專利名稱：一種酚醛泡沫塑料的制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及保溫材料技術領域，尤其涉及一種酚醛泡沫塑料的制備方法。
背景技術：
酚醛泡沫塑料的主要成分是酚醛樹脂，由石化基原料苯酚和甲醛加成縮聚而成，其是近幾年發(fā)展起來的一類新型泡沫塑料，以其耐燃性好、發(fā)煙量低、保溫性好、性能穩(wěn)定、絕熱隔熱、隔音、易成型加工以及較好的耐久性而名列所有泡沫塑料的前列，被稱為“第三代新興保溫材料”。由于酚醛泡沫塑料具有較好的保溫性能，而被廣泛用于隔熱保溫材料，主要用于建筑、石油化·工、電氣、儀表等行業(yè)中。外墻外保溫系統(tǒng)是目前我國建筑墻體節(jié)能中應用最為廣泛的節(jié)能技術措施，正在全國大范圍普及，在建筑節(jié)能方面做出了巨大的貢獻。酚醛泡沫塑料作為一種新型保溫材料，已經(jīng)被市場認可和接受，因此酚醛泡沫保溫板在外墻保溫系統(tǒng)中得到了廣泛的應用。由于酚醛泡沫板具有脆性，為了保持酚醛泡沫板的強度，則酚醛泡沫板需要具有較大的密度，但是若酚醛泡沫板具有相對較高的密度，不僅增加板材的成本，而且不利于施工應用。研究者為了使酚醛泡沫板同時具有較低的密度與較高的強度進行了較多的研究，但是仍然不能實現(xiàn)酚醛泡沫板具有較低的密度與較高的強度，由此，本申請?zhí)岢隽艘环N具有低密度和高強度的酚醛泡沫塑料的制備方法。

發(fā)明內容
本發(fā)明解決的技術問題在于提供一種具有低密度與高強度的酚醛泡沫塑料及其制備方法。有鑒于此，本發(fā)明提供了一種酚醛泡沫塑料的制備方法，包括以下步驟:將9(Γ100重量份的可發(fā)性甲階酚醛樹脂，以所述可發(fā)性甲階酚醛樹脂的重量百分比計，3% 5%的泡沫穩(wěn)定劑，5% 30%的固化劑，10% 20%的發(fā)泡劑，3% 20%的改性劑與5°/Γ20%的無機阻燃劑混合，反應后得到混合產(chǎn)物；將所述混合產(chǎn)物在恒溫恒濕條件下進行后處理，得到酚醛泡沫塑料。優(yōu)選的，所述可發(fā)性甲階酚醛樹脂為低吸水率改性酚醛樹脂。優(yōu)選的，所述低吸水率改性酚醛樹脂的制備方法為:將苯酚、多聚甲醛、含氨基的有機化合物與含磷有機化合物在堿性催化劑的作用下反應，得到低吸水率改性酚醛樹脂。優(yōu)選的，所述固化劑包括有機酸；所述有機酸為對甲苯磺酸、苯酚磺酸、苯磺酸和二甲苯磺酸中的一種或多種。優(yōu)選的，所述改性劑為乙二醇、二甘醇、丙二醇、1，4 丁二醇、1，5戊二醇、新戊二
醇、聚乙二醇、聚酯多元醇、聚氨酯預聚體、改性環(huán)氧樹脂和液體橡膠中的一種或多種。優(yōu)選的，所述發(fā)泡劑為正戊烷、異戊烷、正己烷、環(huán)戊烷、石油醚、異丙基氯和一氯二氟乙烷中的一種或多種。
優(yōu)選的，所述泡沫穩(wěn)定劑為脂肪醇聚氧乙烯、聚硅氧烷、蓖麻油聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚和聚氧乙烯嵌段共聚物中的一種或多種。優(yōu)選的，所述無機阻燃劑為氫氧化鋁、氫氧化鎂、二氧化硅、二氧化鋯、二氧化鈦、硼酸鋅、氧化銻和多聚磷酸銨中的一種或多種。優(yōu)選的，所述后處理的溫度為40°C 70°C，所述后處理的濕度為40% 80%。