一種微波發(fā)泡制備的酚醛泡沫的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種微波發(fā)泡制備的酚醛泡沫及其制備方法，該酚醛泡沫由包括以下重量配比的原料制備：可微波發(fā)泡的酚醛樹(shù)脂：100份；發(fā)泡劑：6～10份；勻泡劑：3～4份；炭黑：0.2～3份；親水阻燃劑填料：5～30份；固化劑：15～25份。所得酚醛泡沫泡孔均勻，力學(xué)性能和阻燃性能優(yōu)異，且游離甲醛殘留量低，能夠廣泛用作隔熱保溫材料。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種微波發(fā)泡制備的酚醛泡沬
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及高分子泡沫材料，具體涉及一種微波發(fā)泡制備的酚醛泡沫及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]酚醛泡沫的導(dǎo)熱系數(shù)小、絕熱性能好，具有突出的阻燃性，氧指數(shù)可達(dá)32~50，且燃燒時(shí)具有低煙、無(wú)滴落物、產(chǎn)生毒害氣體少、表面可形成碳化層阻滯燃燒等優(yōu)點(diǎn)。酚醛泡沫適用的溫度范圍大，短期內(nèi)可在-2000C~2000C下使用，長(zhǎng)期可在140°C~160°C下使用，優(yōu)于聚苯乙烯泡沫和聚氨酯泡沫。同時(shí)酚醛泡沫耐化學(xué)腐蝕性能優(yōu)異，目前已廣泛應(yīng)用于建筑外墻保溫、石油化工管道保溫隔熱以及中央空調(diào)管道系統(tǒng)等領(lǐng)域。
[0003]按照發(fā)泡溫度不同酚醛泡沫發(fā)泡工藝分為兩種，加熱發(fā)泡和常溫發(fā)泡。加熱發(fā)泡技術(shù)是目前大規(guī)模生產(chǎn)酚醛泡沫所采用的技術(shù)，而加熱途徑一般為電加熱、蒸汽加熱或熱空氣加熱，因此能耗較高，同時(shí)在模具預(yù)熱階段和泡沫制備階段均存在熱量損失，能量利用率低，僅為25%~30%，又進(jìn)一步增加了能耗。常溫發(fā)泡是采用高活性的酚醛樹(shù)脂加入大量酸固化劑，利用自身固化交聯(lián)時(shí)產(chǎn)生的大量熱量使發(fā)泡劑氣化而實(shí)現(xiàn)發(fā)泡的方法，由于需要加入大量酸固化劑，造成泡沫的酸性較高，pH值可達(dá)I~2，當(dāng)有水滲入泡沫材料，會(huì)產(chǎn)生酸性液體，對(duì)墻體及周?chē)饘黉摷芙Y(jié)構(gòu)產(chǎn)生腐蝕，形成安全隱患。
[0004]目前，加熱發(fā)泡仍是酚醛泡沫制造的常用方法。為了提高加熱效率，近年已有將微波加熱技術(shù)應(yīng)用于酚醛泡沫制備及其后處理的報(bào)道。
`[0005]微波加熱的原理是，通過(guò)微波爐內(nèi)的磁控管裝置將電能轉(zhuǎn)化為微波能量，微波遇到玻璃、陶瓷、塑料等絕緣材料會(huì)穿透，不消耗能量，而極性分子特別是水分子可吸收微波，產(chǎn)生高頻震蕩，分子間摩擦產(chǎn)生熱量使溫度迅速上升?？砂l(fā)性酚醛樹(shù)脂中含有水分，因此可以通過(guò)微波加熱升溫。
[0006]CN102886906A提供了一種采用微波加熱熟化酚醛泡沫的方法和設(shè)備。但該專(zhuān)利僅涉及酚醛泡沫的后期熟化，而不涉及發(fā)泡過(guò)程。JP2009137204提供了一種采用微波加熱技術(shù)制備酚醛泡沫配方，但未涉及如何實(shí)現(xiàn)發(fā)泡材料內(nèi)部熱量均勻傳導(dǎo)方法。文獻(xiàn)Bu GiKim.Journal of Materials Processing Technology, 2008，Vol.201，716 - 719報(bào)道了一種采用微波加熱制備酚醛泡沫的方法，其采用空氣為發(fā)泡劑，發(fā)泡時(shí)需要一種泵入空氣的裝置與特制的模具配合使用，需使用特殊設(shè)備。該報(bào)道未涉及如何通過(guò)配方改進(jìn)實(shí)現(xiàn)發(fā)泡材料內(nèi)部熱量均勻傳導(dǎo)。與傳統(tǒng)的加熱方式相比，微波加熱可發(fā)性酚醛樹(shù)脂，加熱速率快，但是相比低分子量物質(zhì)而言，酚醛樹(shù)脂黏度較大，不利于對(duì)流傳熱。因此，在微波場(chǎng)中，物料表面吸收微波能量多、溫度高，而物料內(nèi)部吸收微波能量少、溫度低，物料傳熱效率低導(dǎo)致物料內(nèi)溫差大，造成發(fā)泡和交聯(lián)不均勻，影響酚醛泡沫材料的質(zhì)量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明人進(jìn)行了銳意研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn):通過(guò)在可微波發(fā)泡的酚醛樹(shù)脂中添加親水阻燃劑填料和炭黑可以避免酚醛泡沫在微波發(fā)泡固化時(shí)，泡孔破裂凝并產(chǎn)生大孔缺陷，從而使得泡沫的生成速度與樹(shù)脂的固化速度合理匹配，此外，通過(guò)調(diào)整可微波發(fā)泡的酚醛樹(shù)脂的合成原料配方和合成工藝條件，用于控制酚醛樹(shù)脂的反應(yīng)活性，同時(shí)控制可微波發(fā)泡的酚醛樹(shù)脂中的水分含量，獲得可均勻發(fā)泡固化且甲醛含量低的酚醛泡沫，從而完成本發(fā)明。
[0008]本發(fā)明的目的在于提供以下方面:
[0009]第一方面，一種微波發(fā)泡制備的酚醛泡沫由以下重量配比的原料制備:
[0010]
可微波發(fā)泡的酚醛樹(shù)脂100份’
發(fā)泡劑6~10份，
勻泡劑3~4份，
炭黑0.2~3份，
親水阻燃劑填料5~30份，
園化劑15-25#?
