一種酚醛泡沫保溫材料及其製備方法

2023-10-19 15:51:37

一種酚醛泡沫保溫材料及其製備方法
【專利摘要】本發明涉及一種酚醛泡沫保溫材料，其特徵是，主要由下述原料製備而成：酚醛樹脂：100份；酚醛樹脂流動性改進劑：2-10份；乳化劑：5-15份；泡沫穩定劑：0.5-5份；增韌、增強劑：1-10份；發泡劑：6-15份；反應性酸固化劑：6-55份。本發明採用酚醛樹脂流動性改進劑，使樹脂、發泡劑、乳化劑、泡沫穩定劑、反應性酸固化劑、增韌、增強劑組成的混合體系粘性降低，物料容易轉移，損失量少；本發明採用聚氧乙烯接枝或嵌段型水性甲基矽油為泡沫穩定劑，製備的泡沫泡孔細膩均勻、導熱係數小，保溫性能好；採用玻璃纖維粉和蛭石粉為增韌、增強劑、並可提高泡沫阻燃性能和降低生產成本。
【專利說明】一種酚醛泡沬保溫材料及其製備方法

【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種酚醛泡沫保溫材料的製備方法，屬於合成高分子材料的範疇。本 發明製備的酚醛泡沫保溫材料可用於建築外牆保溫、通風管道、石油化工管道、電器、儀表 等行業隔熱保溫。

【背景技術】
[0002] 聚苯乙烯、聚乙烯、聚氨酯等泡沫塑料因導熱係數低、重量輕、施工方便等特點，在 建築外牆隔熱保溫、通風管道、石油化工管道保溫等領域得到廣泛應用。但目前廣泛使用的 幾種泡沫塑料如聚氨酯、聚苯乙烯等存在著易燃燒、發煙量大、毒性高、耐熱溫度低等缺點， 使其在建築外牆、船舶管道、高溫石油化工管道保溫等方面的應用受到很大限制。而酚醛泡 沫塑料具有防火性能好、不燃燒、發煙量小、耐火焰穿透性好等優點，是一種性能優異的防 火、隔熱、隔音、輕質、節能材料，導熱係數只有0. 018 - 0. 042fT/m ? k，保溫性能優於聚 苯乙烯、聚氨酯、聚乙烯等，保溫功效比礦棉、輕軟木、珍珠巖、玻璃棉等傳統的保溫材料高1 倍以上，同時又具有聚苯乙烯、聚氨酯、聚乙烯等泡沫所遠不及的難燃性能。目前酚醛泡沫 塑料生產過程中存在：（1)體系粘度大、物料轉移困難；（2)使用低沸點烷烴及氯代烴作發 泡劑、對環境產生危害；（3)泡沫體泡孔不均勻、影響導熱性能；（4)泡沫體韌性、強度低，掉 渣率高；（5)樹脂發方量小，泡沫成本比聚苯乙烯泡沫明顯高，影響其大面積推廣使用。


【發明內容】

[0003] 本發明針對上述問題公開了一種酚醛泡沫的製備方法，本發明在酚醛泡沫製備工 藝中採用乙撐雙硬脂醯胺（EBS)和單甘脂作為酚醛樹脂流動性改進劑，使樹脂、發泡劑、乳 化劑、泡沫穩定劑、反應性酸固化劑、增韌、增強劑組成的混合體系粘性降低，物料容易轉 移，損失量少；採用甲縮醛替代部分低沸點烷烴及氯代烴作為環境友好型發泡劑；採用聚 氧乙烯接枝甲基水性矽油或嵌段型水性甲基矽油為泡沫乳化穩定劑；採用玻璃纖維粉和蛭 石粉的混合物作為增韌、增強及阻燃劑；採用磺化壬基酚聚氧乙烯醚、磺化腰果酚、磺化蓖 麻油和苯酚磺酸為反應性酸固化劑。由本方法製備的酚醛泡沫具有泡孔均勻、細膩、強度 高、韌性好、掉渣率低、反應性酸固化劑摻加量大、成本低等特點。解決了酚醛泡沫易掉渣、 質脆、強度低、韌性差、成本高等缺點，又保持了酚醛泡沫導熱係數低、低煙、阻燃性能優越 等傳統優點。
