專利名稱：一種低吸水高阻燃復(fù)合酚醛泡沫保溫材料及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
:本發(fā)明涉及一種低吸水高阻燃復(fù)合酚醛泡沬保溫材料及其生產(chǎn)方法，屬保溫材料技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
:酚醛泡沫是由酚醛樹脂通過發(fā)泡而得到的一種泡沫材料，其具有重量輕、剛性大、尺寸穩(wěn)定性好、耐化學(xué)腐蝕、難燃、自熄、低煙霧、耐火焰穿透、遇火無灑落物、優(yōu)異的耐熱性等突出特點(diǎn)。是電器、儀表、建筑、石油化工等行業(yè)較為理想的絕緣隔熱保溫材料，因而受到人們的廣泛重視，應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大。但酚醛泡沫也有一些自身的缺點(diǎn)，主要表現(xiàn)在形成的泡沫材料較脆，制品表面易粉化，因泡沫內(nèi)部不完全是閉孔結(jié)構(gòu)而容易吸水(吸水率約5%)等方面。雖然業(yè)界內(nèi)很多研發(fā)部門一直在研究改進(jìn)，但還沒有一個很好的解決辦法，目前主要是通過保持較高的泡沫密度來提高機(jī)械強(qiáng)度和降低吸水率。EPS (可發(fā)性聚苯乙烯)發(fā)泡制品由于具有優(yōu)異持久的保溫隔熱性、獨(dú)特的緩沖抗震性、抗老化性和防水性、輕質(zhì)等特點(diǎn)，因而在許多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，特別是建筑保溫方面的應(yīng)用。由于EPS是易燃物質(zhì)，即使添加阻燃劑也很難達(dá)到理想防火效果，且遇火后仍有滴落現(xiàn)象，如果能夠大幅度提高EPS泡沫的防火性能，徹底消除EPS泡沫遇火后的滴落現(xiàn)象，EPS泡沫也將是一種可用于建筑物保溫的優(yōu)質(zhì)保溫材料?，F(xiàn)有的酚醛樹脂泡沫制造方法是以酚醛樹脂為主要原料，制造過程加入的輔助原料有發(fā)泡劑(如戊烷)、表面活性劑(如吐溫-80)、增韌劑(如聚乙二醇)等混合均勻后加入固化催化劑(有機(jī)或無機(jī)酸類)發(fā)泡固化成型，發(fā)泡固化成型的溫度從常溫到120°C，因工藝和所使用的原料不同，固化成型所需時間從幾分鐘到幾小時不等。已向國家知識產(chǎn)權(quán)局提交的申請?zhí)枮?01110315745.3的專利申請“一種酚醛樹脂泡沬復(fù)合保溫材料及其生產(chǎn)方法”中提供的酚醛樹脂泡沬復(fù)合保溫材料的生產(chǎn)方法是將A階酚醛樹脂、發(fā)泡劑、表面活性劑混合得到混合物A ;將混合物A與輕質(zhì)顆?；旌系玫交旌衔顱 ;向混合物B中加入固化催化劑得到混合物C ;在一定溫度下發(fā)泡固化成形；得到酚醛樹脂泡沫與輕質(zhì)顆粒緊密結(jié)合的酚醛樹脂泡沬復(fù)合保溫材料。以上涉及的輕質(zhì)顆粒包括有機(jī)和無機(jī)輕質(zhì)顆粒，其中有機(jī)輕質(zhì)顆粒包括可發(fā)性聚苯乙烯發(fā)泡顆粒、回收的聚苯乙烯泡沫顆粒和該發(fā)明保溫材料的邊角余料經(jīng)破碎后回收的輕質(zhì)顆粒；其中無機(jī)輕質(zhì)顆粒為膨脹珍珠巖顆粒、?；⒅轭w粒；也包括其中兩種或兩種以上顆粒的混合輕質(zhì)顆粒
發(fā)明內(nèi)容