[0011]其中，所述發(fā)泡劑為戊烷、環(huán)戊烷、二氯甲烷、三氯甲烷中的一種或多種，
[0012]所述勻泡劑為吐溫-20、吐溫-60、吐溫-80、吐溫_85、AK8805、AK8812中的一種或多種，
[0013]所述炭黑為炭黑N220、炭黑N234、炭黑N326、炭黑N330、炭黑N339、炭黑N375中的一種或多種，
[0014]所述親水阻燃劑填料為粉末狀氫氧化鎂、氫氧化鋁、聚磷酸銨的一種或多種，
[0015]所述固化劑為硫酸、磷酸、鹽酸中的任意一種與對(duì)甲苯磺酸均勻混合后得到的混合酸。
[0016]第二方面，所述的可微波發(fā)泡的酚醛樹(shù)脂，由包括以下步驟制備:
[0017](a)將甲醛、軟化水和堿加入到反應(yīng)釜中，打開(kāi)攪拌和冷凝器，以2~:TC /min的升溫速率將物料溫度從室溫升至90~95°C，恒溫30min后，將物料降溫至30~40°C，然后加入苯酚，其中，所述甲醛為多聚甲醛、甲醛水溶液中的一種或兩種，甲醛與苯酚的摩爾比為1.6~1.8:1,所述堿為氫氧化鈉或氫氧化鉀,堿的用量為苯酹重量的0.3%~0.8%,所加軟化水的用量為苯酚重量的30~60%;
[0018](b)在反應(yīng)釜中加入催化劑，以2~3°C /min的升溫速率升至85~90°C，恒溫反應(yīng)2.5~3h，所述催化劑為氧化鎂、氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鈣、氫氧化鋇、氨水中的一種或多種，催化劑用量為苯酚重量的0.5~3.0%;
[0019](c)向反應(yīng)釜中加入親水阻燃劑填料、甲醛捕捉劑和增韌劑，其中，所述親水阻燃劑填料為粉末狀氫氧化鎂、氫氧化鋁、聚磷酸銨的一種或多種，親水阻燃劑填料的用量為苯酚重量的5~10%，所述甲 醛捕捉劑的用量為苯酚重量的I~3%，所述增韌劑的用量為苯酚重量的I~2%;
[0020](d)當(dāng)步驟(C)完成后進(jìn)行抽真空脫水，真空度在-0.85~-0.1Mpa，使樹(shù)脂的黏度控制在2000~5000mPa.S，冷卻出料，密封低溫保存。[0021]第三方面，在上述可微波發(fā)泡的酚醛樹(shù)脂的制備中，所述甲醛捕捉劑為尿素和三聚氰胺中的一種或兩種，所述增韌劑為乙二醇、聚乙二醇200、聚乙二醇500、聚乙二醇800、聚乙二醇1500、聚醚多元醇6205、液態(tài)丁腈橡膠中的一種或多種。
[0022]第四方面，在上述可微波發(fā)泡的酚醛樹(shù)脂的制備中，優(yōu)選多聚甲醛。
[0023]第五方面，在本發(fā)明所述的固化劑中，硫酸、磷酸、鹽酸中的任意一種與對(duì)甲苯磺酸的質(zhì)量比1:1~3:1。
[0024]第六方面，在本發(fā)明所述的微波發(fā)泡制備的酚醛泡沫的原料中，所述親水阻燃劑填料優(yōu)選10~20重量份。
[0025]第七方面，本發(fā)明所述的微波發(fā)泡制備的酚醛泡沫由包括以下步驟制備:
[0026](1)將100重量份的可微波發(fā)泡的酚醛樹(shù)脂，6~10重量份的發(fā)泡劑、3~4重量份的勻泡劑、0.2~3重量份的炭黑混合，攪拌均勻后，再加入15~25重量份的固化劑，高速攪拌均勻制成料液；
[0027](2)將混合均勻的料液倒入方形聚四氟乙烯模具中，然后將模具置于微波爐中進(jìn)行微波加熱發(fā)泡固化，其中，每千克樹(shù)脂所需微波輸出功率300~800W，加熱時(shí)間為8~25min ；
[0028](3)發(fā)泡固化成型后，將模具取出，冷卻后脫模。
[0029]本發(fā)明提供的微波發(fā)泡制備的酚醛泡沫，在發(fā)泡固化的過(guò)程中，由于溫度分布均勻，因此發(fā)泡所得泡孔均勻，避免了泡孔破裂和凝并的現(xiàn)象存在，發(fā)泡固化成型后得到的酚醛泡沫，力學(xué)性能和阻燃性能優(yōu)異，同時(shí)在制得的酚醛泡沫中，游離甲醛的殘留量低，環(huán)保作用顯著。
【具體實(shí)施方式】
[0030]下面通過(guò)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，本發(fā)明的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將隨著這些說(shuō)明而變得更為清楚、明確。
[0031]根據(jù)本發(fā)明提供的一種微波發(fā)泡制備的酚醛泡沫，該酚醛泡沫由以下重量配比的原料制備:
[0032]
可微波發(fā)泡的鼢醛樹(shù)脂請(qǐng)O份，
發(fā)泡劑6~10份，
勻泡劑3~4份，
炭黑0.2~3份》
親水卩且燃劑填料5 ~3 O份，
固化劑15~25份，
[0033]其中，所述發(fā)泡劑為戊烷、環(huán)戊烷、二氯甲烷、三氯甲烷中的一種或多種，
[0034]所述勻泡劑為吐溫-20、吐溫-60、吐溫-80、吐溫_85、AK8805、AK8812中的一種或多種，
[0035]所述炭黑為炭黑N220、炭黑N234、炭黑N326、炭黑N330、炭黑N339、炭黑N375中的一種或多種，
[0036]所述親水性阻燃劑填料為粉末狀氫氧化鎂、氫氧化鋁、聚磷酸銨的一種或多種，
[0037]所述固化劑為硫酸、磷酸、鹽酸中的任意一種與對(duì)甲苯磺酸均勻混合后得到的混合酸。
[0038]在制備所述酚醛泡沫的原料中，所述發(fā)泡劑在料液微波發(fā)泡固化時(shí)提供穩(wěn)定性好且泡孔大小均一的泡沫?；?00重量份可微波發(fā)泡的酚醛樹(shù)脂，發(fā)泡劑用量為6~10重量份，如果發(fā)泡劑的用量低于6重量份，會(huì)由于發(fā)泡劑用量不足而導(dǎo)致發(fā)泡程度不夠，反之，如果發(fā)泡劑的用量高于10重量份，則會(huì)由于發(fā)泡劑量過(guò)大而導(dǎo)致所得泡沫中泡孔過(guò)大，致使所得泡沫材料品質(zhì)劣化。
[0039]在制備所述酚醛泡沫的原料中，所述勻泡劑可以在料液微波發(fā)泡固化時(shí)使得泡沫更加均一穩(wěn)定，同時(shí)還可以使得料液中的各組分的相容性更好。基于100重量份可微波發(fā)泡的酚醛樹(shù)脂，勻泡劑的用量為3~4重量份，如果勻泡劑用量低于3重量份，則會(huì)由于用量過(guò)低而導(dǎo)致無(wú)法發(fā)泡，反之，如果勻泡劑用量高于4重量份，則會(huì)由于用量過(guò)大導(dǎo)致發(fā)泡效果不好。
[0040]在制備所述酚醛泡沫的原料中，所述炭黑為粉末狀，顆粒細(xì)，比表面積大，在料液內(nèi)形成的導(dǎo)熱網(wǎng)有助于料液在加熱發(fā)泡固化時(shí)，料液內(nèi)部進(jìn)行熱傳導(dǎo)，縮小溫差，避免微波發(fā)泡時(shí)由于局部溫度過(guò)高導(dǎo)致泡孔破裂和凝并，產(chǎn)生大泡孔，從而影響酚醛泡沫的保溫性以及力學(xué)性能?；?00重量份可微波發(fā)泡的酚醛樹(shù)脂，炭黑的用量為0.2~3重量份，在
0.2~3重量份內(nèi)，炭黑可形成一個(gè)導(dǎo)熱網(wǎng)，導(dǎo)熱效果好，使得料液加熱后，溫度分布均衡，從而使得泡沫均一穩(wěn)定，不破裂。若重量份數(shù)低于0.2份，由于用量太少，導(dǎo)熱效果不好，若重量份數(shù)大于3份，又 會(huì)因?yàn)橛昧窟^(guò)多，使得酚醛泡沫的保溫性、機(jī)械強(qiáng)度均變差。
[0041]在制備所述酚醛泡沫的原料中，所述親水阻燃劑填料有助于提高固化成型后的酚醛泡沫的防火性能，同時(shí)親水阻燃劑填料還可以吸附可微波發(fā)泡的酚醛樹(shù)脂中的水分，吸附水分的親水阻燃劑粒子在料液微波發(fā)泡固化時(shí)，能夠吸收部分微波能量，減少可微波發(fā)泡的酚醛樹(shù)脂對(duì)微波能量的吸收，從而使物料中溫度分布更均勻、發(fā)泡固化更均衡。此外，親水阻燃劑填料還可中和可微波發(fā)泡的酚醛樹(shù)脂中的殘余的酸固化劑，從而降低酚醛泡沫的酸性?；?00重量份可微波發(fā)泡的酚醛樹(shù)脂，親水阻燃劑填料的用量為5~30重量份，如果親水阻燃劑填料用量低于5重量份，微波發(fā)泡后所得酚醛泡沫達(dá)不到很好的防火性能，反之，如果親水阻燃劑填料用量高于30重量份，由于其用量過(guò)大使得所得酚醛泡沫的品質(zhì)劣化。特別地，優(yōu)選親水阻燃劑為10~20重量份。
[0042]在制備所述酚醛泡沫的原料中，硫酸、磷酸、鹽酸中的任意一種與對(duì)甲苯磺酸均勻混合后形成的混合酸，更加有助于料液發(fā)泡時(shí)的固化交聯(lián)?；?00重量份可微波發(fā)泡的酚醛樹(shù)脂，所述固化劑用量為15~25重量份。如果固化劑用量低于15重量份，由于固化劑用量過(guò)低會(huì)導(dǎo)致泡沫固化程度不夠，反之，如果固化劑用量高于25重量份，由于固化劑用量過(guò)高導(dǎo)致固化速度過(guò)快，所得酚醛泡沫的品質(zhì)劣化。特別地，硫酸、磷酸、鹽酸中的任意一種與對(duì)甲苯磺酸的質(zhì)量比1:1~3:1，可達(dá)到最佳的固化交聯(lián)效果。