[0004] 本發明技術方案為：一種酚醛泡沫保溫材料，其主要由下述原料製備而成： 酚醛樹脂：100份 酚醛樹脂流動性改進劑：2-10份 乳化劑：5-15份 泡沫穩定劑：〇. 5-5份 增韌、增強劑：1-10份 發泡劑：6-15份 反應性酸固化劑：6-55份。
[0005] 前面所述的酚醛泡沫保溫材料，優選的方案是，主要由下述原料製備而成： 酚醛樹脂：100份 酚醛樹脂流動性改進劑：4_8份 乳化劑：7-12份 泡沫穩定劑：2-4份 增韌、增強劑：3_8份 發泡劑：8-12份 反應性酸固化劑：12-45份。
[0006] 前面所述的酚醛泡沫保溫材料，優選的方案是，主要由下述原料製備而成： 酚醛樹脂：100份 酚醛樹脂流動性改進劑：6份 乳化劑：10份 泡沫穩定劑：3份 增韌、增強劑：6份 發泡劑：10份 反應性酸固化劑：20份。
[0007] 前面所述的酚醛泡沫保溫材料，優選的方案是，所述酚醛樹脂為普通甲階酚醛樹 脂或芳烴聚酯多元醇改性酚醛樹脂。
[0008] 前面所述的酚醛泡沫保溫材料，優選的方案是，所述酚醛樹脂流動性改進劑為 EBS、單甘脂中的一種或二種及以上混合物。
[0009] 前面所述的酚醛泡沫保溫材料，優選的方案是，所述泡沫穩定劑為聚氧乙烯接枝 或嵌段型水性甲基矽油； 前面所述的酚醛泡沫保溫材料，優選的方案是，所述發泡劑為石油醚（30~60° C)、石 油醚（6(T90° C)、二氯甲烷和甲縮醛二種及以上混合物。
[0010] 前面所述的酚醛泡沫保溫材料，優選的方案是，所述反應性酸固化劑為磺化壬基 酚聚氧乙烯醚、磺化腰果酚、磺化蓖麻油和苯酚磺酸的一種或二種及以上混合物； 前面所述的酚醛泡沫保溫材料，優選的方案是，所述增韌、增強劑為玻璃纖維粉和蛭石 粉按80 :20- 20:80質量比的混合物。
[0011] 本發明還提供了酚醛泡沫保溫材料的製備方法，先將酚醛樹脂與乳化劑、泡沫穩 定劑、酚醛樹脂流動性改進劑、增韌、增強劑高速攪拌混合均勻，然後再加入發泡劑強力混 合均勻，最後加入反應性酸固化劑混合均勻，轉移至預熱的模具中，放入60-70° C烘箱中， 保溫6-12小時發泡、熟化24小時、脫模，得到產品。
[0012] 本發明涉及一種改性酚醛泡沫保溫材料的製備方法。本發明在酚醛泡沫製備工藝 中採用乙撐雙硬脂醯胺（EBS)和單甘脂作為酚醛樹脂流動性改進劑，降低了酚醛發泡體系 的粘度；採用甲縮醛替代部分低沸點烷烴及氯代烴作為環境友好型發泡劑；採用聚氧乙烯 接枝或嵌段型水性甲基矽油為泡沫乳化穩定劑；採用玻璃纖維粉和蛭石粉的混合物作為增 韌、增強及阻燃劑；採用磺化壬基酚聚氧乙烯醚、磺化腰果酚、磺化蓖麻油和苯酚磺酸為反 應性酸固化劑。由本方法製備的酚醛泡沫具有泡孔均勻、細膩、強度高，韌性好、掉渣率低、 反應性酸固化劑摻加量大、成本低等特點。解決了酚醛泡沫易掉渣、質脆、強度低、韌性差、 成本高等缺點，又保持了酚醛泡沫導熱係數低、低煙、阻燃性能優越等傳統優點。