:本發(fā)明的目的在于提供一種低吸水高阻燃復(fù)合酚醛泡沬保溫材料，并提供一種該保溫材料的生產(chǎn)方法。本發(fā)明涉及的保溫材料由酚醛樹脂泡沫和阻燃EPS (可發(fā)性聚苯乙烯)發(fā)泡顆粒組成，其中酚醛樹脂泡沫 是基體，阻燃EPS發(fā)泡顆粒均勻地分散在酚醛樹脂泡沫基體中，分散的阻燃EPS發(fā)泡顆粒被酚醛樹脂泡沫包裹并相互隔離，酚醛樹脂泡沫與阻燃EPS發(fā)泡顆粒緊密結(jié)合為一體，形成了本發(fā)明的保溫材料。酚醛樹脂泡沫與阻燃EPS發(fā)泡顆粒的質(zhì)量比控制在1: 1-1: 10，所加入的阻燃EPS發(fā)泡顆粒為大小不同顆粒，顆粒粒徑從Imm到8mm。EPS發(fā)泡顆粒的大顆粒與大顆粒之間形成的空隙被小顆粒所填充，這樣可加入更多的阻燃EPS發(fā)泡顆粒，由于阻燃EPS發(fā)泡顆粒的閉孔結(jié)構(gòu)和其分子非極性的特點(diǎn)，EPS發(fā)泡顆粒表面具有非極性結(jié)構(gòu)，具有憎水的特性，隨著阻燃EPS發(fā)泡顆粒加入量的增加，保溫材料的大部分體積空間被EPS發(fā)泡顆粒占據(jù)，有一定開孔率的相對容易吸水的酚醛泡沫占據(jù)的體積空間和表面積相應(yīng)減少，進(jìn)一步降低了保溫材料的吸水性。低密度的阻燃EPS發(fā)泡顆粒的加入也降低了復(fù)合后整體保溫材料的密度。又因?yàn)椴煌笮∽枞糆PS發(fā)泡顆粒同時存在于酚醛泡沫中，每個阻燃EPS發(fā)泡顆粒均呈規(guī)整的小球形，通常球形結(jié)構(gòu)對外力的承受能力和對外力的分解能力高于其它形狀物體，因此加入圓球形的阻燃EPS發(fā)泡顆粒后整個保溫材料的機(jī)械強(qiáng)度有所增加，暴露在保溫材料表面的酚醛泡沫面積減小，暴露在保溫材料表面的阻燃EPS發(fā)泡顆粒的面積增加，復(fù)合酚醛泡沫保溫材料表面的酚醛材料所占面積減小，酚醛材料直接受力機(jī)會減少，材料表面粉化機(jī)會降低。特別是在本發(fā)明的復(fù)合酚醛樹脂泡沬保溫材料中采用了阻燃EPS發(fā)泡顆粒，阻燃EPS發(fā)泡顆粒在難燃的酚醛樹脂泡沫包裹和隔離下，在阻燃劑和酚醛樹脂泡沫的雙重作用下形成的復(fù)合保溫材料阻燃性能更好，在酚醛樹脂泡沫的隔離下，阻燃EPS發(fā)泡顆粒在火焰下自身只能炭化不能燃燒，徹底消除了 EPS泡沫保溫材料遇到火焰后的滴落現(xiàn)象，能夠阻止火災(zāi)漫延，加上酚醛泡沫本身固有的難燃特性，使得整個材料依然具備良好的防火性能。在材料的機(jī)械強(qiáng)度方面，酚醛樹脂泡沫的剛性很強(qiáng)，EPS發(fā)泡顆粒具有良好的彈性，而且恰好是剛性的酚醛泡沫是連續(xù)相，具有良好的彈性的EPS發(fā)泡顆粒是分散相，兩者結(jié)合改善了酚醛樹脂泡沬材料的脆性，使保溫材料的韌性增加，也克服了 EPS泡沫材料容易變形的弱點(diǎn)，使本發(fā)明的保溫材料實(shí)現(xiàn)了剛性和韌性的完美結(jié)合。從另一個角度看，在EPS泡沫保溫材料中，顆粒之間的粘結(jié)力很弱，EPS泡沫顆粒容易掉落，這種保溫材料的強(qiáng)度也不高。在復(fù)合酚醛泡沫保溫材料中酚醛泡沫相當(dāng)于粘合劑，將阻燃EPS發(fā)泡顆粒緊密粘合在一起，這種材料的強(qiáng)度遠(yuǎn)高于純的EPS泡沫板強(qiáng)度。本發(fā)明的保溫材料中涉及的酚醛樹脂發(fā)泡和固化成型過程所采用的發(fā)泡劑、表面活性劑、增韌劑和固 化催化劑是酚醛樹脂發(fā)泡固化成型過程常用的原料，配方也大致相同。
具體實(shí)施方式
:本發(fā)明的具體實(shí)施包括兩種方式，一種是間歇法，另一種是連續(xù)法，總的方法是將A階酚醛樹脂與發(fā)泡劑、表面活性劑、增韌劑混合后備用，然后再與固化催化劑混合，最后與阻燃EPS發(fā)泡顆?；旌?，在一定溫度下固化成形后得到本發(fā)明的酚醛樹脂泡沬復(fù)合保溫材料，兩種方法由以下的工藝步驟和具體實(shí)施例給出，其中間歇法的步驟如下:(I)首先將A階酚醛樹脂按比例與表面活性劑、發(fā)泡劑、增韌劑混合，得到混合物A ；(2)將混合物A與固化催化劑按比例在高速攪拌混合頭中快速混合，得到混合物B ；(3)將混合物B按比例與阻燃EPS發(fā)泡顆粒在螺旋型攪拌混合器中混合，得到混合物C ;
