CN104327452A - 一种阻燃型酚醛泡沫板 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种阻燃型酚醛泡沫板，其制备过程如下：将50~70重量份的碱性酚醛树脂、7~30重量份的阻燃剂、5~15重量份的发泡剂、15~30重量份的水和10~30重量份的固化剂混合，得到酚醛树脂发泡体系；将上述酚醛树脂发泡体系一次进行加热发泡、固化成型和后固化处理得到酚醛泡沫板，所述加热发泡的温度为40℃~80℃，湿度为40%~90%，时间为2~4小时。本发明是对酚醛树脂发泡的时候进行的改性，在不降低其力学性能的前提下，提高阻燃性能，并且改善了其大规模生产的成本问题。

Description

一种阻燃型酚醛泡沫板

技术领域

本发明涉及建筑节能新材料技术领域，尤其涉及一种酚醛树脂与阻燃剂混合发泡的技术与方法。

背景技术

在全球金融危机影响下，我国国民经济能否保持持续稳定的高速发展，能源问题已成为一个突出的矛盾。我国有目前世界上最大的建筑市场，既有建筑面积400亿平方米，每年新增建筑量20亿平方米，而目前我国新建筑中95%以上仍是高能耗建筑，建筑能耗已经达到全社会能耗的27%。若不采取节能措施，到2020年将有50%全国能源消耗在建筑上。据有关部门统计，我国建筑围护结构保温性能普遍较低，外墙和窗口的热导率系数为同等发达国家的3~4倍，外墙单位建筑面积耗能要高出4~5倍，我国建筑单位面积总热量为气候条件接近的发达国家高出2~5倍。由此表明我国建筑节能的潜能很大，根据建设部建筑节能的总体目标：到2010年全国城镇新建建筑实现节能50%，对既有建筑节能改造大城市完成25%，中等城市完成15%，小城市完成10%。到2020年北方和沿海经济发达地区新建筑实现节能65%。由此表明建筑节能已成为影响我国能源可持续发展战略决策的关键因素，也是我国持久的不可动摇的国策。

在我国近30年建筑行业和工业制造行业发展历程中，保温材料经历了传统无机材料和有机合成材料两个阶段，为我国建筑节能做出了巨大贡献，可是上述墙体保温材料都存在缺点。无机保温材料生产加工过程能耗巨大、全天候长期使用保温效果不稳定、施工工艺复杂、尤其是材料使用过程及用后处理对环境和人体有害，以至于在某些场合甚至某些国家被禁止使用；传统的聚苯板、聚氨酯泡沫板具有的优异保温效果，在中国目前的墙体保温材料市场中广泛使用，但是不具备安全的防火性能，尤其是燃烧时产生毒气，其实此类材料的使用在发达国家早已经被限制在极小的应用领域。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种酚醛树脂与阻燃剂混合发泡的技术与方法，该方法能不降低现有酚醛泡沫发泡技术制备的酚醛泡沫板的力学性能的同时，增加阻燃性能，并节省原料，降低生产成本。

一种阻燃型酚醛泡沫板，包括如下原料，按重量份配比：碱性酚醛树脂50~70份；阻燃剂7~30份；发泡剂5~15份；水15~30份；固化剂10~30份；稳定剂3~10份；

优选的，所述的稳定剂为聚乙烯醇，聚乙烯基吡咯烷酮，聚乙二醇的任意一种或几种的组合。

优选的，还包括3~20重量份的高活性改性剂，所述高活性改性剂为聚氨酯、聚氨酯预聚体、环氧树脂和改性环氧树脂中的任意一种或几种的组合。

优选的，所述阻燃剂为四溴双酚A、八溴醚、十溴二苯醚、十溴二苯乙烷中的任意一种或几种的组合。

优选的，所述发泡剂为正戊烷、异己烷、正己烷、环戊烷和石油醚中的任意一种或几种的组合。

优选的，所述固化剂由有机酸和无机酸组成，所述的有机酸为对苯磺酸、苯酚磺酸、二甲苯磺酸和醋酸中的一种或多种，所述无机酸为硫酸、磷酸和盐酸中任意一种或几种的组合。

优选的，所述碱性酚醛树脂按照如下方法制备：在碱性催化剂的作用下将苯酚、甲醛、含有氨基的有机化合物和含有磷基有机化合物进行反应，得到碱性酚醛树脂。

一种阻燃型酚醛泡沫板的制备方法，将50~70重量份的碱性酚醛树脂、7~30重量份的阻燃剂、5~15重量份的发泡剂、15~30重量份的水和10~30重量份的固化剂，3~10重量份的稳定剂份混合，得到酚醛树脂发泡体系；