[0013] 本發明的優勢還體現在： 1. 採用EBS，單甘脂作為內潤滑劑，改進酚醛樹脂流動性，降低其本體粘度； 2. 採用可反應性酸作固化劑，不僅起催化、固化作用，還同時成為樹脂主體一部分，摻 加量多，但殘留酸少，體系酸性小，對牆體材料腐蝕性小；並且成本低、發方量大； 3. 甲縮醛屬環境友好型發泡劑，作為混合發泡劑組份； 4. 採用聚氧乙烯接枝或嵌段型水性甲基矽油為泡沫穩定劑，製備的泡沫泡孔細膩均 勻、導熱係數小，保溫性能好； 5. 採用玻璃纖維粉和蛭石粉的混合物為增韌、增強劑、並可提高泡沫阻燃性能。

【具體實施方式】
[0014] 下面通過實施例對本發明進一步詳細描述。
[0015] 本發明所用原料芳烴聚酯多元醇改性酚醛樹脂、磺化壬基酚聚氧乙烯醚、和磺化 腰果酚為自製；其他原料皆可從市場購買。
[0016] 芳烴聚酯多元醇改性酚醛樹脂製備方法如下： 先製備芳烴聚酯多元醇：將乙二醇、一縮二乙二醇、二縮三乙二醇、一縮二丙二醇、甘油 加入反應釜，邊攪拌邊升溫，然後在攪拌下加入對苯二甲酸，間苯二甲酸、苯酐，然後加入鈦 酸酯，先控制在低溫下，反應一定時間，再升高溫度，並保溫一定時間，降溫抽真空，維持一 定時間，降溫出料得產品芳烴聚酯多元醇； 製備增韌改性酚醛樹脂：先將苯酚溶化後加入反應釜，再分階段加入甲醛溶液、鹼性催 化劑，調節pH=9,加入磷酸三苯酯或亞磷酸三苯酯或硼酸三苯酯在一定溫度下製成酚醛樹 脂預聚物，再加入上述製備的芳烴聚酯多元醇，用甲酸調節反應液pH=5,繼續在85°C -90°C 下反應lh，加入鹼性溶液調節pH=7. 5,用冷水浴使混合物迅速降溫至75°C ;75°C下減壓脫 水1-1. 5h，粘度控制在20-30mPas，得增韌改性酚醛樹脂。
[0017] 磺化壬基酚聚氧乙烯醚製備方法如下： 向反應瓶中加入100份壬基酚聚氧乙烯醚、20份二乙二醇，開動攪拌，控溫20-30°C在 攪拌下慢慢（60-90分鐘內)滴加60份濃硫酸；加完酸後慢慢升溫80-85°C，反應3小時，降 溫至40°C，再加入10份二乙二醇，出料。
[0018] 磺化腰果酚製備方法如下： 向反應瓶中加入100份腰果酚，控溫20-30°C、在攪拌下慢慢（60分鐘內）滴加50份濃 硫酸，加完酸後慢慢升溫85°C，反應4小時，加完酸後繼續反應3小時，降溫至40°C，再加入 10份二乙二醇，出料。
[0019] 本發明的常規做法：一種增韌增強型酚醛泡沫保溫材料，主要由下述原料製備而 成： 酚醛樹脂：100份 酚醛樹脂流動性改進劑：2-10份 乳化劑：5-15份 泡沫穩定劑：〇. 5-5份 增韌、增強劑：1-10份 發泡劑：6-15份 反應性酸固化劑：6-55份。
[0020] 所述的增韌增強型酚醛泡沫保溫材料的製備方法，先將酚醛樹脂與酚醛樹脂流動 性改進劑、增韌、增強劑高速攪拌混合均勻，最後加入反應性酸固化劑混合均勻，轉移至預 熱的模具中，放入60-70° C烘箱中，保溫6-12小時發泡、熟化24小時、脫模，得到產品。