本 發(fā)明提供了一種酚醛泡沫塑料的制備方法。在制備酚醛泡沫塑料的過程中，通過恒溫恒濕的后處理方式，彌補了固化劑固化程度低的不足，使酚醛樹脂泡沫在短時間內即可達到較高的強度和較低的密度。其次，由于酚醛泡沫塑料由于引入了有機酸作為固化齊U，其不僅具有催化固化的作用，而且參與到泡沫結構中，提高了酚醛泡沫塑料的韌性，減小了脆性，提高了酚醛泡沫塑料板材的強度；同時由于改性劑的作用，提高了酚醛泡沫塑料的韌性，使其在較低密度下仍能夠保持較高的強度。實驗結果表明，所述酚醛泡沫塑料板材的密度為35kg/nT40kg/m3，抗拉強度彡0.1MPa，壓縮強度彡0.15MPa。
具體實施例方式為了進一步理解本發(fā)明，下面結合實施例對本發(fā)明優(yōu)選實施方案進行描述，但是應當理解，這些描述只是為進一步說明本發(fā)明的特征和優(yōu)點，而不是對本發(fā)明權利要求的限制。本發(fā)明還提供了一種酚醛泡沫塑料的制備方法，包括以下步驟:將90~l00g的可發(fā)性甲階酚醛樹脂，以所述可發(fā)性甲階酚醛樹脂的重量百分比計，3% 5%的泡沫穩(wěn)定劑，5% 30%的固化劑，10% 20%的發(fā)泡劑，3% 20%的改性劑與5% 20%的無機阻燃劑混合，反應后得到混合產(chǎn)物； 將所述混合產(chǎn)物在恒溫恒濕條件下進行后處理，得到酚醛泡沫塑料。按照本發(fā)明，首先將制備酚醛泡沫塑料的各種原料進行混合。作為酚醛泡沫塑料的基礎組分，所述可發(fā)性甲階酚醛樹脂優(yōu)選為低吸水率改性酚醛樹脂。所述低吸水率甲階改性酚醛樹脂的制備方法優(yōu)選按照如下方法制備:將苯酚、多聚甲醛、含氨基的有機化合物與含磷有機化合物在堿性催化劑的作用下反應，得到低吸水率改性酚醛樹脂。所述堿性催化劑優(yōu)選為NH40H、NaOH, KOH、NaCO3的一種或多種。所述可發(fā)性甲階酚醛樹脂的含量為9(Γ100重量份，優(yōu)選為92 98重量份。按照本發(fā)明，所述固化劑不僅具有催化固化的作用，而且固化劑本身參與到泡沫結構中，能夠提高酚醛泡沫塑料板材的韌性、減小板材的脆性，提高板材的強度。所述固化劑包括:有機酸。所述有機酸優(yōu)選為對甲苯磺酸、苯酚磺酸、苯磺酸和二甲苯磺酸中的一種或多種；所述固化劑更優(yōu)選為對甲苯磺酸與苯酚磺酸的混合液。所述固化劑還包括無機酸；所述無機酸優(yōu)選為硫酸、磷酸和鹽酸中的一種或多種。以可發(fā)性甲階酚醛樹脂的重量百分比計，所述固化劑的含量為5% 30%，優(yōu)選為10% 25%，更優(yōu)選為15% 20%。所述改性劑能夠提高酚醛泡沫塑料板材的韌性，降低其脆性，使板材在較低密度的情況下，仍能保持較高的強度。所述改性劑優(yōu)選為多元醇類，更優(yōu)選為乙二醇、二甘醇、丙二醇、1，4 丁二醇、1，5戊二醇、新戊二醇、聚乙二醇、聚酯多元醇、聚氨酯預聚體、改性環(huán)氧樹脂和液體橡膠中的一種或多種。最優(yōu)選為聚氨酯預聚體。以可發(fā)性甲階酚醛樹脂的重量百分比計，所述改性劑的含量為3°/Γ20%，優(yōu)選為5°/Γ 8%，更優(yōu)選為8 15%。