[0043]根據(jù)本發(fā)明提供的一種可微波發(fā)泡的酚醛樹(shù)脂，在該酚醛樹(shù)脂的制備過(guò)程中，可微波發(fā)泡的酚醛樹(shù)脂為甲醛和苯酚通過(guò)縮聚反應(yīng)制備，其中，甲醛為多聚甲醛、甲醛水溶液或是多聚甲醛與甲醛水溶液的混合物，甲醛與苯酚的摩爾比為1.6~1.8:1。[0044]經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，可微波發(fā)泡的酚醛樹(shù)脂的反應(yīng)活性直接決定了在微波發(fā)泡時(shí)泡沫的生成速度及酚醛泡沫的質(zhì)量，具體表現(xiàn)為:若樹(shù)脂反應(yīng)活性太高，在微波加熱條件下樹(shù)脂交聯(lián)速度太快，發(fā)泡不完全便已固化，造成發(fā)泡不充分，板材存在凹陷；若樹(shù)脂反應(yīng)活性太低，交聯(lián)速度太慢，容易導(dǎo)致泡孔破裂凝并造成泡孔過(guò)大和泡沫塌陷，泡沫板材質(zhì)量低劣。然而，可微波發(fā)泡的酚醛樹(shù)脂的反應(yīng)活性又與甲醛和苯酚的摩爾比及反應(yīng)溫度和反應(yīng)時(shí)間有密切關(guān)系，具體表現(xiàn)為:甲醛和苯酚的摩爾比越高，樹(shù)脂反應(yīng)活性越低，在甲醛和苯酚的摩爾比一定時(shí)，縮聚反應(yīng)溫度越高，反應(yīng)時(shí)間越長(zhǎng)，樹(shù)脂反應(yīng)活性越低。同時(shí)，甲醛和苯酚的摩爾比還會(huì)影響樹(shù)脂中游離甲醛的殘留量，甲醛和苯酚的摩爾比越高，樹(shù)脂中游離甲醛的殘留量越高，則會(huì)導(dǎo)致酚醛泡沫中游離甲醛殘留量超標(biāo)，在泡沫的生產(chǎn)、運(yùn)輸和使用過(guò)程中會(huì)對(duì)人體及周?chē)h(huán)境帶來(lái)危害。因此，在本發(fā)明中，選擇甲醛與苯酚的摩爾比為1.6~
1.8:1，同時(shí)選擇了適宜的合成工藝條件，保證了樹(shù)脂具有適宜的反應(yīng)活性，同時(shí)所得樹(shù)脂中游離甲醛的含量低。
[0045]在上述可微波發(fā)泡的酚醛樹(shù)脂的制備中，特別地，優(yōu)選多聚甲醛，在縮聚反應(yīng)中，既可減少脫水的能耗，又可大大減少?gòu)U水處理量，從而有助于環(huán)境保護(hù)，同時(shí)添加氫氧化鈉或氫氧化鉀，有助于甲醛的溶解。
[0046]在上述可微波發(fā)泡的酚醛樹(shù)脂的制備中，親水阻燃劑填料為粉末狀氫氧化鎂、氫氧化鋁、聚磷酸銨的一種或多種，親水阻燃劑填料的添加有助于提高酚醛泡沫的防火性能，同時(shí)由于親水阻燃劑粒子在酚醛縮合反應(yīng)過(guò)程中被所生成的酚醛樹(shù)脂包覆，這些被包覆的粒子在酚醛泡沫料液經(jīng)微波發(fā)泡固化成型后能與酚醛泡沫料液發(fā)泡固化成型后殘留的酸發(fā)生快速的中和反應(yīng)，消耗酚醛泡沫料液中留存的酸，減少了對(duì)墻面和及其配套設(shè)備的腐蝕性，從而降低安全隱患。另外，填料粒子還可以吸附可微波發(fā)泡的酚醛樹(shù)脂中的水分，吸附水分的親水阻燃劑粒子在料液微波發(fā)泡固化時(shí)，能夠吸收部分微波能量，減少可微波發(fā)泡的酚醛樹(shù)脂對(duì)微波能量的吸收，從而使物料中溫度分布更均勻、發(fā)泡固化更均衡。
[0047]在上述可微波發(fā)泡的酚醛樹(shù)脂的制備中，在加入苯酚重量的5~10%的親水阻燃劑填料的同時(shí)，加入苯酚重量的I~3%的甲醛捕捉劑和苯酚重量的I~2%的增韌劑，其中，甲醛捕捉劑可有效除去游離的甲醛，有利于環(huán)保，同時(shí)不影響酚醛泡沫層的保溫和機(jī)械性能，增韌劑使得酚醛泡沫材料的韌性提高。
[0048]在優(yōu)選的實(shí)施方式中，甲醛捕捉劑為尿素、三聚氰胺中的一種或兩種，增韌劑為乙二醇、聚乙二醇200、聚乙二醇500、聚乙二醇800、聚乙二醇1500、聚醚多元醇6205、液態(tài)丁腈橡膠中的一種或多種。
[0049]由本發(fā)明所述的制備方法所得的可微波發(fā)泡的酚醛樹(shù)脂的固含量高，含水率及粘度適中，且游離甲醛含量低。