[0021] 所述酚醛樹脂為普通甲階酚醛樹脂或芳烴聚酯多元醇改性酚醛樹脂。所述酚醛樹 脂流動性改進劑為乙撐雙硬脂醯胺、單甘脂中的一種或二種及以上混合物。所述反應性酸 固化劑為磺化壬基酚聚氧乙烯醚、磺化腰果酚、磺化蓖麻油和苯酚磺酸的一種或二種及以 上混合物；所述增韌、增強劑為玻璃纖維粉和蛭石粉按80 :20- 20:80質量比的混合物。其 中玻璃纖維粉規格為：粒徑400-800目，含水率〈0. 5%，密度2. 20-2. 35g/cm3 ;蛭石粉規格 為：粒徑 400-1250 目，含水量〈1%，導熱係數〈0. 035 W/m. K，密度 2. 30-2. 40g/cm3。
[0022] 實施例1 按下列配方依次將酚醛樹脂與乳化劑、泡沫穩定劑、樹脂流動性改進劑、增韌、增強劑 高速攪拌混合均勻，然後再加入複合發泡劑強力混合均勻，最後加入反應性酸固化劑混合 均勻，轉移至預熱的模具中，放入65° C烘箱中，保溫8小時發泡、熟化24小時、脫模，得到 酚醛泡沫產品1。
[0023] 酚醛樹脂：100份 酚醛樹脂流動性改進劑：5份 乳化劑：8份 泡沫穩定劑：2份 增韌、增強劑：2份 發泡劑：10份 反應性酸固化劑 ：25份。
[0024] 實施例2 按下列配方依次將酚醛樹脂與乳化劑、泡沫穩定劑、樹脂流動性改進劑、增韌、增強劑 高速攪拌混合均勻，然後再加入複合發泡劑強力混合均勻，最後加入反應性酸固化劑混合 均勻，轉移至預熱的模具中，放入70° C烘箱中，保溫8小時發泡、熟化24小時、脫模，得到 酚醛泡沫產品2。
[0025] 芳烴聚酯多元醇改性酚醛樹脂：100份 酚醛樹脂流動性改進劑：4份 乳化劑：7份 泡沫穩定劑：2份 增韌、增強劑：3份 混合發泡劑：8份 反應性酸固化劑：12份。
[0026] 實施例3 按下列配方依次將酚醛樹脂與乳化劑、泡沫穩定劑、樹脂流動性改進劑、增韌、增強劑 高速攪拌混合均勻，然後再加入複合發泡劑強力混合均勻，最後加入反應性酸固化劑混合 均勻，轉移至預熱的模具中，放入70° C烘箱中，保溫6小時發泡、熟化24小時、脫模，得到 酚醛泡沫產品3。
[0027] 芳烴聚酯多元醇改性酚醛樹脂：100份 酚醛樹脂流動性改進劑：4份 乳化劑：7份 泡沫穩定劑：2份 增韌、增強劑：1.5份 發泡劑：9份 反應性酸固化劑：35份。
[0028] 實施例4 按下列配方依次將酚醛樹脂與乳化劑、泡沫穩定劑、樹脂流動性改進劑、增韌、增強劑 高速攪拌混合均勻，然後再加入複合發泡劑強力混合均勻，最後加入反應性酸固化劑混合 均勻，轉移至預熱的模具中，放入70° C烘箱中，保溫7小時發泡、熟化24小時、脫模，得到 酚醛泡沫產品4。
[0029] 酚醛樹脂：100份 酚醛樹脂流動性改進劑：6份 乳化劑：10份 泡沫穩定劑：3份 增韌、增強劑：6份 發泡劑：10份 反應性酸固化劑：20份。
[0030] 實施例5 按下列配方依次將酚醛樹脂與乳化劑、泡沫穩定劑、樹脂流動性改進劑、增韌、增強劑 高速攪拌混合均勻，然後再加入複合發泡劑強力混合均勻，最後加入反應性酸固化劑混合 均勻，轉移至預熱的模具中，放入70° C烘箱中，保溫7小時發泡、熟化24小時、脫模，得到 酚醛泡沫產品5。
