一種高阻燃改性酚醛樹脂泡沫塑料及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及泡沫塑料技術領域，尤其涉及一種高阻燃改性酚醛樹脂泡沫塑料及其 制備方法。
【背景技術】
[0002] 酚醛泡沫塑料有"保溫材料之王"的美譽，其隔熱、耐高溫性能好，是第三代防火保 溫隔熱材料。由于其具有導熱系數低、隔熱、輕質、絕緣等突出的特點，具有廣闊的應用前 景。然而由于酚醛泡沫塑料存在脆性大、易粉化掉渣、韌性差等缺點，嚴重制約了它的應用 范圍和使用壽命。因此，科研人員對酚醛泡沫塑料改性進行了許多研究。Lei Shiwen等研 究發現，采用納米孔結構可以顯著改善酚醛泡沫塑料的壓縮強度和保溫性能。Maria L.等 優化了環氧樹脂改性酚醛泡沫塑料的方法，研究了環氧樹脂改性酚醛泡沫塑料的組成和結 構之間的關系及環氧樹脂改性酚醛泡沫塑料的力學性能和阻燃性能。
[0003] 根據三聚氰胺甲醛泡沫密度低，泡沫孔為開孔結構，具備良好的力學、耐熱、耐老 化、耐沖擊等性能，以及三聚氰胺甲醛本體阻燃，能夠消除傳統泡沫塑料的火災安全隱患的 特點。面對傳統的酚醛泡沫塑料的力學性能和阻燃性能的缺陷，現有技術中還沒有通過用 三聚氰胺甲醛來改性酚醛樹脂，以獲得一種綜合酚醛樹脂和三聚氰胺甲醛樹脂優點的泡沫 塑料。由于酚醛樹脂和三聚氰胺甲醛樹脂本身都具有的剛性結構特點，二者單純的復混因 相分離導致分散不均勻、性能上不穩定，加工性能差。因此，如果能找出一種能夠使二者進 行化學接枝反應，從而達到利用三聚氰胺甲醛對酚醛樹脂進行改性，實現增強酚醛樹脂的 力學、阻燃等方面性能，同時具有減少泡沫掉渣率、提高韌性的效果，其具有重要的意義。
【發明內容】
[0004] 基于【背景技術】存在的技術問題，本發明提出了一種高阻燃改性酚醛樹脂泡沫塑料 及其制備方法，所述高阻燃改性酚醛樹脂泡沫塑料具有良好的阻燃性能，其泡沫塑料的韌 性與強度都得到了較大程度的提高。
[0005] 本發明提出的一種高阻燃改性酚醛樹脂泡沫塑料，按重量份包括如下原料：
[0006] 改性酚醛樹脂 100份 表面活性劑 5-20份 發泡劑 6-15份 促進劑 2-8份 増韌劑 10-20份 固化劑 10-18份;
[0007] 所述改性酚醛樹脂的制備工藝包括：將苯酚與甲醛溶液混勻，升溫至4〇-5〇°C，加 入氫氧化鈉溶液，調節pH值為9-10,升溫至60-80°C，攪拌反應0. 5-1. 5h，加入KH-560,升 溫至90-KKTC，攪拌反應l_3h，冷卻至室溫，得到膠狀液；向所述膠狀液中加入三聚氰胺甲 醛預聚體，升溫至80-100°C，在氮氣條件下攪拌反應l_3h，加酸調節pH為7-8,減壓蒸餾，得 到所述改性酚醛樹脂。
[0008] 優選地，所述改性酚醛樹脂的制備工藝包括：按重量份將苯酚100份與30-37wt % 的甲醛溶液150-180份混勻后，升溫至42-48°C，加入15-25wt %的氫氧化鈉溶液，調節pH 值為9-10,升溫至65-75°C，攪拌反應0. 5-lh，加入KH-5602-6份，以2-3°C /min的升溫速 率升溫至93-98Γ，攪拌反應l_2h，冷卻至室溫，得到膠狀液；向所述膠狀液中加入三聚氰 胺甲醛預聚體，升溫至85-98Γ，在氮氣條件下攪拌反應2-3h，加酸調節pH為7-8,減壓蒸 餾，得到所述改性酚醛樹脂。
[0009] 優選地，所述三聚氰胺甲醛預聚體是通過將30-37wt%的甲醛溶液與三聚氰胺按 摩爾比1:1-3進行反應制得。
[0010] 優選地，所述表面活性劑選自聚硅氧烷、聚氧乙烯醚、聚氧丙烯、聚氧乙烯聚氧丙 烯、山梨糖醇酐脂肪酸酯、聚山梨酯、吐溫系列中的一種或多種。
[0011] 優選地，所述發泡劑選自二氯甲烷、異戊烷、正戊烷、環戊烷、正丁烷、4，4 ' -二苯基 甲烷二異氰酸酯中的一種或者多種。
[0012] 優選地，所述促進劑按重量份包括納米硅酸鈣10-20份、硫酸銨5-10份、滑石粉 1-5份、羧甲基纖維素鈉1-5份。
[0013] 優選地，所述增韌劑選自丁腈橡膠、聚氨酯預聚體、環氧樹脂中的一種或多種。
[0014] 優選地，所述固化劑為酸、多元醇與水的混合物，所述酸、多元醇與水的重量配比 為8-10 :1-3 :1-3 ;優選地，所述酸選自鹽酸、硫酸、磷酸、對甲苯磺酸、二甲苯磺酸、苯磺酸 和苯酚磺酸中的一種或多種；所述多元醇選自乙二醇、聚乙二醇、丙三醇和二丙二醇中的一 種或多種。