[0050]根據(jù)本發(fā)明的微波發(fā)泡制備的酚醛泡沫通過(guò)以下方法制備:將所述重量配比的可微波發(fā)泡的酚醛樹(shù)脂、發(fā)泡劑、勻泡劑、炭黑及親水阻燃劑填料混合、攪拌均勻后，再加入固化劑一起高速攪拌，混合均勻后快速倒入模具中，放入微波爐中發(fā)泡固化。
[0051]在酚醛泡沫的制備中，每千克的樹(shù)脂所需微波輸出功率為300~800W，所需時(shí)間為8~25min，發(fā)泡固化完成后，冷卻脫模得到酚醛泡沫。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，若微波輸出功率低于300W，樹(shù)脂吸收熱量的速度太慢，發(fā)泡的速度小于固化速度，泡沫生長(zhǎng)不充分；若微波輸出功率高于800W，則料液吸收熱量的速度太快，發(fā)泡速度大于固化速度，易導(dǎo)致泡孔破裂和凝并，產(chǎn)生大泡孔，致使泡沫導(dǎo)熱性能及力學(xué)性能降低，因而選擇合適的微波功率十分關(guān)鍵。此外，采用微波加熱發(fā)泡所得的酚醛泡沫中游離甲醛殘留量較常規(guī)加熱法發(fā)泡的酚醛泡沫低。
[0052]實(shí)施例
[0053]以下通過(guò)具體實(shí)例進(jìn)一步描述本發(fā)明。不過(guò)這些實(shí)例僅僅是范例性的，并不對(duì)本發(fā)明的保護(hù)范圍構(gòu)成任何限制。
[0054]在下述實(shí)施例和對(duì)比例中:
[0055]多聚甲醛:工業(yè)級(jí)，天津市福辰化學(xué)試劑廠。
[0056]實(shí)施例1
[0057](I)可微波發(fā)泡的酚醛樹(shù)脂的制備
[0058]稱(chēng)量1530g多聚甲醛、1500g軟水以及9g氫氧化鈉于反應(yīng)器中，打開(kāi)攪拌和冷卻水，以2~3°C /min的升溫速率使物料溫度升至為90~95°C，保溫30min后，將物料降溫至30~40°C，加入3000g苯酚，加熱升溫至65°C，加入21g催化劑氧化鎂。繼續(xù)加熱，以2~30C /min的升溫速率使物料溫度升至90°C，恒溫反應(yīng)2.5個(gè)小時(shí)。然后加入60g三聚氰胺、30g PEG-800和300g氫氧化鎂粉末，攪拌均勻后進(jìn)行抽真空脫水，真空度-0.08~-0.1MPa,體系黏度達(dá)到2000~5000mPa.S時(shí)停止脫水，冷卻出料。
[0059](2)固化劑的制備
[0060]稱(chēng)量1800g水于玻璃容器中，向其中緩慢加入1225g質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98%濃硫酸，攪拌均勻后自然冷卻，再加入1000g對(duì)甲苯磺酸,攪拌均勻。
`[0061](3)酚醛泡沫的制備
[0062]秤取1000g可微波發(fā)泡的酚醛樹(shù)脂加入反應(yīng)釜中，依次加入40g吐溫_20、80g戊烷、200g氫氧化鎂及5g炭黑N220，攪拌均勻后，再加入200g固化劑，高速攪拌至均一，然后將混合物料加入到模具中，并置于微波爐中，微波輸出功率設(shè)置為500W，時(shí)間為25min，冷卻脫模后即得到成形的酚醛泡沫。
[0063]實(shí)施例2
[0064]( I)可微波發(fā)泡的酚醛樹(shù)脂的制備
[0065]稱(chēng)量4135g質(zhì)量分?jǐn)?shù)為37%甲醛水溶液及15g氫氧化鉀于反應(yīng)釜中，打開(kāi)攪拌和冷卻水，以2~3°C /min的升溫速率使物料溫度升至90~95°C，保溫30min。降溫至30~40°C，加入3000g苯酚，加熱至物料溫度為65°C，加入45g催化劑氫氧化鈉。繼續(xù)加熱，以2~3°C /min的升溫速率使物料溫度升至85°C，恒溫反應(yīng)3個(gè)小時(shí)。然后加入90g三聚氰胺、60g PEG-1500和150g氫氧化鋁粉末，攪拌均勻后進(jìn)行抽真空脫水，真空度-0.08~-0.1MPa,體系黏度達(dá)到2000~5000mPa.S時(shí)停止脫水。
[0066](2)固化劑的制備
[0067]稱(chēng)量1800g水于玻璃容器中，向其中緩慢加入1225g質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98%濃硫酸，攪拌均勻后自然冷卻，再加入1000g對(duì)甲苯磺酸,攪拌均勻。
