本發(fā)明涉及酚醛泡沫塑料領(lǐng)域，具體涉及一種體育器材用增韌改性酚醛泡沫塑料及其制備方法。

背景技術(shù)：

酚醛泡沫塑料密度低、重量輕，導(dǎo)熱系數(shù)低，使用溫度范同大，尺寸穩(wěn)定性好。相比于聚氯乙烯泡沫、聚乙烯泡沫、聚氨酯泡沫，酚醛泡沫具有優(yōu)異的難燃、自熄、低煙霧、耐火焰貫穿的優(yōu)點。因此，近年來酚醛泡沫塑料在建筑、船舶、航空器材、體育器材等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。

但是，由于酚醛泡沫塑料分子結(jié)構(gòu)中亞甲基連接的剛性芳環(huán)的緊密堆砌，酚羥基和亞甲基容易氧化，使得酚醛泡沫塑料自身的耐氧化性不好，力學(xué)性能較差，尤其是脆性大、易粉化，這一缺陷極大地限制了其應(yīng)用。而目前，隨著體育運(yùn)動項目的多樣化發(fā)展，以及人們健身意識的提高，體育器材的種類也在不斷增多，同時人們對體育器材的安全性、舒適性等要求也越來越高。對于優(yōu)良的體育器材用酚醛泡沫塑料產(chǎn)品來講，一般要求其具有優(yōu)良的耐磨、緩沖、防震、阻燃、質(zhì)輕等性能，基于此，本發(fā)明提供一種體育器材用增韌改性酚醛泡沫塑料，以滿足其使用要求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種體育器材用增韌改性酚醛泡沫塑料及其制備方法，使制得的體育器材用酚醛泡沫塑料產(chǎn)品具有良好的韌性，改善其脆性大、易掉渣的問題，同時保證產(chǎn)品具有優(yōu)良的力學(xué)性能和阻燃性能。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：一種體育器材用增韌改性酚醛泡沫塑料，其由下述重量份數(shù)的原料制備而成：酚醛樹脂35-45份、改性酚醛樹脂26-32份、二氧化硅微粉0.5-2份、改性原竹纖維1-3份、發(fā)泡劑3-6份、表面活性劑5-8份、固化劑16-20份、抗氧化劑1-5份；所述表面活性劑由聚氧乙烯脂肪酸酯、十二烷基苯磺酸鈉和乙醇組成；所述改性酚醛樹脂由下述重量份數(shù)的原料經(jīng)聚合反應(yīng)而制得：苯酚100份、甲醛80-90份、油酸3-5份、草酸7-10份、質(zhì)量濃度為31%的鹽酸1.5-3.5份。

進(jìn)一步地，所述改性原竹纖維的制備方法是：先將原竹纖維置于乙酸、鹽酸和水組成的混合液中浸泡1-2h，然后，將原竹纖維洗滌、烘干后，置于亞麻酸的乙醚溶液中，并在50-60℃下加熱回流1-3h，最后經(jīng)洗滌、烘干后，即得所述改性原竹纖維；其中，所述乙酸、鹽酸和水組成的混合液中，鹽酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8-10%，乙酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3-6%。

所述改性酚醛樹脂的制備方法為：將所述原料按配比加入反應(yīng)容器，水浴加熱并勻速攪拌，水浴溫度為80℃，攪拌速度為200轉(zhuǎn) /min，預(yù)反應(yīng)2.5h；然后調(diào)節(jié)反應(yīng)液的PH值至2，在90℃下回流反應(yīng)1.5h；聚合反應(yīng)結(jié)束后，進(jìn)行減壓脫水，即制得改性酚醛樹脂。

