一种超低吸水率脲醛泡沫材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种超低吸水率脲醛泡沫材料及其制备方法，其特点是：采用简便、易实施的表面处理技术，利用具有低表面能的长链烷基及硅氧烷化合物构建脲醛表面疏水涂层，形成共价键等强相互作用，同时采用无机纳米粒子在其表面形成微纳级粗糙结构，从而构筑脲醛泡沫表面牢固的疏水、憎水结构，大幅降低泡沫吸水率，并赋予其持久疏水性能，获得具有超低吸水率的脲醛泡沫材料。

Ultra low water absorption urea formaldehyde foam material and preparation method thereof

The invention discloses a super low water absorption urea formaldehyde foam material and a preparation method thereof, which is characterized by that the surface treatment technology is simple and easy to implement, and the long chain alkyl and siloxane compounds with low surface energy are used to construct the hydrophobic coating on the surface of urea formaldehyde to form a strong phase interaction of covalent bonds, and at the same time, inorganic nano particles are formed on the surface of the urea formaldehyde surface to form a micro nano rough structure. Building a strong hydrophobic and hydrophobic structure on the surface of urea formaldehyde foam, greatly reducing the water absorption rate of foam and giving it long lasting hydrophobic property, obtaining urea formaldehyde foam material with ultra-low water absorption.

【技术实现步骤摘要】
一种超低吸水率脲醛泡沫材料及其制备方法一.
本专利技术涉及一种超低吸水率脲醛泡沫材料及其制备方法，属于高分子材料表面改性
二.
技术介绍
泡沫塑料用途广泛，市场巨大，而普遍使用的聚苯乙烯(PS)、聚丙烯(PP)及聚氨酯(PU)泡沫等泡沫塑料虽性能优异，但易于燃烧，燃烧过程还可产生熔滴物和剧毒烟雾，极具安全隐患。脲醛(UF)泡沫是以尿素与甲醛经缩聚反应得到的树脂为基体，再经发泡固化而得的一种氨基泡沫，其独特分子结构使得脲醛树脂及其泡沫制品具有优异的本征阻燃特性，无需添加阻燃助剂即可达到难燃级别，与PS、PU等泡沫材料相比，脲醛泡沫具有显著的价格及防火性能优势，在保温隔热、吸声隔音、包装减震、防尘抑爆等领域具有广阔的应用前景。然而，脲醛分子链段所含氨基、亚氨基、羰基、羟甲基等极性基团较多，导致其耐水性差、易吸水，吸水后其制品增重严重，力学性能大幅恶化，隔热吸声性能显著下降，严重阻碍了其实际的生产应用。目前，大多研究主要通过在脲醛合成体系中添加三聚氰胺、聚乙烯醇、纤维素等改性剂以改善脲醛树脂耐水性，如CN201710641554.3采用负载铝离子的细菌纤维素和氧化玉米淀粉乳液改性脲醛树脂，利用改性剂与脲醛树脂间形成的复合网络结构，增强体系交联度，从而改善脲醛树脂的强度及耐水性；CN201410611186.4采用三聚氰胺改性脲醛泡沫，制备了三聚氰胺脲醛树脂，三氮苯杂环的引入封闭了树脂上的一部分亲水基团，提高了树脂的耐水性；CN201410279922.0采用聚乙烯醇改性脲醛树脂，制备了耐水脲醛树脂胶黏剂。然而，有关降低脲醛树脂吸水率、提高其疏水憎水性的研究报道极少，如娄春华等，广东化工，2017，44(341)，10-11，在脲醛树脂合成体系中引入苯酚，使得体系中亲水的羟基(-OH)含量降低，疏水的苯环含量增加，产品的疏水性得以提高，当苯酚添加量为尿素含量的3％时，脲醛树脂的吸水率达最低，为6.985％。活性单体苯酚的加入对脲醛树脂合成反应、发泡固化反应活性影响较大，并对制品最终力学性能及其它物化性能产生不良影响，因此其用量不宜过大，导致其降低树脂吸水率的效果不明显。同时，针对脲醛泡沫，由于其具有多孔结构，使得水分子更易于扩散而进入泡孔内，破坏泡壁结构，因此对降低脲醛泡沫吸水率的改性研究难度更大，目前还尚无相关文献报道。三.