[0068](3)酚醛泡沫的制備
[0069]稱(chēng)量1000g可微波發(fā)泡的酚醛樹(shù)脂加入反應(yīng)釜中，依次加入40g吐溫_40、75g的戊烷、200g氫氧化鋁粉末及IOg炭黑N234，攪拌均勻后，再加入220g固化劑，繼續(xù)高速攪拌至均一，然后將混合物料加入到模具中，并置于微波爐中，微波功率設(shè)置為600W，時(shí)間為20min，冷卻脫模后即得到成形的酚醛泡沫。
[0070]實(shí)施例3
[0071](1)可微波發(fā)泡的酚醛樹(shù)脂的制備
[0072]稱(chēng)量810g多聚甲醛、2200g質(zhì)量分?jǐn)?shù)為37%的甲醛水溶液及18g氫氧化鈉于反應(yīng)器中，打開(kāi)攪拌和冷卻水，以2~3°C /min的升溫速率使物料溫度升至為90~95°C，保溫30min。降溫至30~40°C,加入3000g苯酹,加熱至物料溫度為65°C,加入84g催化劑氫氧化鉀，繼續(xù)加熱，以2~3°C /min的升溫速率使物料溫度升至85°C，恒溫反應(yīng)3個(gè)小時(shí)。然后加入120g尿素、120g聚醚多元醇6205和600g氫氧化鎂粉末，攪拌均勻后進(jìn)行抽真空脫水，真空度-0.08~-0.1MPa，體系黏度達(dá)到2000~5000mpa.s時(shí)停止脫水。
[0073](2)固化劑的制備
[0074]稱(chēng)量2000g質(zhì)量分?jǐn)?shù)為85%的磷酸加入玻璃容器中，再加入1000g對(duì)甲苯磺酸，攪拌均勻。
[0075](3)酚醛泡沫的制備
[0076]稱(chēng)量1000g可微波發(fā)泡的酚醛樹(shù)脂加入于反應(yīng)釜中，依次加入30g吐溫-60、100g環(huán)戊烷、100g聚磷酸銨及6g炭黑N326，攪拌均勻后，再加入200g固化劑，繼續(xù)高速攪拌至均一。然后將混合物料加入到模具中，并置于微波爐中，微波輸出功率設(shè)置為500W，時(shí)間為25min，冷卻脫模后即得到成形的酚醛泡沫。
[0077]實(shí)施例4
[0078](1)可微波發(fā)泡的酚醛樹(shù)脂的制備
[0079]稱(chēng)量3250g多聚甲醛、3000g軟水以及18g氫氧化鈉于反應(yīng)器中，打開(kāi)攪拌和冷卻水，以2~3°C /min的升溫速率使物料溫度升至90~95°C，保溫30min。降溫至30~40°C，加入6000g苯酚，加熱至物料溫度為65°C，加入90g催化劑氫氧化鈣。繼續(xù)加熱，以2~3°C /min的升溫速率使物料溫度升至90°C，恒溫反應(yīng)3個(gè)小時(shí)。然后加入60g尿素、120g 丁腈膠乳、300g氫氧化鋁粉末和300g聚磷酸銨粉末，攪拌均勻后進(jìn)行抽真空脫水，真空度-0.08~-0.1MPa,體系黏度達(dá)到2000~5000mPa.S時(shí)停止脫水。
[0080](2)固化劑的制備
[0081]稱(chēng)量2000g質(zhì)量分?jǐn)?shù)為85%的磷酸加入玻璃容器中，再加入1000g對(duì)甲苯磺酸，攪拌均勻。
[0082](3)酚醛泡沫的制備
[0083]稱(chēng)量1000g可微波發(fā)泡的酚醛樹(shù)脂加入反應(yīng)釜中，依次加入30g吐溫-80、100g環(huán)戊烷、100g氫氧化鎂粉末、100g聚磷酸銨及15g炭黑N330，攪拌均勻后，再加入250g固化劑，繼續(xù)高速攪拌至均一，然后將混合物料加入到模具中，并置于微波爐中，微波輸出功率設(shè)置為600W，時(shí)間為20min，冷卻脫模后即得到成形的酚醛泡沫。
[0084]實(shí)施例5
[0085]( 1)可微波發(fā)泡的酚醛樹(shù)脂的制備
[0086]稱(chēng)量3440g多聚甲醛、3000g軟水以及18g氫氧化鈉加入反應(yīng)器中，打開(kāi)攪拌和冷卻水，以2~3°C /min的升溫速率使物料溫度升至90~95°C，保溫30min。降溫至30~40°C，加入6000g苯酚，加熱至物料溫度為65°C，加入40g催化劑氫氧化鋇。繼續(xù)加熱，以2~3°C /min的升溫速率使物料溫度升至90°C，恒溫反應(yīng)2.5個(gè)小時(shí)。然后加入60g三聚氰胺、60g尿素、60g PEG-1500,60g 丁腈膠乳、300g氫氧化鎂粉末和300g聚磷酸銨粉末，攪拌均勻后進(jìn)行抽真空脫水，真空度-0.08~-0.1MPa，體系黏度達(dá)到2000~5000mPa.S時(shí)