所述二氧化硅微粉的粒徑為300nm-600nm，其表面經(jīng)過硅烷偶聯(lián)劑改性處理。

所述發(fā)泡劑為正戊烷、異戊烷、正己烷和環(huán)戊烷中的任一種或多種。

所述固化劑由質(zhì)量比為1：1-2的硫酸和對甲苯磺酸組成，硫酸的質(zhì)量濃度為40%-50%。

所述抗氧化劑為亞磷酸酯類抗氧劑。

本發(fā)明的一種體育器材用增韌改性酚醛泡沫塑料的制備方法，其步驟如下：

（1）、按所述重量配比，取各原料，備用；

（2）、取酚醛樹脂和改性酚醛樹脂加入反應(yīng)容器中，水浴加熱并勻速攪拌，水浴溫度為80℃，攪拌速度為300轉(zhuǎn)/min，攪拌1h；

（3）、向反應(yīng)容器中加入二氧化硅微粉和改性原竹纖維，500轉(zhuǎn)/min勻速攪拌1h；

（4）、向反應(yīng)容器中加入發(fā)泡劑、表面活性劑和抗氧化劑，保持500轉(zhuǎn)/min勻速攪拌5min，使之混合均勻；

（5）、向反應(yīng)容器中加入固化劑，900轉(zhuǎn)/min下攪拌1min；

（6）、將反應(yīng)容器中的混合物充模，75℃下固化、發(fā)泡，1h后脫模，即可。

有益效果：

本發(fā)明通過在酚醛樹脂基料中添加改性酚醛樹脂、二氧化硅微粉，以及改性原竹纖維成分，并通過發(fā)泡工藝制得最終的體育器材用增韌改性酚醛泡沫塑料產(chǎn)品，所得產(chǎn)品具有優(yōu)良的韌性，并且保證了產(chǎn)品的力學(xué)性能和阻燃性能。

通過添加本發(fā)明的改性酚醛樹脂和改性原竹纖維成分，來改善單純的酚醛泡沫塑料脆性大、易粉化掉渣的問題，以提高產(chǎn)品的韌性。原竹纖維先經(jīng)乙酸、鹽酸和水組成的混合酸進(jìn)行預(yù)處理，再用亞麻酸進(jìn)行化學(xué)改性，使所得的改性原竹纖維能夠與酚醛泡沫塑料發(fā)生良好的界面結(jié)合，同時改性原竹纖維自身變得更為柔韌，更有利于提高酚醛泡沫塑料的韌性。

本發(fā)明在提高酚醛泡沫塑料韌性的同時，通過添加二氧化硅微粉來提高產(chǎn)品的強(qiáng)度，保證了產(chǎn)品的力學(xué)性能。通過選取合適的二氧化硅微粉粒徑，以及利用硅烷偶聯(lián)劑對其表面進(jìn)行改性處理，使其在酚醛泡沫塑料中分散更為均勻，與酚醛泡沫塑料的結(jié)合力更強(qiáng)。

具體實施方式

實施例1

一種體育器材用增韌改性酚醛泡沫塑料，其由下述重量份數(shù)的原料制備而成：酚醛樹脂40份、改性酚醛樹脂30份、二氧化硅微粉1份、改性原竹纖維2份、正戊烷5份、表面活性劑6份、固化劑18份、亞磷酸酯類抗氧劑3份；所述表面活性劑由聚氧乙烯脂肪酸酯、十二烷基苯磺酸鈉和乙醇組成；所述改性酚醛樹脂由下述重量份數(shù)的原料經(jīng)聚合反應(yīng)而制得：苯酚100份、甲醛85份、油酸5份、草酸8份、質(zhì)量濃度為31%的鹽酸2份。

所述改性酚醛樹脂的制備方法為：將所述原料按配比加入反應(yīng)容器，水浴加熱并勻速攪拌，水浴溫度為80℃，攪拌速度為200轉(zhuǎn) /min，預(yù)反應(yīng)2.5h；然后調(diào)節(jié)反應(yīng)液的PH值至2，在90℃下回流反應(yīng)1.5h；聚合反應(yīng)結(jié)束后，進(jìn)行減壓脫水，即制得改性酚醛樹脂。

所述改性原竹纖維的制備方法是：先將原竹纖維置于乙酸、鹽酸和水組成的混合液中浸泡1-2h，然后，將原竹纖維洗滌、烘干后，置于亞麻酸的乙醚溶液中，并在50-60℃下加熱回流1-3h，最后經(jīng)洗滌、烘干后，即得所述改性原竹纖維；其中，所述乙酸、鹽酸和水組成的混合液中，鹽酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8-10%，乙酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3-6%。