(4)將混合物C打入模具箱在50°C -1OO0C的溫度下固化成型，固化時間為I小時-10小時，固化成型后得到本發(fā)明的低吸水、高阻燃、低密度、強(qiáng)度好的復(fù)合酚醛泡沬保溫材料。在連續(xù)工藝中，固化成過程在鏈板式或鋼帶式酚醛泡沫連續(xù)固化成形設(shè)備中完成，具體步驟是:(I)將A階酚醛樹脂、表面活性劑、發(fā)泡劑、增韌劑在高速攪拌混合器中混合，得到混合物A，將混合物A儲存?zhèn)溆茫?2)將混合物A與固化催化劑連續(xù)按比例在高速攪拌混合頭中快速混合，得到混合物B ;(3)將混合物B與阻燃EPS發(fā)泡顆粒比例連續(xù)地加入到多軸螺旋型攪拌混合器中進(jìn)行混合，得到混合物C ;(4)將混合物C連續(xù)均勻地布攤到鏈板式或鋼帶式連續(xù)酚醛泡沫固化成形設(shè)備入口處的下層無紡布上，混合物C隨無紡布連續(xù)進(jìn)入固化成型設(shè)備，保持固化溫度為50°C —80°C，固化時間為10分鐘-20分鐘。固化成型后得到本發(fā)明的低吸水、高阻燃、低密度、強(qiáng)度好的復(fù)合酚醛泡沬保溫材料。 在連續(xù)發(fā)泡成形過程中混合物A與阻燃EPS發(fā)泡顆粒的混合在多軸螺旋型攪拌混合器中完成，在螺旋的旋轉(zhuǎn)作 用下物料被混合的同時也在做從混合器入口向出口方向的運(yùn)動，物料被混合均勻后也被螺旋推出混合器的出口，從混合器出來的混合物C被均勻地布攤在鏈板式或鋼帶式連續(xù)酚醛泡沫固化成形設(shè)備入口處的下層無紡布或鋁箔上，發(fā)泡材料的上下各有一層無紡布或鋁箔，連續(xù)酚醛泡沫固化成形設(shè)備的鏈板或鋼帶運(yùn)動帶動無紡布或鋁箔運(yùn)動，將混合物C連續(xù)帶入酚醛發(fā)泡固化成形設(shè)備內(nèi)，提前設(shè)定連續(xù)酚醛泡沫固化成形設(shè)備的溫度和行進(jìn)速度，使混合物C連續(xù)完成固化成形過程，在連續(xù)酚醛發(fā)泡固化成形設(shè)備的出口得到本發(fā)明的復(fù)合酚醛泡沬保溫材料的板材。本發(fā)明的復(fù)合酚醛泡沬保溫材料的實(shí)施方法也同樣適用于其它輕質(zhì)顆粒與酚醛樹脂泡沫的復(fù)混發(fā)泡固化成形過程。其中包括申請?zhí)枮?01110315745.3的專利申請“一種酚醛樹脂泡沬復(fù)合保溫材料及其生產(chǎn)方法”中的向酚醛泡沫中填加有機(jī)和無機(jī)輕質(zhì)顆粒的“酚醛樹脂泡沬復(fù)合保溫材料”的生產(chǎn)過程。實(shí)施例1:本實(shí)施例是間歇方式，具體是將Ikg的A階酚醛樹脂與0.1kg的吐溫-80、0.15kg的戊烷攪拌混合，得到混合物A ;將混合物A與0.12kg的磷酸高速攪拌混合，得到混合物B ；將混合物B與Ikg阻燃EPS發(fā)泡顆粒加入到螺旋型攪拌混合器中混合，得到混合物C ;將混合物C打入模具箱，保持模具箱溫度70°C，6小時后將已發(fā)泡的保溫材料移出模具箱并自然冷卻到常溫。得到的保溫材料密度為35kg/m3，導(dǎo)熱系數(shù)為0.025W/M.K，氧指數(shù)為41%，抗壓強(qiáng)度245Kpa，吸水率小于2%。實(shí)施例2:本實(shí)施例是連續(xù)方式,具體是將IOOkg的A階酹醒樹脂、6kg的吐溫_60、5kg聚乙二醇、12kg戊烷混合，得到混合物A，將混合物A儲存?zhèn)溆?；將混合物A與二甲苯磺酸以質(zhì)量比為1: 0.15的比例在高速攪拌混合頭中連續(xù)混合，得到混合物B ;將混合物B與阻燃EPS發(fā)泡顆粒按質(zhì)量比1: 2比例連續(xù)加入到多軸螺旋型攪拌混合器中混合，得到混合物C ;將混合物C連續(xù)地布攤在鏈板式或鋼帶式連續(xù)酚醛泡沫固化成形設(shè)備入口處的下層無紡布上，調(diào)整連續(xù)酚醛泡沫固化成形設(shè)備的運(yùn)行速度，使混合物C用15分鐘時間走完全程，溫度保持在60°C，已固化成形的保溫材料自動移出鏈板式連續(xù)酚醛泡沫固化成形設(shè)備并冷卻到常溫，得到保溫材料板材，其密度為31kg/m3，導(dǎo)熱系數(shù)為0.024W/M.K，氧指數(shù)為43 %，吸水率小于2%，抗壓強(qiáng) 度265Kpa。