[0015] 優選地，所述的高阻燃改性酚醛樹脂泡沫塑料的制備方法，包括：將所述改性酚醛 樹脂加熱至30-40°C，向里加入表面活性劑、發泡劑、促進劑、增韌劑，攪拌l_3min，再加入 固化劑攪拌均勻，得到混合物；將所述混合物倒入模具中，并送入遠紅外加熱爐中，調節溫 度為60-80°C，預發泡0. 5-lh，然后升溫至110-130°C，高溫烘烤l_2h，得到所述高阻燃改性 酚醛樹脂泡沫塑料。
[0016] 本發明所述高阻燃改性酚醛樹脂泡沫塑料中，所述改性酚醛樹脂是先在堿性條件 下得到羥甲基含量較多的酚醛樹預聚體；再加入硅烷偶聯劑KH-560,由于KH-560在水解反 應生成硅醇，在一定溫度下可進行縮聚反應生成硅氧烷，并且環氧環亦可以在堿性條件下 發生開環反應，產生端羥基醇，由此產生帶有活性基團的長柔性鏈，因此KH-560水解產生 的長柔性鏈上的硅羥基以及環氧環開環產生端羥基與羥甲基含量較多的酚醛樹預聚體發 生縮合反應，通過在縮聚的酚醛網狀大分子中引入長柔性鏈，并且該長柔性鏈上含有的羥 基可以與三聚氰胺甲醛上的氮羥甲基和氨基進行化學反應，最終在酚醛樹脂中引入三聚氰 胺甲醛，得到改性酚醛樹脂；一方面，隨著KH-560的長柔性鏈的引入，使得酚醛樹脂中剛性 結構減少，提高了酚醛泡沫塑料的柔韌性能；另一方面三聚氰胺甲醛通過KH-560的長柔性 鏈與酚醛樹脂交聯，利用三聚氰胺甲醛的性能，大大改善了酚醛樹脂的阻燃和力學性能，由 此得到一種綜合性能優異的改性酚醛樹脂泡沫材料；
[0017] 此外，本發明中還加入二氯甲烷、異戊烷等組成的發泡劑，使所述泡沫塑料發泡均 勻，泡孔大小相近，而且其均為物理發泡劑，發泡溫度低，易于控制，還能節約能耗；加入的 表面活性劑，其對二氯甲烷、異戊烷等組成的發泡劑可以起到非常好的穩泡、勻泡效果；加 入的促進劑用于改善發泡材料的加工性能和力學性能并降低樹脂物料的用量；增韌劑與改 性酚醛樹脂復配，進一步提高了泡沫塑料的柔韌性能；固化劑選擇為酸、多元醇與水的混合 物，水的加入使得固化劑更加穩定，且無結晶現象，多元醇則使固化作用更緩和，使改性酚 醛泡沫材料更具有韌性；酸則與多元醇發生酯化，酯基含量的增加使改性酚醛泡沫塑料的 韌性進一步增強，強度也有明顯的提高。
【具體實施方式】
[0018] 下面，通過具體實施例對本發明的技術方案進行詳細說明。
[0019] 實施例1
[0020] 本發明提出一種高阻燃改性酚醛樹脂泡沫塑料，按重量份包括如下原料：改性酚 醛樹脂100份，聚硅氧烷5份，二氯甲烷15份，促進劑2份，丁腈橡膠20份，固化劑10份；
[0021] 所述改性酚醛樹脂的制備工藝包括：按重量份將苯酚100份與30wt%的甲醛溶液 180份混勻后，升溫至40°C，加入25wt%的氫氧化鈉溶液，調節pH值為9-10,升溫至60°C， 攪拌反應1. 5h，加入KH-5602份，以3°C /min的升溫速率升溫至90°C，攪拌反應3h，冷卻至 室溫，得到膠狀液；向所述膠狀液中加入三聚氰胺甲醛預聚體，升溫至80°C，在氮氣條件下 攪拌反應3h，加酸調節pH為7-8,減壓蒸餾，得到所述改性酚醛樹脂；所述三聚氰胺甲醛預 聚體是通過將30wt%的甲醛溶液與三聚氰胺按摩爾比為1:3進行反應制得；
[0022] 所述促進劑按重量份包括納米硅酸鈣10份、硫酸銨10份、滑石粉1份、羧甲基纖 維素鈉5份；所述固化劑為鹽酸、乙二醇與水的混合物，所述酸、多元醇與水的重量配比為 8 ：3 ： 1 〇
[0023] 實施例2
[0024] 本發明提出一種高阻燃改性酚醛樹脂泡沫塑料，按重量份包括如下原料：改性酚 醛樹脂100份，聚氧乙烯醚20份，異戊烷6份，促進劑8份，聚氨酯預聚體10份，固化劑18 份；
[0025] 所述改性酚醛樹脂的制備工藝包括：按重量份將苯酚100份與37wt%的甲醛溶液 150份混勻后，升溫至50°C，加入15wt%的氫氧化鈉溶液，調節pH值為9-10,升溫至80°C， 攪拌反應0. 5h，加入KH-5606份，以2°C /min的升溫速率升溫至100°C，攪拌反應lh，冷卻 至室溫，得到膠狀液；向所述膠狀液中加入三聚氰胺甲醛預聚體，升溫至100°C，在氮氣條 件下攪拌反應3h，加酸調節pH為7-8,減壓蒸