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术的不足而提供一种超低吸水率脲醛泡沫材料及其制备方法，其特点是采用简便、易实施的表面处理技术，利用具有低表面能的长链烷基及硅氧烷化合物构建脲醛表面疏水涂层，形成共价键等强相互作用，同时利用无机纳米粒子在其表面形成微纳级粗糙结构，从而构筑脲醛泡沫表面牢固的疏水、憎水结构，大幅降低泡沫吸水率，并赋予其持久疏水性能，获得具有超低吸水率的脲醛泡沫材料。本专利技术的目的由以下技术措施实现，其中所述原料分数除特殊说明外，均为重量份数。一种超低吸水率脲醛泡沫材料的起始原料配方组分为：其中，官能化低表面能化合物为十二烷基胺、十二烷基二胺、十六烷基二甲基叔胺、十八烷基胺、辛二醇、十二醇、十六醇、十八醇、全氟辛胺、全氟庚基胺、全氟辛基乙基醇、1H,1H,11H-全氟-1-十一醇、1,1,2,2-四氢全氟十二醇、双端氨基硅油、单氨基硅油、双端羟基硅油、单端羟基硅油中的一种或多种；无机纳米粒子为纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、纳米碳酸钙、纳米硅酸钙、纳米氧化铝、纳米氧化锌中的一种或多种；偶联剂1为异佛尔酮二异氰酸酯、1,6-六亚甲基二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷-4,4’二异氰酸酯、季戊四醇四缩水甘油醚、乙二醇二缩水甘油醚、1.6-己二醇二缩水甘油醚、1,3,5-苯三甲酰氯、乙二醛、戊二醛、己二醛中的一种或多种；偶联剂2为十二烷基三甲氧基硅烷、十八烷基三氯硅烷、全氟葵基三甲氧基硅烷、全氟葵基三氯硅烷、全氟十二烷基三甲氧基硅烷中的一种或多种；溶剂1为乙醇、异丙醇、N,N二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、四氢呋喃、氯仿中的一种或多种；溶剂2为乙醇、环己烷、正己烷、丙酮、丁酮、环己酮、四氯化碳中的一种或多种。超低吸水率脲醛泡沫材料的制备：将0.05-20份偶联剂1溶于80-99.5份溶剂1中，配置成浓度为0.05～20％的预处理溶液，然后将脲醛泡沫置于其中，于20～120℃下浸泡处理0.5～10h后取出，得到表面官能化的脲醛泡沫；随后将0.05-20份官能化低表面能化合物溶于80-99.5份溶剂2中，配置成浓度为0.05～20％的溶液，然后将表面官能化的脲醛泡沫置于其中，于20～120℃下浸泡0.5～10h后取出，得到表面具有疏水涂层的脲醛泡沫；进一步将0.05～10份无机纳米粒子、0.05～5份偶联剂2添加至85～99.9份无水乙醇中，于20～70℃下超声分散0.5～5h，然后将上述表面疏水化脲醛泡沫置于其中，于20～70℃下浸泡0.5～10h后，取出、洗涤、干燥，得到具有超低吸水率的脲醛泡沫材料。四、本专利技术具有如下优点本专利技术诣在制备一种具有超低吸水率的脲醛泡沫材料，具有如下特点：·采用简单、易实施的表面改性技术，在脲醛泡沫表面构建耐久疏水涂层，该技术不改变脲醛泡沫本身的分子结构及泡孔结构，可较好地保持泡沫本体的力学性能及隔热吸声等特性；·采用多官能团异氰酸酯/环氧/酰氯/醛类化合物预处理脲醛泡沫，通过该类化合物分子链上的活性官能团与脲醛泡沫表面氨基及羟基间的化学反应，对泡沫表面进行官能化修饰，在其表面形成较多的活性中心；然后利用含活性基团的低表面能长链烷基/硅氧烷化合物分子链上活性基团与泡沫表面活性中心间的化学反应，通过共价键方式将具有低表面能的疏水链节引入脲醛泡沫表面，形成疏水涂层，赋予其持久疏水性及低吸水率；·采用具有长链疏水链节的偶联剂修饰无机纳米粒子，并将其溶液浸泡脲醛泡沫体，偶联处理一方面可提高无机纳米粒子的疏水化程度，并促使纳米粒子在溶剂中均匀分散，另一方面还可增强无机纳米粒子与脲醛泡沫基体间的界面相互作用，从而使其在脲醛泡沫表面形成均匀的、不易脱落的表面微纳级粗糙结构，进一步提高脲醛泡沫的疏水性能，降低其吸水率。