權(quán)利要求
1.一種低吸水高阻燃復(fù)合酚醛泡沬保溫材料及其生產(chǎn)方法，其特征在于此種保溫材料由酚醛樹脂泡沫和阻燃EPS (可發(fā)性聚苯乙烯)發(fā)泡顆粒組成，其中酚醛樹脂泡沫是基體，阻燃EPS發(fā)泡顆粒均勻地分散在酚醛樹脂泡沫基體中，分散的阻燃EPS發(fā)泡顆粒被酚醛樹脂泡沫包裹并相互隔離，酚醛樹脂泡沫與阻燃EPS發(fā)泡顆粒緊密結(jié)合為一體。
2.如權(quán)利要求1所述的復(fù)合酚醛泡沬保溫材料，其特征在于所述的酚醛樹脂泡沫與阻燃EPS發(fā)泡顆粒的質(zhì)量比為1: 1-1: 10，其中阻燃EPS發(fā)泡顆粒分為大小兩部分，一部分的粒徑為2 ± 1mm另一部分的粒徑為6±3mm。
3.如權(quán)利要求1-2所述的復(fù)合酚醛泡沬保溫材料的生產(chǎn)方法，其特征在于該保溫材料的間歇制造方法和步驟如下: (1)將A階酚醛樹脂按比例與表面活性劑、發(fā)泡劑、增韌劑混合，得到混合物A，將混合物A儲存?zhèn)溆茫? (2)將混合物A按比例與固化催化劑混合，得到混合物B; (3)將混合物B與阻燃EPS發(fā)泡顆粒在螺旋型攪拌混合器中混合，得到混合物C； (4)將混合物C注入模具箱并在50°C-100°C溫度下發(fā)泡固化成型，固化時間為I小時-10小時。
4.如權(quán)利要求1-3所述的復(fù)合酚醛泡沬保溫材料的生產(chǎn)方法，其特征在于該保溫材料的連續(xù)制造方法和步驟為: (1)將A階酚醛樹脂按比例與表面活性劑、發(fā)泡劑、增韌劑混合，得到混合物A，將混合物A儲存?zhèn)溆茫? (2)將混合物A連續(xù)按比例與固化催化劑在高速攪拌混合頭內(nèi)混合，得到混合物B; (3)將混合物B連續(xù)按比例與阻燃EPS發(fā)泡顆粒在螺旋型攪拌混合器中混合，得到混合物C; (4)將混合物C連續(xù)均勻地布攤到鏈板式或鋼帶式連續(xù)酚醛發(fā)泡固化成形設(shè)備入口處的下層無紡布上或鋁箔上，混合物C連續(xù)進(jìn)入發(fā)泡固化成型設(shè)備，固化溫度為50°C -80°C,固化時間為10分鐘-20分鐘。
5.如權(quán)利要求3-4所述的復(fù)合酚醛泡沬保溫材料的生產(chǎn)方法，其特征是這種方法同樣適用于其它輕質(zhì)顆粒與酚醛樹脂泡沫的復(fù)混發(fā)泡固化成形過程。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種低吸水高阻燃復(fù)合酚醛泡沬保溫材料及其生產(chǎn)方法。此種保溫材料由酚醛樹脂泡沫和不同大小粒徑的阻燃可發(fā)性聚苯乙烯發(fā)泡顆粒組成，不同大小粒徑的阻燃可發(fā)性聚苯乙烯發(fā)泡顆粒均勻地分散在酚醛樹脂泡沫基體中，顆粒之間相互隔離，酚醛樹脂泡沫與顆粒緊密結(jié)合為一體。該保溫材料的生產(chǎn)方法是將A階樹脂、表面活性劑、發(fā)泡劑、增韌劑混合均勻，加入固化催化劑后再次混合，最后加入不同大小粒徑的阻燃可發(fā)性聚苯乙烯發(fā)泡顆粒混合發(fā)泡固化成型。本發(fā)明提供的保溫材料具有很低的吸水性和良好的防火性能，而且具有較好的機(jī)械強(qiáng)度。
文檔編號C08L25/06GK103183920SQ20111044928
公開日2013年7月3日 申請日期2011年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月29日
發(fā)明者藍(lán)云飛, 蘭云起, 藍(lán)天航 申請人:藍(lán)云飛, 蘭云起, 藍(lán)天航