将上述酚醛树脂发泡体系一次进行加热发泡、固化成型和后固化处理得到酚醛泡沫板，所述加热发泡的温度为40℃~80℃，湿度为40%~90%，时间为2~4小时。

本发明的有益效果：与现有技术相比，本发明在原有的酚醛树脂发泡的基础上加入了阻燃剂，提高了酚醛泡沫板的阻燃性能，将温度控制在40℃~80℃，能大大的降低批量生产时的能耗。同时，由于阻燃剂的加入，增大了原有酚醛树脂发泡板的孔径大小，使其密度得到降低，但在阻燃性能方面却比原有的酚醛树脂泡沫板更为提高。因此，此项发明在不降低酚醛泡沫板力学性能的前提下，提高其阻燃性能，同时还降低密度，降低成本。实验表明，采用本发明提供的方法制备的酚醛泡沫板，抗压强度>0.15 MPa，拉伸强度>0.1 MPa，导热系数<0.025 W/m∙K。同时保持较好的阻燃等级为B1级（难燃级）。

具体实施方式

一种阻燃型酚醛泡沫板的制备方法，包括以下步骤：

将50~70重量份的碱性酚醛树脂、7~30重量份的阻燃剂、5~15重量份的发泡剂、15~30重量份的水和10~30重量份的固化剂混合，在温度为50℃~90℃，湿度为40%~90%的环境下加热发泡，固化成型，得到酚醛泡沫板。

作为优选方案，本发明首先将阻燃剂、酚醛树脂、稳定剂混合，然后高速搅拌均匀后，再加入发泡剂并混合均匀，再加入水，固化剂，混合均匀后倒入模具中，发泡固化成型，反应温度优选为40℃~80℃，更优选为50℃~70℃，最优选为60℃~70℃。

本发明所使用的酚醛树脂优选为碱性酚醛树脂，所述的碱性酚醛树脂为一种低吸水率改性酚醛树脂，制备方法为：将苯酚、甲醛、含有氨基的有机化合物和含磷有机化合物混合，在碱性催化剂的条件下反应，得到碱性酚醛树脂。所述碱性酚醛树脂用量优选为50~70重量份，更优选为60~70重量份。

本发明所使用的阻燃剂优选为四溴双酚A、八溴醚、十溴二苯醚、十溴二苯乙烷中的一种或多种。所使用阻燃剂用量优选为7~30重量份，更优选为7~20重量份，最优选为12~20重量份。

发泡剂是制取酚醛泡沫的重要组分，是使酚醛泡沫产生微孔结构的物质，本发明选用物理发泡剂在，物理发泡剂在参与发泡过程中，本身没有发生化学变化，只是通过物理状态的改变，产生大量气体。本发明所使用的发泡剂优选为低沸点烷烃，更优选为正戊烷、异戊烷、正己烷、环戊烷、石油醚中的一种或多种。所述发泡剂用量优选为5~15重量份，更优选的为10~15重量份。

酚醛泡沫板在发泡固化过程中需要吸收热量，固化周期较长，通常加入酸作为固化剂，固化剂作用是促进放热反应，加速发泡固化。无机酸价格低，但由于纯度高，固化速度过快，因此本发明选择的固化剂为PH=2的无机酸。无机酸优选为硫酸、磷酸和盐酸，更优选为硫酸。

为了使反应顺利进行，本发明还加入了稳定剂。稳定剂聚乙烯醇、聚乙烯基吡咯烷酮、聚乙二醇其一种或复配。

酚醛树脂发泡体系中还可加入3~20重量份的高活性改性剂，所述高活性改性剂优选为5~15重量份，更优选为5~10重量份。高活性改性剂可以与酚醛树脂中的羟基发生交联反应，增加酚醛树脂内部的应力，增加其强度。所述高活性改性剂优选为氨酯、聚氨酯预聚体、环氧树脂和改性环氧树脂中的一种或多种，更优选的为聚氨酯预聚体。

本发明将酚醛树脂、阻燃剂、稳定剂、高活性改性剂混合，然后高速搅拌均匀后，再加入发泡剂并混合均匀，再加入固化剂，然后将混合物混合均匀后倒入模具中，固化成型的条件为反应温度控制为40℃~80℃

为了进一步说明本发明，以下结合实施案例对本发明提供的酚醛泡沫板进行详细描述。

实施例1：

按重量份数计算，每一克为一份，称量各组成原料：

可发泡碱性酚醛树脂70份，不添加阻燃剂，正戊烷12份，水20份，PH=2的硫酸20份，聚乙二醇3份，聚氨酯预聚物5份。

将搅拌得到的原料混合物倒在模具中，在温度70℃，湿度50%的恒温箱里进行发泡固化持续时间为2小时。得到酚醛泡沫板之后，再在室温下进行晾干，得到所需要的纯酚醛泡沫板。

实施例2：

按重量份数计算，每一克为一份，称量各组成原料：

可发泡碱性酚醛树脂63份，四溴双酚A 7份，正戊烷12份，水20份，PH=2的硫酸20份，聚乙二醇3份，聚氨酯预聚物5份。

将搅拌得到的原料混合物倒在模具中，在温度70℃，湿度50%的恒温箱里进行发泡固化持续时间为2小时。得到酚醛泡沫板之后，再在室温下进行晾干，得到所需要的用阻燃剂改性的酚醛泡沫板。