五、具体实施方式下面通过实施例对本专利技术进行具体的描述，有必要在此指出的是本实施例只用于对本专利技术进行进一步说明，不能理解为对本专利技术保护范围的限制，该领域的技术熟练人员可以根据上述本专利技术的内容对本专利技术做出一些非本质的改进和调整。实施例1将18.56g1,6-六亚甲基二异氰酸酯溶于600g四氢呋喃中，配置成浓度为3％的预处理溶液，然后将脲醛泡沫置于其中，于40℃下浸泡处理0.5h后取出，得到表面官能化的脲醛泡沫；随后将28.95g双端氨丙基硅油溶于550g丙酮中，配置成浓度为5％的溶液，然后将表面官能化的脲醛泡沫置于其中，于40℃下浸泡5h后取出，得到表面具有疏水涂层的脲醛泡沫；进一步将15.54g纳米二氧化钛、2.59g份十八烷基三氯硅烷添加至500g乙醇溶液中，于30℃下超声分散3h，然后将上述表面疏水化脲醛泡沫置于其中，于50℃下浸泡5h后，取出、洗涤、干燥，得到具有超低吸水率的脲醛泡沫材料。改性前脲醛泡沫水接触角为122°，24h吸水率为4.58％；具有耐久疏水性能的脲醛泡沫水接触角达152°，24h吸水率仅为1.5％，在水中浸泡7天后，其水接本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超低吸水率脲醛泡沫材料及其制备方法，其特征在于该材料的起始原料配方组分按重量计为：

【技术特征摘要】
1.一种超低吸水率脲醛泡沫材料及其制备方法，其特征在于该材料的起始原料配方组分按重量计为：其中，官能化低表面能化合物为十二烷基胺、十二烷基二胺、十六烷基二甲基叔胺、十八烷基胺、辛二醇、十二醇、十六醇、十八醇、全氟辛胺、全氟庚基胺、全氟辛基乙基醇、1H,1H,11H-全氟-1-十一醇、1,1,2,2-四氢全氟十二醇、双端氨基硅油、单氨基硅油、双端羟基硅油、单端羟基硅油中的一种或多种；无机纳米粒子为纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、纳米碳酸钙、纳米硅酸钙、纳米氧化铝、纳米氧化锌中的一种或多种；偶联剂1为异佛尔酮二异氰酸酯、1,6-六亚甲基二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷-4,4’二异氰酸酯、季戊四醇四缩水甘油醚、乙二醇二缩水甘油醚、1.6-己二醇二缩水甘油醚、1,3,5-苯三甲酰氯、乙二醛、戊二醛、己二醛中的一种或多种；偶联剂2为十二烷基三甲氧基硅烷、十八烷基三氯硅烷、全氟葵基三甲氧基硅烷、全氟葵基三氯硅烷、全氟十二烷基三甲氧基硅烷中的一种或多种；溶剂1为乙醇、异丙醇、N,N二甲基...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖和平，赵晓文，吴步永，曹大伟，叶林，
申请(专利权)人：常州乔尔塑料有限公司，四川大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32