌置於901^0.151？3模具中模壓成型。
5.根據權利要求1所述的酚醛樹脂改性聚苯乙烯泡沫，其特徵是:(1)將1008苯酚，100^50%重量甲醛溶液依次加入到反應器中，接著加入50%重量氫氧化鈉溶液1^緩慢升溫到701，反應700111後，加入糠醇458，升溫至901:繼續反應60-11 ；反應結束後冷卻反應液，加酸調節體系邱值至7 ；脫水得到酚醛樹脂；粘度控制在2700111？3 - 8/251，水含量為7.5% ； (2)按質量比，將酚醛樹脂100份，八1(8804 1份，八1(158 3份，碳酸鈣5份，正戊烷3份混合均勻；(3)按質量比，將100份酚醛混合液與50份聚苯乙烯彈性料粒均勻混合，按質量比50/50加入80%的液態對甲酚磺酸/硫酸15份，並迅速攪拌置於901^0.151？^模具中模壓成型。
6.一種酚醛樹脂改性聚苯乙烯泡沫的製備方法，其特徵是:包括以下步驟: (1)酚醛樹脂的合成方法: 將苯酚、甲醛溶液加入到反應器中進行攪拌，接著在加入鹼性催化劑的同時進行升溫，反應溫度為65?801:，保溫反應一段時間後加入糠醇，溫度升至80?951:繼續反應；反應結束後冷卻反應液，加酸液調節體系邱值6?7，脫水即得酚醛樹脂； 上述步驟(1)中苯酚:甲醛摩爾比為1:1.5?3 ； 上述步驟(1)中鹼性催化劑選自氫氧化鈉，氫氧化鉀，醋酸鋅，氫氧化鋇中的一種或兩種，其加入量為苯酚重量的0.5?2.0% ； 上述步驟(1)中糠醇的加入量為總反應液質量的10?35% ； 上述步驟(1)中合成的酚醛樹脂粘度控制在1500?4500111？21 - 8/251，水含量小於10% ； (2)改性聚苯乙烯泡沫的製備方法: 將上述酚醛樹脂與乳化劑、無機填料、發泡劑攪拌均勻，得到酚醛樹脂混合料； 將酚醛樹脂混合料與聚苯乙烯彈性料粒混合，迅速混入固化劑，將混合物置於一定溫度和壓力的模具中模壓成型，得到成型品； 上述步驟(2)中乳化劑為八1(158、八1(8811、八1^-8804、八1^-8805、吐溫-80中的一種或幾種；乳化劑加入量為酚醛樹脂重量的1?5% ； 上述步驟(2)中無機填料為碳酸鹽，選自碳酸鈣、碳酸鎂、碳酸鋇、碳酸鋅中的一種或幾種，優選碳酸鈣；無機填料加入量為酚醛樹脂重量的3?10% ； 上述步驟(2)中的發泡劑選自戊烷，丁烷和它們異構體的烴；發泡劑加入量為酚醛樹脂重量的1?8% ； 上述步驟(2 )中固化劑組成包括硫酸、磷酸、苯磺酸，苯酚磺酸，對甲基苯磺酸，二甲基磺酸中的至少一種；固化劑加入量為酚醛樹脂重量的5?20% ； 上述步驟(2)中酚醛樹脂混合料與聚苯乙烯彈性料粒的質量比為100:(15?80)； 上述步驟(2)中所述的模壓成型溫度為70?1251 ； 上述步驟(2)中所述的模壓成型壓力為0.07?0.31？80
【文檔編號】C08L25/06GK104497476SQ201410717217
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月3日 優先權日:2014年12月3日
【發明者】鍾東南, 孫志武, 劉濤, 陳志強, 王世昌 申請人:山東海冠化工科技有限公司