停止脫水。
[0087](2)固化劑的制備
[0088]稱(chēng)量2000g質(zhì)量分?jǐn)?shù)為37%的鹽酸加入玻璃容器中，再加入1000g對(duì)甲苯磺酸，攪拌均勻。
[0089](3)酚醛泡沫的制備
[0090]稱(chēng)量1000g可微波發(fā)泡的酚醛樹(shù)脂加入應(yīng)釜中，依次加入40g AK8805、90g 二氯甲烷、50g氫氧化鎂、100g氫氧化鋁及IOg炭黑N339，攪拌均勻后，再加入200g固化劑，繼續(xù)高速攪拌至均一，然后將混合物料加入到模具中，并置于微波爐中，微波輸出功率設(shè)置為600W,時(shí)間為20min，冷卻脫模后即得到成形的酚醛泡沫。
[0091]實(shí)施例6
[0092](I)可微波發(fā)泡的酚醛樹(shù)脂的制備
[0093]稱(chēng)量1360g多聚甲醛、3300g質(zhì)量分?jǐn)?shù)為37%甲醛水溶液以及14.5g氫氧化鈉于反應(yīng)器中，打開(kāi)攪拌和冷卻水，以2~3°C /min的升溫速率使物料溫度升至90~95°C，保溫30min。降溫至30~40°C，加入4500g苯酚，加熱至物料溫度為65°C，加入120g催化劑氨水。繼續(xù)加熱，以2~3°C /min的升溫速率使物料溫度升至90°C，恒溫反應(yīng)2.5個(gè)小時(shí)。然后加入90g三聚氰胺、90g尿素、90g PEG-1500、450g氫氧化招粉末,攪拌均勻后進(jìn)行抽真空脫水，真空度-0.08~-0.1MPa，體系黏度達(dá)到2000~5000mPa.S.時(shí)停止脫水。
[0094](2)固化劑的制備
[0095]稱(chēng)量2000g質(zhì)量分?jǐn)?shù)為37%的鹽酸加入玻璃容器中，再加入1000g對(duì)甲苯磺酸，攪拌均勻。
[0096](3)酚醛泡沫的制備
[0097]稱(chēng)量1000g可微波發(fā)泡的酚醛樹(shù)脂加入反應(yīng)釜中，依次加入30g AK8812、100g三氯甲烷、100g氫氧化鋁、100g聚磷酸銨及5g炭黑N375，攪拌均勻后，再加入220g固化劑，繼續(xù)高速攪拌至均一。然后將混合物料加入到模具中，并置于微波爐中，微波功率設(shè)置為600W,時(shí)間為25min，冷卻脫模后即得到成形的酚醛泡沫。
[0098]對(duì)比例
[0099]對(duì)比例I
[0100]重復(fù)實(shí)施例6，其中，在酚醛泡沫的制備中，將模具置于烘箱中，烘箱溫度設(shè)置為65°C，固化時(shí)間為25min，脫模后即得到成形的酚醛泡沫。
[0101]對(duì)比例2
[0102]重復(fù)實(shí)施例1，其中，在酚醛泡沫的制備中，將模具置于微波爐中，微波功率設(shè)置為900W,時(shí)間為25min，冷卻脫模后即得到成形的酚醛泡沫。
[0103]對(duì)比例3
[0104]重復(fù)實(shí)施例5，其中，在酚醛泡沫的制備中，不加炭黑。
[0105]對(duì)比例4
[0106]重復(fù)實(shí)施例5，其中，在酚醛泡沫的制備中，炭黑添加量為32g。
[0107]對(duì)比例5[0108]重復(fù)實(shí)施例2，其中，在可微波發(fā)泡的酚醛樹(shù)脂的制備中，稱(chēng)量5175g質(zhì)量分?jǐn)?shù)為
37%甲醛水溶液。
[0109]試驗(yàn)例
[0110]可微波發(fā)泡的酚醛樹(shù)脂的指標(biāo)測(cè)試
[0111]按照HG5-1842-80、HG/T2622、HG5-1339-1980、GB/T2793-1995、GB/
T14074.11-1993中的測(cè)試方法，對(duì)各實(shí)施例和對(duì)比例5中的可微波發(fā)泡的酚醛樹(shù)脂的游離
酚、游離醛、粘度、固含量、含水率進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果如表1所示:
[0112]
【權(quán)利要求】