所述二氧化硅微粉的粒徑為300nm-600nm，其表面經(jīng)過硅烷偶聯(lián)劑改性處理。

所述固化劑由質(zhì)量比為1：1-2的硫酸和對甲苯磺酸組成，硫酸的質(zhì)量濃度為40%-50%。

本實施例的一種體育器材用增韌改性酚醛泡沫塑料的制備方法，其步驟如下：

（1）、按所述重量配比，取各原料，備用；

（2）、取酚醛樹脂和改性酚醛樹脂加入反應(yīng)容器中，水浴加熱并勻速攪拌，水浴溫度為80℃，攪拌速度為300轉(zhuǎn)/min，攪拌1h；

（3）、向反應(yīng)容器中加入二氧化硅微粉和改性原竹纖維，500轉(zhuǎn)/min勻速攪拌1h；

（4）、向反應(yīng)容器中加入發(fā)泡劑（即正戊烷）、表面活性劑和亞磷酸酯類抗氧劑，保持500轉(zhuǎn)/min勻速攪拌5min，使之混合均勻；

（5）、向反應(yīng)容器中加入固化劑，900轉(zhuǎn)/min下攪拌1min；

（6）、將反應(yīng)容器中的混合物充模，75℃下固化、發(fā)泡，1h后脫模，即可。

實施例2

一種體育器材用增韌改性酚醛泡沫塑料，其由下述重量份數(shù)的原料制備而成：酚醛樹脂35份、改性酚醛樹脂32份、二氧化硅微粉1份、改性原竹纖維1份、異戊烷3份、表面活性劑5份、固化劑18份、亞磷酸酯類抗氧劑2份；所述表面活性劑由聚氧乙烯脂肪酸酯、十二烷基苯磺酸鈉和乙醇組成；所述改性酚醛樹脂由下述重量份數(shù)的原料經(jīng)聚合反應(yīng)而制得：苯酚100份、甲醛80份、油酸3份、草酸8份、質(zhì)量濃度為31%的鹽酸1.5份。

本實施例中，改性酚醛樹脂、改性原竹纖維，以及酚醛泡沫塑料產(chǎn)品的制備方法均與實施例1相同。所用二氧化硅微粉和固化劑也均與實施例1相同。

實施例3

一種體育器材用增韌改性酚醛泡沫塑料，其由下述重量份數(shù)的原料制備而成：酚醛樹脂45份、改性酚醛樹脂32份、二氧化硅微粉2份、改性原竹纖維3份、正己烷6份、表面活性劑8份、固化劑20份、亞磷酸酯類抗氧劑5份；所述表面活性劑由聚氧乙烯脂肪酸酯、十二烷基苯磺酸鈉和乙醇組成；所述改性酚醛樹脂由下述重量份數(shù)的原料經(jīng)聚合反應(yīng)而制得：苯酚100份、甲醛90份、油酸5份、草酸10份、質(zhì)量濃度為31%的鹽酸3份。

本實施例中，改性酚醛樹脂、改性原竹纖維，以及酚醛泡沫塑料產(chǎn)品的制備方法均與實施例1相同。所用二氧化硅微粉和固化劑也均與實施例1相同。

實施例4

一種體育器材用增韌改性酚醛泡沫塑料，其由下述重量份數(shù)的原料制備而成：酚醛樹脂35份、改性酚醛樹脂26份、二氧化硅微粉2份、改性原竹纖維2份、環(huán)戊烷3份、表面活性劑6份、固化劑16份、亞磷酸酯類抗氧劑3份；所述表面活性劑由聚氧乙烯脂肪酸酯、十二烷基苯磺酸鈉和乙醇組成；所述改性酚醛樹脂由下述重量份數(shù)的原料經(jīng)聚合反應(yīng)而制得：苯酚100份、甲醛90份、油酸3份、草酸10份、質(zhì)量濃度為31%的鹽酸1.5份。

本實施例中，改性酚醛樹脂、改性原竹纖維，以及酚醛泡沫塑料產(chǎn)品的制備方法均與實施例1相同。所用二氧化硅微粉和固化劑也均與實施例1相同。

實施例5

一種體育器材用增韌改性酚醛泡沫塑料，其由下述重量份數(shù)的原料制備而成：酚醛樹脂40份、改性酚醛樹脂26份、二氧化硅微粉1.5份、改性原竹纖維2份、環(huán)戊烷5份、表面活性劑6份、固化劑18份、亞磷酸酯類抗氧劑2份；所述表面活性劑由聚氧乙烯脂肪酸酯、十二烷基苯磺酸鈉和乙醇組成；所述改性酚醛樹脂由下述重量份數(shù)的原料經(jīng)聚合反應(yīng)而制得：苯酚100份、甲醛80份、油酸5份、草酸7份、質(zhì)量濃度為31%的鹽酸3.5份。

本實施例中，改性酚醛樹脂、改性原竹纖維，以及酚醛泡沫塑料產(chǎn)品的制備方法均與實施例1相同。所用二氧化硅微粉和固化劑也均與實施例1相同。

上述各實施例所制備的改性酚醛泡沫塑料的性能測試如下：

表1 本發(fā)明各實施例所制備的改性酚醛泡沫塑料的性能測試結(jié)果

由表1可以看出：本發(fā)明各實施例所制備的改性酚醛泡沫塑料產(chǎn)品均具有較高的壓縮強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度，產(chǎn)品的韌性和力學(xué)性能均表現(xiàn)優(yōu)良，粉化率低，并具有高阻燃性能，產(chǎn)品綜合性能較好，能夠滿足體育器材產(chǎn)品的高標(biāo)準(zhǔn)要求。