泡沫穩(wěn)定劑為非離子表面活性劑，其能夠提高各組分之間的乳化能力，使它們彼此之間更加有效的混合；在發(fā)泡的過程中，控制體系具有適當?shù)谋砻鎻埩?，產(chǎn)生良好的起泡網(wǎng)絡結構。所述泡沫穩(wěn)定劑優(yōu)選為脂肪醇聚氧乙烯、聚硅氧烷、蓖麻油聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚和聚氧乙烯嵌段共聚物中的一種或多種；更優(yōu)選為蓖麻油聚氧乙烯醚。以可發(fā)性甲階酚醛樹脂的重量百分比計，所述泡沫穩(wěn)定劑的含量為39TlO%，優(yōu)選為59Γ8%。所述發(fā)泡劑是促進酚醛樹脂成孔的物質。所述發(fā)泡劑優(yōu)選為低沸點烷烴，更優(yōu)選為正戊烷、異戊烷、正己烷、環(huán)戊烷、石油醚、異丙基氯和一氯二氟乙烷中的一種或多種；最優(yōu)選為環(huán)戊烷和異戊烷的混合液。以可發(fā)性甲階酚醛樹脂的重量百分比計，所述發(fā)泡劑的含量為10% 20%，優(yōu)選為12% 18%。所述無機阻燃劑優(yōu)選為氫氧化鋁、氫氧化鎂、二氧化硅、二氧化鋯、二氧化鈦、硼酸鋅、氧化銻和多聚磷酸銨中的一種或多種。更優(yōu)選為氫氧化鋁。所述無機阻燃劑以可發(fā)性甲階酚醛樹脂的重量百分比計，含量為59Γ20%，優(yōu)選為8% 15%。按照本發(fā)明，首先可發(fā)性甲階酚醛樹脂及其他組分原料混合，并發(fā)生反應，原料之間進行了聚合、交聯(lián)反應，且形成氣泡，然后進行固化，固化結束后，初步形成酚醛泡沫塑料，最后將所制得的酚醛泡沫塑料在恒溫恒濕條件下，進行后處理，使泡沫在恒溫恒濕條件下泡孔強度增強，且避免出現(xiàn)針孔或裂紋的現(xiàn)象。所述后處理的溫度優(yōu)選為40°C 70°C，更優(yōu)選為50°C 60°C ;后處理的濕度優(yōu)選為40% 80%，更優(yōu)選為50% 70%。本發(fā)明所述后處理優(yōu)選在恒溫恒濕箱中進行。本發(fā)明提供了一種酚醛泡沫塑料的制備方法。本發(fā)明的酚醛泡沫塑料由于引入了固化劑，其不僅具有催化固化的作用，而且參與到泡沫結構中，提高了酚醛泡沫塑料的韌性，減小了脆性，提高了酚醛泡沫塑料板材的強度；同時由于改性劑的作用，提高了酚醛泡沫塑料的韌性，使其在較低密度下仍能夠保持較高的強度。在制備酚醛泡沫塑料的過程中，通過恒溫恒濕的后處理方式，彌補了有機固化劑固化程度低的不足，使酚醛樹脂泡沫在短時間內即可達到較高的強度。實驗結`果表明，所述酚醛泡沫塑料板材的密度為35kg/m3 40kg/m3,抗拉強度> 0.1MPa,壓縮強度> 0.15MPa。為了進一步理解本發(fā)明，下面結合實施例對本發(fā)明提供的酚醛泡沫塑料及其制備方法進行詳細說明，本發(fā)明的保護范圍不受以下實施例的限制。實施例1按重量份數(shù)計算，每Ig為一重量份，稱量各組成原料:可發(fā)性甲階酚醛樹脂100g，蓖麻油聚氧乙烯醚5g，體積比為1:1的環(huán)戊烷與異戊烷的混合液10g，體積比為2:1對甲苯磺酸與苯酚磺酸的混合液6g，氫氧化鋁用量為5g，聚氨酯預聚體用量為3g。將可發(fā)性堿性酚醛樹脂、蓖麻油聚氧乙烯醚、氫氧化鋁、聚氨酯預聚體混合，高速攪拌均勻，再加入環(huán)戊烷與異戊烷的混合液，混合均勻，制成酚醛樹脂發(fā)泡體系，冰水浴至體系溫度為l(Tl5°C,最后加入對甲苯磺酸與苯酹磺酸的混合液,混合均勻倒入模具中，固化成型的條件為反應溫度控制為65°C，固化反應IOmin后取出，放入恒溫恒濕箱后處理(后處理條件:T=40°C，H=80%) 24h后檢測。實施例2按重量份數(shù)計算，每Ig為一重量份，稱量各組成原料:
可發(fā)性甲階酚醛樹脂100g，蓖麻油聚氧乙烯醚5g，體積比為1:1的環(huán)戊烷與異戊烷的混合液10g，體積比為2:1對甲苯磺酸與苯酚磺酸的混合液Sg，氫氧化鋁用量為5g，聚氨酯預聚體用量為3g。將可發(fā)性堿性酚醛樹脂、蓖麻油聚氧乙烯醚、氫氧化鋁、聚氨酯預聚體混合，高速攪拌均勻，再加入環(huán)戊烷與異戊烷的混合液，混合均勻，制成酚醛樹脂發(fā)泡體系，冰水浴至體系溫度為l(Tl5°C,最后加入對甲苯磺酸與苯酹磺酸的混合液,混合均勻倒入模具中，固化成型的條件為反應溫度控制為65°C，固化反應IOmin后取出，放入恒溫恒濕箱后處理(后處理條件:T=50°C，H=70%) 24h后檢測。實施例3按重量份數(shù)計算，每Ig為一份，稱量各組成原料:可發(fā)性甲階酚醛樹脂100g，蓖麻油聚氧乙烯醚5g，體積比為1:1的環(huán)戊烷與異戊烷的混合液10g，體積比為2:1對甲苯磺酸與苯酚磺酸的混合液10g，氫氧化鋁用量為5g，聚氨酯預聚體用量為3g。將可發(fā)性堿性酚醛樹脂、蓖麻油聚氧乙烯醚、氫氧化鋁、聚氨酯預聚體混合，高速攪拌均勻，再加入環(huán)戊烷與異戊烷的混合液，混合均勻，制成酚醛樹脂發(fā)泡體系，冰水浴至體系溫度為l(Tl5°C,最后加入對甲苯磺酸與苯酹磺酸的混合液,混合均勻倒入模具中，固化成型的條件為反應溫度控制為65°C，固化反應IOmin后取出，放入恒溫恒濕箱后處理(后處理條件:T=80°C，H=40%) 24h后檢測。實施例4按重量份數(shù)計算，每Ig為一份，稱量各組成原料:
可發(fā)性甲階酚醛樹脂100g，蓖麻油聚氧乙烯醚5g，體積比為1:1的環(huán)戊烷與異戊烷的混合液10g，體積比為2:1對甲苯磺酸與苯酚磺酸的混合液12g，氫氧化鋁用量為5g，聚氨酯預聚體用量為3g。將可發(fā)性堿性酚醛樹脂、蓖麻油聚氧乙烯醚、氫氧化鋁、聚氨酯預聚體混合，高速攪拌均勻，再加入環(huán)戊烷與異戊烷的混合液，混合均勻，制成酚醛樹脂發(fā)泡體系，冰水浴至體系溫度為l(Tl5°C,最后加入對甲苯磺酸與苯酹磺酸的混合液,混合均勻倒入模具中，固化成型的條件為反應溫度控制為65°C，固化反應IOmin后取出，放入恒溫恒濕箱后處理(后處理條件:T=60°C，H=60%) 24h后檢測。實施例5按重量份數(shù)計算，每Ig為一份，稱量各組成原料:可發(fā)性甲階酚醛樹脂100g，蓖麻油聚氧乙烯醚5g、體積比為2:1的聚醚多元醇與乙二醇的混合液3g，體積比為1:1的環(huán)戊烷與異戊烷的混合液10g，體積比為2:1對甲苯磺酸與苯酚磺酸的混合液IOg,氫氧化鋁用量為5g，聚氨酯預聚體用量為3g。將可發(fā)性堿性酚醛樹脂、蓖麻油聚氧乙烯醚、聚醚多元醇與乙二醇的混合液、氫氧化鋁、聚氨酯預聚體混合，高速攪拌均勻，再加入環(huán)戊烷與異戊烷的混合液，混合均勻，制成酚醛樹脂發(fā)泡體系，冰水浴至體系溫度為10-15°C，最后加入對甲苯磺酸與苯酚磺酸的混合液，混合均勻倒入模具中，固化成型的條件為反應溫度控制為65°C，固化反應IOmin后取出，放入恒溫恒濕箱后處理(后處理條件:T=50°C，H=60%) 24h后檢測。實施例6