1.一種微波發(fā)泡制備的酚醛泡沫，該酚醛泡沫由以下重量配比的原料制備:可微波發(fā)泡的酚赫樹(shù)脂IO O份，發(fā)泡劑6~IO份，勻泡劑3~4份，炭黑0,2~3份，親水f且燃劑填料5~30份，固化劑15~25份， 其中，所述發(fā)泡劑為戊 烷、環(huán)戊烷、二氯甲烷、三氯甲烷中的一種或多種， 所述勻泡劑為吐溫-20、吐溫-60、吐溫-80、吐溫-85、AK8805、AK8812中的一種或多種，所述炭黑為炭黑N220、炭黑N234、炭黑N326、炭黑N330、炭黑N339、炭黑N375中的一種或多種，所述親水阻燃劑填料為粉末狀氫氧化鎂、氫氧化鋁、聚磷酸銨的一種或多種， 所述固化劑為硫酸、磷酸、鹽酸中的任意一種與對(duì)甲苯磺酸均勻混合后得到的混合酸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的酚醛泡沫，其中所述可微波發(fā)泡的酚醛樹(shù)脂，由包括以下步驟制備: Ca)將甲醛、軟化水和堿加入到反應(yīng)釜中，打開(kāi)攪拌和冷凝器，以2~:TC /min的升溫速率將物料溫度從室溫升至90~95°C，恒溫30min后，將反應(yīng)釜降溫至30~40°C，然后加入苯酚，其中，所述甲醛為固體甲醛、甲醛水溶液中的一種或兩種，甲醛與苯酚的摩爾比為1.6~1.8:1,所述堿為氫氧化鈉或氫氧化鉀,堿的用量為苯酹重量的0.3%~0.8%,所加軟化水的用量為苯酚重量的30~60% ； (b)在反應(yīng)釜中加入催化劑，以2~3°C/min的升溫速率升至85~90°C，恒溫反應(yīng)2.5~3h，所述催化劑為氧化鎂、氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鈣、氫氧化鋇、氨水中的一種或多種，催化劑用量為苯酚重量的0.5~3.0% ； (c)向反應(yīng)釜中加入親水阻燃劑填料、甲醛捕捉劑和增韌劑，其中，所述親水阻燃劑填料為粉末狀氫氧化鎂、氫氧化鋁、聚磷酸銨的一種或多種，親水阻燃劑填料的用量為苯酚重量的5~10%，所述甲醛捕捉劑的用量為苯酚重量的I~3%，所述增韌劑的用量為苯酚重量的I~2% ； Cd)當(dāng)步驟(c)完成后進(jìn)行抽真空脫水，真空度在-0.85~-0.1Mpa，使樹(shù)脂的黏度控制在2000~5000mPa.S，冷卻出料，密封低溫保存。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的酚醛泡沫，其中，在步驟(c)中，所述甲醛捕捉劑為尿素和三聚氰胺中的一種或兩種，所述增韌劑為乙二醇、聚乙二醇200、聚乙二醇500、聚乙二醇800、聚乙二醇1500、聚醚多元醇6205、液態(tài)丁腈橡膠中的一種或多種。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的酚醛泡沫，其中，在步驟(a)中，所述甲醛優(yōu)選多聚甲醛。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的酚醛泡沫，其中在所述固化劑中，硫酸、磷酸、鹽酸中的任意一種與對(duì)甲苯磺酸的質(zhì)量比為1:1~3:1。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的酚醛泡沫，其中所述親水阻燃劑填料優(yōu)選10~20重量份。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的酚醛泡沫，該酚醛泡沫由包括以下步驟制備: (1)將100重量份的可微波發(fā)泡的酚醛樹(shù)脂，6~10重量份的發(fā)泡劑、3~4重量份的勻泡劑、0.2~3重量份的炭黑混合，攪拌均勻后，再加入15~25重量份的固化劑，高速攪拌均勻制成料液； (2)將混合均勻的料液倒入方形聚四氟乙烯模具中，然后將模具置于微波爐中進(jìn)行微波加熱發(fā)泡固化，其中，每千克樹(shù)脂所需微波輸出功率300~800W，加熱時(shí)間為8~25min ； (3)發(fā)泡固化成型后，`將模具取出，冷卻后脫模。
【文檔編號(hào)】C08K3/04GK103865230SQ201410132191
【公開(kāi)日】2014年6月18日 申請(qǐng)日期:2014年4月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月2日
【發(fā)明者】陳曉農(nóng), 王卿, 黃自尚, 鄭小生, 鄭云生, 張曉軍 申請(qǐng)人:北京化工大學(xué), 瑰寶新材料股份有限公司