实施例3：

按重量份数计算，每一克为一份，称量各组成原料：

可发泡碱性酚醛树脂56份，四溴双酚A 14份，正戊烷12份，水20份，PH=2的硫酸20份，聚乙二醇3份，聚氨酯预聚物5份。

将搅拌得到的原料混合物倒在模具中，在温度70℃，湿度50%的恒温箱里进行发泡固化持续时间为2小时。得到酚醛泡沫板之后，再在室温下进行晾干，得到所需要的用阻燃剂改性的酚醛泡沫板。

实施例4：

按重量份数计算，每一克为一份，称量各组成原料：

可发泡碱性酚醛树脂49份，四溴双酚A 21份，正戊烷12份，水20份，PH=2的硫酸20份，聚乙二醇3份，聚氨酯预聚物5份。

将搅拌得到的原料混合物倒在模具中，在温度70℃，湿度50%的恒温箱里进行发泡固化持续时间为2小时。得到酚醛泡沫板之后，再在室温下进行晾干，得到所需要的用阻燃剂改性的酚醛泡沫板。

实施例5：

按重量份数计算，每一克为一份，称量各组成原料：

可发泡碱性酚醛树脂42份，四溴双酚A 28份，正戊烷12份，水20份，PH=2的硫酸20份，聚乙二醇3份，聚氨酯预聚物5份。

将搅拌得到的原料混合物倒在模具中，在温度70℃，湿度50%的恒温箱里进行发泡固化持续时间为2小时。得到酚醛泡沫板之后，再在室温下进行晾干，得到所需要的用阻燃剂改性的酚醛泡沫板。

对所属酚醛泡沫板进行测试，结果参见表1，表1为本发明实施例提供的酚醛泡沫板的测试结果。

表1 本发明实施例提供的酚醛泡沫板的测试结果

由表1可知，本发明提供的酚醛泡沫板根据不同阻燃剂添加量进行发泡、固化制备得到，其密度先随着阻燃剂的添加量的增加呈现增长趋势，超过30%则呈现下降趋势，其压缩强度随着阻燃剂的增加而降低，但仍能达到要求，其拉伸强度变化不大。酚醛泡沫板的极限氧指数随着阻燃剂的增加而增加，其阻燃等级达到了B1。由此可见，在酚醛泡沫中添加阻燃剂能在不降低其力学性能的前提下，大大提高其阻燃性能，更能降低成本。

以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求保护范围内。

Claims (8)

1.一种阻燃型酚醛泡沫板，其特征在于，包括如下原料，按重量份配比：碱性酚醛树脂50~70份；阻燃剂7~30份；发泡剂5~15份；水15~30份；固化剂10~30份；稳定剂3~10份。

2.根据权利要求1所述的一种阻燃型酚醛泡沫板，其特征在于：所述的稳定剂为聚乙烯醇，聚乙烯基吡咯烷酮，聚乙二醇的任意一种或几种的组合。

3.根据权利要求1所述的一种阻燃型酚醛泡沫板，其特征在于：还包括3~20重量份的高活性改性剂，所述高活性改性剂为聚氨酯、聚氨酯预聚体、环氧树脂和改性环氧树脂中的任意一种或几种的组合。

4.根据权利要求1所述的一种阻燃型酚醛泡沫板，其特征在于：所述阻燃剂为四溴双酚A、八溴醚、十溴二苯醚、十溴二苯乙烷中的任意一种或几种的组合。

5.根据权利要求1所述的的一种阻燃型酚醛泡沫板，其特征在于：所述发泡剂为正戊烷、异己烷、正己烷、环戊烷和石油醚中的任意一种或几种的组合。

6.根据权利要求1所述的一种阻燃型酚醛泡沫板，其特征在于：所述固化剂由有机酸和无机酸组成，所述的有机酸为对苯磺酸、苯酚磺酸、二甲苯磺酸和醋酸中的一种或多种，所述无机酸为硫酸、磷酸和盐酸中任意一种或几种的组合。

7.根据权利要求1或2或3或4或5或6所述的一种阻燃型酚醛泡沫板，其特征在于：所述碱性酚醛树脂按照如下方法制备：在碱性催化剂的作用下将苯酚、甲醛、含有氨基的有机化合物和含有磷基有机化合物进行反应，得到碱性酚醛树脂。

8. 一种如权利要求1所述的阻燃型酚醛泡沫板的制备方法，其特征在于：按权利要求1所述各组分的重量份数将碱性酚醛树脂、阻燃剂、发泡剂、水、固化剂、稳定剂混合，得到酚醛树脂发泡体系；

将上述酚醛树脂发泡体系一次进行加热发泡、固化成型和后固化处理得到酚醛泡沫板，所述加热发泡的温度为40℃~80℃，湿度为40%~90%，时间为2~4小时。