[0031] 酚醛樹脂：100份 酚醛樹脂流動性改進劑：5份 乳化劑：10份 泡沫穩定劑：3份 發泡劑：10份 反應性酸固化劑：25份。
[0032] 各實施例所得酚醛泡沫主要性能如下表：

【權利要求】
1. 一種酚醛泡沫保溫材料，其特徵是，主要由下述原料製備而成： 酚醛樹脂：100份 酚醛樹脂流動性改進劑：2-10份 乳化劑：5-15份 泡沫穩定劑：〇. 5-5份 增韌、增強劑：1-10份 發泡劑：6-15份 反應性酸固化劑：6-55份。
2. 根據權利要求1所述的酚醛泡沫保溫材料，其特徵是，主要由下述原料製備而成： 酚醛樹脂：100份 酚醛樹脂流動性改進劑：4-8份 乳化劑：7-12份 泡沫穩定劑：2-4份 增韌、增強劑：3_8份 發泡劑：8-12份 反應性酸固化劑：12-45份。
3. 根據權利要求1所述的酚醛泡沫保溫材料，其特徵是，主要由下述原料製備而成： 酚醛樹脂：100份 酚醛樹脂流動性改進劑：6份 乳化劑：10份 泡沫穩定劑：3份 增韌、增強劑：6份 發泡劑：10份 反應性酸固化劑：20份。
4. 根據權利要求1-3任一所述的酚醛泡沫保溫材料，其特徵是，所述酚醛樹脂為普通 甲階酚醛樹脂或芳烴聚酯多元醇改性酚醛樹脂。
5. 根據權利要求1-3任一所述的酚醛泡沫保溫材料，其特徵是，所述酚醛樹脂流動性 改進劑為乙撐雙硬脂酸醯胺、單甘脂中的一種或二種及以上混合物。
6. 根據權利要求1-3任一所述的酚醛泡沫保溫材料，其特徵是，所述泡沫穩定劑為聚 氧乙烯接枝或嵌段型水性甲基矽油。
7. 根據權利要求1-3任一所述的酚醛泡沫保溫材料，其特徵是，所述發泡劑為石油醚 (3(T60° C)、石油醚（6(T90° C)、二氯甲烷和甲縮醛二種及以上混合物。
8. 根據權利要求1-3任一所述的酚醛泡沫保溫材料，其特徵是，所述反應性酸固化劑 為磺化壬基酚聚氧乙烯醚、磺化腰果酚、磺化蓖麻油和苯酚磺酸的一種或二種及以上混合 物。
9. 根據權利要求1-3任一所述的酚醛泡沫保溫材料，其特徵是，所述增韌、增強劑為 玻璃纖維粉和蛭石粉按80 :20- 20:80質量比的混合物(其中玻璃纖維粉規格為：粒徑 400-800目，含水率〈0. 5%，密度2. 20-2. 35g/cm3 ;蛭石粉規格為：粒徑400-1250目，含水量 〈1%，導熱係數〈〇? 035 W/m. K，密度 2. 30-2. 40g/cm3)。
10.根據權利要求1-3任一所述的酚醛泡沫保溫材料的製備方法，其特徵是，先將酚醛 樹脂與乳化劑、泡沫穩定劑、酚醛樹脂流動性改進劑、增韌、增強劑高速攪拌混合均勻，然後 再加入發泡劑強力混合均勻，最後加入反應性酸固化劑混合均勻，轉移至預熱的模具中，放 入60-70° C烘箱中，保溫6-12小時發泡、熟化24小時、脫模，得到產品。
【文檔編號】C08K5/20GK104327449SQ201410618057
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年11月6日 優先權日:2014年11月6日
【發明者】陶緒泉, 王懷生, 陳汪洋, 葛祥才, 崔慧, 謝倩 申請人:聊城大學