按重量份數(shù)計算，每Ig為一份，稱量各組成原料:可發(fā)性甲階酚醛樹脂100g，蓖麻油聚氧乙烯醚5g、體積比為2:1的聚醚多元醇與乙二醇的混合液5g，體積比為1:1的環(huán)戊烷與異戊烷的混合液10g，體積比為2:1對甲苯磺酸與苯酚磺酸的混合液IOg,氫氧化鋁用量為5g，聚氨酯預聚體用量為3g。將可發(fā)性堿性酚醛樹脂、蓖麻油聚氧乙烯醚、聚醚多元醇與乙二醇的混合液、氫氧化鋁、聚氨酯預聚體混合，高速攪拌均勻，再加入環(huán)戊烷與異戊烷的混合液，混合均勻，制成酚醛樹脂發(fā)泡體系，冰水浴至體系溫度為1(T15°C，最后加入對甲苯磺酸與苯酚磺酸的混合液，混合均勻倒入模具中，固化成型的條件為反應溫度控制為65°C，固化反應IOmin后取出，放入恒溫恒濕箱后處理(后處理條件:T=50°C，H=80%) 24h后檢測。實施例7按重量 份數(shù)計算，每Ig為一份，稱量各組成原料:可發(fā)性甲階酚醛樹脂100g，蓖麻油聚氧乙烯醚5g、體積比為2:1的聚醚多元醇與乙二醇的混合液Sg，體積比為1:1的環(huán)戊烷與異戊烷的混合液10g，體積比為2:1對甲苯磺酸與苯酚磺酸的混合液IOg,氫氧化鋁用量為5g，聚氨酯預聚體用量為3g。將可發(fā)性堿性酚醛樹脂、蓖麻油聚氧乙烯醚、聚醚多元醇與乙二醇的混合液、氫氧化鋁、聚氨酯預聚體混合，高速攪拌均勻，再加入環(huán)戊烷與異戊烷的混合液，混合均勻，制成酚醛樹脂發(fā)泡體系，冰水浴至體系溫度為1(T15°C，最后加入對甲苯磺酸與苯酚磺酸的混合液，混合均勻倒入模具中，固化成型的條件為反應溫度控制為65°C，固化反應IOmin后取出，放入恒溫恒濕箱后處理(后處理條件:T=50°C，H=80%) 24h后檢測。實施例8按重量份數(shù)計算，每Ig為一份，稱量各組成原料:可發(fā)性甲階酚醛樹脂100g，蓖麻油聚氧乙烯醚5g、體積比為2:1的聚醚多元醇與乙二醇的混合液10g，體積比為1:1的環(huán)戊烷與異戊烷的混合液10g，體積比為2:1對甲苯磺酸與苯酚磺酸的混合液IOg,氫氧化鋁用量為5g，聚氨酯預聚體用量為3g。將可發(fā)性堿性酚醛樹脂、蓖麻油聚氧乙烯醚、聚醚多元醇與乙二醇的混合液、氫氧化鋁、聚氨酯預聚體混合，高速攪拌均勻，再加入環(huán)戊烷與異戊烷的混合液，混合均勻，制成酚醛樹脂發(fā)泡體系，冰水浴至體系溫度為1(T15°C，最后加入體積比為2:1對甲苯磺酸與苯酚磺酸的混合液，混合均勻倒入模具中，固化成型的條件為反應溫度控制為65°C，固化反應IOmin后取出，放入恒溫恒濕箱后處理(后處理條件:T=50°C，H=80%) 24h后檢測。將上述實施例所制板材進行性能檢測，具體檢測結果如表I所示。性能檢測完全按照標準Q-0100SQH003-2010中性能檢測方法進行檢測。表I實施例f 8制備的酚醛泡沫塑料板材的性能數(shù)據(jù)
權利要求
1.一種酚醛泡沫塑料的制備方法，包括以下步驟: 將9(Γ100重量份的可發(fā)性甲階酚醛樹脂，以所述可發(fā)性甲階酚醛樹脂的重量百分比計，3% 5%的泡沫穩(wěn)定劑，5% 30%的固化劑，10% 20%的發(fā)泡劑，3% 20%的改性劑與5% 20%的無機阻燃劑混合，反應后得到混合產(chǎn)物； 將所述混合產(chǎn)物在恒溫恒濕條件下進行后處理，得到酚醛泡沫塑料。
2.根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述可發(fā)性甲階酚醛樹脂為低吸水率改性酚醛樹脂。
3.根據(jù)權利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述低吸水率改性酚醛樹脂的制備方法為: 將苯酚、多聚甲醛、含氨基的有機化合物與含磷有機化合物在堿性催化劑的作用下反應，得到低吸水率改性酚醛樹脂。
4.根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述固化劑包括有機酸；所述有機酸為對甲苯磺酸、苯酚磺酸、苯磺酸和二甲苯磺酸中的一種或多種。
5.根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述改性劑為乙二醇、二甘醇、丙二醇、1，4 丁二醇、1，5戊二醇、新戊二醇、聚乙二醇、聚酯多元醇、聚氨酯預聚體、改性環(huán)氧樹脂和液體橡膠中的一種或多種。
6.根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述發(fā)泡劑為正戊烷、異戊烷、正己烷、環(huán)戊烷、石油醚、異丙基氯和一氯二氟乙烷中的一種或多種。
7.根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述泡沫穩(wěn)定劑為脂肪醇聚氧乙烯、聚硅氧烷、蓖麻油聚氧乙 烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚和聚氧乙烯嵌段共聚物中的一種或多種。
8.根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述無機阻燃劑為氫氧化鋁、氫氧化鎂、二氧化硅、二氧化鋯、二氧化鈦、硼酸鋅、氧化銻和多聚磷酸銨中的一種或多種。
9.根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述后處理的溫度為40°C 70°C，所述后處理的濕度為40% 80%。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種酚醛泡沫塑料的制備方法，包括以下步驟將90~100重量份的可發(fā)性甲階酚醛樹脂，以所述可發(fā)性甲階酚醛樹脂的重量百分比計，3%~5%的泡沫穩(wěn)定劑，5%~30%的固化劑，10%~20%的發(fā)泡劑，3%~20%的改性劑與5%~20%的無機阻燃劑混合，反應后得到混合產(chǎn)物；將所述混合產(chǎn)物在恒溫恒濕條件下進行后處理，得到酚醛泡沫塑料。本發(fā)明的酚醛泡沫塑料由于引入了固化劑，其不僅具有催化固化的作用，而且參與到泡沫結構中，提高了酚醛泡沫塑料的韌性，減小了脆性，提高了酚醛泡沫塑料板材的強度；通過恒溫恒濕的后處理方式，彌補了有機固化劑固化程度低的不足，使酚醛樹脂泡沫在短時間內即可達到較高的強度。
文檔編號C08J3/24GK103073740SQ201310032938
公開日2013年5月1日 申請日期2013年1月29日 優(yōu)先權日2013年1月29日
發(fā)明者江成真, 李枝芳, 彭文杰, 秦海洋 申請人:山東圣泉化工股份有限公司